WO2003078954A1 - Verfahren zur überprüfung der funktionsfähigkeit eines drucksensors - Google Patents

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Knut Balzer
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    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L27/00—Testing or calibrating of apparatus for measuring fluid pressure
    • G01L27/007—Malfunction diagnosis, i.e. diagnosing a sensor defect

Definitions

  • the invention relates to a method for checking the functionality of a pressure sensor which detects the air pressure within a body part of a vehicle, the vehicle comprising at least one further pressure sensor for detecting the air pressure.
  • Pressure sensors in particular micromechanical pressure sensors, are used in vehicle technology, among other things, in the area of occupant protection.
  • a pressure sensor on the vehicle sides is often carried out, for example, in addition to an acceleration sensor in the y direction, in order to detect a side impact and to decide whether restraint devices should be triggered.
  • pressure sensors are arranged in the vehicle doors, which in the steady state, i.e. in the normal state, record the atmospheric pressure pO. This depends on the one hand on the weather and on the other hand on the respective level above sea level.
  • the present invention proposes a method for checking the functionality of a pressure sensor, which can be used to infer the integrity of the sensor without the need for additional auxiliary devices. With the help of the method according to the invention, the performance of the self-diagnosis of an occupant protection system can be improved at no additional cost.
  • the measured values of the pressure sensor and the measured values of the at least one further pressure sensor are compared with one another over a defined observation period and in that the pressure sensor is recognized as defective if its measured values exceed the measured values of the at least one further pressure sensor by a predetermined amount deviate.
  • the invention makes use of the fact that, as a rule, a plurality of pressure sensors are installed in a motor vehicle, which essentially detect the atmospheric pressure of the surroundings.
  • the occupant protection system described above for a side impact already includes at least two or four pressure sensors which are arranged in the vehicle doors and, in the normal state, detect the atmospheric pressure of the surroundings.
  • Additional pressure sensors can be provided, for example, for the engine control, for the climate control of the vehicle interior and / or for a motor vehicle weather station. This redundancy of the air pressure detection is used according to the invention to infer the integrity, ie functionality, of a sensor or of all sensors involved in a measurement value comparison.
  • all the pressure sensors involved in the measured value comparison are equivalent in terms of checking their functionality, ie that all the pressure sensors involved can be checked as part of the measured value comparison and at the same time all the pressure sensors involved can also serve as reference sensors. Accordingly, the defect of a sensor is detected with greater certainty the greater the number of pressure sensors involved in the measured value comparison and thus the redundancy in the air pressure detection.
  • the individual pressure sensors involved in the measured value comparison can be assigned to a system, such as occupant protection, or to completely different systems.
  • the method according to the invention can advantageously be used to check the functionality of a pressure sensor which is used to detect a side impact and is arranged in the corresponding vehicle door for this purpose.
  • the measurement value comparison is advantageously carried out here with a pressure sensor which also serves to detect a side impact and is also arranged in a vehicle door for this purpose.
  • the arrangement of the two comparison sensors within body parts always offers good protection against mechanical interference.
  • the decision to trigger restraint devices is carried out independently of the measured values of the pressure sensor when the pressure sensor has been identified as defective , In this way, at least some occupant protection can be guaranteed.
  • the measured values of the pressure sensor are used several times - that is, in the context of several vehicle systems.
  • the environment recorded continuously as part of occupant protection air pressure can also be displayed in the driver information system, for example.
  • information about the ambient air pressure can also be used to optimize the climate control of the vehicle interior or to implement a vehicle weather station.
  • the single figure shows the flow diagram of a possible variant of the method according to the invention.
  • a motor vehicle is equipped with an acceleration sensor in the y direction and with a pressure sensor S1 and S2 on each side to detect a side impact.
  • the pressure sensors S1 and S2 are arranged in the vehicle doors so that they detect the atmospheric pressure of the environment pO in the normal state.
  • the atmospheric pressure pO depends on the respective weather and the level above sea level.
  • the measured values p0S1 and pOS2 of the two pressure sensors S1 and S2 - right / left vehicle soap - are compared with one another over a defined observation period in order to infer the integrity of the respective sensors S1 and S2.
  • the measured values pOS1 and pOS2 are compared with each other every 250ms.
  • the measured values p0S1 and pOS2 of the two pressure sensors S1 and S2 deviate from one another by the predetermined amount, it can be assumed that at least one of the two pressure sensors is malfunctioning.
  • the identity of the defective sensor element can be deduced from the changes in the ambient air pressure in the observation period. For this purpose, it is checked at 3 whether the measured values p0S1 and / or pOS2 have remained constant in the observation period. If, for example, the measured values of the pressure sensor S2 support the normal, for example weather-related fluctuations, while the measured values of the pressure sensor S1 have remained constant, it can be assumed that the functionality of the pressure sensor S1 is disturbed. In this case, at 4 or 5, if the conditions were reversed and the pressure sensor S2 is faulty, at least one corresponding warning can be issued.
  • a minimal impact protection can be maintained for the affected side by activating the restraint means here without considering the pressure sensor but only on the basis of the acceleration sensor in the y direction. If the measured values of both pressure sensors were constant during the observation period or if both measured values were subject to different fluctuations, no concrete statements can be made about the functionality of the individual pressure sensors S1 and S2. In this case, 6 additional test measures must be taken.

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Abstract

Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines Drucksensors vorgeschlagen, der den Luftdruck innerhalb eines Karosserieteils eines Fahrzeugs erfasst, wobei das Fahrzeug mindestens einen weiteren Drucksensor zur Erfassung des Luftdrucks umfasst. Mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens kann auf die Integrität des Sensors geschlossen werden, ohne dass dafür zusätzliche Hilfseinrichtungen benötigt werden. Dazu werden die Messwerte des Drucksensors and die Messwerte des mindestens einen weiteren Drucksensors über einen definierten Beobachtungszeitraum miteinander verglichen. Der Drucksensor wird als defekt erkannt, wenn seine Messwerte über ein vorgegebenes Mass von den Messwerten des mindestens einen weiteren Drucksensors abweichen.

Description

Verfahren zur Überprüfung der Fuπ tionsfähig elt eines
Drucksensors
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines Drucksensors, der den Luftdruck innerhalb eines Karosserieteils eines Fahrzeugs erfasst, wobei das Fahrzeug mindestens einen weiteren Drucksensor zur Erfas- sung des Luftdrucks umfasst.
Drucksensoren, insbesondere mikromechanische Drucksensoren, werden in der Fahrzeugtechnik unter anderem im Bereich Insassenschutz eingesetzt. Eine Drucksensierung an den Fahrzeugseiten wird beispielsweise oftmals zusätzlich zu einer Beschleunigungssensierung in y-Richtung vorgenommen, um einen Seitenaufprall zu erkennen und zu entscheiden, ob Rückhaltemittel ausgelöst werden sollen. Dazu sind in den Fahrzeugtüren Drucksensoren angeordnet, die im eingeschwungenen Zustand, d.h. im Normalzustand, den Luftdruck der Umgebung pO erfassen. Dieser hängt einerseits vom Wetter und andererseits vom jeweiligen Niveau über NN (Meeresspiegel) ab. Ein Seitenaufprall, bei dem die Fahrzeugtür verformt wird, ist - je nach Stärke des Aufpralls - mit einem schnellen Druckanstieg Δp = p1 - pO verbunden.
Wie bereits erwähnt, werden in der Praxis häufig Drucksensoren mit mikromecha- nischen Sensorelementen eingesetzt. Die Membran eines derartigen Sensors kann in der Regel nur dann als defekt diagnostiziert werden, wenn sie vollkommen zerstört ist. Kleinere Schädigungen, wie z.B. Kratzer an der Oberfläche oder Risse in der Membran, können derzeit nur mit zusätzlichen Hilfseinrichtungen erkannt werden. Vorteile der Erfindung
Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines Drucksensors vorgeschlagen, mit dem auf die Integrität des Sensors geschlossen werden kann, ohne dass dafür zusätzliche Hilfseinrichtungen benötigt werden. So kann mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens die Leistungsfähigkeit der Selbstdiagnose eines Insassenschutzsystems ohne Mehrkosten verbessert werden.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Messwerte des Drucksensors und die Messwerte des mindestens einen weiteren Drucksensors über einen definierten Beobachtungszeitraum miteinander verglichen werden und dass der Drucksensor als defekt erkannt wird, wenn seine Messwerte über ein vorgegebenes Maß von den Messwerten des mindestens einen weiteren Drucksensors ab- weichen.
Die Erfindung macht sich zu Nutze, dass in einem Kraftfahrzeug in der Regel mehrere Drucksensoren verbaut sind, die im wesentlichen den Luftdruck der Umgebung erfassen. So umfasst beispielsweise das voranstehend beschriebene Insas- senschutzsystem für einen Seitenaufprall je nach Anzahl der Fahr∑eugtüren bereits mindestens zwei oder vier Drucksensoren, die in den Fahrzeugtüren angeordnet sind und im Normalzustand den Luftdruck der Umgebung erfassen. Weitere Drucksensoren können beispielsweise für die Motorsteuerung, für die Klimaregelung des Fahrzeuginnenraums und/oder auch für eine Kfz-Wetterstation vorgese- hen sein. Diese Redundanz der Luftdruckerfassung wird erfindungsgemäß ausgenutzt, um auf die Integrität, d.h. Funktionsfähigkeit, eines Sensors bzw. aller an einem Messwertvergleich beteiligten Sensoren zu schließen. Wesentlich ist, dass die Messwerte mehrerer Drucksensoren über einen definierten Beobachtungszeitraum miteinander verglichen werden und ein Drucksensor nur dann als defekt er- kannt wird, wenn seine Messwerte über ein vorgegebenes Maß von den Messwerten der übrigen am Messwertvergleich beteiligten Drucksensoren abweichen. Dadurch haben singuläre Ereignisse, wie z.B. ein Seitenaufprall, keinen Einfluss auf die erfindungsgemäße Funktionsüberprüfung, die kontinuierlich, quasi im Hintergrund erfolgt. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist mindestens ein weiterer Drucksensor erforderlich, dessen Messwerte mit denen des zu überprüfenden Drucksensors verglichen werden. An dieser Stelle sei jedoch nochmals ausdrücklich darauf hingewiesen, dass alle am Messwertvergleich beteiligten Drucksenso- ren hinsichtlich der Überprüfung ihrer Funktionsfähigkeit gleichwertig sind, d.h. dass im Rahmen des Messwertvergleichs alle beteiligten Drucksensoren überprüft werden können und gleichzeitig auch alle beteiligten Drucksensoren als Referenzsensoren dienen können. Dementsprechend wird der Defekt eines Sensors um so sicherer erkannt, je größer die Anzahl der am Messwertvergleich beteiligten Drucksensoren und damit die Redundanz bei der Luftdruckerfassung ist. Wie oranstehend bereits erwähnt, können die einzelnen am Messwertvergleich beteiligten Drucksensoren einem System, wie z.B. dem Insassenschutz, zuzuordnen sein oder auch ganz unterschiedlichen Systemen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in vorteilhafter Weise zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines Drucksensors eingesetzt werden, der zur Erkennung eines Seitenaufpralls dient und dazu in der entsprechenden Fahrzeugtür angeordnet ist. In vorteilhafter Weise erfolgt der Messwertvergleich hier mit einem Drucksensor, der ebenfalls zur Erkennung eines Seitenaufpralls dient und dazu eben- falls in einer Fahrzeugtür angeordnet ist Die Anordnung der beiden Vergleichssensoren innerhalb von Karosserieteilen bietet in jedem Fall einen guten Schutz gegen mechanische Störeinflüsse.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Über- prüfung der Funktionsfähigkeit eines Drucksensors, der zum Erkennen von Fahr- ∑eugkollisionen dient, wird die Entscheidung über das Auslösen von Rückhaltemitteln unabhängig von den Messwerten des Drucksensors durchgeführt, wenn der Drucksensor als defekt erkannt worden ist. Auf diese Weise kann zumindest ein gewisser Insassenschutz gewährleistet werden.
Als besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn die Messwerte des Drucksensors, dessen Funktionsfähigkeit mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens überprüft wird, mehrfach - also im Rahmen mehrerer Fahrzeugsysteme - genutzt werden. So kann der im Rahmen des Insassenschutzes kontinuierlich erfasste Umge- bungsl uftdruck beispielsweise auch im Fahrer-Informationssystem angezeigt werden. Ggf. können Informationen über den Umgebungsluftdruck auch zur Optimierung der Klimaregelung des Fahrzeuginnenraums genutzt werden oder zur Realisierung einer Kfz-Wetterstation.
Zeichnung
Wie bereits voranstehend erörtert, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche und andererseits auf die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung verwiesen.
Die einzige Figur zeigt das Flussdiagramm einer möglichen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
Ein Kraftfahrzeug ist mit einer Beschleunigungssensierung in y-Richtung und mit je einem Drucksensor S1 und S2 auf jeder Seite zur Erkennung eines Seitenaufpralls ausgestattet. Die Drucksensoren S1 und S2 sind in den Fahrzeugtüren an- geordnet, so dass sie im Normalzustand den Luftdruck der Umgebung pO erfassen. Ein Seitenaufprall, bei dem die jeweilige Tür verformt wird, ist je nach Stärke mit einem schnellen Druckanstieg Δp = p1 - pO von ca. 100 mbar innerhalb von 3 ms verbunden. Der Luftdruck der Umgebung pO ist abhängig vom jeweiligen Wetter und dem Niveau über NN (Meeresspiegel).
Bei 1 des in der einzigen Figur dargestellten Flussdiagramms werden die Messwerte p0S1 und pOS2 der beiden Drucksensoren S1 und S2 - rechte/linke Fahrzeugseife - über einen definierten Beobachtungszeitraum miteinander verglichen, um auf die Integrität der jeweiligen Sensoren S1 und S2 zu schließen. Dazu kön- nen die Messwerte pOS1 und pOS2 beispielsweise alle 250ms miteinander verglichen werden. Bei 2 wird geprüft, ob die im Beobachtungszeitraum erfassten Messwerte p0S1 und pOS2 über ein vorgegebenes Maß voneinander abweichen. Ist dies nicht der Fall, so wird der bei 1 vorgenommene Vergleich für den nächsten Beobachtungszeitraum durchgeführt. Weichen die Messwerte p0S1 und pOS2 der beiden Drucksensoren S1 und S2 aber über das vorgegebene Maß voneinander ab, so ist davon auszugehen, dass zumindest einer der beiden Drucksensoren in seiner Funktionsfähigkeit gestört ist.
Über die Änderungen des Umgebungsluftdrucks im Beobachtungszeitraum kann auf die Identität des defekten Sensorelements geschlossen werden. Dazu wird bei 3 geprüft, ob die Messwerte p0S1 und/oder pOS2 im Beobachtungszeitraum konstant geblieben sind. Unterlagen beispielsweise die Messwerte des Drucksensors S2 den normalen, beispielsweise wetterbedingten Schwankungen, während die Messwerte des Drucksensors S1 konstant geblieben sind, so kann davon ausgegangen werden, dass die Funktionsfähigkeit des Drucksensors S1 gestört ist. In diesem Fall kann bei 4 bzw. bei 5, wenn die Verhältnisse umgekehrt waren und also der Drucksensor S2 gestört ist, zumindest eine entsprechende Warnung ausgegeben werden. Zusätzlich kann für die betroffene Seite ein minimaler Aufprall- schütz aufrechterhalten werden, indem die Rückhaltemittel hier ohne Berücksichtigung der Drucksensierung sondern nur aufgrund der Beschleunigungssensierung in y-Richtung aktiviert werden. Waren die Messwerte beider Drucksensoren während des Beobachtungszeitraums konstant oder unterlagen beide Messwerte unterschiedlichen Schwankungen, so können keine konkreten Aussagen über die Funktionsfähigkeit der einzelnen Drucksensoren S1 und S2 gemacht werden. In diesem Fall müssen bei 6 weitere Prüfmaßnahmen getroffen werden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines Drucksensors, der den Luftdruck innerhalb eines Karosserieteils eines Fahrzeugs erfasst, wobei das Fahrzeug mindestens einen weiteren Drucksensor zur Erfassung des Luftdrucks umfasst, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Messwerte des Drucksensors und die Messwerte des mindestens einen weiteren Drucksensors über einen definierten Beobachtungszeitraum miteinander verglichen werden und dass der Drucksensor als defekt erkannt wird, wenn seine Messwerte über ein vorgegebenes Maß von den Messwerten des mindestens einen weiteren Drucksensors abweichen.
2. Verfahren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines in einer Fahrzeug- tür angeordneten Drucksensors zur Erkennung eines Seitenaufpralls nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Drucksensor in einem anderen Karosserieteil angeordnet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Drucksensor in einer weiteren Fahrzeugtür auf der gleichen oder der anderen
Fahr∑eugseite angeordnet ist.
4. Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Drucksensor zum Erkennen einer Fahrzeugkollision, insbesondere eines Seitenaufpralls, eingesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Entscheidung über das Auslösen von Rückhaltemitteln unabhängig von den Messwerten des Drucksensors durchgeführt wird, wenn der Drucksensor als defekt erkannt worden ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Messwerte des Drucksensors mehrfach genutzt werden, insbesondere im Rahmen des Insassen- Schutzes, der Klimaregelung im Fahrzeuginnenraum und/oder einer Kfz-Wetter- station.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Messwerte des Drucksensors über ein Fahrer-Informationssystem angezeigt werden..
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