WO2008031376A1 - Verfahren zur funktionsprüfung einer sensoreinheit sowie fahrzeugsteuergerät mit einer solchen sensoreinheit - Google Patents

Verfahren zur funktionsprüfung einer sensoreinheit sowie fahrzeugsteuergerät mit einer solchen sensoreinheit Download PDF

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signal
test
offset
test signal
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PCT/DE2007/001185
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Wolfgang Fey
Alexander Lämmle
Karsten Reichel
Helmut Steurer
Sergey Azarkevich
Hermann Küblbeck
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Conti Temic Microelectronic Gmbh
Continental Teves Ag & Co. Ohg
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • B60W2050/0086—Recalibrating datum positions, e.g. by using check cycles

Definitions

  • the invention relates to a method for functional testing of a sensor unit according to the preamble of claim 1 and a vehicle control unit with such a sensor unit.
  • accelerometers which are used in vehicle occupant protection systems, to verify the functionality of the same, usually during commissioning (Power On / ignition key passive r ⁇ active) checked by an initiated test phase, whether the accelerometer, on a test excitation at an input intended for this purpose, at the output shows / generates a corresponding expected signal in order to be able to conclude on the basis of its shape and amplitude on the correct functionality, in particular the gain factor and filter characteristics of the acceleration sensor.
  • the sensor unit usually has an offset compensation, in which an offset component is detected, a correction variable is derived, and the sensor unit or the sensor signal is correspondingly corrected.
  • the sensor unit consists for example of an actual physical sensor element which generates a sensor raw signal.
  • at least one sensor-internal signal preprocessing is provided which uses the sensor raw signal
  • a post-processing of the preprocessed sensor signal to a post-processed sensor signal is provided.
  • the offset component can be derived both from the sensor raw signal or the preprocessed sensor signal.
  • the correction can be done on the sensor element itself by impressing on the sensor element a counteracting physical quantity.
  • the correction can be done on the sensor raw signal, preprocessed or postprocessed sensor signal.
  • the location of the post-processing, in particular the offset compensation can also take place outside the actual sensor unit, e.g. in a downstream microprocessor or DSP in digital signal processing.
  • the object of the invention is therefore to provide an improved method for functional testing.
  • the senor is also tested cyclically during operation on the basis of a predetermined test scheme with an offset-afflicted test signal.
  • the behavioral function of the offset compensation is tested by coupling in as an test signal an offset or an offset-containing test signal and checking whether, for example, this offset is filtered out directly by the signal processing path (raw sensor signal, preprocessed or postprocessed sensor signal) or, for example, initially reaches the sensor output and whether and how well or quickly subsequently returned by the control loop this offset.
  • the coupling can also take place in the control loop as a specific detuning of the offset correction quantity.
  • the course of the sensor signal is preferably monitored before the test method is carried out, and the test signal is coupled in only if the profile of the sensor signal, for example its gradient, is within a predetermined tolerance value. So already lying significant external excitations on the sensor element before, such a functional test can not be carried out meaningful and is therefore suppressed.
  • the course of the sensor signal is also monitored during the execution of the test method and the coupling of the test signal is interrupted if the profile of the sensor signal is outside a predetermined tolerance value. So occur during the test significant external stimuli on the sensor element, such a functional test can not be carried out meaningful and is therefore canceled.
  • the coupled test signal preferably has at least one section with a predetermined gradient and the gradient of the sensor signal is detected.
  • it can be recognized as a disturbance of the test or a defect of the sensor unit, if the gradient of the sensor signal deviates more than a tolerance amount from the predetermined gradient of the test signal.
  • the coupled-in test signal has at least one section with a predetermined gradient of at least approximately zero, that is, the test signal is kept constant for a predetermined period of time. Precisely through these constant phases, an offset drift running parallel to the test can be recognized as such.
  • the coupled-in test signal preferably even has several sections, one section each having a non-zero gradient and a section having a zero gradient alternating one another.
  • the duration of a section and / or the gradient of a section are varied randomly or in dependence on other influences, for example the detected sensor drift or temperature.
  • This first functional test takes place during operation of the sensor with a test signal, which lies in a safety-critical value range.
  • a second functional test is preferably carried out with a test signal in the safety-critical value range, wherein the sensor signal is not forwarded to the output or downstream actuators for the duration of this second functional test and only during an error during this functional test Sensor unit is detected as faulty.
  • FIG. 1 shows a sensor essentially with, g-cell, signal conditioning, DSP & offset compensation.
  • FIG. 2 shows a detailed representation of the sensor g-cell and the application of a test pulse.
  • Figure 3 Functional behavior of the offset compensation of the sensor, and the predetermined behavior function on a test pulse.
  • FIG. 4 sensor realization of a two-channel sensor
  • FIG. 5 alternative embodiment with evaluation of the manipulated variable determined by the adaptation unit
  • Figure 8 first test signal with several sections with a predetermined, different rise / gradient and behavior of the offset compensation in case of error or external fault and second, stronger test signal with deactivated output
  • FIG. 9 shows details of the dimensioning of the sections of the test signal
  • the digital bit stream (eg 1 bit @ 1 MHz) is preferably converted to a parallel data word (eg 16 bit @ 64 kHz) so that this signal then from the following DSP (1.1), consisting of at least the functional characteristics of a low pass (1.1.1), an amplifier (1.1.2) and a comparison unit (1.1.3), can be further processed to then provide the sensor signal then by means of an SPI (1.5) at the sensor output ,
  • the information from the comparison unit (1.1.3) of a control loop, consisting of an adder (1.3.3) and a signal adjustment unit (1.3.1) is preferably supplied, so that any existing temperature -D rifts, asymmetries in the g-cell or deviations of the sensor output voltage can be compensated by the desired Ricoruheschreib.
  • the adder (1.3.3) is supplied with a signal (ST signal) which serves for test excitation of the sensor.
  • control loop (1.3.1, 1.3.3), as shown in more detail in FIG. 3, is of course designed with a relatively slow temporal control behavior such that only the slow interfering signals are filtered out / compensated and the desired useful signals to be evaluated correspondingly remain unchanged / unaffected.
  • Figure 2 shows a detailed view of the sensor g-cell (1.2.1), as well as the application of a test pulse.
  • the test signal (ST signal) from the adder stage (1.3.3) is supplied directly or indirectly to the sensor element (1.2.1) by means of a signal adaptation unit (1.3.1) of the control loop.
  • the first possibility of the test impulse impression is that by means of the generator (1.8) for the modulation signal (1.8.1, 1.8.2) of the C / V converter (1.2.1.3) a DC component (U) is superimposed in such a way in the amount to be selected so that the output of the test pulse according to its desired amplitude shows / forms.
  • test impulse impression is that by means of the "plate pair" for generating the deflection for the self-test, a static voltage is applied, which is to be selected in the amount such that the output shows the test pulse according to its desired amplitude / forms.
  • the specific sensor elements are shown as “plates” (1.2.1.1, 1.2.1.2).
  • the capacities of the “middle plate” (1.2.1.1) to the two lateral “plates” (1.2.1.2) are usually indirect proportional to their respective distances.
  • the amplitudes are in a preferred embodiment (not shown) and the sign of the applied test pulses within a certain range freely selectable.
  • FIG. 3 shows the functional behavior of the offset compensation of the sensor and the predetermined behavioral function on a test pulse or a test pulse sequence.
  • the output of the sensor (1) with a temperature offset drift or a drift of the g-cell of the sensor, has a correspondingly slow characteristic or a predetermined functional behavior in the direction of the desired output resting voltage readjusted.
  • the control loop (1.3.1, 1.3.3) in sequential steps of the g-cell (1.2.1) supplied a corresponding size until the desired output at the output of the sensor (1) Value sets, or by the comparison unit (1.1.3) no deviation is determined to the desired target output voltage.
  • this predetermined functional behavior is checked for a test pulse, with a deviation of the expected response signal history is considered an error.
  • Detail Figure C shows similar to detail figure B, a time course of the response signal waveform, which deviating from the detail figure B, instead of a single pulse, a pulse train is applied.
  • This pulse train can, as not shown in detail, also be permanently applied, so that the sensor can be cyclically monitored, whereby, since the signal profile follows a predetermined known functional behavior, it can be kept away from the algorithm by appropriate compensation in the downstream ⁇ C.
  • FIG. 4 shows a sensor realization of a two-channel sensor.
  • a two-channel sensor (1) in be realized a surrounding housing, in which the two channels are independent of each other.
  • FIG. 5 In contrast to the above-mentioned embodiment, another concept for a cyclic inspection of a sensor is proposed in FIG. 5 on the basis of a further exemplary embodiment. So far, the evaluation of the behavior of the output voltage at the output in response to a test excitation was used. By way of derogation, it is proposed in FIG. 5 to use the manipulated variable determined by the adaptation unit (1.3.1) as the criterion of assessment.
  • a test signal course with predeterminable course (pattern) of the g-cell (1.2.1) is supplied for test purposes by means of the test signal generator (1.3.2) via the adder stage (1.3.3).
  • This form of coupling leads to a deliberate detuning of the offset compensation circuit.
  • the advantage of this approach is that the test signal can be coupled in particularly easily electrically, without any direct influence on the actual G-cell and its elements being required.
  • a manipulated variable is then determined by the matching unit 1 (1.3.1), by means of which a compensation of the test signal is initiated.
  • a comparison of the input variable / test signal with the output variable / controlled variable is made. If a match is found in this case, it can be concluded that the system is fault-free, and in addition to the amplitude assessment of the two signal profiles, a temporal assessment (testing of the filter function behavior as well as the temporal control behavior of the control loop) of the two signal profiles can be performed.
  • FIGS. 6a and 6b still outline alternative embodiments of an output-side offset compensation in the digital signal processing area.
  • a DSP 1.1 which processes the digitized sensor signal. This is provided to an adjustment unit 1.3.1 which determines the offset components in the signal and generates a corresponding correction value which is added to (or subtracted from) the output signal, representing an open loop open loop control.
  • FIG. 6b shows a closed-loop variant as well as a possible embodiment of the adaptation unit 1.3.1 in more detail.
  • an offset component was derived from the preprocessed, optionally filtered but not yet offset-compensated signal in the DSP 1.1, and a correction variable was generated by the adaptation unit 1.3.1, which is added to the signal at the output.
  • the adaptation unit is supplied with the signal present at the output SPI, which is offset-free with optimum effect of the offset compensation.
  • this deviation will be in the mean unit 1.3.1.1. detected as deviation, in the comparator 1.3.1.2. evaluated according to tolerance values and a correction initiated.
  • This closed loop thus acts as a feedback control loop.
  • the discrete control steps are summed up to an absolute value and stored and the signal is corrected according to this.
  • FIGS. 7 et seq. Show in greater detail details of the particularly preferred test method in which the coupled-in test signal has at least one section with a predetermined gradient and the gradient of the sensor signal is detected. This test method is particularly suitable for the test during normal driving.
  • Fig. 7 the enlarged detail view (dashed circle) of the test signal S, so individual sections s ⁇ , s1, s2 can be seen.
  • the test signal consists of the plurality of such individual sections.
  • the sections s.sub. ⁇ , s.sub.1, s.sub.2 have a predetermined gradient x.sub. ⁇ , x.sub.1, x.sub.2, which can be different between the sections and which can also be formed within the sections as a maximum value which can not be exceeded, but can not be exceeded.
  • the term of the section with a given gradient is always subject to a certain attenuation in the case of real technical measuring signals, in particular in the transitional areas between the individual sections.
  • the actual gradient in the sensor signal is indeed compared over a tolerance variable with the predetermined gradient, so that such technically caused slight fluctuations are intercepted.
  • the sections also have a predetermined period of time that can vary between sections and technical applications.
  • the section s ⁇ has the peculiarity that in this section the gradient of the test signal is at least approximately zero, that is to say the coupled-in test signal is approximately constant.
  • an externally acting, for example, temperature-related drift which overlaps the test signal can be recognized, as will be explained in more detail later.
  • the coupled test signal shown in this exemplary embodiment has a plurality of sections, with a section each having a nonzero gradient and a section having a zero gradient alternating.
  • the test signal fluctuates in small steps interrupted by zero sections between an absolute maximum and an absolute minimum of the test excitation.
  • the offset compensation is fully functional, this offset is detected, as can be seen from the offset register value shown in dashed lines, and the output-side sensor signal is then corrected accordingly by this offset.
  • the waveform of the offset register is not only shifted in time, but also shown in its amplitude slightly different from the impressed signal. This serves the better visibility of the course. Time and amplitude offset are naturally as small as possible with optimum control.
  • the duration of a section and / or the gradient of a section are varied as a function of the amplitude and / or rate of change of the sensor signal, and preferably also selected such that the excitation frequency of the test signal is higher than the temperature drift by a predetermined factor still at least sufficiently below the cutoff frequency of the offset compensation.
  • the start of the next section takes place only when the reaction in the constant section has fallen below a defined threshold.
  • the cST excitation is carried out with gradients (x1, x2 ..), the maximum VT. is traceable by the offset compensation offset gradient, so that during the driving operation on the post-processed sensor signal coming from the test signal offset is reliably compensated.
  • an evaluation of the response of the sensor signal to a cST excitation can be made dependent on the fact that the reaction in both constant sections is smaller than a threshold, ie external offsets can be excluded.
  • the amplitude and / or the duration of a section and / or the gradient of a section can also be varied by a random sequence, which offers the advantage that in the current driving operation is prevented by regularly repeating maneuvers the result or the interpretation influenced becomes.
  • FIG. 8 now outlines an example in which the offset compensation fails at one time, so that the offset register value shown in dashed lines remains constant despite the test excitation. This deviation is detected.
  • this test based on continuous small steps is used as a first functional test during ongoing operation of the sensor with a test signal which lies in a safety-critical value range.
  • a second functional test with a test signal S (xxl) with in the safety-critical value range is carried out in FIG. 8, wherein the sensor signal is not forwarded to the output or downstream actuators for the duration of this second functional test, and only in case of an error during this functional test, the sensor unit is detected as faulty.
  • FIG. 10 also outlines the case in which the gradient of the sensor signal in the case of a test signal having zero gradients is deduced from the offset drift, in particular the temperature drift, of the sensor element itself and / or the sensor evaluation electronics.
  • the offset drift in particular the temperature drift
  • FIG. 10 also outlines the case in which the gradient of the sensor signal in the case of a test signal having zero gradients is deduced from the offset drift, in particular the temperature drift, of the sensor element itself and / or the sensor evaluation electronics.
  • a partial extrapolation is performed up to the middle of the neighboring interval due to the average gradient in the section of constant ST excitation.
  • test signal lies in a frequency range which lies in the blocking range of the transfer function of the housing with respect to temperature changes. This ensures that the thermal inertia of the housing evaluates temperature fluctuations of the environment and so the self-test is performed with a frequency or period that are so short that potentially occurring external temperature fluctuations can be excluded or neglected.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Funktionsprüfung eines Sensors vorgestellt, wobei der Sensor eine Messgröße erfasst und ein der Messgröße entsprechendes Ausgangssignal erzeugt und eine Offsetkompensation durchgeführt wird. Zur Funktionsprüfung wird ein offsetbehaftetes Testsignal erzeugt und die Reaktion der Offsetkompensation erfasst.

Description

Verfahren zur Funktionsprüfung einer Sensoreinheit sowie Fahrzeugsteuergerät mit einer solchen Sensoreinheit
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Funktionsprüfung einer Sensoreinheit gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Fahrzeugsteuergerät mit einer solchen Sensoreinheit.
Bei den heutigen Sensoren, insbesondere Beschleunigungsaufnehmern, die in Kfz- Insassenschutzsystemen zum Einsatz gelangen, werden zum Nachweis der Funktionalität desselben, im Regelfall bei der Inbetriebnahme (Power On / Zündschlüssel passiv rϊ aktiv) durch eine initiierte Testphase geprüft, ob der Beschleunigungsaufnehmer, ein auf eine Testanregung an einem dafür vorgesehenen Eingang, am Ausgang ein entsprechendes erwartetes Signal zeigt / erzeugt, um Aufgrund dessen Form und Amplitude auf die korrekte Funktionalität, insbesondere den Verstärkungsfaktor und Filtereigenschaften, des Beschleunigungssensors schließen zu können.
Diese Tests werden derzeit nur während der Selbsttestphase des Systems durchgeführt, da eine Überprüfung während des zyklischen Betriebs des Sensors (Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs) die am Ausgang entstehenden Signale von dem Nachgeschalteten μC (Berechnungseinheit außerhalb des Sensors (1)) bzw. Auswerteeinheit (Algorithmus) irrtümlicherweise als Crashsignal interpretiert werden könnten /würden.
Diese Funktionstests während der Inbetriebnahme können aber insbesondere das bei Sensoreinheit leider oft kritische Offsetverhalten nur sehr unzureichend erfassen, da die Offsetdrift in aller Regel deutlich langsamer ist als die Testphase vor der Inbetriebnahme. Eine Drift des Offsets lässt sich aber schon aufgrund der Temperatureinflüsse auf die elektronischen Bauelemente sowie aufgrund von Alterungserscheinungen des Sensorelements nicht ausschliessen.
Die Sensoreinheit weist aus diesem Grunde in der Regel eine Offsetkompensation auf, in der ein Offsetanteil erfasst, eine Korrekturgröße ableitet und die Sensoreinheit oder das Sensorssignal entsprechend korrigiert wird.
Die Sensoreinheit besteht beispielsweise aus einem eigentlichen physikalischen Sensorelement, welches ein Sensorrohsignal erzeugt. Zudem ist aber zumindest eine sensorinterne Signalvorverarbeitung vorgesehen, welche aus dem Sensorrohsignal ein vorverarbeitetes Sensorsignal erzeugt Vorzugsweise ist darüber hinaus eine Nachverarbeitung des vorverarbeiteten Sensorsignals zu einem nachverarbeiteten Sensorsigπal vorgesehen.
Der Offsetanteil kann dabei sowohl aus dem Sensorrohsignal oder dem vorverarbeiteten Sensorsignal abgeleitet werden. Die Korrektur kann am Sensorelement-selbst erfolgen, indem am Sensorelement eine gegenwirkende physikalische Größe eingeprägt wird. Alternativ kann die Korrektur am Sensorrohsignal, vorverarbeiteten oder nachverarbeiteten Sensorsignal erfolgen. Der Ort der Nachverarbeitung, insbesondere der Offsetkompensation kann dabei auch außerhalb der eigentlichen Sensoreinheit erfolgen, z.B. in einem nachgeschalteten Mikroprozessor oder DSP in digitaler Signalverarbeitung.
Gerade bei Sensoreinheiten mit einer Offsetneigung und derartigen Offsetkorrektur ist es daher kritisch, dass gerade diese bei der Inbetriebnahme nicht oder nicht hinreichend getestet werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein verbessertes Verfahren zur Funktionsprüfung anzugeben.
Es wird daher erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass ergänzend oder ersatzweise zu den Tests während der Inbetriebnahme der Sensor auch zyklisch während des Betriebs anhand eines vorgegebenen Prüfschemas mit einem offsetbehafteten Testsignal geprüft wird.
Insbesondere wird die Verhaltensfunktion der Offsetkompensation getestet, indem als Testsignal ein Offset bzw. ein offset-enthaltendes Testsignal eingekoppelt und dabei geprüft wird, ob bspw. dieser Offset unmittelbar von der Signalverarbeitungsstrecke (Sensorrohsignal, vorverarbeitetes bzw. nachverarbeitetes Sensorsignal) ausgefiltert wird oder bspw. zunächst auf den Sensorausgang gelangt und ob und wie gut bzw. schnell nachfolgend durch die Regelschleife dieser Offset zurückgeführt wird. Die Einkopplung kann auch in der Regelschleife als gezielte Verstimmung der Offset-Korrekturgröße erfolgen.
Zudem kann verglichen werden, ob bei einer Mehrzahl von Testanregungen jeweils eine symmetrische Offset-Kompensation erfolgt, insbesondere auch bei Testanregungen in entgegengesetzte Richtungen. Es wird also insbesondere geprüft, ob und wie eine Offsetkompensation aufgrund der Testsignalanregung erfolgt. Dies erfordert abweichend zu bisherigen Funktionsüberprüfung eine Bewertung des zeitlichen Verlaufs des Beurteilungskriteriums über eine definierte Zeit, die abhängig ist von der Stärke des eingeprägten Offsets und der Stärke des Kompensationseingriffs.
Vorzugsweise wird vor der Durchführung des Testverfahrens der Verlauf des Sensorsignals überwacht und das Testsignal nur eingekoppelt, wenn der Verlauf des Sensorsignals, bspw. dessen Gradient, innerhalb einer vorgegebenen Toleranzgröße ist. Liegen also bereits signifikante äußere Anregungen auf das Sensorelement vor, kann ein solcher Funktionstest nicht sinnvoll durchgeführt werden und wird daher unterdrückt.
Vorzugsweise wird auch während der Durchführung des Testverfahrens der Verlauf des Sensorsignals überwacht und die Einkopplung des Testsignals abgebrochen, wenn der Verlauf des Sensorsignals außerhalb einer vorgegebenen Toleranzgröße ist. Treten also während des Tests signifikante äußere Anregungen auf das Sensorelement auf, kann ein solcher Funktionstest nicht sinnvoll durchgeführt werden und wird daher abgebrochen.
So kann auch eine ungewollte Verstärkung des externen Signals durch das Testsignal und eine eventuelle Fehlauslösung vermieden werden
Vorzugsweise weist das eingekoppelte Testsignal zumindest einen Abschnitt mit einem vorgegebenen Gradienten auf und wird der Gradient des Sensorsignals erfasst. So kann es als eine Störung des Tests oder ein Defekt der Sensoreinheit erkannt werden, wenn der Gradient des Sensorsignals mehr als eine Toleranzgröße vom vorgegebenen Gradienten des Testsignals abweicht.
Vorzugsweise weist das eingekoppelte Testsignal zumindest einen Abschnitt mit einem vorgegebenen Gradienten von zumindest näherungsweise Null auf, wird also das Testsignal für eine vorgegebene Zeitspanne konstant gehalten. Gerade durch diese konstanten Phasen kann eine parallel zum Test verlaufende Offsetdrift als solche erkannt werden.
Das eingekoppelte Testsignal weist bevorzugt sogar mehrere Abschnitte auf, wobei jeweils ein Abschnitt mit einem von Null abweichenden Gradienten und ein Abschnitt mit einem Gradienten von Null einander abwechseln. Die Zeitdauer eines Abschnitts und/oder der Gradient eines Abschnitts werden zufällig oder in Abhängigkeit von anderen Einflüssen, bspw. der erkannten Sensordrift oder Temperatur variiert.
Dieser erste Funktionstest erfolgt während des laufenden Betriebs des Sensors mit einem Testsignal, welches in einem sicherheitsunkritischen Wertebereich liegt. Bei einem Fehler während eines solchen Funktionstests wird vorzugsweise ein zweiter Funktionstest mit einem Testsignal mit im sicherheitskritischen Wertebereich durchgeführt, wobei für die Zeitdauer dieses zweiten Funktionstests das Sensorsignal nicht an den Ausgang bzw. nachgeschaltete Aktoren weitergeleitet wird und nur bei einem Fehler auch während dieses Funktionstests die Sensoreinheit als fehlerhaft erkannt wird.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Zuhilfenahme der Figuren näher erläutert. Im Folgenden können für funktional gleiche und/oder gleiche Elemente mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sein. Es zeigen Figur 1 : Sensor im wesentlichem mit, g-Zelle, Signalaufbereitung, DSP & Offsetkompensation.
Figur 2: Detaildarstellung der Sensor g-Zel!e, sowie die Aufbringung eines Testimpulses. Figur 3: Funktionsverhalten der Offset-Kompensation des Sensors, sowie die vorgegebene Verhaltensfunktion auf einen Testimpuls.
Figur 4: Sensorrealisierung eines zweikanaligen Sensors Figur 5 alternative Ausgestaltung mit Beurteilung der von der Anpassungseinheit ermittelten Stellgröße
Figur 6a alternative Ausgestaltung, bei der Offsetkompensation und Bewertung im nachgeschalteten digitalen Bereich als open loop erfolgen Figur 6b alternative Ausgestaltung, bei der Offsetkompensation und Bewertung im nachgeschalteten digitalen Bereich als closed loop erfolgen Figur 7 Testsignal mit mehreren Abschnitten mit vorgegebenem, unterschiedlichem Anstieg/Gradienten und Verhalten der Offsetkompensation im fehlerfreien Fall
Figur 8 erstes Testsignal mit mehreren Abschnitten mit vorgegebenem, unterschiedlichem Anstieg/Gradienten und Verhalten der Offsetkompensation im Fehlerfall bzw. bei externer Störung sowie zweites, stärkeres Testsignal bei deaktiviertem Ausgang
Figur 9 Details der Dimensionierung der Abschnitte des Testsignals
Figur 10 Extrapolation des natürlichen Offsets, insb. Temperaturoffsets während der Abschnitte mit Anstieg aus den Abschnitten ohne Anstieg
Vorzugsweise wird das Sensorsignal (x) der g-Zelle (1.2.1), wie in der Figur 1 gezeigt, am Ausgang der g-Zelle (1.2.1), nachdem dieses vorzugsweise mittels eines Sigma-Delta- Wandlers (1.2.2) von einem analogen Signal zu einem digitalen Bitstrom gewandelt worden ist, einem Dezimationsfilters (1.2.3) zugeführt.
Mittels des Dezimationsfilters (1.2.3) wird der digitale Bitstrom (z.B. 1 Bit @ 1 MHz) vorzugsweise zu einen parallelen Datenwort (z.B. 16 Bit @ 64 kHz) gewandelt, damit dieses Signal dann vom nachfolgendem DSP (1.1), bestehend aus mindestens den funktionalen Eigenschaften von einem Tiefpass (1.1.1), einem Verstärker (1.1.2) sowie einer Vergleichseinheit (1.1.3), weiter verarbeitet werden kann, um das Sensorsignal dann anschließend mittels einer SPI (1.5) am Sensorausgang zur Verfügung stellen zu können. Wie aus der Figur weiter ersichtlich ist, wird vorzugsweise die Information von der Vergleichseinheit (1.1.3) einer Regelschleife, bestehend aus einem Addierglied (1.3.3) und einer Signal-Anpassungseinheit (1.3.1), zugeführt, damit evtl. vorhandene Temperatur-D rifts, Unsymmetrien in der g-Zelle bzw. Abweichungen der Sensorausgangsspannung von dessen Soll-Ausgangsruhespannung kompensiert werden können. Ferner ist aus der Figur ersichtlich, dass dem Addierglied (1.3.3) ein Signal (ST-Signal) zugeführt wird, welches zur Testanregung des Sensors dient.
Die Verhaltensfunktion der Regelschleife (1.3.1 , 1.3.3), wie in Figur 3 noch näher gezeigt, ist hierbei natürlich selbstverständlich derart mit einer relativen langsamen zeitlichem Regelverhalten ausgebildet, dass nur die langsamen Störsignale ausgefiltert / kompensiert werden und die gewünschten auszuwertenden Nutzsignale entsprechend unverändert / unbeeinflusst bleiben.
Figur 2 zeigt eine Detaildarstellung der Sensor g-Zelle (1.2.1), sowie die Aufbringung eines Testimpulses. Wie aus der Figur 2 ersichtlich ist, wird mittels einer Signal-Anpassungseinheit (1.3.1) der Regelschleife, dem Sensorelement (1.2.1) direkt oder indirekt das Testsignal (ST- Signal) von der Addierstufe (1.3.3) kommend zugeführt.
Die erste Möglichkeit der Testimpuls-Einprägung besteht darin, dass mittels des Generators (1.8) für das Modulationssignal (1.8.1 , 1.8.2) des C/V-Wandlers (1.2.1.3) ein Gleichspannungsanteil (U) derart überlagert wird, der im Betrag so zu wählen ist, dass sich am Ausgang der Testimpuls entsprechend seiner gewünschten Amplitude zeigt / bildet.
Die zweite Möglichkeit der Testimpuls-Einprägung besteht darin, dass mittels dem „Plattenpaar" zur Erzeugung der Auslenkung für den Selbsttest, eine statische Spannung angelegt wird, die im Betrag derart zu wählen ist, dass sich am Ausgang der Testimpuls entsprechend seiner gewünschten Amplitude zeigt / bildet.
Der Einfachheit halber sind die spezifischen Sensorelemente als „Platten" (1.2.1.1 , 1.2.1.2) dargestellt Die Kapazitäten der „Mitteiplatte" (1.2.1.1) zu den beiden seitlichen „Platten" (1.2.1.2) sind hierbei in der Regel indirekt proportional zu dessen jeweiligen Abständen.
Damit bei den durchzuführenden Tests, welche, wie aus Figur 1 und 2 ersichtlich, die komplette Sensorsignal-Strecke (1.2.x, 1.1.x, 1.5) abdecken, eine Flexibilität gewährleistet werden kann, sind in einer nicht näher gezeigten bevorzugten Ausführungsform die Amplituden sowie die Vorzeichen der aufzubringenden Testimpulse in einem gewissen Rahmen frei wählbar.
Ergänzend sei hier erwähnt, dass der Einfachheit wegen eine Realisierung mittels eines CN- Wandlers gezeigt wurde, da hier die Funktionsweise einfach zu erklären ist. Anstatt der C/V- Wandlung sind auch (nicht näherer gezeigte) andere / weitere Wandelverfahren anwendbar (z.B. Wandler, die die physikalische Größe direkt in Digitalwerte abbilden), so dass der in Figur 1 gezeigte Sigma-Delta-Wandler (1.2.2) und gegebenenfalls das gezeigte Dezimationsfilter (1.2.3) entfallen können.
Figur 3 zeigt das Funktionsverhalten der Offset-Kompensation des Sensors, sowie die vorgegebene Verhaltensfunktion auf einen Testimpuls bzw. einem Testimpulssequenz. Wie aus der Detail-Figur A ersichtlich ist, wird der Ausgang des Sensors (1), bei einer Temperatur-Offsetdrift oder einer Drift der g-Zelle des Sensors, mit einer entsprechend langsamen Charakteristik, bzw. einem vorgegebenen Funktionsverhalten in Richtung Soll- Ausgangsruhespannung nachgeregelt. Hierzu wird, wie in Figur 1 gezeigt, mittels der Regelschleife (1.3.1 , 1.3.3) in kleinen Schritten sequentiell der g-Zelle (1.2.1) eine entsprechende Größe zugeführt, bis sich am Ausgang des Sensors (1) der gewünschte Wert einstellt, bzw. von der Vergleichseinheit (1.1.3) keine Abweichung mehr zur gewünschten Soll-Ausgangsspannung festgestellt wird.
Abweichend zur Realität (zur leichteren Erklärung) ist in der Darstellung der Drift mit einer Steigung dargestellt, wie sich dieser in der Realität nicht auswirken wird, so dass in der Realität ein Regelverhalten zu erwarten ist, welches den Ist-Ausgangsruhewert maximal um nur eine einzige Schrittweite vom Soll-Ausgangsruhewert abweichen lässt.
Aus der Detail-Figur B ist ersichtlich, wie der Ausgang des Sensors, aufgrund seines vorgegebenen Funktionsverhaltens (Offsetkompensation) nachgeregelt wird, wobei in Abhängigkeit der aufgebrachten Amplitude ein entsprechend zeitlich abgestuftes Signal als Testantwort gebildet wird, bzw. daraus resultiert.
Erfindungsgemäß wird zur Beurteilung der Funktion des Sensors (1), vom nicht näher gezeigten nachgeschalteten μC (Berechnungseinheit außerhalb des Sensors (1)), dieses vorgegebenen Funktionsverhaltens, als Folge (Antwort-Signal-Verlauf) auf einen Testimpuls abgeprüft, wobei eine Abweichung von dem zu erwartendem Antwort-Signal-Verlaufs als Fehler gewertet wird.
Detail-Figur C zeigt ähnlich wie Detail-Figur B, einen zeitlichen Verlauf des Antwort-Signal- Verlaufs, wobei abweichend zur Detail-Figur B, anstatt ein Einzelimpulses, eine Impulsfolge, aufgebracht wird. Diese Impulsfolge kann, wie nicht näher gezeigt auch permanent aufgebracht werden, so dass der Sensor entsprechend zyklisch überwacht werden kann, wobei, da der Signalverlauf einem vorgegebenen bekanntem Funktionsverhalten folgend, durch entsprechende Kompensation im Nachgeschalteten μC vom Algorithmus fern gehalten werden kann.
Figur 4 zeigt eine Sensorrealisierung eines zweikanaligen Sensors. Wie aus der Figur ersichtlich ist, kann durch duplizieren der Funktionselemente ein zweikanaliger Sensor (1) in einem umgebenden Gehäuse realisiert werden, bei diesem die beiden Kanäle von einander unabhängig sind.
In Figur 5 wird abweichend zur oben genannten Ausgestaltung anhand eines weiteren Ausführungsbeispiels ein weiteres Konzept zur zyklischen Überprüfung eines Sensors vorgeschlagen. Bisher wurde als Beurteilungskriterium das Verhalten der Ausgangsspannung am Ausgang als Antwort auf eine Testanregung herangezogen. Abweichend dazu wird in Figur 5 vorgeschlagen, als Beurteilungskriterium die von der Anpassungseinheit (1.3.1) ermittelte Stellgröße heranzuziehen.
Der Vorteil der sich daraus ergibt, ist darin zu sehen, dass bei einer entsprechenden „Signalnormierung" im Sensor (1) bzw. in den Anpassungseinheiten (1.3.1 , 1.3.2) bei der Beurteilung Informationen mit der selben Einheit zur Verfügung stehen, sodass eine vereinfachte Auswertung ermöglicht wird.
Als weiterer Vorteil ist zu werten, dass bei diesem vorgeschlagenem Konzept der komplette Regelkreis hinsichtlich der Funktion abgeprüft werden kann, da bei der Auswertung nunmehr auch die Funktion bzgl. der Anpassungseinheiti (1.3.1) im Detail mit abgeprüft werden kann. Bei der Beurteilung steht nämlich auch die Größe zur Verfügung, welche von der Anpasseinheit 1 (1.3.1 ) der Addierstufe (1.3.3) zugeführt wird.
Wie aus der Figur 5 ersichtlich ist, wird für Testzwecke mittels des Testsignalgenerators (1.3.2) über die Addierstufe (1.3.3) ein Testsignalverlauf mit vorgebbarem Verlauf (Muster) der g-Zelie (1.2.1) zugeführt. Diese Form der Einkopplung führt zu einer gezielten Verstimmung des Offsetkompensationskreises. Vorteil dieses Vorgehens ist, dass das Testsignal besonders einfach elektrisch eingekoppelt werden kann, ohne dass eine direkte Einflussnahme auf die eigentliche G-ZeIIe und deren Elemente erforderlich wäre. Als Reaktion auf das angelegte Testsignal (Muster), wird hierauf von der Anpassungseinheit 1 (1.3.1) eine Stellgröße ermittelt, mittels diesem eine Kompensation des Testsignals veranlasst wird.
Zur Beurteilung bzw. als Beurteilungskhterium des korrekten Regelverhaltens wird ein Vergleich der Eingangsgröße / Testsignal mit der Ausgangsgröße / Regelgröße vorgenommen. Sofern hierbei eine Übereinstimmung festgestellt wird, kann auf eine Fehlerfreiheit des Systems geschlossen werden, wobei neben der amplitudenmäßigen Beurteilung der beiden Signalverläufe zueinander auch eine zeitliche Beurteilung (Prüfung des Filterfunktionsverhalten sowie das zeitliche Regelverhalten des Regelkreises) der beiden Signalverläufe zueinander vorgenommen werden kann.
Wie aus der Figur 5 weiter ersichtlich ist, können die beiden zu vergleichenden Signale (Signalverläufe) über eine bereits vorhandene SPI (1.5) sowie auch direkt einer nicht näher dargestellten nach geschalteten Auswerteeinheit zugeführt werden. Fig. 6a und 6b skizzieren noch alternative Ausgestaltungen einer ausgangsseitigen Offsetkompensation im digitalen Signalverarbeitungsbereich.
So ist in Fig. 6a ein DSP 1.1 vorgesehen, welcher das digitalisierte Sensorsignal aufbereitet. Dieses wird einer Anpassungseinheit 1.3.1 zur Verfügung gestellt, welches die Offsetanteile im Signal ermittelt und einen entsprechenden Korrekturwert erzeugt, welcher dem Ausgangssignal hinzugefügt (bzw. von diesem abgezogen) wird, was eine offene Steuerung ohne Rückkopplung (open loop) darstellt.
Alternativ dazu zeigt Fig. 6b eine Closed-Ioop-Variante sowie noch detaillierter eine mögliche Ausgestaltung der Anpassungseinheit 1.3.1. Zunächst soll die Ausgestaltung als Closed-Ioop näher erläutert werden. In Fig. 6a wurde ja aus dem vorverarbeiteten, ggfs. gefilterten aber noch nicht offsetkompensierten Signal im DSP 1.1 ein Offsetanteil abgeleitet und durch die Anpassungseinheit 1.3.1 eine Korrekturgröße erzeugt, die am Ausgang dem Signal beigemischt wird. In Fig. 6b hingegen wird der Anpassungseinheit das am Ausgang SPI anliegende Signal zugeführt, welches bei optimaler Wirkung der Offsetkompensation offsetfrei ist. Tritt jedoch ein Offset auf, wird diese Abweichung in der Mittelwerteinheit 1.3.1.1. als Abweichung erkannt, im Vergleicher 1.3.1.2. anhand Toleranzgrößen bewertet und eine Korrektur eingeleitet. Dieser closed-loop wirkt also als rückgekoppelte Regelschleife.
In der in Fig. 6b gezeigten Ausgestaltung weist der Vergleicher 1.3.1.2. nur die fest vorgegebenen, diskreten Regelschritte 0(=keine Änderung), +1 (Erhöhung des Korrekturwerts um eine Stufe) und -1 (Verringerung des Korrekturwerts um eine Stufe) auf. Im Summierer und Speicher 1.3.1.3. werden die diskreten Regelschritte zu einem Absolutwert aufsummiert und gespeichert und das Signal entsprechend diesem korrigiert.
Die folgenden Figuren 7 ff. zeigen nun noch näher Details des besonders bevorzugten Testverfahrens, bei dem das eingekoppelte Testsignal zumindest einen Abschnitt mit einem vorgegebenen Gradienten aufweist und der Gradient des Sensorsignals erfasst wird. Dieses Testverfahren eignet sich in besonderer Weise für den Test während des normalen Fahrbetriebs.
Betrachtet man zunächst in Fig. 7 die vergrößerte Detailansicht (gestrichelter Kreis) des Testsignal S, so sind einzelne Abschnitte sθ,s1 ,s2 zu erkennen. Wie man aus dem Gesamtverlauf des Testsignals S erkennt, besteht das Testsignal aus der Vielzahl derartiger einzelner Abschnitte.
Die Abschnitte sθ,s1,s2 weisen einen vorgegebenen Gradienten xθ,x1,x2 auf, der zwischen den Abschnitten verschieden sein kann und der innerhalb der Abschnitte auch als ein Höchstwert ausgebildet sein kann, der nicht überschritten, jedoch unterschritten werden kann. Zudem ist der Begriff des Abschnitts mit vorgegebenem Gradienten bei realen technischen Messsignalen immer einer gewissen Dämpfung unterworfen, insbesondere in den Übergangsbereichen zwischen den einzelnen Abschnitten. Der tatsächliche Gradient im Sensorsignal wird ja auch über einer Toleranzgröße mit dem vorgegebenen Gradienten verglichen, so dass derartige technisch bedingte geringfügige Schwankungen abgefangen werden. Die Abschnitte weisen zudem eine vorgegebene Zeitdauer auf, die zwischen den Abschnitten und den technischen Anwendungsgebieten variieren kann.
Der Abschnitt sθ weist die Besonderheit auf, dass in diesem Abschnitt der Gradient des Testsignals zumindest näherungsweise Null ist, also das eingekoppelte Testsignal näherungsweise konstant ist. Durch diesen Null-Abschnitt kann eine sich mit dem Testsignal überlagernde extern einwirkende, bspw. temperaturbedingte Drift erkannt werden, wie später noch näher erläutert wird.
Wie aus der Gesamtansicht der Figur 7 erkennbar ist, weist das in diesem Ausführungsbeispiel gezeigte, eingekoppelte Testsignal mehrere Abschnitte auf, wobei jeweils ein Abschnitt mit einem von Null abweichenden Gradienten und ein Abschnitt mit einem Gradienten von Null einander abwechseln. Das Testsignal schwankt dabei in kleinen, von Null-Abschnitten unterbrochenen Stufen zwischen einem absoluten Maximum und einem absoluten Minimum der Testanregung.
Ist die Offsetkompensation voll funktionsfähig, wird dieser Offset erkannt, wie anhand des gestrichelt dargestellten Offset-Registerwerts erkennbar ist und wird das ausgangsseitige Sensorsignal dann entsprechend um diesen Offset korrigiert. In der Figur 7 ist der Signalverlauf des Offsetregisters nicht nur zeitlich verschoben, sondern auch in seiner Amplitude geringfügig abweichend vom eingeprägten Signal dargestellt. Dies dient der besseren Sichtbarkeit des Verlaufs. Zeitlicher und amplitudenmäßiger Versatz sind bei optimaler Regelung natürlich möglichst gering.
In einer bevorzugten Weiterbildung werden zudem die Zeitdauer eines Abschnitts und/oder der Gradient eines Abschnitts in Abhängigkeit von der Amplitude und/oder Änderungsgeschwindigkeit des Sensorsignals variiert und dabei vorzugsweise auch noch so gewählt, dass die Anregungsfrequenz des Testsignals um einen vorgegebenen Faktor oberhalb der Temperaturdrift und noch zumindest ausreichend unter der Grenzfrequenz des Offsetkompensation liegt.
So erfolgt gemäß Fig. 9 beispielsweise der Start des nächsten Abschnitts erst, wenn die Reaktion im konstanten Abschnitt unter eine definierte Schwelle gesunken ist. Zudem erfolgt die cST-Anregung mit Gradienten (x1,x2..), der maximal VT. des durch die Offset- Kompensation nachführbaren Offset-Gradienten liegt, so dass während des Fahrtbetriebs am nachverarbeiteten Sensorsignal der vom Testsignal herkommende Offset sicher kompensiert ist. Zudem kann eine Bewertung der Reaktion des Sensorsignals auf eine cST- Anregung davon abhängig gemacht werden, dass die Reaktion in beiden konstanten Abschnitten kleiner als eine Schwelle ist, also äußere Offsets ausgeschlossen werden können.
Die Amplitude und/oder die Zeitdauer eines Abschnitts und/oder der Gradient eines Abschnitts können auch durch eine Zufallsfolge variierend gewählt werden, was den Vorteil bietet, dass im laufenden Fahrtbetrieb verhindert wird, dass durch sich regelmäßig wiederholende Fahrmanöver das Ergebnis bzw. die Interpretation beeinflusst wird.
Fig. 8 skizziert nun ein Beispiel, bei dem zu einem Zeitpunkt die Offsetkompensation ausfällt, so dass der gestrichelt dargestellte Offset-Registerwert trotz Testanregung konstant bleibt. Diese Abweichung wird erkannt. In einer bevorzugten Weiterbildung wird dieser auf kontinuierlichen kleinen Schritten basierte Test als ein erster Funktionstest während des laufenden Betriebs des Sensors mit einem Testsignal eingesetzt, welches in einem sicherheitsunkritischen Wertebereich liegt. Bei einem Fehler während eines solchen Funktionstests wird in Fig. 8 ab tx ein zweiter Funktionstest mit einem Testsignal S(xxl) mit im sicherheitskritischen Wertebereich durchgeführt, wobei für die Zeitdauer dieses zweiten Funktionstests das Sensorsignal nicht an den Ausgang bzw. nachgeschaltete Aktoren weitergeleitet wird und nur bei einem Fehler auch während dieses Funktionstests die Sensoreinheit als fehlerhaft erkannt wird.
Fig. 10 skizziert noch den Fall, bei dem aus den Gradienten des Sensorsignals bei einem Testsignal mit Null-Gradienten auf die Offsetdrift, insbesondere die Temperaturdrift, des Sensorelements selbst und/oder der Sensorauswerteelektronik geschlossen wird. Es erfolgt also eine Interpolation eines Temperaturverlaufs aus dem Verhalten in den Abschnitten mit konstanter cST-Anregung. Damit könnte man (bei hinreichend geringer externer Beschleunigung) den Einfluss einer Temperaturdrift während des cST wenigstens teilweise „herausrechnen" und die Toleranzgröße und Zeitdauer der Abschnitte entsprechend anpassen. Insbesondere wird die Temperaturdrift für die Bewertung der Gesamtreaktion berücksichtigt.
Vorzugsweise erfolgt während der Abschnitte mit von Null verschiedenem Gratienten eine abschnittsweise Extrapolation bis Mitte des Nachbarintervalls aufgrund des durchschnittlichen Gradienten im Abschnitt konstanter ST-Anregung.
Generell erweist es sich als vorteilhaft, dass das Testsignal in einem Frequenzbereich liegt, die im Sperrbereich der Übertragungsfunktion des Gehäuses gegenüber Temperaturänderungen liegt. Dadurch wird sichergestellt, dass die thermische Trägheit des Gehäuses Temperaturschwankungen der Umgebung ausmittelt und so der Selbsttest mit einer Frequenz bzw. Periodendauer durchgeführt wird, die so kurz sind, dass potentiell auftretende externe Temperaturschwankungen ausgeschlossen bzw. vernachlässigt werden können.
Bezugszeichenliste
1. Sensorbaugruppe
1.1 DSP / Digitaler-Signal-Prozessor
1.1.1 Tiefpass
1.1.2 Verstärker
1.1.3 Vergleichseinheit
1.2 Messeinheit
1.2.1 g-Zelle / Sensorzelle
1.2.1.1. -bewegliche Platte/Mittelabgriff
1.2.1.2.-äußere feste Platten
1..2 Sigma-Delta-Wandler (Analogsignal ■* Bitstrom)
1.2.3 SINC-Filter / Dezimationsfilter (Bitstrom -> paralleles Datenwort)
1.3 Offsetkompensation 1.3.1 Signal-Anpassungseinheit
1.3.1.1. Mittelwertbilder
1.3.1.2. Vergleichseinheit
1.3.1.3. Summierer und Speicher zur Bildung des absoluten Offset-Korrekturwerts 1.3.2. Anregung mit dem Testsignal
1.3.3 Addierstufe
1.5 SPI / Seriell-Parallel-Interface
1.8 Generator für Modulations- und Testsignal
1.8.1/1.8.2 Einprägung des Modulations- und Testsignals auf die bewegliche Platte 1.2.1.1

Claims

Patentansprüche
1) Verfahren zur Funktionsprüfung einer Sensoreinheit (1), wobei die Sensoreinheit eine Messgröße erfasst und ein der Messgröße entsprechendes Sensorsignal erzeugt, wobei eine Offsetkompensation (1.3) durchgeführt wird, in dem einen Offsetanteil erfasst, eine Korrekturgröße ableitet und die Sensoreinheit oder das Sensorssignal entsprechend korrigiert wird, und zur Funktionsprüfung ein Testsignal erzeugt (1.8/1.3.2) und die Reaktion auf das Testsignal erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Testsignal ein offsetbehaftetes Testsignal erzeugt und die Reaktion der Offsetkompensation (1.3) erfasst wird.
2) Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass erfasst wird, in welcher Zeit und/oder in welchem Maße eine Offsetkompensation erfolgt.
3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein bidirektionaler Sensor mit einem positiven und einem negativen Messbereich der Messgröße ist, in beide Richtungen jeweils eine Testanregung mit einem offsetbehafteten Testsignal erfolgt und die Reaktion der Offsetkompensation in beide Richtungen miteinander verglichen wird.
4) Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorsignal erfasst und mit Vorgabewerten verglichen wird.
5) Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturgröße zur Offsetkompensation erfasst und mit Vorgabewerten verglichen wird.
6) Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das um den Offset korrigierte Sensorsignal erfasst und mit Vorgabewerten verglichen wird. 7) Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das offsetbehaftete Testsignal so gewählt wird, dass es von der zu erfassenden natürlichen Messgröße unterscheidbar ist.
8) Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das offsetbehaftete Testsigna] so gewählt wird, dass es durch die Offsetkompensation zumindest weitestgehend kompensiert wird.
9) Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das offsetbehaftete Testsignal auf beziehungsweise anstelle der Korrekturgröße der Offsetkompensation eingekoppelt wird.
10) Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Durchführung des Testverfahrens der Verlauf des Sensorsignals überwacht und das Testsignal nur eingekoppelt wird, wenn der Verlauf des Sensorsignals innerhalb einer vorgegebenen Toleranzgröße ist.
11) Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass während der Durchführung des Testverfahrens der Verlauf des Sensorsignals überwacht und die Einkopplung des Testsignals abgebrochen wird, wenn der Verlauf des Sensorsignals außerhalb einer vorgegebenen Toleranzgröße ist.
12) Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das eingekoppelte Testsignal zumindest einen Abschnitt (sθ,s1,s2,...) mit einem vorgegebenen Gradienten (xθ,x1 ,x2,...) aufweist und der Gradient des Sensorsignals erfasst wird.
13) Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es als eine Störung des Tests oder ein Defekt der Sensoreinheit erkannt wird, wenn der Gradient des Ausgangssignals mehr als eine Toleranzgröße vom vorgegebenen Gradienten (xθ,x1 ,x2,...) des Testsignals abweicht. 14) Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das eingekoppelte Testsignal zumindest einen Abschnitt (sθ) mit einem vorgegebenen Gradienten (xO∞O) von zumindest näherungsweise Null aufweist.
15) Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das eingekoppelte Testsignal mehrere Abschnitte (sθ,s1,s2,...) aufweist, wobei jeweils ein Abschnitt (s1) mit einem von Null abweichenden Gradienten (x1 ) und ein Abschnitt (sθ) mit einem Gradienten (xθ) von Null einander abwechseln.
16) Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitdauer (tθ,t1,t2,..) eines Abschnitts (sθ,s1,s2,...) und/oder der Gradient (x1 ,x2,...) eines Abschnitts (sθ,s1 ,s2,...) variiert werden.
17) Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitdauer eines Abschnitts und/oder der Gradient eines Abschnitts in Abhängigkeit von der Amplitude und/oder Änderungsgeschwindigkeit des Sensorsignals variiert werden.
18) Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitdauer eines Abschnitts und/oder der Gradient eines Abschnitts so gewählt sind, dass die Anregungsfrequenz des Testsignals um einen vorgegebenen Faktor oberhalb einer vorgegebenen Temperaturdrift liegen.
19) Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude und/oder die Zeitdauer eines Abschnitts und/oder der Gradient eines Abschnitts durch eine Zufallsfolge variierend gewählt wird.
20) Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Gradient des Sensorsignals bei einem Testsignal mit vorgegebenem Gradienten von zumindest näherungsweise Null erfasst und daraus die Offsetdrift, insbesondere die Temperaturdrift, des Sensorelements selbst und/oder der Sensorauswerteelektronik ermittelt wird. (Fig. 10) 21) Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit einen Temperaturfühler aufweist und aus dem Signal des Temperaturfühlers die zu erwartende Offsetdrift abgeleitet wird.
22) Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Toleranzgröße in Abhängigkeit von der ermittelten Offsetdrift angepasst wird.
23) Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Funktionstest während des laufenden Betriebs des Sensors mit einem Testsignal erfolgt, welches in einem sicherheitsunkritischen Wertebereich liegt und bei einem Fehler während eines solchen Funktionstests ein zweiter Funktionstest mit einem Testsignal (siehe Fig.8 S(xxl)) mit im sicherheitskritischen Wertebereich durchgeführt wird, wobei für die Zeitdauer dieses zweiten Funktionstests das Sensorsignal nicht an den Ausgang bzw. nachgeschaltete Aktoren weitergeleitet wird und nur bei einem Fehler auch während dieses Funktionstests die Sensoreinheit als fehlerhaft erkannt wird.
24) Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Testsignal in einem Frequenzbereich liegt, die im Sperrbereich der Übertragungsfunktion des Gehäuses gegenüber Temperaturänderungen liegt.
25) Fahrzeugsteuergerät mit einer Sensoreinheit, welche eine Messgröße erfasst und ein der Messgröße entsprechendes Sensorsignal erzeugt, wobei eine Offsetkompensationsein heit vorgesehen ist, welche aus dem Sensorsignal einen Offsetanteil erfasst, eine Korrekturgröße ableitet und die Sensoreinheit oder das Sensorsignal entsprechend korrigiert, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche Funktionsprüfung eine Testsignaleinheit zur Erzeugung des offsetbehafteten Testsignals sowie eine Auswerteeinheit zur Erfassung der Reaktion der Offsetkompensation auf das Testsignal vorgesehen ist.
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