WO2010105963A2 - Sensormodul für ein fahrzeugsicherheitssystem und verfahren zum betreiben eines solchen sensormoduls - Google Patents

Sensormodul für ein fahrzeugsicherheitssystem und verfahren zum betreiben eines solchen sensormoduls Download PDF

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WO2010105963A2
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sensor
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Bernd Tollkuehn
Peter Guse
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Robert Bosch Gmbh
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
    • G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
    • G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
    • G01P3/488—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals delivered by variable reluctance detectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for

Definitions

  • Sensor module for a vehicle safety system and method for operating such a sensor module
  • the invention relates to a sensor module for a vehicle safety system or a method for operating such a sensor module according to the preamble of the independent claims.
  • a wireless rotational speed sensor is known in which the rotational speed of a motor vehicle wheel is measured and the measured values taken by the sensor are processed into a data telegram which indicates the rotational speed of the wheel. Furthermore, the sensor is configured such that the data telegram is transmitted wirelessly.
  • the present sensor component includes a battery or other type of power or power source that generally provides relatively little power, such as power. B. from a supply with lower
  • a so-called ECU component may instruct the sensor component to enter a sleep mode to conserve battery power since the vehicle may be stopped.
  • a wireless speed sensor system is known in the necessary energy is generated and / or stored to the wireless
  • an energy management uses a generator for power generation, which makes use of the rotation of the vehicle wheel for power generation.
  • Storage devices are a high-efficiency rechargeable battery or a supercapacitor.
  • a generator a so-called multi-polar rotation generator can be used become.
  • the transmitter element may be switched to a sleep mode or inactive until the controller wakes up the sensor via its transmitter module.
  • the sensor module according to the invention for a vehicle safety system or the corresponding method for operating such a sensor module have the advantage that the same device with which the sensor signal is generated inductively, the energy is also produced inductively.
  • This multiple use of components with this device provides for a compact design, so that the sensor module can be made very small. Thus, the installation space to be made available is considerably reduced. This ultimately leads to a cost reduction.
  • Number of pole pairs on this encoder can increase the change of the magnetic flux per time. This increases the spatial resolution and also the induced voltage.
  • a structural unit such as a
  • the sensor module can have the actual sensor element, in which case, for example, the Hall effect of the anisotropic magnetoresistive effect (AM R) and the giant magnetoresistance (GMR effect) can be used.
  • ASIC an application-specific integrated circuit, is also present in a conventional manner, which carries out a preprocessing of the sensor signals.
  • the sensor module is a closed structural unit. Only
  • Connecting means for installation are provided.
  • the vehicle safety system is, for example, a vehicle dynamics control system, a brake system and / or an airbag system.
  • the transmitter for wireless transmission of data as a function of the sensor signal is at least a radio transmitter which can use, for example, high frequency spread such as DSSS: Direct Sequence Spread Spectrum or Continuous Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS). Also a so-called
  • the power supply can also take place via emitted electromagnetic waves, wherein the induced current is rectified in an antenna coil in the sensor module and charges an energy store.
  • the energy storage supplies the chip for the current for the reading process or can only be used for the supply of the microchip.
  • the signal transmission takes place directly from the transmitter in a control unit or from an external transmitter to the sensor.
  • the RFID tag modulates the electromagnetic wave and thus transmits the information.
  • the data are, for example, data telegrams in which the actual sensor values are accommodated.
  • the sensor signal represents the sensor values that the sensor element emits. This can also be a multiplex of sensor signals.
  • this data telegram can also contain further data such as
  • the device is, for example, a spool as is apparent from a dependent claim.
  • This coil can have a wide variety of structures. In particular, it can also be done on a microchip
  • the device has the property that it simultaneously generates the sensor signal and the energy for the sensor module.
  • the operation of the sensor module means the commissioning of the sensor module.
  • Inductive in the present case is the detection of the change in the magnetic flux according to the law of induction. - A -
  • the device may have at least one coil.
  • the device may have only one coil.
  • the device is configured such that the energy and the sensor signal are generated by the induction by a linear movement or a rotational movement.
  • the rotational movement can be realized for example in speed sensors by a rotating steel wheel or a Multipolencoder, which is designed as a disc.
  • the sensor module has as an energy store for the energy at least one capacitor, which is used to protect the component against the irradiation of electromagnetic waves (transient disturbances). At the same time, the radiation of electromagnetic waves is also damped.
  • the sensor module has a multipole encoder with more than 48 pole pairs. This is easily possible by the present configuration with the wireless transmission of the data and allows a high
  • the sensor module is configured for a low-power and a high-power mode, wherein the sensor module has a change-over switch, which depends on a vehicle size and / or an event between the low-power and switch to high-power mode.
  • the low-power mode means a state in which the sensor module consumes little energy, while the high-power mode uses correspondingly more energy, ie the high-power mode consumes more energy than the low-power mode .
  • the switch can be customary manner by software but also electronically or mechanically. The action on this switch takes place in dependence on a vehicle size, for example, the vehicle speed and / or an event such as a
  • Wheel condition like a slip or blocking wheels.
  • the event-dependent activation of the changeover switch is dependent on a rule.
  • the data transmission rate of the transmitter can thus be vehicle-speed-dependent or rule-based.
  • the data in a microcontroller or other processor or evaluation circuit is processed at a low clock rate and sent at a low data rate from the sensor module to a controller, at high speed this is reversed.
  • the clock frequency for data processing in the microcontroller and the data transfer rate during normal operation is low.
  • the sensor module has an energy management with this switch, which is arranged on an integrated circuit on which a preprocessing of the sensor signal is provided.
  • these functions can be integrated with one another on an ASIC and a particularly cost-effective compact production can be selected.
  • 1 is a block diagram of a vehicle safety system
  • 2 shows a first embodiment of a speed sensor
  • FIG. 4 shows a block diagram of the sensor module according to the invention and of a control device
  • Fig. 6 is a block diagram of the transmitter
  • FIG. 7 shows a flow chart of the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows in a block diagram a vehicle safety system in a vehicle FZ with four speed sensors WSS1 to 4, a control unit for the vehicle dynamics control ESP and an ESP-controlled by the ESP control unit actuator AKT.
  • the speed sensor WSSL to 4 are connected via a radio transmission with the control unit ESP, so that the speed sensor WSSl to 4 each have antennas Al to A4 to transmit their data to the control unit ESP, the control unit ESP for receiving this data, the antenna A5 having.
  • at least each rotational speed sensor WSS1 to 4 has a transmission module in order, for example, to transmit data to the control device ESP in the frequency spreading method, wherein the control device ESP has at least one transmission module
  • Receiver device to correctly receive and demodulate these signals can. It is possible that the radio connection between the speed sensors WSSL to 4 and the control unit ESP can be unidirectional from the speed sensors to the control unit ESP or bidirectional. A broadcast mode is also possible. By that is meant that a sensor
  • the speed sensors transmit their data to another device, for example, another sensor, which then has a Cable connection is connected to the control unit ESP and then performs this second part then via a wired transmission of data.
  • the control unit ESP controls in response to this sensor and other sensor signals to the actuators AKT, for example, brakes.
  • other sensors for vehicle safety systems such as crash sensors so acceleration sensors, gyroscopes, force sensors, structure-borne sound sensors, air pressure sensors and environment sensors such as video, radar, lidar or ultrasound are wirelessly connectable to a controller.
  • Fig. 2 shows the operation of an active speed sensor, which is connected to the power source for operation with a voltage source.
  • the sensors detect the change in the magnetic flux density.
  • a Hall sensor is provided as the sensor element 22, which measures the change in the magnetic flux density of the steel wheel 20.
  • a magnet 21 is still provided, which is changed by the rotating steel wheel in its magnetic field.
  • the resulting signal is a sine signal 23, which is forwarded to the control unit ECU for further processing.
  • a multipole encoder 30 is provided as a wheel with changing magnetic poles. The rotation of this wheel causes a change in the magnetic flux in the sensor element 31.
  • the signals of the sensor element are evaluated by an ASIC and then transmitted as digital signals to a control unit ECU. These digital signals are designated by the reference numeral 32.
  • the signal is conditioned by the ASIC and provides a signal with motion-independent constant amplitude, which also for each sensor continuously via radio to the
  • Transfer control unit and there further processed in a microcontroller Transfer control unit and there further processed in a microcontroller.
  • Fig. 4 shows a block diagram of the sensor module according to the invention denoted by the reference numerals 40 to 45 and the control unit ECU.
  • the sensor module according to the invention has a single device 40 for simultaneous generation of the sensor signal and the energy.
  • an energy management 41 which is arranged in an ASIC manner, the energy is stored in an energy store 42, for example a capacitor, which is also used for EMC (electromagnetic compatibility).
  • the sensor signal is transmitted to a digital-to-analog converter inside or outside a microcontroller 43.
  • the microcontroller 43 stores the sensor signals in a ring buffer 44 and transmits the data from the ring buffer via a transceiver 45 via radio signals to another transceiver 46 of the control unit ECU when vehicle variables such as the vehicle speed and / or events such as a wheel lock or slippage show this. These data can be obtained either from the sensor signal itself or from the ECU. For this purpose, the radio traffic is also designed bidirectional.
  • the ASIC forms a speed-dependent voltage signal from the sensor signal, which is already processed digitally in the sensor module. The microcontroller 43 can do this
  • Convert sensor signal into ECU-specific signal it evaluates and stores the data continuously in the ring buffer.
  • the stored data are usually z. B. at an impermissible speed change then available and are forwarded to the transceiver 45 to transmit it to the control unit ECU.
  • This speed or acceleration signal can be transmitted either directly to the ECU with the transmitter 45 or transceiver at fixed discrete intervals to the ECU or the signal is previously processed in the microcontroller and evaluated.
  • the above-described speed-dependent or rule-based data transmission rate of the transceiver 45 can then be set.
  • Fig. 5 visualizes a section of the sensor module according to the invention.
  • Coil SP is connected to an ASIC on the one hand for the sensor processing PP and on the other hand for the generation of energy EE.
  • the power supply EE can in particular charge a capacitor C or other capacitors or energy storage. That of the sensor signal preprocessing PP conditioned sensor signal is transmitted to the transceiver TX, which radiates via the antenna AT, the data in response to the sensor signal.
  • the digital signal can first be converted into an analog signal in order to amplify it and then modulate it, for example via a frequency spread or frequency hopping.
  • the modulation MOD can also already be done in digital form and an amplifier can still be used after the modulation.
  • the receiver structure is designed: After a receiving antenna usually follows a frequency converter, an amplifier and filter and a digital signal processing.
  • step 700 shows a flow chart of the method according to the invention.
  • simultaneous sensor signal and power generation takes place, for example, with coil SP.
  • the sensor signal is in
  • Process step 701 preprocessed and provides, for example, parameters that the energy management in step 702 requires to decide whether to switch between a low-power and a high-power mode of the sensor module.
  • the preprocessed sensor signal is prepared for transfer 704 and in process step
  • the preparation for the transmission is, for example, the design of the data telegram.
  • the energy management decides in step 703, how much energy is to be provided so high-power or low-power mode or which consumption can be adjusted by the clock rate of processing or transmission rate of the transmission over the

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Abstract

Es wird ein Sensormodul für ein Fahrzeugsicherheitssystem bzw. ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Sensormoduls vorgeschlagen, wobei über einen Sender drahtlos Daten in Abhängigkeit von einem Sensorsignal versendet werden. Das Sensorsignal und eine Energie für den Betrieb des Sensormoduls werden mit der gleichen Vorrichtung induktiv erzeugt.

Description

Beschreibung
Sensormodul für ein Fahrzeugsicherheitssystem und Verfahren zum Betreiben eines solchen Sensormoduls
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Sensormodul für ein Fahrzeugsicherheitssystem bzw. ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Sensormoduls nach der Gattung der unabhängigen Patentansprüche.
Aus DE 11 2006 003 053 T5 ist ein drahtloser Drehgeschwindigkeitssensor bekannt, bei dem die Drehzahl eines Kraftfahrzeugrads gemessen wird und die von dem Sensor genommenen Messwerte zu einem Datentelegramm aufbereitet werden, das die Drehzahl des Rads angibt. Weiterhin ist der Sensor derart konfiguriert, dass das Datentelegramm drahtlos gesendet wird. Um die
Drahtdrehzahl zu messen, misst eine Meßeinheit Änderungen des magnetischen Flusses und leitet drahtlos ein entsprechendes Signal zu einer Basisstation oder einer Steuereinheit zurück. Die vorliegende Sensorkomponente umfasst eine Batterie oder eine andere Art von Energie- oder Stromquelle, die im allgemeinen relativ wenig Strom liefert, wie z. B. aus einer Versorgung mit niedriger
Spannung. Weiterhin kann eine sogenannte ECU-Komponente die Sensorkomponente anweisen, in einen Schlafmodus überzugehen, um Batteriestrom zu sparen, da das Fahrzeug angehalten sein kann. Aus US 2004/0150516 Al ist ein drahtloses Drehzahlfühlersystem bekannt, bei dem notwendige Energie erzeugt und/oder abgespeichert wird, um den drahtlosen
Drehzahlfühler zu versorgen. Dabei ist ein Energiemanagement vorgesehen, dass einen Generator für die Energieerzeugung verwendet, der die Rotation des Fahrzeugrades für die Energieerzeugung ausnutzt. Als Speichergeräte dienen eine Hocheffizienz-wiederaufladbare Batterie oder ein Superkondensator. Als Generator kann ein sogenannter mulitpolarer Rotationsgenerator verwendet werden. Das Senderelement kann in einen Schlafmodus oder inaktiv geschaltet werden, bis das Steuergerät über sein Sendermodul den Sensor aufweckt.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Sensormodul für ein Fahrzeugsicherheitssystem bzw. das entsprechende Verfahren zum Betreiben eines solchen Sensormoduls haben demgegenüber den Vorteil, dass die gleiche Vorrichtung, mit der induktiv das Sensorsignal erzeugt wird, auch induktiv die Energie erzeugt wird. Diese Mehrfachnutzung von Komponenten mit dieser Vorrichtung sorgt für einen kompakten Aufbau, so dass das Sensormodul sehr klein gestaltet werden kann. Damit ist der zur Verfügung zu stellende Einbauraum erheblich reduziert. Dies führt letztlich zu einer Kostenreduktion. Außerdem kann die Verwendung von Permanentmagneten, wie sie bei passiven Drehzahlfühlern üblich ist, wegfallen, und es ist dadurch ein Einsatz von Multipolencodern möglich. Durch eine größere
Zahl von Polpaaren auf diesem Encoder kann die Änderung des magnetischen Flusses pro Zeit erhöht werden. Damit vergrößern sich die Ortsauflösung und auch die induzierte Spannung.
Unter einem Sensormodul ist vorliegend eine bauliche Einheit wie ein
Drehzahlfühler oder ein Beschleunigungssensor oder Drehratensensor oder Luftdrucksensor oder Körperschallsensor zu verstehen. Dem Sensormodul können insbesondere noch Komponenten wie ein Stahlrad oder ein Multipolencoder zugeordnet sein. Das Sensormodul kann dabei das eigentliche Sensorelement aufweisen, bei dem vorliegend beispielsweise der Halleffekt der anisotrope magnetoresistive Effekt (AM R) und der Riesenmagnetowiderstand (GMR-Effekt) Verwendung finden können. Neben dem Sensorelement ist üblicher Weise auch noch ein ASIC, ein anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis, vorhanden, der eine Vorverarbeitung der Sensorsignale durchführt. Das Sensormodul ist dabei eine abgeschlossene bauliche Einheit. Lediglich
Verbindungsmittel zum Einbauort sind vorgesehen.
Bei dem Fahrzeugsicherheitssystem handelt es sich beispielsweise um eine Fahrdynamikregelung, ein Bremssystem und/oder ein Airbagsystem. Bei dem Sender zu drahtlosen Versendung von Daten in Abhängigkeit von dem Sensorsignal handelt es sich zumindest um einen Funksender, der beispielsweise mit hoher Frequenzspreizung wie DSSS: Direct Sequence Spread Spectrum oder ein kontinuierliches Wechseln der Sendefrequenz (FHSS: Frequency Hopping Spread Spectrum) verwenden kann. Auch eine sogenannte
RFID also eine Transpondertechnologie kann vorliegend verwendet werden. Dabei kann die Energieversorgung auch über emittierte elektromagnetische Wellen erfolgen, wobei in einer Antennenspule im Sensormodul der induzierte Strom gleichgerichtet wird und einen Energiespeicher auflädt. Der Energiespeicher versorgt für den Lesevorgang den Chip für den Strom oder kann nur für die Versorgung des Mikrochips verwendet werden. Die Signalaussendung erfolgt direkt vom Sender in einem Steuergerät oder von einem externen Sender an den Sensor. Der RFID-Tag moduliert die elektromagnetische Welle und überträgt so die Informationen.
Bei den Daten handelt es sich beispielsweise um Datentelegramme, in denen die eigentlichen Sensorwerte untergebracht sind. Das Sensorsignal repräsentiert die Sensorwerte, die das Sensorelement abgibt. Dabei kann es sich auch um einen Multiplex von Sensorsignalen handeln. Dieses Datentelegramm kann neben den Nutzdaten, beispielsweise den Sensorwerten, auch weitere Daten wie
Identifikationsdaten oder zusätzliche Daten zur Fehlerkorrektur aufweisen,
Bei der Vorrichtung handelt es sich wie aus einem abhängigen Anspruch hervorgeht beispielsweise um eine Spule. Diese Spule kann die verschiedensten Strukturen aufweisen. Insbesondere kann sie auch auf einem Mikrochip durch
Strukturierung hergestellt sein. Die Vorrichtung hat die Eigenschaft, dass sie gleichzeitig das Sensorsignal und die Energie für das Sensormodul erzeugt.
Mit dem Betreiben des Sensormoduls ist die Inbetriebnahme des Sensormoduls gemeint.
Induktiv ist vorliegend die Erfassung der Änderung des magnetischen Flusses nach dem Induktionsgesetz. - A -
In den abhängigen Ansprüche sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Sendermodul bzw. Verfahren zum Betreiben eines solchen Sensormoduls für ein Fahrzeugsicherheitssystem angeben.
Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, dass die Vorrichtung wenigstens eine Spule aufweist. Insbesondere kann die Vorrichtung nur eine Spule aufweisen.
Es ist weiterhin vorteilhaft, dass die Vorrichtung derart konfiguriert ist, dass die Energie und das Sensorsignal durch die Induktion durch eine Linearbewegung oder eine Rotationsbewegung erzeugt werden.
Die Rotationsbewegung kann beispielsweise bei Drehzahlfühlern durch ein rotierendes Stahlrad oder einen Multipolencoder realisiert sein, der als Scheibe ausgebildet ist.
Es ist weiterhin von Vorteil, dass das Sensormodul als einen Energiespeicher für die Energie wenigstens einen Kondensator aufweist, der wird eingesetzt, um das Bauteil vor der Einstrahlung von elektromagnetischen Wellen (transiente Störungen) zu schützen. Gleichzeitig wird auch die Abstrahlung von elektromagnetischen Wellen gedämpft.
Es ist weiterhin von Vorteil, dass das Sensormodul einen Multipolencoder mit mehr als 48 Polpaaren aufweist. Dies ist durch die vorliegende Konfiguration mit der drahtlosen Übertragung der Daten leicht möglich und ermöglicht eine hohe
Induktionsspannung bzw. hohe Ortsauflösung.
Weiterhin ist es von Vorteil, dass das Sensormodul für einen Low-Power- und eine High- Power- Modus konfiguriert ist, wobei das Sensormodul einen Umschalter aufweist, der in Abhängigkeit von einer Fahrzeuggröße und/oder einem Ereignis zwischen dem Low-Power- und dem High-Power-Modus umschaltet. Mit dem Low- Power- Modus ist ein Zustand gemeint, in dem das Sensormodul nur wenig Energie verbraucht, während der High-Power-Modus entsprechend mehr Energie verbraucht, d.h. der High-Power-Modus verbraucht mehr Energie als der Low-Power-Modus. Der Umschalter kann üblicher Weise softwaremäßig aber auch elektronisch oder mechanisch ausgebildet sein. Die Einwirkung auf diesen Umschalter erfolgt in Abhängigkeit von einer Fahrzeuggröße, die beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder einem Ereignis wie beispielsweise ein
Radzustand wie ein Schlupf oder blockierende Räder. Durch die ereignisabhängige Ansteuerung des Umschalters erfolgt eine Abhängigkeit von einer Regel. Insbesondere kann damit die Datenübertragungsrate des Senders fahrzeuggeschwindigkeitsabhängig oder regelbasiert erfolgen. Im ersten Fall werden bei niedriger Geschwindigkeit die Daten in einem Mikrocontroller oder einem anderen Prozessor oder Auswerteschaltung in einer niedrigen Taktfrequenz verarbeitet und mit einer niedrigen Datenrate vom Sensormodul an ein Steuergerät gesendet, bei hoher Geschwindigkeit ist dies umgekehrt. Bei der ereignisgesteuerten Ansteuerung des Umschalters ist die Taktfrequenz für die Datenverarbeitung im Mikrocontroller und die Datenübertragungsrate bei normalem Betrieb niedrig. Es erfolgt nur eine Basisüberwachung im Low-Power- Modus in einem vorgegebenen Zeitraster. Bei Bedarf wie einem Schlupf oder dem Blockieren der Räder werden die Signale mit einer hohen Taktfrequenz im Mikrocontroller verarbeitet und mit einer hohen Datenrate der Geschwindigkeitsradient und/oder der der Absolutgeschwindigkeit übertragen.
Die geschwindigkeitsabhängige oder regelbasierte Signalübertragung kann natürlich kombiniert werden.
Vorteilhafter Weise weist das Sensormodul ein Energiemanagement mit diesem Schalter auf, das auf einem integrierten Schaltkreis angeordnet ist, auf dem auch eine Vorverarbeitung des Sensorsignals vorgesehen ist. Damit können diese Funktionen auf einem ASIC miteinander integriert werden und es kann eine besonders kostengünstige kompakte Herstellung gewählt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Fahrzeugsicherheitssystems, Fig. 2 eine erste Ausführungsform eines Drehzahlfühlers,
Fig. 3 eine zweite Ausführungsform eines Drehzahlfühlers,
Fig. 4 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Sensormoduls und eines Steuergeräts,
Fig. 5 ein Schaltungsteil des Sensormoduls bezüglich der Energieerzeugung und Sensorsignalerzeugung,
Fig. 6 ein Blockschaltbild des Senders und
Fig. 7 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 1 zeigt in einem Blockschaltbild ein Fahrzeugsicherheitssystem in einem Fahrzeug FZ mit vier Drehzahlfühlern WSSl bis 4, einem Steuergerät für die Fahrdynamikregelung ESP und einer vom ES P- Steuergerät ESP-angesteuerten Aktuatorik AKT. Die Drehzahlfühler WSSl bis 4 sind über eine Funkübertragung mit dem Steuergerät ESP verbunden, so dass die Drehzahlfühler WSSl bis 4 jeweils Antennen Al bis A4 aufweisen, um ihre Daten an das Steuergerät ESP zu übertragen, wobei das Steuergerät ESP zum Empfang dieser Daten die Antenne A5 aufweist. Damit weist zumindest jeder Drehzahlfühler WSSl bis 4 ein Sendemodul auf um beispielsweise im Frequenzspreizverfahren Daten an das Steuergerät ESP zu übertragen wobei das Steuergerät ESP zumindest eine
Empfängereinrichtung aufweist, um diese Signale korrekt empfangen und demodulieren zu können. Es ist möglich, dass die Funkverbindung zwischen den Drehzahlfühlern WSSl bis 4 und dem Steuergerät ESP unidirektional von den Drehzahlfühlern zum Steuergerät ESP oder auch bidirektional ausgeführt sein kann. Auch ein Broadcastmodus ist möglich. Damit ist gemeint, dass ein Sensor
Daten an alle versendet, ohne einen spezifischen Empfänger zu adressieren, wie es bei Rundfunkübertragungen üblich ist.
Es ist auch möglich, dass die Drehzahlfühler ihre Daten an ein anderes Gerät übertragen, beispielsweise einen weiteren Sensor, der dann über eine Kabelverbindung mit dem Steuergerät ESP verbunden ist und so diesen zweiten Teil dann über eine kabelgebundene Übertragung der Daten ausführt. Das Steuergerät ESP steuert in Abhängigkeit von diesem Sensor und weiteren Sensorsignalen die Aktuatorik AKT an, beispielsweise Bremsen. Neben den vorliegend dargestellten Drehzahlfühlern WSSl bis 4 sind auch andere Sensoren für Fahrzeugsicherheitssysteme wie Crashsensoren also beispielsweise Beschleunigungssensoren, Drehratensensoren, Kraftsensoren, Körperschallsensoren, Luftdrucksensoren und auch Umfeldsensoren wie Video, Radar, Lidar oder Ultraschall drahtlos mit einem Steuergerät verknüpfbar.
Fig. 2 zeigt die Funktionsweise eines aktiven Drehzahlfühlers, der zum Betrieb an eine Spannungsquelle mit an die Energiequelle angeschlossen wird. Die Sensoren detektieren die Änderung der magnetischen Flussdichte. Vorliegend ist als Sensorelement 22 beispielsweise ein Hallsensor vorgesehen, der die Änderung der magnetischen Flussdichte des Stahlrads 20 misst. Zusätzlich ist noch ein Magnet 21 vorgesehen, der durch das sich drehende Stahlrad in seinem Magnetfeld geändert wird. Das resultierende Signal ist einem Sinussignal 23, das an das Steuergerät ECU zur weiteren Verarbeitung weitergeleitet wird.
Eine weitere Ausführungsform von Drehzahlfühlern ist in Fig. 3 dargestellt. Hier ist ein Multipolencoder 30 als Rad vorgesehen mit sich ändernden magnetischen Polen. Die Umdrehung dieses Rads bewirkt eine Änderung des magnetischen Flusses beim Sensorelement 31. Die Signale des Sensorelements werden von einem ASIC ausgewertet und dann als digitale Signale an ein Steuergerät ECU übertragen. Diese digitalen Signale sind mit dem Bezugszeichen 32 bezeichnet.
Bekannte Prinzipien sind der Halleffekt, der anisotrope magnetoresisitive Effekt und der Riesenmagnetowiderstand (GMR-Effekt). Das Signal wird vom ASIC aufbereitet und liefert ein Signal mit bewegungsunabhängiger konstanter Amplitude, das ebenfalls für jeden Sensor kontinuierlich über Funk an das
Steuergerät übertragen und dort in einem Mikrocontroller weiter verarbeitet wird.
Fig. 4 zeigt in einem Blockschaltbild das erfindungsgemäße Sensormodul bezeichnet mit den Bezugszeichen 40 bis 45 und das Steuergerät ECU. Das erfindungsgemäße Sensormodul weist eine einzige Vorrichtung 40 zur gleichzeitigen Erzeugung des Sensorsignals und der Energie. Über ein Energiemanagement 41, das auf einem ASIC üblicher Weise angeordnet wird, erfolgt die Speicherung der Energie in einem Energiespeicher 42 beispielsweise einem Kondensator, der auch für EMV (elektromagnetische Verträglichkeit) verwendet wird. Das Sensorsignal wird an einen Digital-Analogwandler innerhalb oder außerhalb eines Mikrocontrollers 43 übertragen. Der Mikrocontroller 43 speichert die Sensorsignale in einem Ringpuffer 44 ab und überträgt die Daten aus dem Ringpuffer über einen Transceiver 45 über Funksignale an einen weiteren Transceiver 46 des Steuergeräts ECU, wenn Fahrzeuggrößen wie die Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder Ereignisse wie ein Blockieren der Räder oder ein Schlupf dies anzeigen. Diese Daten können entweder aus dem Sensorsignal selbst oder vom Steuergerät ECU gewonnen werden. Dafür ist vorliegend der Funkverkehr auch bidirektional ausgestaltet. Der ASIC formt aus dem Sensorsignal ein geschwindigkeitsabhängiges Spannungssignal, das digital bereits im Sensormodul verarbeitet wird. Der Mikrocontroller 43 kann dabei das
Sensorsignal in steuergerätespezifes Signal umwandeln, es bewerten und speichert die Daten kontinuierlich in dem Ringspeicher ab. Die gespeicherten Daten stehen im Regelfall z. B. bei einer unzulässigen Geschwindigkeitsänderung dann zur Verfügung und werden an den Transceiver 45 weitergeleitet, um sie an das Steuergerät ECU zu übertragen. Die
Umwandlung im ASIC oder im Mikrocontroller in ein digitales Geschwindigkeitsoder Beschleunigungssignal ermöglicht die leichte Weiterverarbeitung. Dieses Geschwindigkeits- oder Beschleunigungssignal kann entweder direkt an das Steuergerät ECU mit dem Transmitter 45 oder Transceiver in festen diskreten Zeitabständen an das Steuergerät ECU übertragen werden oder das Signal wird vorher im Mikrocontroller weiterverarbeitet und bewertet. Hier kann dann die oben beschriebene geschwindigkeitsabhängige oder regelbasierte Datenübertragungsrate des Transceivers 45 eingestellt werden.
Fig. 5 visualisert einen erfindungsgemäßen Ausschnitt des Sensormoduls. Eine
Spule SP ist an einen ASIC zum einen für die Sensorverarbeitung PP und zum anderen zur Energieerzeugung EE angeschlossen. Die Energieversorgung EE kann insbesondere einen Kondensator C oder auch andere Kondensatoren oder Energiespeicher aufladen. Das von der Sensorsignalvorverarbeitung PP aufbereitete Sensorsignal wird an den Transceiver TX übertragen, der über die Antenne AT die Daten in Abhängigkeit von dem Sensorsignal abstrahlt.
Eine mögliche Ausführung des Transceivers TX ist in Fig. 6 dargestellt. Das digitale Signal kann in ein analoges Signal zunächst umgewandelt werden, um es zu verstärken und dann zu modulieren beispielsweise über eine Frequenzspreizung oder auch Frequency Hopping. Die Modulation MOD kann auch bereits im Digitalen erfolgen und es kann noch ein Verstärker nach der Modulation eingesetzt werden. Umgekehrt ist die Empfängerstruktur ausgestaltet: Nach einer Empfangsantenne folgt meist ein Frequenzumsetzer, ein Verstärker und Filter sowie eine digitale Signalverarbeitung.
Fig. 7 zeigt in einem Flussdiagramm das erfindungsgemäße Verfahren. Im Verfahrensschritt 700 erfolgt die gleichzeitige Sensorsignal- und Energieerzeugung beispielsweise mit der Spule SP. Das Sensorsignal wird im
Verfahrensschritt 701 vorverarbeitet und liefert beispielsweise Parameter, die das Energiemanagement in Verfahrensschritt 702 benötigt um zu entscheiden, ob zwischen einem Low-Power- und einem High-Power-Mode des Sensormoduls umgeschaltet werden muss. Das vorverarbeite Sensorsignal wird den Verfahrensschritt 704 für die Übertragung vorbereitet und in Verfahrensschritt
705 versendet. Die Vorbereitung für die Übertragung ist beispielweise die Gestaltung des Datentelegramms. Das Energiemanagement entscheidet in Verfahrensschritt 703, wieviel Energie bereitzustellen ist also High-Power- oder Low- Power- Modus bzw. welcher Verbrauch eingestellt werden kann durch die Taktrate der Verarbeitung bzw. Übertragungsrate der Versendung über den
Sender TX.

Claims

Ansprüche
1. Sensormodul für ein Fahrzeugsicherheitssystem, wobei das Sensormodul einen Sender (TX) zur drahtlosen Versendung von Daten in Abhängigkeit von einem Sensorsignal aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormodul mit der gleichen Vorrichtung induktiv das Sensorsignal und
Energie für das Sensormodul erzeugt.
2. Sensormodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung wenigstens eine Spule (SP) aufweist.
3. Sensormodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung derart konfiguriert ist, dass die Energie und das Sensorsignal durch die Induktion durch eine Linearbewegung oder durch eine Rotationsbewegung erzeugt werden.
4. Sensormodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormodul als einen Energiespeicher für die Energie wenigstens einen Kondensator ( C ) aufweist, der auch für eine elektromagnetische Verträglichkeit eingesetzt wird.
5. Sensormodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormodul einen Multipolencoder mit mehr als 48 Polpaaren aufweist.
6. Sensormodul nach einem der vorhegehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormodul für einen Low-Power- und einen High- Power- Modus konfiguriert ist, wobei das Sensormodul einen Umschalter aufweist, der in Abhängigkeit von einer Fahrzeuggröße und/oder einem Ereignis zwischen dem Low-Power- und dem High- Power- Modus umschaltet.
7. Sensormodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeuggröße die Fahrzeuggeschwindigkeit ist.
8. Sensormodul nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ereignis ein Radzustand ist.
9. Sensormodul nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormodul ein Energiemanagement mit dem Umschalter aufweist, dass auf einem integrierten Schaltkreis angeordnet ist, auf dem auch eine Vorverarbeitung (PP) des Sensorsignal vorgesehen ist.
10. Verfahren zum Betreiben eines Sensormoduls für ein Fahrzeugsicherheitssystem, wobei über einen Sender (TX) drahtlos Daten in Abhängigkeit von einem Sensorsignal versendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorsignal und Energie für den Betrieb des
Sensormoduls mit der gleichen Vorrichtung induktiv erzeugt werden.
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