DE102006007099A1

DE102006007099A1 - Verfahren zur Funktionsprüfung eines Meßaufnehmers sowie Fahrzeugsteuergerät mit einem Meßaufnehmer

Info

Publication number: DE102006007099A1
Application number: DE102006007099A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. Fey; Lothar Dipl.-Ing. Weichenberger
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH; Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG; Aumovio Microelectronic GmbH
Priority date: 2006-01-16
Filing date: 2006-02-16
Publication date: 2007-07-19

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Funktionsprüfung eines Sensors sowie ein entsprechender Sensor und ein Auslösesystem beschrieben. Auch herkömmliche Auslösesysteme, wie z. B. Insassenschutzsysteme, weisen bereits eine Funktionstestphase auf, in welcher der Meßaufnehmer/Sensor durch Anlegen eines oder mehrerer Anregungssignale auf seine Funktionsweise getestet wird. Im Normalbetrieb erzeugt der Sensor jedoch in Abhängigkeit von den von außen einwirkenden Kräften Signale und wird das Auslösesystem in Abhängigkeit der Signale ausgelöst. DOLLAR A Erfindungsgemäß erfolgt aber dennoch während des Normalbetriebs zumindest einmal eine Funktionsprüfung eines Sensors, wobei das Anregungssignal mit einer unterscheidbaren Signalform erfolgt, beispielsweise in einem anderen Frequenzspektrum oder als Pseudo-Noise-Folge, und erfolgt eine Bewertung des Ausgangssignals des Sensors auf das Anregungssignal unter Berücksichtigung der überlagerten von außen einwirkenden Kräfte. DOLLAR A Vorzugsweise wird auch die im bzw. am Sensor vorgesehene Vorverarbeitung des Signals mit überprüft.

Description

Bei den heutigen Meßaufnehmern werden zum Nachweis der Funktionalität desselben im Regelfall bei der Inbetriebnahme (Power On/Zündschlüssel passiv ➔ aktiv) durch eine initiierte Testphase geprüft, ob der Meßaufnehmer 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 Sensors schließen zu können.

Diese Tests werden derzeit nur während der Selbsttestphase des Systems durchgeführt, da eine Überprüfung während des zyklischen Betriebs des Meßaufnehmers (Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs) die am Ausgang entstehenden Signale von dem nachgeschaltetem μC (Berechnungseinheit außerhalb des Sensors) bzw. Auswerteeinheit (Algorithmus) irrtümlicherweise als Auslösesignal, im Fall eines Insassenschutzsystems z.B. als Crashsignal interpretiert werden könnten/würden.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Sensor mit durchgängigem Testkonzept, welcher auch zyklisch während des aktiven Betriebs im System geprüft werden kann, vorzustellen, damit infolge der damit möglich werdenden zyklischen Tests auch während des aktiven Einsatzfalls (Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs) eine Erhöhung der Sicherheit im System erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Dazu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass während des Normalbetriebs zumindest einmal eine Funktionsprüfung eines Meßaufnehmers mit einem Anregungssignal mit einer unterscheidbaren Signalform erfolgt, beispielsweise in einem Frequenzspektrum, welche/s von dem nachgeschalteten μC (Berechnungseinheit außerhalb des Sensors (1)) bzw. Auswerteeinheit (Algorithmus) nicht erfasst werden kann oder von einem auslösekritischen Signalteil unterschieden bzw. durch geeignete Maßnahmen (z.B. Kompensationsmaßnahmen am Ausgang des Sensors) dafür gesorgt wird, dass die „Testantworten" von dem nachgeschalteten μC (Berechnungseinheit außerhalb des Meßaufnehmers (1)) bzw. Auswerteeinheit (Algorithmus) nicht erfasst werden können.

Die „Abblockung" (Ausfilterung des Testsignals vom Nutzsignal) der Testantworten muss jedoch nicht zwangsläufig ausschließlich im ASIC erfolgen, sondern kann auch im μC (Berechnungseinheit außerhalb des Meßaufnehmers (1)) erfolgen bzw. von diesem wahrgenommen werden, bevor die Beschleunigungssignale dem Algorithmus zugeführt werden.

Ebenso ist es auch denkbar, dass sowohl bereits im ASIC (2) als auch im μC (Berechnungseinheit außerhalb des Meßaufnehmers (1)) jeweils bestimmte Testanteile unterdrückt bzw. ausgefiltert oder erst eingespeist werden.

Es wird also ein Verfahren zur Funktionsprüfung eines Meßaufnehmers, bspw. eines Beschleunigungsaufnehmers eines Insassenschutzsystems beschrieben. Auch herkömmliche Insassenschutzsysteme weisen bereits eine Funktionstestphase auf in welcher der Beschleunigungsaufnehmer durch Anlegen zumindest eines Anregungssignals auf seine Funktionsweise getestet wird. Im Normalbetrieb erzeugt der Beschleunigungsaufnehmer jedoch in Abhängigkeit von den von außen einwirkenden Beschleunigungskräften Signale, mit welchen das Insassenschutzsystem in Abhängigkeit der Signale ausgelöst wird.

Erfindungsgemäß erfolgt aber dennoch während des Normalbetriebs zumindest einmal eine Funktionsprüfung eines Beschleunigungsaufnehmers/Sensors, wobei das Anregungssignal mit einer unterscheidbaren Signalform erfolgt, d.h. von den von außen einwirkenden, auslöseerheblichen Beschleunigungskräften unterschieden werden kann.

Das Anregungssignal zur Funktionsprüfung während des Normalbetriebs erfolgt beispielsweise in einem Frequenzspektrum, welche für die Auslösung des Insassenschutzsystems nicht auslöseerheblich ist, insbesondere welches das Insassenschutzsystem nicht erfasst, durch ein Filter nicht an das Insassenschutzsystem weitergeleitet wird oder zumindest nicht auf einen Auslösefall deutet und somit keine Gefahr einer Fehlauslösung oder auch einer Auslöseverhinderung im Crashfall bedeutet.

Vorzugsweise erfolgt im Meßaufnehmers eine Vorverarbeitung des Signals und wird durch die Funktionsprüfung auch diese Vorverarbeitung mit überprüft, indem das mit dem Anregungssignal überlagerte Ausgangssignal des Meßaufnehmers zumindest Teile dieser Vorverarbeitung mit durchläuft und eine Bewertung des Ausgangssignals am Ende dieses Teils der Vorverarbeitung erfolgt.

Ein Beschleunigungsaufnehmer weist zur Durchführung dieses Verfahrens daher eine Anregungsvorrichtung zur Einkopplung einer Anregung auf den Meßaufnehmer während des Normalbetriebs und eine Auswerteeinheit zur Bewertung des Ausgangssignals des Sensors auf das Anregungssignal unter Berücksichtigung des überlagerten von außen einwirkenden Kräfte auf.

Der Sensor ist vorzugsweise mit einem Filter ausgestattet, welches im Ausgangssignal den auf das Anregungssignal beruhenden Anteil eliminiert und das so um den Einfluß des Anregungssignals bereinigte Ausgangssignal an den Ausgang zur Weitergabe an ein anschließbares Auslösesystem/Insassenschutzsystem bereitstellt.

Alternativ kann das Auslösesystem eine Auswerteeinheit zur Bewertung des Ausgangssignals des Sensors auf das Anregungssignal unter Berücksichtigung des überlagerten von außen einwirkenden Kräfte aufweisen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausgestaltungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben. Es zeigen:
1: Beschleunigungsaufnehmer/Meßaufnehmer mit im bzw. am Sensor vorgesehener Vorverarbeitung und einer zweiten Auswertung im Zentralgerät
2: Anregungssignale für einen zweikanaligen Meßaufnehmer Für die Umsetzung des erfindungsgemäßen Gedankens sind mehrere Ausgestaltungsbeispiele möglich. Diese werden nachfolgend unter einheitlicher Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
Ausgestaltungsbeispiel 1:
Die zyklischen Überprüfungen erfolgen bspw. mittels einer relativ hohen Amplitude (vorzugsweise > 50 % des Messaussteuerbereiches), wobei die Frequenz vorzugsweise mindestens Faktor 2 größer als die am Ausgang mögliche Bandbreite bzw. obere Grenzfrequenz der von den von außen einwirkenden, auslöseerheblichen Kräften gewählt wird (Quasi als „Spike" welcher von dem nachgeschalteten μC (Berechnungseinheit außerhalb des Sensors (1)) bzw. Auswerteeinheit (Algorithmus) nicht erfasst werden kann), wobei die Auswertung (2.6) der „Kette" g-Zelle/Meßaufnehmer (3), A/D-Wandler (2.1), Hochpass (2.2), Tiefpass (2.3) & Verstärker (2.4) im ASIC (2) selbst erfolgt, und über einer Schnittstelle/SPI (5) dem nachgeschalteten μC (Berechnungseinheit außerhalb des Sensors (1)) als Ergebnis bereitgestellt wird.
Ausgestaltungsbeispiel 2:
Die zyklischen Überprüfungen erfolgen bspw. mittels einer relativ niedrigen Amplitude (vorzugsweise < 50 % des Messbereiches), wobei die Frequenz vorzugsweise mindestens Faktor 2 kleiner als die am Ausgang mögliche Bandbreite bzw. untere Grenzfrequenz der von den von außen einwirkenden, auslöseerheblichen Beschleunigungskräften gewählt wird (Quasi als „Schwebung bzw. Offsetdrift" welcher von dem nachgeschalteten μC (Berechnungseinheit außerhalb des Sensors (1)) bzw. Auswerteeinheit (Algorithmus) nicht erfasst werden kann), wobei die Auswertung (2.6) der „Kette" g-Zelle/Meßaufnehmer (3), A/D-Wandler (2.1), Hochpass (2.2), Tiefpass (2.3) & Verstärker (2.4) im ASIC (2) selbst erfolgt, und über einer Schnittstelle/SPI (5) dem nachgeschalteten μC (Berechnungseinheit außerhalb des Sensors (1)) als Ergebnis bereitgestellt wird.
Ausgestaltungsbeispiel 3:
Die zyklischen Überprüfungen erfolgen bspw. mittels einer PN-Folge (Psoido-Noise-Rauschen), wobei die Auswertung (2.6) der „Kette" g-Zelle/Meßaufnehmer (3), A/D-Wandler (2.1), Hochpass (2.2), Tiefpass (2.3) & Verstärker (2.4) im ASIC (2) dadurch erfolgt, dass mit dem am Ende der Kette erhaltenen Signal korreliert wird. Das Ergebnis ist die Pulsantwort der Übertragungskette, woraus sich z.B. die Dämpfung und der Phasengang als Funktion der Frequenz ermitteln lassen.
Als alternative Testmöglichkeit/Realisierung zu diesen 3 dargestellten Methoden sei der Vollständigkeit erwähnt, dass sich der Test auch auf Teile der Signalkette beschränken kann, indem beispielsweise

– im Selbsttest/einmalig bei der Inbetriebnahme die komplette Signalkette geprüft wird, und
– sich die zyklischen Prüfungen während des Betriebs auf Teile der Signalkette, insbesondere dem ASIC (2), beschränken.

Der oben benutzte Begriff „zyklische Überprüfung" ist derart zu verstehen, dass hierunter sowohl
– eine kontinuierliche Überprüfung,
– eine periodische Überprüfung während des Fahrzyklus,
– eine a-periodische Überprüfung während des Fahrzyklus (zur Verringerung von Faltungs- und Schwebungseffekten) zu verstehen ist/sind.

Zudem wird ein Fahrzeugsteuergerät mit einem gemäß diesem Verfahren zu testenden Sensor vorgestellt, wobei das Fahrzeugsteuergerät beispielsweise ein Steuergerät eines Insassenschutzsystems, eines ABS-Systems oder dgl. ist. Dieses Steuergerät weist die Möglichkeit auf, den mit ihr verbundenen Sensor, der aber durchaus an einer anderen Position im Fahrzeug angeordnet sein kann, gezielt mit einer vorgegebenen Signalform anzuregen, die zumindest für die Funktionstests während des normalen Fahrbetriebs so gewählt sind, dass der entsprechende Anteil im Aufnehmersignal unterschieden und somit herausgefiltert oder bei der nachfolgenden Auswertung ignoriert werden kann.
Bei mehrkanaligen Sensoren kann die durchgängige richtige Kanalzuordnung, ein Übersprechen oder eine ähnliche Kanalverkopplung durch geeignetes Aufbringen der Testsignaturen erreicht werden.
Wie aus der 2 ersichtlich ist, kann ein Übersprechen von Kanal 1 auf Kanal 2 und umgekehrt erkannt werden, indem das Aufbringen der Testimpulse zeitlich versetzt erfolgt. Ebenso kann durch das Aufbringen von positiven und negativen Pulsen je Kanal auch die Funktionalität in beide Vorzeichenrichtungen ermittelt werden.
Die Erfindung ist sowohl für Lateralbeschleunigungsaufnehmer als auch Drehbeschleunigungsaufnehmer und andere Meßwertaufnehmer geeignet.

Claims

Verfahren zur Funktionsprüfung eines Meßaufnehmers (1) eines Auslösesystems, dadurch gekennzeichnet, dass während des Normalbetriebs zumindest einmal eine Funktionsprüfung eines Meßaufnehmers erfolgt, wobei das Anregungssignal (Test/ST) mit einer unterscheidbaren Signalform erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anregungssignal zur Funktionsprüfung während des Normalbetriebs in einem Frequenzspektrum erfolgt, welche für die Auslösung des Auslösesystems nicht auslöseerheblich ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Anregungssignal zur Funktionsprüfung während des Normalbetriebs in einem Frequenzspektrum erfolgt, welches das Auslösesystem nicht erfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Anregungssignal zur Funktionsprüfung während des Normalbetriebs in einem Frequenzspektrum erfolgt, welches durch ein Filter (2) nicht an das Auslösesystem weitergeleitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Anregungssignale eine Signalamplitude von größer 50 % des Messbereiches und eine Frequenz mindestens Faktor 2 größer als die am Ausgang mögliche obere Grenzfrequenz der von den von außen einwirkenden, auslöseerheblichen Kräften gewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Anregungssignale eine Signalamplitude von kleiner 50 % des Messbereiches und eine Frequenz mindestens Faktor 2 kleiner als die am Ausgang mögliche untere Grenzfrequenz der von den von außen einwirkenden, auslöseerheblichen Kräften gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Anregungssignal eine Pseudo-Noise-Folge ist und das Ausgangssignal mit dieser Pseudo-Noise-Folge korreliert wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Meßaufnehmer (1) eine Vorverarbeitung (2) des Signals erfolgt und durch die Funktionsprüfung auch diese Vorverarbeitung mit überprüft wird, indem das mit dem Anregungssignal überlagerte Ausgangssignal des Meßaufnehmers zumindest Teile dieser Vorverarbeitung (2) mit durchläuft und eine Bewertung des Ausgangssignals am Ende dieses Teils der Vorverarbeitung erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem zweikanaligen Meßaufnehmer das Anregungssignal für die Kanäle zeitlich versetzt und/oder mit entgegengesetztem Vorzeichen erzeugt wird (2).
Meßaufnehmer zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Meßaufnehmer (1) eine Anregungsvorrichtung zur Einkopplung einer Anregung auf den Meßaufnehmer während des Normalbetriebs und eine Auswerteeinheit (2) zur Bewertung des Ausgangssignals des Sensors auf das Anregungssignal unter Berücksichtigung der überlagerten von außen einwirkenden Kräfte aufweist.
Meßaufnehmer nach Anspruch 10, wobei der Meßaufnehmer (1) ein Filter aufweist, welches im Ausgangssignal den auf das Anregungssignal beruhenden Anteil eliminiert und das so um den Einfluß des Anregungssignals bereinigte Ausgangssignal an den Ausgang zur Weitergabe an ein anschließbares Auslösesystem bereitstellt.
Auslösesystem mit einem Sensor zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Meßaufnehmer eine Anregungsvorrichtung zur Einkopplung einer Anregung auf den Meßaufnehmer während des Normalbetriebs und das Auslösesystem eine Auswerteeinheit zur Bewertung des Ausgangssignals des Meßaufnehmers auf das Anregungssignal unter Berücksichtigung der überlagerten von außen einwirkenden Kräfte aufweist.