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Eine
Unfallerkennungsvorrichtung für
ein Kraftfahrzeug besteht aus einem zentralen, vorzugsweise im Bereich
des Fahrzeugtunnels, beispielsweise vor oder hinter dem Schaltknüppel angeordneten Steuergerät und peripheren
Aufprallsensoren, so genannten Satelliten, im Bereich der Deformationszonen.
Die Anzahl der peripheren Aufprallsensoren hängt von der Fahrzeugstruktur
und der zu erreichenden Güte
der Unfallerkennung ab. Viele Fahrzeugmodelle sehen zur Frontalaufprallerkennung
im Steuergerät
integrierte Aufprallsensoren vor, wohingegen die peripheren Aufprallsensoren
der Seitenaufprallerkennung dienen. Die im Steuergerät integrierten
Aufprallsensoren umfassen einen oder mehrere Beschleunigungssensoren.
Bei den peripheren Aufprallsensoren handelt es sich vorzugsweise
um Drucksensoren im Bereich der Türen. Beschleunigungssensoren
können
das Seitenaufprallerkennungssystem im Bereich der A-, B- oder C-Säule ergänzen. Das
Steuergerät
kann einer oder mehreren Fahrzeuginsassenrückhalteeinrichtungen, wie etwa
Airbag, Gurtstraffer und dergleichen und/oder anderen Funktionen
zum Insassenschutz bei einem Unfall zugeordnet sein, wie etwa Einschalten
der Warnblinkanlage und/oder Trennen der Batterieverbindung und/oder
Wegführen
der Pedalerie und/oder des Lenkrads.
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Durch
die
WO 2005/014342
A1 ist eine Unfallerkennungsvorrichtung mit redundant angeordneten
Beschleunigungssensoren zur Frontalaufprallerkennung in einem Kraftfahrzeug
bekannt. Die Unfallerkennungsvorrichtung umfasst einen Aufprallsensor mit
zwei V-förmig
angeordneten Beschleunigungssensoren, wobei die Beschleunigungssensoren
gegenüber
der Längsachse
eines Kraftfahrzeugs derart gedreht sind, dass die positive Sensorachse
des einen Beschleunigungssensors nach vorne, und die positive Sensorachse
des anderen Beschleunigungssensors nach hinten gerichtet ist, wobei
die Beschleunigungssensoren zur Überprüfung der
Plausibilität
ihrer Ausgangssignale mit einer die beiden Ausgangssignale der beiden
Beschleunigungssensoren miteinander vergleichenden Signalauswerteeinheit
verbunden sind.
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Durch
die
WO 2005/014343
A1 ist eine Vorrichtung zur Beschleunigungsmessung für ein Insassenschutzsystem
eines Kraftfahrzeugs bekannt. Die Vorrichtung umfasst ein zentral
im Kraftfahrzeug angeordnetes Steuergerät, welches einen zentralen Beschleunigungssensor
aufweist, sowie eine Sensoranordnung zum Erkennen eines Aufpralls
mit einer Richtung in einer Bewegungsebene des Kraftfahrzeugs, die
außerhalb
des Steuergeräts
angeordnet ist und mindestens zwei Vorrichtungen zum Aufnehmen jeweils
einer Beschleunigung aufweist, wobei jede der mindestens zwei Vorrichtungen
nur einen Beschleunigungssensor mit einer Empfindlichkeitsrichtung,
die in der die Fahrzeuglängsachse
und die Fahrzeugquerachse enthaltenden Bewegungsebene des Kraftfahrzeugs
liegt, umfasst. Die Empfindlichkeitsrichtung jedes der Beschleunigungssensoren
ist in der Bewegungsebene weder parallel, noch senkrecht zur Fährzeuglängsachse
ausgerichtet, so dass jeder Beschleunigungssensor sowohl Beschleunigungen
in Richtung parallel zur Fahrzeuglängsachse, als auch quer hierzu
erfassen kann. Das Steuergerät
ist dabei derart ausgebildet, dass es mit mindestens einem Sensorsignal
eines der beiden Beschleunigungssensoren der mindestens zwei Vorrichtungen
und dem Sensorsignal des zentralen Beschleunigungssensors ein auf
Plausibilität
basierendes Entscheidungssignal zu erzeugen.
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Durch
die
DE 103 61 095
A1 ist eine Sensoranordnung für ein Kraftfahrzeug zum Erkennen
eines Aufpralls bekannt, welche mindestens je einen Satellitensensor
in jeder Fahrzeughälfte
bezogen auf die Fahrzeuglängsachse
umfasst, zum Aufnehmen bzw. Erfassen einer Beschleunigung bzw. Krafteinwirkung.
Darüber
hinaus umfasst die Sensoranordnung ein im Bereich der Fahrzeuglängsachse
zentral im Fahrzeug angeordnetes Steuergerät mit mindestens einem Sensor
zum Aufnehmen bzw. Erfassen einer Beschleunigung. Jeder der Satellitensensoren weist
je zugeordneter Fahrzeughälfte
mindestens zwei Sensoren auf, wobei die Messgrößen der mindestens zwei Sensoren
auf physikalisch unterschiedlichen Prinzipien basieren.
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Aus
JP 06160422 A ist
ein Aufprallsensor bekannt, welcher zwei in jeweils entgegengesetzten Winkeln
gegenüber
einer Fahrzeuglängsachse
in Fahrtrichtung nach vorne angeordnete Beschleunigungssensoren
umfasst, um so Beschleunigungen innerhalb eines Winkelbereichs gegenüber der
Fahrtrichtung erfassen zu können.
Dabei sind die positiven Achsen der Beschleunigungssensoren nach
vorne gerichtet.
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Aus
DE 37 17 427 C3 ist
ein Aufprallsensor bekannt, der zwei oder mehrere Beschleunigungssensoren
umfasst, welche in unterschiedlichen Winkeln gegenüber der
Fahrtrichtung eines Kraftfahrzeugs angeordnet sind, um zwischen
Frontal-, Seiten- und
Heckaufprall unterscheiden zu können.
Zur Erkennung der Aufprallrichtung werden die Ausgangssignale der
Beschleunigungssensoren in getrennten Auswerteschaltungen ausgewertet.
Eine Auslösung
einer Fahrzeuginsassenrückhalteeinrichtung
erfolgt nur dann, wenn ein Ausgangssignal einer ersten Auswerteschaltung
einen ersten, hohen Schwellenwert, und ein Ausgangssignal einer
zweiten, einem in Bezug auf die Fahrtrichtung eine Winkellage anderen
Vorzeichens einnehmenden Beschleunigungssensor zugeordnete Auswerteschaltung
einen zweiten, niederen Schwellenwert überschreitet.
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Aus
DE 38 16 587 C2 ist
als Weiterentwicklung des Aufprallsensors aus
DE 37 17 427 C3 eine Auslöseeinrichtung
bekannt, welche durch mehrere parallele Schwellenwerte, die durch
bestimmte Schaltungen auswählbar
sind, zwischen unterschiedlichen Aufprallarten aus unterschiedlichen
Richtungen unterscheiden kann und in Abhängigkeit davon eine Fahrzeuginsassenrückhalteeinrichtung
auslöst, oder
nicht.
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Aufgrund
der Sicherheitsrelevanz der Unfallerkennungsvorrichtung müssen die
Aufprallsensoren des Steuergerätes überwacht werden.
Auch ein Fehlverhalten einer mit den Aufprallsensoren verbundenen
Signalauswerteeinheit, die Teil des Steuergeräts ist, darf nicht zu einem
Fehlverhalten des Steuergeräts
führen.
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Die
Aufprallsensoren der Unfallerkennungsvorrichtung sind hierzu redundant
ausgeführt.
Die Steuergeräte
verfügen
zur Frontalaufprallerkennung jeweils über einen Beschleunigungen
in zwei orthogonal zueinander orientierten horizontalen Richtungen
erfassenden Aufprallsensor, einen so genannten x/y-Sensor, sowie einen
Beschleunigungen in einer horizontalen Richtung erfassenden Aufprallsensor, einen
so genannten x-Sensor,
welcher zur Plausibilisierung der Signale des x/y-Sensors eingesetzt
wird. Die positive x-Achse ist dabei in Richtung der Fahrzeuglängsachse
in Fahrtrichtung orientiert.
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Weiterhin
wird auch die Signalauswerteeinheit, die häufig in Form eines Mikrocontrollers
mit entsprechender Auswertesoftware frei programmierbar ist, redundant
ausgelegt. Als zweite Auswerteeinheit wird oft ein zweiter programmierbarer
Mikrocontroller eingesetzt, oder die Redundanz der Signalauswerteeinheit
durch diskrete Lösungen
wie etwa Anwendungsspezifische Integrierte Schaltungen (Application
Specific Integrated Circuit; ASIC) gelöst.
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Darüber hinaus
ist bekannt, neben einer redundanten Auslegung der sicherheitsrelevanten
Komponenten und elektrischen Signalpfade ebenso die sicherheitsrelevanten
Anteile der operativen Software, wie etwa der Software zur Auslösung der
pyrotechnischen Aktuatoren zu überwachen.
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Aus
DE 199 33 086 A1 ist
hierzu bekannt, dass sich Steuergeräte, die in einem Verbund mehrerer
Steuergeräte
arbeiten, mittels Fragen und Antworten gegenseitig überwachen.
Jedes Steuergerät im
Verbund empfängt
dabei eine Frage von einem anderen Steuergerät und gibt eine Antwort an
das Steuergerät,
das die Frage gesendet hat, ab.
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Insgesamt
ist festzuhalten, dass aufgrund der Sicherheitsrelevanz von Unfallerkennungsvorrichtungen
der Herstellungsaufwand sowohl Hardwareseitig in Bezug auf die zur
Redundanz erforderliche benötigte
Anzahl von Aufprallsensoren insbesondere zur Frontalaufprallerkennung,
die redundante Anordnung der Aufprallsensoren, die redundante Auslegung
der Auswerteeinheiten und die ebenfalls erforderlichen elektrischen
Verbindung zwischen den Sensoren und den angeschlossenen Auswerteeinheiten,
sowie Softwareseitig in Bezug auf die gegenseitige Überwachung
der Steuergeräte
sehr hoch ist.
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Eine
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Unfallerkennungsvorrichtung
zur Verfügung
zu stellen, welche ohne Einschränkung
ihrer Zuverlässigkeit
einen verringerten Herstellungsaufwand aufweist.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch eine Unfallerkennungsvorrichtung nach den Merkmalen des Anspruchs
1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den
abhängigen
Ansprüchen und
der nachfolgenden Beschreibung.
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Ein
Gegenstand der Erfindung betrifft eine Unfallerkennungsvorrichtung
mit redundant angeordneten Beschleunigungssensoren zur Frontalaufprallerkennung
in einem Kraftfahrzeug. Die erfindungsgemäße Unfallerkennungsvorrichtung
umfasst einen Aufprallsensor mit zwei V-förmig angeordneten Beschleunigungssensoren
zur Erfassung jeweils einer Beschleunigung in der jeweiligen Richtung,
wobei die Beschleunigungssensoren gegenüber der Längsachse eines Kraftfahrzeugs
derart gedreht sind, dass die positive Sensorachse des einen Beschleunigungssensors
nach vorne, und die positive Sensorachse des anderen Beschleunigungssensors
nach hinten gerichtet ist. Die Beschleunigungssensoren sind zur Überprüfung der
Plausibilität
ihrer Ausgangssignale mit einer die beiden Ausgangssignale der beiden
Beschleunigungssensoren miteinander vergleichenden Signalauswerteeinheit
verbunden, so dass auf einen zweiten, redundanten Aufprallsensor
zur Plausibilitätsprüfung verzichtet
werden kann. Die Plausibilitätsüberprüfung dient dazu,
Fehler der Beschleunigungssensoren des Aufprallsensors bei der Frontalaufprallerkennung
zu detektieren. Dies ist erforderlich, damit beispielsweise ein
Airbag nicht während der
Fahrt bei bloßem
Defekt eines Beschleunigungssensors ausgelöst wird.
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Durch
eine V-förmige
Anordnung des einen Beschleunigungssensors mit seiner Sensorachse nach
vorne und des anderen mit seiner Sensorachse nach hinten werden
bei einem Frontalaufprall Ausgangssignale mit unterschiedlichen
Vorzeichen erzeugt, welche eine einfache Überprüfung auf Plausibilität durch
Vergleich miteinander zulassen. Dabei ist denkbar, beispielsweise
bei einer symmetrischen Anordnung, bei der die Längsachse des Kraftfahrzeugs
die Winkelhalbierende des zwischen den beiden Sensorachsen eingeschlossenen
Winkels darstellt, zum einen direkt die Ausgangssignale der beiden
Beschleunigungssensoren zu vergleichen, also deren analoge Ausgangsspannungen,
oder zum anderen die Ausgangssignale von den beiden Beschleunigungssensoren
zugeordneten getrennten Auswerteschaltungen zu vergleichen, also
deren analogen Ausgangsspannungen zugeordnete Werte. Ein Vergleich
der beiden Ausgangssignale miteinander kann beispielsweise durch
einfache Addition erfolgen. Ist das Ergebnis einer Addition von
den vorzeichenbehafteten Ausgangsspannungen oder den Ausgangsspannungen
der beiden Beschleunigungssensoren zugeordneten, vorzeichenbehafteten
Werten im Falle einer symmetrischen Anordnung in etwa gleich Null,
so sind die Ausgangssignale plausibel und die Beschleunigungssensoren
des Aufprallsensors arbeiten ordnungsgemäß. Bei einer asymmetrischen
Anordnung muss das Ergebnis der Addition in etwa einem bestimmten
Wert entsprechen. Ist dies der Fall, kann eine Überprüfung der Unfallschwere erfolgen,
bzw. eine Entscheidung getroffen werden, ob eine Fahrzeuginsassenrückhaltevorrichtung,
wie etwa Airbag, Gurtstraffer oder dergleichen, ausgelöst werden
soll, oder nicht. Ein Frontalaufprall liegt dann vor, wenn bestimmte
andere Größen, wie
beispielsweise eine bestimmte gemessene Beschleunigung in Längsrichtung
des Kraftfahrzeugs, gegeben sind. Wichtig ist hervorzuheben, dass
die Erfindung auch eine Überprüfung der
Funktion der beiden Sensoren im normalen Fahrbetrieb zulässt. Starke
Verzögerungen
etwa, wie beispielsweise scharfe Bremsmanöver, erzeugen Ausgangssignale,
aus denen die ordnungsgemäße Funktion
der beiden Sensoren durch die oben beschriebene, besonders einfache
Plausibilitätsprüfung abgeleitet
werden kann. Die erfindungsgemäße V-förmige Anordnung der Beschleunigungssensoren
mit der positiven Sensorachse des einen Beschleunigungssensors nach
vorn und einer positiven Sensorachse des anderen Beschleunigungssensors
nach hinten erlaubt beispielsweise, Betriebsspannungsstörungen oder
-fehler zu erkennen. Dies ist bei den nach dem Stand der Technik
bekannten, konventionellen Anordnungen, wie etwa bei der bekannten
Anordnung mit zwei als x/y- und x-Sensor ausgeführten Aufprallsensoren bei
der die Sensorachsen der Beschleunigungssensoren in x-Richtung nach
vorn gerichtet sind, oder der bekannten V-förmigen Anordnung mit beiden
positiven Sensorachsen nach vorn, nicht möglich.
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Die
mit den beiden Beschleunigungssensoren des Aufprallsensors zur Überprüfung der
Plausibilität
ihrer Ausgangssignale verbundene Signalauswerteeinheit dient gleichzeitig
zur Bestimmung der Unfallschwere. Ein Vorteil dieser Anordnung ist,
dass die Daten einer gemeinsamen Signalauswerteeinheit zugeführt werden,
verbunden mit einem geringen Herstellungsaufwand. Dies kann auch
als Single Mikrocontroller System bezeichnet werden. Dabei erfolgt
die Berechnung des Hauptalgorithmus zur Erkennung der Unfallschwere
sowie die Überprüfung der
Sensordaten auf Plausibilität
in einem gemeinsamen Mikrocontroller. Dieser Mikrocontroller kann
in diesem Fall mit umfangreichen Diagnosemodulen abgesichert werden.
Im Einzelnen können
folgende Tests implementiert werden: Instruction Set Verification,
Read Only Memory (ROM) Check, Random Access Memory (RAM) Check,
Register Check, Programmablaufüberwachung.
Bei der Durchführung der Überwachungsfunktionen
werden die Ressourcen der Plausibilisierungsfunktion zwingend vor
jeder Airbagauslösung
auf ihre Funktionalität überprüft. Für die anderen
Funktionen des Mikrocontrollers ist eine zyklische Überprüfung mit
größeren Zykluszeiten
ausreichend.
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Die
Auswerteeinheit verfügt über softwaretechnische
Diagnosemodule, die die Funktionalität der Auswerteeinheit zu 100%
während
des Betriebs zyklisch überprüfen.
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Die
softwaretechnische Überprüfung der Auswerteeinheit
erfolgt durch Verifikation des Befehlssatzes, des so genannte Instruction
Sets, Verifikation des Programmspeichers, des so genannten ROM oder
FLASH Memorys, Verifikation des Rechenspeichers, des so genannten
RAMs, Verifikation der Register und Verifikation des Programmablaufs.
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Zur
Verifikation des Programmablaufs werden Hardwarekomponenten außerhalb
des Auswerteeinheit verwendet, die auf Signale bzw. Signalsequenzen
der Auswerteeinheit reagieren und bei Ausbleiben der Signale und/oder
Nichteinhaltung der vorgegebenen Signalsequenz eine Auslösung von
im Kraftfahrzeug angeordneten Fahrzeuginsassenrückhalteeinrichtungen nicht
freigeben oder ein Rücksetzen
der Auswerteeinheit erzwingen.
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Der
Grundgedanke der Erfindung basiert auf der Diagnostizierbarkeit
von Sensorsignalen durch gegenseitige Prüfung und Plausiblisierung.
Hierzu wird beispielsweise ein als x/y-Sensor ausgeführter Aufprallsensor auf einer
Leiterplatte schräg,
und zwar in 45° zur
Fahrtrichtung, angebracht. Beispielsweise zeigt ausgehend vom Schwerpunkt
des Fahrzeugs eine mit u bezeichenbare Sensorachse nach vorne rechts,
die andere mit v bezeichenbare Sensorachse nach hinten rechts. Bei
einem Frontalaufprall wird die Fahrzeugverzögerung gemäß den Gesetzen der Vektorarithmetik
in die beiden Komponenten u und v zerlegt. Beim Frontalaufprall
gilt damit u = –v. Die
beiden Beschleunigungssensoren des Aufprallsensors liefern entgegengesetzte
Signale gleicher Größenordnung.
Dieser Effekt kann nun zur Verifikation der Sensordaten herangezogen
werden. Stimmen die Beträge
der beiden Ausgangssignale annähernd überein,
und überschreiten
eine im Rahmen vorgegebener Toleranzen der Beschleunigungssensoren
definierte Schwelle, so gelten die Ausgangssignale als Plausibel
und die mit dem Auf prallsensor bzw. dessen Beschleunigungssensoren
verbundene Signalauswerteeinheit schaltet die Plausibilisierung frei.
Aufgrund der gewählten
Anordnung der Beschleunigungssensoren des Aufprallsensors zur Frontalaufprallerkennung
führen
Sensorfehler und Gleichtaktfehler nicht zu einem plausiblen Signal.
Die beiden Kanäle
würden
hier gleich und nicht gegenphasige Ausgangssignale liefern.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor,
dass die Längsachse
des Kraftfahrzeugs die Winkelhalbierende des zwischen den beiden
Sensorachsen eingeschlossenen Winkels darstellt. Hierdurch wird
der Vergleich zwischen den Ausgangssignalen der beiden Beschleunigungssensoren
des Aufprallsensors zur Plausibilitätsüberpfüfung im Falle eines Frontalaufpralls
besonders einfach, da die Summe der beiden Ausgangssignale null
ergibt.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Unfallerkennungsvorrichtung
sieht vor, dass die beiden Beschleunigungssensoren in rechten Winkel
zueinander ähnlich
einem x/y-Sensor angeordnet
sind, wobei die Sensorachse des einen Beschleunigungssensors gegenüber der
Längsachse
des Kraftfahrzeugs einen Winkel von 45° bzw. 225°, und die Sensorachse des anderen
Beschleunigungssensors einen Winkel von 135° bzw. 315° einnimmt. Ein Vorteil dieser
Anordnung besteht darin, dass mit Hilfe der Vektorarithmetik eine
Umrechnung der Signale in die gewohnte x und y Richtung des Fahrzeugs
auf besonders einfache Weise möglich ist.
Bei obiger Orientierung gilt x = (u – v) und y = (u + v), wobei
u und v die Ausgangssignale der beiden Sensoren in Richtung deren
Sensorachsen sind. In dem Fall, dass die Sensorachse des einen Beschleunigungssensors
einen Winkel von 45°,
und die Sensorachse des anderen Beschleunigungssensors einen Winkel
von 135° gegenüber der
Längsachse
des Kraftfahrzeugs einnimmt, weisen die positiven Sensorachsen in
Fahrtrichtung nach rechts. In dem Fall, dass die Sensorachse des
einen Beschleunigungssensors einen Winkel von 225°, und die
Sensorachse des anderen Beschleunigungssensors einen Winkel von
315° gegenüber der
Längsachse
des Kraftfahrzeugs einnimmt, weisen die positiven Sensorachsen in
Fahrtrichtung nach links.
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Eine
andere vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Unfallerkennungsvorrichtung umfasst
mindestens eine zweite, mit den beiden Beschleunigungssensoren des
Aufprallsensors verbundene Signalauswerteeinheit zur Bestimmung
der Unfallschwere, beispielsweise anhand der Stärke der Ausgangssignale der
Beschleunigungssensoren. Bei dieser Ausführungsform erfolgt eine Partitionierung eines
einen Teil der Unfallerkennungsvorrichtung darstellenden Steuergeräts, wie
etwa einem Airbagsteuergerät,
in einen Bereich zur Erkennung der Unfallschwere, welche vom Algorithmus
in einem Haupt Mikrocontroller berechnet wird, und in eine Plausibilisierungslogik.
Die Plausibilisierungslogik führt
den Vergleich der beiden Ausgangssignale der beiden Beschleunigungssensoren
des Aufprallsensors zur Frontalaufprallerkennung durch. Die Plausibilisierung kann
durch einen weiteren Mikrocontroller, dem so genannten Safing-μ-Controller,
wie auch diskret bzw. in Form eines ASIC aufgebaut sein. Ein Vorteil
besteht in der Unabhängigkeit
der beiden Signalauswerteeinheiten und der damit verbundenen erhöhten Sicherheit.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Dabei
zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Unfallerkennungsvorrichtung.
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Eine
in 1 dargestellte erfindungsgemäße Unfallerkennungsvorrichtung
UV besteht im Wesentlichen aus einem Steuergerät SG, einem im Steuergerät SG angeordneten
Aufprallsensor AF zur Frontalaufprallerkennung, sowie außerhalb
des Steuergeräts
SG angeordneten, peripheren Aufprallsensoren AS zur Seitenaufprallerkennung.
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Der
Aufprallsensor AF zur Frontalaufprallerkennung ist in etwa im Schwerpunkt
eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs angeordnet. Die Längsachse
des Kraftfahrzeugs entspricht dabei der Achse x, wobei die Fahrtrichtung
des Kraftfahrzeugs der durch den Pfeil dargestellten positiven Richtung
der Achse x entspricht. Die Querachse des Kraftfahrzeugs verläuft in Richtung
der Achse y. Der Aufprallsensor AF zur Frontalaufprallerkennung
besteht aus zwei Beschleunigungssensoren B1, B2 welche in einem rechten
Winkel zueinander angeordnet sind. Dabei zeigt die positive Sensorachse
u des einen Beschleunigungssensors B1 in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs
nach vorn, und die positive Sensorachse v des anderen Beschleunigungssensors
B2 in Fahrtrichtung nach hinten. Die der x-Achse entsprechende Längsachse
des Kraftfahrzeugs bildet die Winkelhalbierende des zwischen den
beiden Sensorachsen u, v eingeschlossenen Winkels.
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Die
beiden Beschleunigungssensoren B1, B2 des Aufprallsensors AF sind
mit einem Mikrocontroller μC
verbunden, welcher aufgrund der Ausgangssignale der beiden Beschleunigungssensoren B1,
B2 mit Hilfe des mathematischen Algorithmus die Unfallart sowie
die Unfallschwere ermittelt.
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Eine
ebenfalls mit den Beschleunigungssensoren B1, B2 verbundene Signalauswerteeinheit
PL dient zur Plausibilisierung der Sensorsignale. Die Sensordaten
B1 und B2 werden von einem Plausibilisierungsalgorithmus miteinander
verglichen und die Plausibilisierung bei korrekter Funktion der
Sensoren freigeschaltet.
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Die
auch als Satelliten bezeichneten peripheren Aufprallsensoren AS
zur Seitenaufprallerkennung umfassen jeweils einen Drucksensor DS
und gegebenenfalls weitere Beschleunigungssensoren. Sie sind an
geeigneten peripheren Stellen der Karosserie des Kraftfahrzeugs
angeordnet. Sie sind mit einer im Steuergerät SG angeordneten Satellitenschnittstelle
SI verbunden.
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Im
Steuergerät
sind darüber
hinaus noch eine Stromversorgung PS, eine Energiereserve ER, sowie
weitere Module wie etwa ei ne Einrichtung AWL zur Aktivierung einer
Airbagwarnlampe im Armaturenbrett, eine Schnittstellen CAN, LIN
für Bus
Systeme zur Kommunikation mit anderen Steuergeräten, eine Sitzbelegungserkennungsvorrichtung
PAB für Mitfahrerairbags
und dergleichen angeordnet.
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Die
Erfindung basiert auf der Diagnostizierbarkeit von Sensorsignalen
durch gegenseitige Prüfung
und Plausiblisierung. Dabei wird beispielsweise ein zwei Beschleunigungssensoren
B1, B2 umfassender Aufprallsensor AF im Form eines x/y-Sensors auf einer
Leiterplatte schräg
und zwar in 45° zur Fahrtrichtung
x angebracht. Ausgehend vom Schwerpunkt des Kraftfahrzeugs zeigt
eine Sensorachse u nach vorne rechts, die andere Sensorachse v nach
hinten rechts. Bei einem Frontalaufprall wird die Fahrzeugverzögerung gemäß den Gesetzen
der Vektorarithmetik in die beiden Komponenten u und v zerlegt.
Beim Frontalaufprall gilt damit u = –v. Die beiden Beschleunigungssensoren
B1, B2 liefern entgegengesetzte Ausgangssignale gleicher Größenordnung.
Dieser Effekt wird erfindungsgemäß zur Verifikation
der Sensordaten herangezogen. Stimmen die beiden Ausgangssignale
annähernd überein,
und überschreiten
eine im Rahmen vorgegebener Toleranzen der Beschleunigungssensoren
B1, B2 definierte Schwelle, so gilt ein einen Frontalaufprall anzeigende,
aus beiden Ausgangssignalen der beiden Beschleunigungssensoren B1,
B2 zusammengesetztes Signal als plausibel und die Signalauswerteeinheit
PL schaltet die Plausibilisierung frei. Aufgrund der gewählten Anordnung
des Aufprallsensors AF führen
Sensor- und Gleichtaktfehler der beiden Beschleunigungssensoren
B1, B2 nicht zu einem plausiblen Signal. Die den beiden Beschleunigungssensoren
B1, B2 zugeordneten Kanäle
würden
hier gleich- und nicht gegenphasige Ausgangssignale liefern. Ein
weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung der Beschleunigungssensoren
B1, B2 des Aufprallsensors AF besteht darin, dass mit Hilfe der Vektorarithmetik
eine Umrechnung der Signale in die gewohnte x- und y-Richtung des
Kraftfahrzeugs möglich
ist. Bei obiger Orientierung gilt x = (u – v) und y = (u + v).
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Für die Architektur
der Plausibilisierung/Absicherung gibt es mehrere Möglichkeiten.
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Zum
einen ist denkbar, dass die Ausgangssignale der Beschleunigungssensoren
B1, B2 einer Signalauswerteeinheit PL zugeführt werden. Hierbei wird nur
ein einziger Mikrocontroller benötigt,
weshalb dieser Aufbau auch als Single-μ-Controler System bezeichenbar
ist. Dabei erfolgt die Berechnung des Hauptalgorithmus zur Erkennung
der Unfallschwere sowie die Plausibilisierung der Sensordaten in
einem einzigen Mikrocontroller. Dieser Mikrocontroller ist in diesem
Fall mit umfangreichen Diagnosemodulen abgesichert. Im Einzelnen
sind folgende Tests implementiert: Instruction Set Verification, ROM
Check, RAM Check, Register Check, Programmablaufüberwachung. Bei der Durchführung der Überwachungsfunktionen
werden die Ressourcen der Plausibilisierungsfunktion zwingend vor
jeder Airbagauslösung
auf ihre Funktionalität überprüft. Für die anderen
Funktionen des Mikrocontrollers ist eine zyklische Überprüfung mit
größeren Zykluszeiten ausreichend.
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Zum
Anderen ist denkbar, eine Partitionierung des Steuergeräts SG wie
in 1 dargestellt in einen Bereich zur Erkennung der
Unfallschwere, welche von einem Algorithmus in einem Haupt-Mikrocontroller μC berechnet
wird, und in eine die Plausibilisierungslogik ausführende Signalauswerteeinheit PL
vorzunehmen. Die Plausibilisierungslogik führt den Vergleich der beiden
Signale u und v durch. Die Plausibilisierung kann ebenso durch einen
weiteren Mikrocontroller, einen so genannten Safing-μ-Controller,
wie auch diskret bzw. in Form eines ASIC aufgebaut werden.
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Wichtig
ist hervorzuheben, dass ein Grundgedanke der Erfindung darin besteht,
die Sensierungsrichtungen u, v eines aus zwei rechtwinklig zueinander
angeordneten Beschleunigungssensoren B1, B2 bestehenden Aufprallsensors
AF zur Frontalaufprallerkennung um 45° gegenüber der Längsachse x eines Kraftfahrzeugs
zu drehen und die Sensierungsrichtungen u, v derart vorteilhaft
zu definieren, dass sich bei einem Frontalauf prall gegenphasige Ausgangssignale
der den Beschleunigungssensoren B1, B2 zugeordneten Einzelkanäle u und
v ergibt. Für den
Seitenaufprall ist dieses gegenphasige Verhalten nicht entscheidend,
da für
den Seitenaufprall stets periphere Aufprallsensoren AS im Kraftfahrzeug
verbaut sind und damit die erforderliche Redundanz gewährleistet
ist. Im Weiteren wird die Sensoranordnung mit Diagnostikmethoden
für μ-Prozessoren
in der Weise verknüpft,
dass eine Diagnostizierbarkeit sowohl der Sensorik wie auch der
Auswerteeinheit zu 100% beispielsweise vor einer Airbagauslösung sichergestellt
ist.
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- AF
- Aufprallsensor
zur Frontalaufprallerkennung
- AS
- Aufprallsensor
zur Seitenaufprallerkennung
- AWL
- Einrichtung
zur Aktivierung einer Airbag Warn Lampe
- B1
- Beschleunigungssensor
- B2
- Beschleunigungssensor
- CAN
- Schnittstelle
- DS
- Drucksensor
- ER
- Energiereserve
- LIN
- Schnittstelle
- μC
- Mikrocontroller
- PAB
- Sitzbelegungserkennungsvorrichtung
- PL
- Signalauswerteeinheit
- PS
- Stromversorgung
- SG
- Steuergerät
- SI
- Satellitenschnittstelle
- U
- Sensorachse
- UV
- Unfallerkennungsvorrichtung
- V
- Sensorachse
- X
- Längsachse
- Y
- Querachse