DE102006056838B4

DE102006056838B4 - Steuergerät zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln

Info

Publication number: DE102006056838B4
Application number: DE102006056838.9A
Authority: DE
Inventors: Heiko Freienstein; Matthias Wellhoefer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-12-01
Filing date: 2006-12-01
Publication date: 2015-07-16
Anticipated expiration: 2026-12-02
Also published as: DE102006056838A1

Abstract

Steuergerät (SG) zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln (PS) mit: – einer Auswerteschaltung (μC1, μC2), die in Abhängigkeit von einem Unfallsignal die Personenschutzmittel (PS) ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Schnittstelle (IF) vorgesehen ist, die das Unfallsignal bereitstellt, wobei an die wenigstens eine Schnittstelle (IF) nur eine Unfallsensorik (ISC) außerhalb des Steuergeräts (SG) anschließbar ist, – dass die Auswerteschaltung (μC1, μC2) ein Signal einer bildgebenden Sensorik verarbeitet und die Ansteuerung entsprechend beeinflusst, wobei die bildgebende Sensorik (V1, V2) am Gehäuse des Steuergeräts (SG) befestigt ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Steuergerät zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs.
Aus DE 10 2004 057 064 A1 ist bereits ein Airbagsteuergerät mit Beschleunigungssensoren als Unfallsensoren bekannt. Weiterhin ist eine Sensorik für eine Insassenposition vorhanden, die beispielsweise kapazitiv ausgebildet ist.
Aus der DE 199 08 165 A1 ist ein Gerät zum Erfassen eines Objekts oder einer Person im Innenraum eines Fahrzeugs bekannt, wobei dieses Gerät ein erstes Sensorelement enthält, das in einer Einbauposition des Geräts im Fahrzeuginnenraum zum Erkennen eines fahrerseitig angeordneten Objekts ausgebildet ist, sowie ein zweites Sensorelement, das in der Einbauposition des Geräts zum Erkennen eines beifahrerseitig angeordneten Objekts ausgebildet ist. Mit einem einzigen Modul kann damit die Fahrer- und die Beifahrerposition erkannt werden.
Aus der WO 00/50267 A1 ist ein Sensor zur Personen- oder Objekterkennung im Innenraum eines Fahrzeugs bekannt. Die Daten des Sensors oder ausgewertete Sensordaten werden an eine entfernt angeordnete Steuereinrichtung für ein Personenschutzmittel geliefert. Die Sensordaten werden darüber hinaus in einer den Sensor enthaltenden Einrichtung gespeichert, wenn von der Steuereinrichtung mitgeteilt wird, dass ein Aufprall erkannt wurde.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Steuergerät zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass das Steuergerät nicht nur zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln dient, sondern über das Gehäuse direkt mit einer bildgebenden Vorrichtung verbunden ist, indem die bildgebende Vorrichtung am Gehäuse befestigt ist. Dies ist insbesondere dadurch möglich, dass das Steuergerät Unfallsignale nur von außerhalb des Steuergeräts befindlichen Unfallsensoren über die Schnittstelle, die software- oder hardwaremäßig ausgebildet sein kann, bekommt. Die Auswerteschaltung verarbeitet sowohl die Signale der bildgebenden Vorrichtung, als auch die Signale der Unfallsensorik, um die Personenschutzmittel anzusteuern.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch angegebenen Steuergeräts zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln möglich.
Besonders vorteilhaft ist, dass die Auswerteschaltung wenigstens zwei Prozessoren aufweist. Für die Auswertung des Signals der bildgebenden Sensorik ist ein leistungsfähiger Prozessor notwendig. Aufgrund dieser Leistungsfähigkeit ist es möglich, dass dieser Prozessor auch zusätzlich die Signale der Unfallsensorik verarbeitet und dass damit der Algorithmus zur Ansteuerung der Personenschutzmittel auf diesen Hochleistungsprozessor abläuft. Alternativ ist es jedoch möglich, dass diese Aufgaben auf zwei Prozessoren verteilt werden. Eine Kommunikation und Überwachung zwischen den Prozessoren ist so möglich. Watchdogfunktionen können damit durch die jeweiligen Prozessoren übernommen werden. Das Steuergerät weist damit zwei getrennte Hardwarepfade auf, wobei der Hardwarepfad zur Ansteuerung der Personenschutzmittel neben der Schnittstelle den ersten oder zweiten Prozessor eine parallele Verarbeitung der Sensorsignale in einem Sicherheitshalbleiterspeicher und eine Zündkreisschaltung mit Leistungsendstufen aufweist. Auch andere für den Betrieb eines Airbagsteuergeräts notwendige Komponenten sind vorgesehen. Der Hardwarepfad für die Verarbeitung des Signals der bildgebenden Sensorik weist vorteilhafter Weise neben dem Prozessor Speicher auf, in dem insbesondere Daten hinterlegt werden, um Objekte zu klassifizieren. Diese Objektklassifikation kann dann den Prozessor im Hardwarepfad für die Ansteuerung der Personenschutzmittel übermittelt werden.
Vorteilhafter Weise weist das erfindungsgemäße Steuergerät Befestigungsmittel zum Einbau in ein Fahrzeugdach auf. Durch die Vermeidung von Unfallsensoren im Steuergerät ist es möglich, dieses Steuergerät frei im Fahrzeug zu verbauen. Da das Fahrzeugdach ein besonders günstiger Einbauort für eine bildgebende Vorrichtung ist, bietet sich dieser Einbauort an. Die Befestigungsmittel können Klemmen, Schraubverbindungen, Klebebereiche oder andere geeignete Befestigungsmaßnahmen sein.
Vorteilhafter Weise dient die bildgebende Sensorik zur Überwachung des Außenraums. Damit kann eine Precrash-Funktion erfüllt werden. D. h. Objekte, die sich außerhalb des Fahrzeugs befinden, werden bezüglich ihres Gefährdungspotentials im Hinblick auf das Fahrzeug klassifiziert. Dieses Gefährdungspotential kann sich aus der Relativgeschwindigkeit, dem Geschwindigkeitsvektor, der Beschleunigung, der Größe des Objekts und anderen Parametern, die über die bildgebende Sensorik ermittelbar sind, ergeben. Die bildgebende Sensorik kann dabei insbesondere als Videosensorik ausgebildet sein, die Mono- oder Stereoaufnahmen ermöglicht. Statt einer videobasierten Bildaufnahmeeinrichtung kann auch ein sogenannter „Range Imager” verwendet werden. Es handelt sich hierbei um ein optisches Messprinzip, das eine Matrix aufzeichnet, die wie beim Videobild Grauwerte enthält. Jedem Matrixelement wird aber zusätzlich auch ein Tiefenwert zugeordnet. Das physikalische Prinzip Time of Flight zur Tiefenwertbestimmung ist die Bestimmung der Laufzeit eines ausgesendeten Lichtsignals. Unter Einbeziehung der Lichtgeschwindigkeit wird in einem weiteren Schritt die Entfernung bestimmt.
Zusätzlich oder anstatt ist es vorteilhafter Weise möglich, die bildgebende Sensorik zur Innenraumüberwachung zu verwenden. Dies ermöglicht die Beobachtung der Fahrzeuginsassen und damit wichtige Daten für die Ansteuerung der Personenschutzmittel in einem Auslösefall zu erzeugen. Dabei können insbesondere solche Parameter wie Out-of-position, Schwere des Fahrzeuginsassen, die Klassifizierung des Fahrzeuginsassen usw. ermittelt werden. Mit diesen Daten ist dann eine gezielte Ansteuerung der Personenschutzmittel möglich.
Das Steuergerät kann zusätzlich über die Auswerteschaltung zur Fahrdynamikregelung konfiguriert sein. Dafür kann ein weiterer zusätzlicher Prozessor vorhanden sein. Es ist jedoch möglich, dies auch in dem vorhandenen oder den vorhandenen Prozessoren zu integrieren. Eine Verbindung zu Fahrdynamikmitteln, wie den Bremsen, ist dafür erforderlich.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Auswerteschaltung auch zur Chassisansteuerung verwendet wird. Beispiele sind Active Suspension (Aktive Dämpferregelung) und Active Front Steering.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung und
2 eine zweite Ausführungsform der Erfindung und
3 zeigt ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Steuergeräts.
Die Ausführungsformen der 1 und 2 unterscheiden sich dadurch, dass gemäß 1 die bildgebende Sensorik zur Außenraumüberwachung nach vorne dient und gemäß 2 zur Innenraumüberwachung. Eine Kombination dieser beiden Konfigurationen ist möglich.
1 zeigt ein Fahrzeug FZ, das zentral im Fahrzeug eine Sensorbox ISO aufweist, die beispielsweise auf dem Fahrzeugtunnel angeordnet ist. Diese Sensorbox ISO weist beispielsweise Beschleunigungssensoren auf, die die Bewegung des Fahrzeugs in den Raumrichtungen erkennen können. Zusätzlich können auch Drehratensensoren vorhanden sein, um auf Drehbewegungen des Fahrzeugs zu ermitteln. Andere vergleichbare Sensoren können ebenfalls integriert sein. Die Sensorbox ISO weist zumindest Schnittstellen auf, um seine Daten an ein Steuergerät SG zu übermitteln. Diese Schnittstelle kann beispielsweise als die sogenannte PSI-Schnittstelle ausgebildet sein, das ist eine Stromschnittstelle, die auf einem vom Steuergerät SG bereitgestellten Strom seine Daten durch Strommodulationen aufprägt. Die Schnittstelle PSI kann unidirektional von der Sensorbox ISO zum Steuergerät SG oder bidirektional oder quasibidirektional ausgebildet sein. Anstatt dieser Stromschnittstelle PSI ist es möglich, auch eine Busverbindung CAN3, die hier gestrichelt dargestellt ist, zu verwenden.
Die Sensoren in der Sensorbox ISO sind üblicherweise mikromechanisch hergestellt. Neben den erwähnten Beschleunigungs- und Drehratensensoren sind auch Körperschallsensoren möglich, wobei hierfür insbesondere Beschleunigungssensoren verwendet werden können. An die Sensorbox ISO ist neben dem Steuergerät SG, das erfindungsgemäß geschützt ist, über Busverbindungen CAN1 und CAN2 jeweils ein Steuergerät zur Fahrdynamikregelung ESP und ein Steuergerät zur Ansteuerung von Chassisfunktionen CS angeschlossen. Auch diese Steuergeräte CS und ESP führen ihre Funktion in Abhängigkeit von Signalen der Sensorbox ISO aus.
Im Fahrzeug sind jedoch noch weitere Sensoren vorhanden, die das Steuergerät SG verwendet, um einen Unfall zu erkennen. Dazu zählen Luftdrucksensoren PSS1 und PSS2, Beschleunigungssensoren BS1 bis BS7, wobei die Beschleunigungssensoren BS1 und BS2 in den Fahrzeugseiten angeordnet sind und in Fahrzeugquer- und Fahrzeuglängsrichtung empfindlich sind. Die Beschleunigungssensoren BS3 und BS4 sind in Fahrzeugquerrichtung empfindlich und die Beschleunigungssensoren BS7 bis BS5 sind hinter dem Stoßfänger angeordnet und dienen als Fußgängeraufprallsensoren, sowie als Upfrontsensoren, das sind solche Sensoren, die für einen Frontaufprall besonders geeignet sind, da sie an der Fahrzeugfront angeordnet sind. Diese Sensoren können über Punkt-zu-Punkt-Verbindungen oder Busverbindungen oder Quasibusverbindungen mit dem Steuergerät SG verbunden sein. Die Luftdruckrucksensoren PSS1 und PSS2 sind in den Fahrzeugseitenteilen angeordnet, um einen Seitenaufprall infolge einer Druckkompression in dem Seitenteil zu erkennen. Auch diese Luftdrucksensoren, für die beispielsweise die Sensoren BS3 und BS4 Plausibilitätssensoren sind, können über Punkt-zu-Punkt-Verbindungen oder Busverbindungen mit dem Steuergerät SG verbunden sein. Diese Verbindungen sind der Einfachheit halber hier nicht dargestellt, aber sie sind vorzugsweise, wenn es sich um Punkt-zu-Punkt-Verbindungen handelt, als Stromschnittstellten ausgebildet.
Das Steuergerät SG weist gemäß 1 zwei bildgebende Sensoren, vorliegend Videosensoren V1 und V2 auf, die den Außenraum nach vorne überwachen. Diese bildgebende Sensorik ist direkt am Gehäuse des Steuergeräts angebaut. Damit bildet die bildgebende Sensorik und das Steuergerät eine bauliche Einheit.
2 weist die gleichen Komponenten auf wie in 1, so dass diese hier nicht mehr beschrieben werden. 2 unterscheidet sich, wie oben dargestellt, dahingehend, dass die Videosensoren V1 und V2 nun dahingehend konfiguriert sind, dass sie zur Innenraumüberwachung dienen und daher ihre Blickrichtung auf den Innenraum gerichtet ist.
3 zeigt ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Steuergeräts SG. Das Steuergerät SG weist zwei Prozessoren μC1 und μC2 auf, wobei μC1 ein mächtigerer Rechner als μC2 ist, da μC1 zur Verarbeitung der Videosignale konfiguriert ist und μC2 zur Verarbeitung der Unfallsignale und zur Bildung der Auslöseentscheidung. Bei μC2 handelt es sich beispielsweise um einen Mikrocontroller, während μC1 ein Mikroprozessor ist. Die Signale, die μC2 verarbeitet, stellt vorliegend die Schnittstelle IF bereit, die als integrierter Schaltkreis ausgebildet ist. Alternativ ist es möglich, die Schnittstelle IF als Softwareschnittstelle auszubilden. Die Schnittstelle IF erhält über die Leitung PSI, also hier eine Stromschnittstelle, von der Sensorbox ISO die Signale. Der Einfachheit halber wurden die anderen Sensoren mit ihren Schnittstellen weggelassen. Die Sensorsignale werden von der Schnittstelle IF umformatiert und sowohl an den Mikrocontroller μC2, als auch an einen Sicherheitshalbleiter SCON weitergeleitet. Der Mikrocontroller μC2 weist einen Algorithmus auf, den er aus dem Speicher S2 geladen hat, der es ihm ermöglicht, anhand der Sensorsignale sehr genau zu bestimmen, ob eine Ansteuerung der Personenschutzmittel notwendig ist. Der Sicherheitshalbleiter SCON hingegen weist beispielsweise nur feste Schwellen auf, mit denen er die Sensorsignale vergleicht. Es müssen jedoch sowohl der Sicherheitshalbleiter SCON, als auch der Mikrocontroller μC2 eine Ansteuerungsentscheidung als Ergebnis ausgeben, damit die Personenschutzmittel angesteuert werden können. Der Mikrocontroller μC2 berücksichtigtjedoch zusätzlich auch die Signale des Mikrocontrollers μC1. Dieser Mikrocontroller μC1 erhält von der Videosensorik V1 und V2 Signale, die das Umfeld im Frontbereich des Fahrzeugs charakterisieren, so dass eine Precrash-Funktion realisiert ist. Damit werden also mögliche Kollisionsobjekte klassifiziert und ein entsprechendes Ergebnis oder ein Zwischenergebnis wird vom Mikrocontroller μC1 dem Mikrocontroller μC2 übertragen. Zu den Parametern, die aufgrund der Precrashfunktion möglich sind, zählen beispielsweise ein Gefährdungspotenzial, eine mögliche Unfallschwere, eine Unfallrichtung und ein Unfalltyp.
Der Mikrocontroller μC2 erzeugt ein Ansteuersignal in Abhängigkeit von all diesen Sensordaten und versendet das Ansteuersignal an eine Zündkreisschaltung oder Ansteuerungsschaltung FLIC. Auch der Sicherheitshalbleiter überträgt eine Ansteuerungsentscheidung, wenn seine Auswertung der Sensorsignale dies so ergibt. Der Sicherheitshalbleiter SCON kann zusätzlich auch Watchdogfunktionen für den Mikrocontroller μC2 aufweisen. Die Zündkreisschaltung FLIC weist Leistungsschalter, vorliegend als Leistungstransistoren konfiguriert, auf, um einen Ansteuerungsstrom an die Personenschutzmittel PS, wie Airbags, Gurtstraffer oder Überrollbügel weiterzuleiten. Die Zündkreisschaltung FLIC kann aus einem oder mehreren integrierten Schaltkreisen aufgebaut sein. Es ist auch möglich, sie diskret aufzubauen. Der Ansteuerungs- oder Zündstrom wird vorzugsweise von einer Energiereserve, beispielsweise einem Kondensator, bereitgestellt. Dies kann jedoch auch aus dem Bordnetz, insbesondere bei Hybridfahrzeugen, kommen.

Claims

Steuergerät (SG) zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln (PS) mit: – einer Auswerteschaltung (μC1, μC2), die in Abhängigkeit von einem Unfallsignal die Personenschutzmittel (PS) ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Schnittstelle (IF) vorgesehen ist, die das Unfallsignal bereitstellt, wobei an die wenigstens eine Schnittstelle (IF) nur eine Unfallsensorik (ISC) außerhalb des Steuergeräts (SG) anschließbar ist, – dass die Auswerteschaltung (μC1, μC2) ein Signal einer bildgebenden Sensorik verarbeitet und die Ansteuerung entsprechend beeinflusst, wobei die bildgebende Sensorik (V1, V2) am Gehäuse des Steuergeräts (SG) befestigt ist.
Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung (μC1, μC2) wenigstens zwei Prozessoren aufweist.
Steuergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse Befestigungsmittel zum Einbau in ein Fahrzeugdach aufweist.
Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bildgebende Sensorik (V1, V2) derart konfiguriert ist, dass die bildgebende Sensorik (V1, V2) den Außenraum überwacht.
Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bildgebende Sensorik (V1, V2) zur Innenraumüberwachung konfiguriert ist.
Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung (μC1, μC2) zur Fahrdynamikregelung (ESP) konfiguriert ist.
Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung (μC1, μC2) zur Chassisansteuerung konfiguriert ist.