Titel

Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines Beschleunigungssignals für einen niedrigen G-Bereich

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Erzeugung eines Beschleunigungssignals für einen niedrigen G-Bereich nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1 und von einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Beschleunigungssignals für einen niedrigen G-Bereich nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 6, sowie von einem Computerprogramm oder einem Computerprogrammprodukt.

In modernen Fahrzeugen werden zur Ermittlung von Fahrzeugbewegungen Iner- tialsensoren bzw. einfache Beschleunigungssensoren eingesetzt, welche auch als Nieder-G-Elemente bezeichnet werden, da die Sensoren in einem niedrigen G-Bereich von ca. 0 bis 2g betrieben werden. Die von den Sensoren ausgegebenen Messsignale werden aufbereitet und in korrespondierende Beschleunigungssignale mit einer vorgegebenen Auflösung und Bandbreite umgewandelt, um in verschiedenen Fahrdynamikregelsystemen wie ABS (Antiblockiersystem) ESP (Elektronisches Stabilitätsprogramm), ASR (Antriebsschlupfregelung) usw. verwendet werden zu können. In ungünstigen Fahrsituationen kann es vorkommen, dass durch Resonanzen in der Übertragungskette Fahrzeug-Sensor- Messelement Übersteuerungen auftreten können, so dass falsche Messsignale ausgegeben und falsche Beschleunigungssignale erzeugt werden, die in den nachfolgenden Systemen zu unerwünschten Reaktionen führen können.

Zudem werden in diesen Fahrzeugen in der Regel Beschleunigungssensoren eingesetzt, welche auch als Hoch-G-Elemente bezeichnet werden, da die Sensoren in hohen G-Bereichen bis zu 200g betrieben werden. Die von den Sensoren ausgegebenen Messsignale werden ebenfalls aufbereitet und in korrespondierende Beschleunigungssignale mit einer vorgegebenen Auflösung und Bandbreite umgewandelt, um in verschiedenen Rückhaltesystemen für den Insassenschutz bzw. Fußgängerschutz eingesetzt werden zu können. Die erzeugten Beschleunigungssignale des Hoch-G-Elements sind deutlich breitbandiger (ca. 400 Hz) als die des Nieder-G-Elements (ca. 57 Hz), so dass auch die Auflösung der Beschleunigungssignale des Hoch-G-Elements deutlich geringer als die der Beschleunigungssignale des Nieder-G-Elements ist.

In der Patentschrift EP 1 419 938 B1 wird beispielsweise ein Verfahren zur An- steuerung von Rückhaltemitten beschrieben. Das beschriebene Verfahren verwendet für eine Erfassung eines vor einem Crash erfolgenden Bremsvorganges ein sowieso im Fahrzeug vorhandenen Beschleunigungssensor, welcher eigentlich für die Messung von hohen bei einem tatsächlichen Crash auftretenden Beschleunigungen in Fahrzeuglängsrichtung von bis zum 35-fachen der Erdbeschleunigung g bestimmt ist. Obwohl bei einem Bremsvorgang erheblich geringere Verzögerungen von 0,1 g bis 1 g auftreten als bei einem tatsächlichen Crash, wird gemäß dem beschriebenen Verfahren der für die Erfassung von hohen Beschleunigungswerten verwendete Beschleunigungssensor verwendet, wobei das Ausgabesignal des Beschleunigungssensor entsprechend verstärkt und das maximale Ausgabesignal des Verstärkers begrenzt wird.

Offenbarung der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung eines Beschleunigungssignals für einen niedrigen G-Bereich mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung eines Beschleunigungssignals für einen niedrigen G-Bereich mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 6 haben demgegenüber den Vorteil, dass ein Messsignal aus einem Messbereich im hohen G-Bereich, welches normalerweise zur Ansteuerung von Rückhaltesystemen aufbereitet und/oder umgewandelt wird, zur Plausibilisierung eines durch Aufbereiten und/oder Umwandeln aus einem Messsignal aus einem Messbereich im niedrigen G-Bereich erzeugten Beschleunigungssignals zu nutzen, welches von Fahrdynamikregelsystemen, wie beispielsweise ESP, ABS, ASR usw. ausgewertet wird. In Verbindung mit der Ansteuerung von Rückhaltesystemen wird ein aus dem Messsignal aus dem Messbereich im hohen G-Bereich erzeugtes Beschleunigungssignal auf die bekannte Art und Weise genutzt, um ein Auslösesignal für die Rückhaltesysteme zu erzeugen. In einem erfindungsgemäßen Signalzweig wird die Bandbreite des Beschleunigungssignals für den hohen G-Bereich reduziert und die Auflösung in vorteilhafter Weise erhöht. Zudem kann der bestehende Offset des Beschleunigungssignal für den hohen G-Bereich mit einem genaueren Langzeitoffset des Beschleunigungssignal für den niedrigen G-Bereich überschrieben bzw. korrigiert werden. Auf das Beschleunigungssignal im erfindungsgemäßen Signalzweig wird dann zurückgegriffen, wenn eine Störung, beispielsweise eine Übersteuerung des Beschleunigungssignals für den niedrigen G-Bereich erkannt wird.

Da das Beschleunigungssignal für den hohen G-Bereich deutlich breitbandiger (ca. 400 Hz) als das Beschleunigungssignal für den niedrigen G-Bereich (ca. 57 Hz) ist, ist die Auflösung des Beschleunigungssignals für den hohen G-Bereich deutlich geringer als die Auflösung des Beschleunigungssignals für den niedrigen

G-Bereich. Wenn die Bandbreite des Beschleunigungssignals für den hohen G- Bereich erfindungsgemäß auf die Bandbreite des Beschleunigungssignals für den niedrigen G-Bereich reduziert wird, d.h. um einen Faktor k reduziert wird, dann geht das Rauschen in vorteilhafter Weise um einen Wert zurück, der einem Wurzelwert des Faktors k entspricht. Gleichzeitig wird die Auflösung um den

Wurzelwert des Faktors k verbessert. Diese Eigenschaften können verwendet werden, um die beiden Beschleunigungssignale grob zu plausibilisieren bzw. das eigentliche Beschleunigungssignal für den niedrigen G-Bereich in einem erkannten Störfall durch das erfindungsgemäß aufbereitete Beschleunigungssignal für den hohen G-Bereich zu ersetzen. Das Ersetzen des Beschleunigungssignals für den niedrigen G-Bereich kann erforderlich sein, um ein Fehlverhalten der nachfolgenden Fahrdynamikregelsysteme im Störfall zu vermeiden. Ein solcher Störfall kann in ungünstigen Fahrsituationen beispielsweise durch Resonanzen in der Übertragungskette Fahrzeug-Sensor-Messelement auftreten.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erzeugung eines Beschleunigungssignals für einen niedrigen G-Bereich wird ein erstes Beschleunigungssignal durch Aufbereiten und/oder Umwandeln eines ersten Messsignals mit einer ersten Auflösung und einer ersten Bandbreite im niedrigen G-Bereich erzeugt. Zudem wird ein zweites Messsignals aus einem vorgegebenen zweiten Messbereich im hohen G-Bereich erfasst, aus welchem durch Aufbereiten und/oder Um- wandeln ein zweites Beschleunigungssignal mit einer zweiten Auflösung und einer vorgegebenen zweiten Bandbreite erzeugbar ist. Hierbei ist die zweite Bandbreite um einen ersten Faktor größer als die erste Bandbreite. Erfindungsgemäß wird aus dem zweiten Messsignal aus dem vorgegebenen zweiten Messbereich im hohen G-Bereich durch Aufbereiten und/oder Umwandeln ein drittes Beschleunigungssignal mit einer dritten Auflösung und einer dritten Bandbreite erzeugt. Hierbei ist die dritte Bandbreite um einen vorgegebenen zweiten Faktor kleiner als die zweite Bandbreite, und die dritte Auflösung ist größer als die zweite Auflösung. Des Weiteren werden im Normalfall das erste Beschleunigungssig- nal und im Störfall das dritte Beschleunigungssignal oder ein auf dem dritten Beschleunigungssignal basierendes viertes Beschleunigungssignal als Beschleunigungssignal für den niedrigen G-Bereich ausgegeben.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung eines Beschleunigungssig- nals für einen niedrigen G-Bereich umfasst eine ersten Signalaufbereitungseinrichtung, welche durch Aufbereiten und/oder Umwandeln eines von einem ersten Beschleunigungssensor fortlaufend ausgegebenen ersten Messsignals ein erstes Beschleunigungssignal mit einer ersten Auflösung und einer vorgegebenen ersten Bandbreite erzeugt, und einen zweiten Beschleunigungssensor zur Ausgabe eines zweiten Messsignals, aus welchem durch Aufbereiten und/oder Umwandeln ein zweites Beschleunigungssignal mit einer zweiten Auflösung und einer zweiten Bandbreite erzeugbar ist, wobei der erste Beschleunigungssensor einen vorgegebenen ersten Messbereich im niedrigen G-Bereich und der zweite Beschleunigungssensor einen vorgegebenen zweiten Messbereich im hohen G- Bereich aufweist, und wobei die zweite Bandbreite um einen ersten Faktor größer als die erste Bandbreite ist. Erfindungsgemäß sind eine zweite Signalaufbereitungseinrichtung und eine Signalauswahleinrichtung vorgesehen, wobei die zweite Signalaufbereitungseinrichtung durch Aufbereiten und/oder Umwandeln des vom zweiten Beschleunigungssensor ausgegebenen zweiten Messsignals ein drittes Beschleunigungssignal mit einer dritten Auflösung und einer vorgegebenen dritten Bandbreite erzeugt, wobei die dritte Bandbreite um einen vorgegebenen zweiten Faktor kleiner als die zweite Bandbreite ist, wobei die dritte Auflösung größer als die zweite Auflösung ist, und wobei die Signalauswahleinrichtung im Normalfall das erste Beschleunigungssignal und im Störfall das dritte Be- schleunigungssignal oder ein auf dem dritten Beschleunigungssignal basieren- des viertes Beschleunigungssignal als Beschleunigungssignal für den niedrigen G-Bereich ausgibt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zur Ausführung von Schritten des oben genannten Verfahrens und eines Computerprogramms zur Steuerung von Schritten des vorstehend genannten Verfahrens ausgebildet, wenn das Computerprogramm von der Vorrichtung ausgeführt wird. Unter der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät, wie beispielsweise ein Steuergerät verstanden werden, welches erfasste Sensorsignale verarbeitet bzw. auswer- tet. Die Vorrichtung kann mindestens eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten Sys- tem-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, ei- nem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert ist und zur

Durchführung des Verfahrens nach einem der beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf der Vorrichtung ausgeführt wird.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiter- bildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Verfahrens zur Erzeugung eines Beschleunigungssignals für einen niedrigen G-Bereich und einer im unabhängigen Patentanspruch 6 angegebenen Vorrichtung zur Erzeugung eines Beschleunigungssignals für einen niedrigen G-Bereich möglich.

Besonders vorteilhaft ist, dass ein Wertebereich des ersten Beschleunigungssignals überwacht wird, wobei ein Störfall erkannt wird, wenn ein aktueller Wert des ersten Beschleunigungssignals deutlich außerhalb des ersten Messbereichs liegt. Die Überwachung des Wertebereichs des ersten Beschleunigungssignals kann beispielsweise durch eine Störungserkennungseinrichtung durchgeführt werden. In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Offsetwert des dritten Beschleunigungssignals fortlaufend mit einem Langzeitoffset- wert des ersten Beschleunigungssignals überschrieben, um das vierte Beschleunigungssignal zu erzeugen. Die Korrektur des Offsetwerts des dritten Beschleunigungssignals kann beispielsweise durch eine Offsetkorrektureinrichtung ausgeführt werden.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Beschleunigungssignal für den niedrigen G-Bereich an mindestens ein Fahr- dynamikregelsystem ausgegeben.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das zweite Beschleunigungssignal mit der zweiten Auflösung und der vorgegebenen zweiten Bandbreite durch Aufbereiten und/oder Umwandeln des zweiten Messsignals aus dem vorgegebenen zweiten Messbereich im hohen G-Bereich erzeugt und an mindestens ein Rückhaltesystem ausgegeben.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung eines Beschleunigungssignals für einen niedrigen G-Bereich.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, umfasst eine Vorrichtung 20 zur Erzeugung eines Beschleunigungssignals a _N G_Korr für einen niedrigen G-Bereich im dargestellten Ausführungsbeispiel eine erste Signalaufbereitungseinrichtung 3, welche durch Aufbereiten und/oder Umwandeln eines von einem ersten Beschleunigungssensor 1 fortlaufend ausgegebenen ersten Messsignals MSa _N G ein erstes Beschleunigungssignal a _N G mit einer ersten Auflösung A1 und einer vorgegebenen ersten Bandbreite B1 erzeugt, und eine zweite Signalaufbereitungseinrichtung 4, welche durch Aufbereiten und/oder Umwandeln eines von einem zweiten Beschleunigungssensor 2 ausgegebenen zweiten Messsignals MSa _H G ein zweites Beschleunigungssignal a _H G mit einer zweiten Auflösung A2 und einer zweiten Bandbreite B2 erzeugt. Hierbei weist der erste Beschleunigungssensor 1 einen vorgegebenen ersten Messbereich im niedrigen G-Bereich auf, und der zweite

Beschleunigungssensor 2 weist einen vorgegebenen zweiten Messbereich im hohen G-Bereich auf, wobei die zweite Bandbreite B2 um einen ersten Faktor k größer als die erste Bandbreite B1 ist. Wie aus Fig. 1 weiter ersichtlich ist, wird das zweite Beschleunigungssignal a _H G zur weiteren Auswertung an mindestens ein im Fahrzeug vorhandenes Rückhaltesystem 30 ausgegeben.

Erfindungsgemäß sind eine dritte Signalaufbereitungseinrichtung 22 und eine Signalauswahleinrichtung 28 vorgesehen. Die dritte Signalaufbereitungseinrichtung erzeugt 22 durch Aufbereiten und/oder Umwandeln des vom zweiten Be- schleunigungssensor 2 ausgegebenen zweiten Messsignals MSa _H G ein drittes

Beschleunigungssignal a _H G* mit einer dritten Auflösung A3 und einer vorgegebenen dritten Bandbreite B3, wobei die dritte Bandbreite B3 um einen vorgegebenen zweiten Faktor k ^* kleiner als die zweite Bandbreite B2 ist, und die dritte Auflösung A3 größer als die zweite Auflösung A2 ist. Vorzugsweise wird der zweite Faktor k ^* so gewählt, dass er dem ersten Faktor k entspricht. Dadurch entspricht die dritte Bandbreite B3 des dritten Beschleunigungssignals a _H G* in etwa der ersten Bandbreite B1 des ersten Beschleunigungssignal a _N G, und die dritte Auflösung A3 des dritten Beschleunigungssignal a _H G* entspricht in etwa der ersten Auflösung A1 des ersten Beschleunigungssignals a _N G- Im Normalfall gibt die Sig- nalauswahleinrichtung 28 das erste Beschleunigungssignal a _N G und im Störfall das dritte Beschleunigungssignal a _H G* oder ein auf dem dritten Beschleunigungssignal 3HG ^* basierendes viertes Beschleunigungssignal a _N G* als Beschleunigungssignal a _N G_Korr für den niedrigen G-Bereich an mindestens ein nachfolgendes Fahrdynamikregelsystem 40 aus.

Wie aus Fig. 1 weiter ersichtlich ist, umfasst die Vorrichtung 20 zur Erzeugung eines Beschleunigungssignals a _N G_Korr für einen niedrigen G-Bereich eine Stö- rungserkennungseinrichtung 26, welche einen Wertebereich des ersten Beschleunigungssignals a _N G überwacht. Die Störungserkennungseinrichtung 26 er- kennt einen Störfall, wenn ein aktueller Wert des ersten Beschleunigungssignals a _N G deutlich außerhalb des ersten Messbereichs liegt. Zudem ist eine Offsetkor- rektureinrichtung 24 vorhanden, welche einen Offsetwert des dritten Beschleunigungssignals a _H G* fortlaufend mit einem Langzeitoffsetwert des ersten Beschleunigungssignals a _N o überschreibt, um das vierte Beschleunigungssignal a _N o* zu erzeugen, das an die nachfolgenden Fahrdynamikregelsysteme 40 ausgegeben wird.

Im einfachsten Fall ist die Signalauswahleinrichtung 28 als Schalter ausgeführt, der im dargestellten Ausführungsbeispiel in Abhängigkeit von einem Steuersignal, das von der Störungserkennungseinrichtung 26 über einen gestrichelt dargestellten Signalpfad zur Signalauswahleinrichtung 28 übertragen wird, zwischen dem ersten Beschleunigungssignal a _N G und dem vierten Beschleunigungssignal a _N G* umschaltet. Bei einer komplexeren Ausführungsform vergleicht die Signalauswahleinrichtung 28 unabhängig von einem erkannten Störfall fortlaufend das erste Beschleunigungssignal a _N G mit dem vierten Beschleunigungssignal a _N G*, um das erste Beschleunigungssignal a _N G zu plausibilisieren.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung 20 zur Erzeugung eines Beschleunigungssignals a _N G_Korr für einen niedrigen G-Bereich die erste Signalaufbereitungseinrichtung 3, die zweite Signalaufbereitungseinrichtung 4 und die dritte Signalverarbeitungseinrichtung 22, die ebenfalls als eigenständiger Einheit dargestellt ist. Selbstverständlich sind auch andere Ausführungsformen denkbar. So kann die Funktionalität der dritten Signalaufbereitungseinrichtung 22 beispielsweise in die zweite Signalaufbereitungseinrichtung 4 integriert werden und/oder die erste Signalaufbereitungseinrichtung 3 und die zweite Signalaufbereitungseinrichtung 4 können als eigenständige Baueinheiten oder als Teil der Beschleunigungssensoren außerhalb der Vorrichtung 20 zur Erzeugung eines Beschleunigungssignals a _N G_Korr für einen niedrigen G-Bereich angeordnet werden. Bei einer solchen Ausführungsform ist die Vorrichtung 20 zur Erzeugung eines Beschleunigungssignals a _N G_Korr für einen niedrigen G-Bereich über entsprechende Schnittstellen mit den Signalaufbereitungseinrichtungen gekoppelt.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können als Schaltung, Vorrichtung, Verfahren, Datenverarbeitungsprogramm mit Programmcodemitteln und/oder als Computerprogrammprodukt realisiert werden. Entsprechend kann die vorliegende Erfindung vollständig als Hardware und/oder als Software und/oder als Kombination aus Hardware- und/oder Softwarekomponenten ausge- führt werden. Zudem kann die vorliegende Erfindung als Computerprogrammprodukt auf einem computernutzbaren Speichermedium mit computerlesbarem Programmcode ausgeführt werden, wobei verschiedene computerlesbare Speichermedien wie Festplatten, CD-ROMs, optische oder magnetische Speicherelemente usw. benutzt werden können.

Die computernutzbaren oder computerlesbaren Medien können beispielsweise elektronische, magnetische, optische, elektromagnetische Infrarot- oder Halbleitersysteme, Vorrichtungen, Geräte oder Verbreitungsmedien umfassen. Zudem können die computerlesbaren Medien eine elektrische Verbindung mit einer oder mehreren Leitungen, eine tragbare Computerdiskette, einen Speicher mit direktem Zugriff (RAM), einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen löschbaren und programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EPROM oder Flashspeicher, eine optischen Leitung und eine tragbare CD-ROM umfassen. Das computernutzbare oder das computerlesbare Medium kann sogar Papier oder ein anderes geeignetes Medium sein, auf welchem das Programm geschrieben ist, und von welchem es, beispielsweise durch einen optischen Abtastvorgang des Papiers oder des anderen Mediums elektrisch erfassbar ist, dann kompiliert, interpretiert oder falls erforderlich auf andere Weise verarbeitet und dann im Computerspeicher gespeichert werden kann.