Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Beschleunigungssensorik bzw. einem Steuergerät bzw. einem Verfahren zur Übertragung von Beschleunigungswerten nach der Gattung der unabhängigen Patentansprüche.

Aus DE 101 49 332 Al ist es bereits bekannt, Daten von wenigstens einem Sensor zu ei- nem Steuergerät zu übertragen. Dabei erfolgt eine digitale Übertragung der digitalisierten

Beschleunigungswerte.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Beschleunigungssensorik bzw. das erfindungsgemäße Steuergerät bzw. das erfindungsgemäße Verfahren zur Übertragung von Beschleunigungswerten mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass durch die logarithmische Codierung der Beschleunigungsdaten auch kleinere Ereignisse in Bezug auf die Beschleunigungsstärke wie z. B. ein Fußgängeraufprall sicher er- kannt werden können. Durch eine logarithmische Codierung werden insbesondere kleinere Werte auf einen größeren Wertebereich übersetzt d.h. gespreizt, während größere Werte gestaucht werden. Es ist insbesondere möglich die erfindungsgemäße Funktion in der Beschleunigungssensorik bzw. im Steuergerät softwaretechnisch zu realisieren, so dass keine zusätzliche neue Hardware notwendig ist. Es ist jedoch auch möglich, die logarith- mische Codierung analog durchzuführen, beispielsweise durch einen diskreten Schal-

tungsaufbau. Auch hier kann jedoch die Decodierung softwaretechnisch im Steuergerät erfolgen.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Beschleunigungssensorik bzw. Steuergerät bzw. Verfahren zur Übertragung von Beschleunigungswerten möglich.

Besonders vorteilhaft ist, dass die Beschleunigungssensorik in der Fahrzeugfront ange- ordnet ist. Damit ist die Beschleunigungssensorik dafür geeignet, einen Fußgängeraufprall zu detektieren. Insbesondere können dabei die Beschleunigungssensoren am Stoßfänger eingebaut werden, dass sich dies als sehr vorteilhaft zur Detektion von einem Fußgängeraufprall erwiesen hat. Die Beschleunigungssensoren können jedoch auch im Bereich des Kühlergrills eingebaut werden.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen

Figur 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beschleunigungssensorik als Blockschaltbild Figur 2 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beschleunigungssensorik als Blockschaltbild Figur 3 das Gesamtsystem

Figur 4 das erfϊndungsgemäße Steuergerät als Blockschaltbild

Figur 5 die Platzierung der Beschleunigungssensorik im Fahrzeug und Figur 6 ein Flussdiagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Beschreibung

Im Personenschutz bei Kraftfahrzeugen also Airbags, Gurtstraffern, Fußgängerschutzmit- tel, Überrollbügel werden insbesondere Beschleunigungssensoren eingesetzt, die an ver-

schiedenen Stellen im Fahrzeug eingebaut sind, um die kinematischen Daten des Fahrzeugs aufzunehmen und einem Steuergerät zur Ansteuerung der Personenschutzmittel zur Verfügung zu stellen. Hierbei sind die Zuverlässigkeit, die Leistungsfähigkeit und die Auflösung der Beschleunigungswerte wichtige Parameter. Wegen der zeitlichen und wirt- schaftlichen Randbedingung ist die Anzahl der Bits je Beschleunigungswert und Übertragung begrenzt. Um dieses Problem zu lösen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Beschleunigungswerte logarithmisch zu codieren, um die durch die Beschleunigungssensoren ermittelten Daten optimal aufzubereiten. Insbesondere ist es durch die erfϊndungs- gemäße Lösung möglich, bei kleineren Beschleunigungen eine höhere Auflösung zu er- reichen als bei größeren Beschleunigungen. Insbesondere beim Fußgängerschutz ist es notwendig, kleine Beschleunigungswerte hoch auflösend auswerten zu können. Diese Anforderung wird in Zukunft drastisch zunehmen. Dabei werden auch teilweise die gleichen Sensoren für die Fußgängersensierung und für die allgemeine Unfallerkennung verwendet. Erfindungsgemäß wird eine Beschleunigungssensorik vorgeschlagen, die die gemessenen Beschleunigungswerte logarithmisch codiert und ein entsprechendes Steuergerät mit den die Beschleunigungssensorik beispielsweise über Leitungen verbunden ist, dass die logarithmisch codierten Beschleunigungswerte decodiert und dann in einem Algorithmus zur Ansteuerung der Personenschutzmittel auswertet. Weiterhin wird ein erfindungsgemäßes Verfahren vorgeschlagen, dass das Zusammenwirken der Beschleuni- gungssensorik und des Steuergeräts beschreibt.

Figur 1 zeigt in einem ersten Blockschaltbild die erfindungsgemäße Beschleunigungssensorik. Ein Sensorelement, dass mikromechanisch nach dem Stand der Technik hergestellt ist, ist hier durch das Bezugszeichen 10 repräsentiert und liefert beispielsweise durch eine kapazitive Messung einen Messwert, der der gemessenen Beschleunigung entspricht, der dann von einem Messverstärker 11 verstärkt wird um einem Analog-Digitalwandler 12 zugeführt zu werden, der den verstärkten Beschleunigungsmesswert digitalisiert. Der so digitalisierte Beschleunigungsmesswert wird dann im Codierer 13 logarithmisch codiert. Für die logarithmische Codierung kann beispielsweise der natürliche Logarithmus oder der dekadische oder ein anderer Logarithmus verwendet werden. Das nunmehr logarithmisch codierte Beschleunigungssignal wird dann vom Übertragungsbaustein 14 über eine Leitung 15 zum Steuergerät übertragen. Der Codierer 13 kann als Software oder als Schaltwerk realisiert sein. Es ist jedoch möglich, den Codierer 13 auch als Schaltung herzustellen. Dabei kann dann eine exponentielle Kennlinie, beispielsweise einer Diode oder eines Transistors zu Codierung verwendet werden.

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Das Messelement 10, dass mikromechanisch hergestellt ist, kann mit dem Messverstärker 11 und dem Analog-Digitalwandler 12 in einem integrierten Schaltkreis kombiniert sein. Der Codierer 13 kann auf einem Rechenwerk, beispielsweise einem kleinen Prozessor in der Beschleunigungssensorik als ein Softwareelement realisiert sein. Der Übertragungsbaustein 14 kann hier lediglich als Senderbaustein ausgeführt sein, um eine unidirektiona- Ie Übertragung von der Beschleunigungssensorik zum Steuergerät zu ermöglichen. Alternativ ist es jedoch möglich, eine bidirektionale Übertragung über die Leitung 15 vorzusehen, so dass auch Daten vom Steuergerät empfangen werden können. Insbesondere ist es möglich, dass mehrere Beschleunigungssensoriken, wie hier dargestellt, an einer Leitung angeschlossen sind, so dass ein Bus vorliegt. Dabei kann dann vorzugsweise das Steuergerät der Busmaster sein. Anstatt einer drahtgebundenen Übertragung ist auch eine optische Lichtwellenleiterübertragung oder gar eine Funkübertragung möglich.

Figur 2 zeigt eine Alternative zur Ausführungsform nach Figur 1. Nunmehr ist das Messelement 20 wiederum an einem Messverstärker 21 angeschlossen, der aber nun direkt das analog verstärkte Beschleunigungssignal, einem Codierer 22 zuführt und das erst nach der Codierung eine Analog-Digitalwandlung im Analog- Wandler 23 durchgeführt wird. Das so digitalisierte Signal wird dann einem Übertragungsbaustein 24 zugeführt, der das Beschleunigungssignal über die Leitung 25 zu einem Steuergerät überträgt.

Der Codierer 22 kann hier als Schaltung aufgebaut sein oder in einem integrierten Schaltkreis kompakt realisiert sein, um die Beschleunigungsmesswerte bereits im analogen Zustand logarithmisch zu codieren. Dies kann zu einer schnelleren Codierung als die Soft- warevariante führen.

In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass neben den logarithmisch codierten Beschleunigungswerten auch die linearen Beschleunigungswerte parallel oder nacheinander übertragen werden. Die linearen Beschleunigungswerte können beispielsweise anderen Steu- ergeräten wie für eine Fahrdynamikregelung oder einem Bremsassistenten zur Verfügung gestellt werden. Alternativ ist es möglich, dass auch das Steuergerät zur Ansteuerung der Personenschutzmittel selbst die linearen Beschleunigungswerte nach der Decodierung zu diesen weiteren Steuergeräten weiter überträgt.

Figur 3 zeigt das Gesamtsystem aus einer Beschleunigungssensorik 30, die über eine Leitung 31 mit einem Steuergerät 32 verbunden ist. Über die Leitung 31 werden die logarithmisch codierten Beschleunigungssignale an das Steuergerät 32 übertragen, dass diese dann decodiert und in einem Algorithmus zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln auswertet. In Abhängigkeit von dieser Auswertung werden dann an das Steuergerät 32 angeschlossene Personenschutzmittel 33 angesteuert. Neben den Daten der Beschleunigungssensorik 30, die hier nur als ein Block dargestellt ist, wobei auch mehrere Beschleunigungssensoriken vorliegen können, werden auch andere Sensorwerte aus der Sensorik 34 vom Steuergerät 32 verwendet. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Innenraumsensor oder auch um eine Umweltsensorik, die Videosensoren, Radarsensoren und/oder Ultraschallsensoren aufweist, handeln.

Figur 4 zeigt in einem Blockschaltbild den Aufbau bezüglich der Erfindung eines Steuergeräts. Über die Leitung 40 werden die logarithmisch codierten Beschleunigungswerte von der Beschleunigungssensorik empfangen. Dazu wird ein Empfangsbaustein 41 verwendet. Hier erfolgt wiederum eine Verstärkung, um die empfangenen Messwerte für die weitere Verarbeitung aufzubereiten. Auch Fehlerprotokolle können hier ablaufen, um Übertragungsfehler zu korrigieren. Die immer noch logarithmisch codierten Beschleunigungswerte werden einem Decodierer 42 zugeführt. Dieser Decodierer 42 wandelt die lo- garithmisch codierten Beschleunigungswerte wieder zu linearen Beschleunigungswerten um. Wird also beispielsweise ein natürlicher Logarithmus zur logarithmischen Codierung verwendet, dann wird nunmehr eine Exponentialfunktion zur Decodierung verwendet. Die so decodierten Beschleunigungswerte können dann vom Decodierer 42 einem Algorithmus 43 zugeführt werden, der daraus auch in Kombination mit anderen Messwerten bestimmt, ob Personenschutzmittel insbesondere auch Fußgängerschutzmittel angesteuert werden müssen.

Figur 5 zeigt die Platzierung der erfindungsgemäßen Beschleunigungssensoren und des erfindungsgemäßen Steuergeräts im Fahrzeug. Ein Fahrzeug 51 weist Beschleunigungs- Sensoren 52 und 53 im Bereich der Fahrzeugfront auf. Diese können insbesondere in unmittelbarer Nähe zum Stoßfänger angeordnet sein. Weiterhin ist eine Beschleunigungssensorik auf dem Fahrzeugtunnel 54 vorhanden, um Beschleunigungen zumindest in Fahrzeuglängs- und Fahrzeugquerrichtung aufnehmen zu können. Hier ist auch eine Aufnahme von Beschleunigungen in Fahrzeugvertikalrichtung möglich, was auch für die Be- schleunigungssensoren 52 und 53 gelten kann. Die Daten werden dann einem Steuergerät

55 zugeführt, dass derart im Fahrzeug platziert werden kann, beispielsweise auch im Bereich des Kofferraums als Einsteckkarte, dass es einfach zu platzieren ist und keinen unnötigen Bauraum beansprucht.

In Figur 6 ist einem Flussdiagramm das erfindungsgemäße Verfahren erläutert. Im Verfahrensschritt 60 wird mittels des Elements 10 also beispielsweise einer Sensormembran die Beschleunigung aufgenommen und mechanisch, elektrisch gewandelt, so dass Spannungswert beispielsweise vorliegt. Dieser Spannungswert, die gemessene Beschleunigung repräsentiert, wird wie oben dargestellt verstärkt und digitalisiert. Dies erfolgt im Verfahrensschritt 61. Im Verfahrensschritt 62 folgt dann die logarithmische Codierung.

Im Verfahrensschritt 63 wird dann das so logarithmisch codierte Beschleunigungssignal über die Leitung zwischen der Beschleunigungssensorik und dem Steuergerät vom Übertragungsbaustein 14 bzw. 24 übertragen. Im Steuergerät wird dann im Verfahrensschritt 64 der Beschleunigungswert empfangen und decodiert. Im Verfahrensschritt 65 schließ- lieh wird der decodierte Beschleunigungswert in einem Algorithmus zur Ansteuerung von

Personenschutzmitteln weiterverarbeitet.