Verfahren zum Übertragen von Sensorinformation

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen von Sen sorinformation zwischen einem Sensor und einer zum Verarbeiten der Sensorinformation ausgebildeten Steuervorrichtung in einem Fahrzeug sowie einen entsprechenden Sensor.

Im Stand der Technik sind Verfahren zum Übertragen von In formation zwischen einem Sensor und einer Steuervorrichtung bekannt. Um bei der Übertragung eine gewisse Standardisierung zu erreichen wird dabei meist ein bestimmtes Datenübertragungs protokoll, beispielsweise das bekannte PSI5-Datenprotokoll, verwendet .

Für manche Sensoranwendungen kann es wünschenswert sein, dass die an die Steuervorrichtung gelieferten Sensorinformationen, die sich aus der Messung des Sensors ergeben, mit einer hohen Aktualität vorliegen. Da die Sensorinformationen jedoch dis kontinuierlich und gemäß des verwendeten Datenübertragungs protokolls gesendet werden müssen, lässt sich die Aktuali sierungsrate nicht ohne weiteres erhöhen. Ein weiteres Problem ist, dass das Alter der Sensorinformation bzw. der genaue Messzeitpunkt, an dem der Sensor die Messgröße abgetastet hat, normalerweise nicht bekannt ist. Für manche Systeme, speziell im Kraftfahrzeug, ist diese Information jedoch bedeutsam. Ein Beispiel hierfür bildet ein modernes Fahrwerkregelsystem, das komplexe Berechnungen durchführt und dabei die Sensorinfor mationen von Höhenstandssensoren auswerten muss.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Übertragen von Information zwischen einem Sensor und einer Steuervor richtung anzugeben, das eine ausreichende und / oder zuverlässige Aktualisierungsrate erlaubt und / oder einfach und kostengünstig realisierbar ist bzw. ein entsprechendes Erzeugnis anzugeben. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Ge genstand der abhängigen Ansprüche. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht .

Gemäß einem Aspekt der Erfindung sendet bei einem Verfahren zum Übertragen von Sensorinformation zwischen einem Sensor und einer zum Verarbeiten der Sensorinformation ausgebildeten Steuer vorrichtung in einem Fahrzeug die Steuervorrichtung eine An forderung in Form eines Synchronisationspulses zum Übertragen von Sensorinformation an den Sensor aus, wobei der Sensor ausgelöst durch den Synchronisationspuls, zu einem relativ zum Synchronisationspuls zeitlich definierten Zeitpunkt, insbe sondere im Wesentlichen zeitgleich oder unmittelbar auf den Synchronisationspuls folgend, einen Abtastwert einer Messgröße aufnimmt, wonach der Abtastwert in eine Sensorinformation gewandelt und der Steuervorrichtung in einem durch ein Da tenübertragungsprotokoll definierten Zeitschlitz übertragen wird. Bei dem Datenübertragungsprotokoll handelt es sich vorzugsweise um ein digitales, insbesondere PSI5. Unter dem Begriff Zeitschlitz, auch Zeitfenster (engl, time slot) wird vorzugsweise ein Zeitabschnitt verstanden, der in Relation zu einem Element des Datenübertragungsprotokolls, bevorzugt einem Synchronisationspuls, einen im Datenübertragungsprotokoll definierten bestimmten zeitlichen Versatz aufweist und für eine ebenfalls im Datenübertragungsprotokoll definierte Zeitdauer anhält. Der Zeitschlitz ist dabei bevorzugt als Zeitraum an gelegt, in dem genau ein Sensor Sensorinformationen über den Datenbus an die Steuervorrichtung senden kann. Darunter, dass der Sensor ausgelöst durch den Synchronisati onspuls, zu einem relativ zum Synchronisationspuls zeitlich definierten Zeitpunkt einen Abtastwert einer Messgröße aufnimmt, wird vorzugsweise verstanden, dass der Sensor den Abtastwert der Messgröße zeitlich abhängig bzw. abgestimmt auf den Synchro nisationspuls aufnimmt, also nicht, wie in herkömmlichen Verfahren, zu einem vom Zeitpunkt des Synchronisationspulses unabhängigen Zeitpunkt. Nach einer bevorzugten Weiterbildung führt der Sensor die Schritte

- Erkennen oder Vorausberechnen des Synchronisationspulses und

- Aufnehmen eines Abtastwerts einer Messgröße zu einem bestimmten AbtastZeitpunkt , der vom Zeitpunkt des erkannten oder vo rausberechneten Synchronisationspulses abhängig ist

aus. Entsprechend kann der Sensor bevorzugt eine Abtaststeu erungseinrichtung aufweisen, die dazu ausgebildet ist, einen Synchronisationspuls zu erkennen und / oder vorauszuberechnen und das Abtasten der Messgröße abhängig davon auszulösen oder freizugeben .

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass es vorteilhaft wäre, wenn ein vom Sensor abgetasteter Messwert immer in dem Datenrahmen als Sensorinformation an das Steuergerät gesendet werden könnte, der gerade aktuell ist, so dass nicht in bestimmten Fällen der nächste Datenrahmen abgewartet werden muss, bei spielsweise weil die Berechnung der Sensorinformation aus dem Messwert noch nicht abgeschlossen ist. In dem der Synchroni sationspuls der Steuervorrichtung dem Sensor als Referenz zur Verfügung gestellt wird, kann dieser die Abtastung eines Messwerts zeitlich so abstimmen, dass nach der Messung kein weiterer bzw. zusätzlicher Synchronisationspuls abgewartet werden muss. Durch die Abhängigkeit des Zeitpunkts an dem der Sensor den Abtastwert der Messgröße aufgenommen hat von dem Zeitpunkt des Synchronisationspulses, ist der genaue Zeitpunkt der Messung festgelegt und damit bekannt. Dieser Zeitpunkt muss der Steuervorrichtung nicht einmal zusammen mit der Sensor information mitgeteilt werden, da diese den Zeitpunkt des Synchronisationspulses und damit auch den Zeitpunkt der Messung bereits kennt. Mit anderen Worten ist das Datenalter der Messung bekannt, was bei komplexen Sensoranwendungen, wie beispielsweise einer Fahrwerksregelung, vorteilhaft ist.

Bevorzugt wird unter dem Begriff Datenrahmen verstanden, dass ein Datenpaket einer bestimmten zeitlichen Abfolge möglicher Da tenübertragungen folgt. Es wird bevorzugt durch den Synchro nisationspuls eingeleitet und stellt Zeitschlitze, besonders bevorzugt drei Zeitschlitze, bereit, in die Daten, bspw. Sensorinformationen gefüllt werden können. Dabei kann dem Datenpaket eines Datenrahmens ein definierter Speicherbereich zugeordnet sein, in welchen das Datenpaket geschrieben bzw. gespeichert wird.

Zweckmäßigerweise definiert das Datenübertragungsprotokoll ein Format zum zeitlichen Ablauf beim Übertragen von Sensorin formationen, wobei sich ein Datenrahmen gemäß des Datenüber tragungsprotokolls periodisch wiederholt und einen Synchro nisationspuls der Steuervorrichtung sowie wenigstens zwei, vorzugsweise drei, nachfolgende Zeitschlitze umfasst.

Es ist bevorzugt, dass es sich um ein PSI5-Datenübertragungs- protokoll, besonders bevorzugt Version 2.3, handelt und / oder ein Datenrahmen eine Zeitspanne von wenigstens annähernd 500ys umfasst. Ein Synchronisationspuls ist bevorzugt ausgebildet als ansteigende, ggf. auf einem Wert verharrende, dann abfallende Spannung, wobei sich dies in einer Zeit von weniger als 100ys vollzieht .

Vorzugsweise wird die Sensorinformation der Steuervorrichtung in einem Zeitschlitz übertragen, der innerhalb des Datenrahmens liegt, der den von der Steuervorrichtung ausgesendeten Syn chronisationspuls umfasst. Die Sensorinformation kann somit ohne größeren Verzug an die Steuervorrichtung gesendet werden.

Es ist bevorzugt, dass dem Sensor einer der Zeitschlitze so zugewiesen ist, dass der zugewiesene Zeitschlitz innerhalb des Datenrahmens unmittelbar auf den Zeitraum folgt, den der Sensor minimal oder im Mittel benötigt, um den Abtastwert in eine Sensorinformation zu wandeln. Bevorzugt wird die Sensorin formation der Steuervorrichtung in dem zugewiesenen Zeitschlitz übertragen. Damit ist gewährleistet, dass angesichts der be nötigten Rechenzeit des Sensors die im Rahmen des Datenüber tragungsprotokolls nächstmögliche Gelegenheit zur Übertragung der Sensorinformation genutzt wird.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung ist der zugewiesene Zeitschlitz der vorletzte oder einer der vorangehenden Zeit schlitze des Datenrahmens, wobei die Sensorinformation der Steuervorrichtung in dem zugewiesenen Zeitschlitz übertragen wird oder, falls sich der vom Sensor benötigte Zeitraum zum Wandeln des Abtastwerts in eine Sensorinformation mit dem zugewiesenen Zeitschlitz überschneidet, in einem der nach folgenden Zeitschlitze übertragen wird. Damit dient der letzte Zeitschlitz als Absicherung und sorgt für eine besonders hohe Zuverlässigkeit des Verfahrens. Nach weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann der zugewiesene Zeitschlitz der vor vorletzte oder ein noch früherer Zeitschlitz sein, so dass mehrere Zeitschlitze als Absicherung zur Verfügung stehen.

Vorzugsweise wird eine Überprüfung vorgenommen, ob der Zeitraum, den der Sensor minimal oder im Mittel dafür benötigt, den Abtastwert in eine Sensorinformation zu wandeln, größer ist als der Zeitraum eines Datenrahmens ohne den letzten Zeitschlitz, und wenn dies der Fall ist, der Sensor den Abtastwert um diese zeitliche Differenz versetzt vor dem Synchronisationspuls aufnimmt. Somit lässt sich das Verfahren auch anwenden, wenn die Berechnung der Sensorinformation durch den Sensor so viel Zeit in Anspruch nimmt, dass bei Abtastung gleichzeitig mit dem Synchronisationspuls keiner der innerhalb des aktuellen Da tenrahmens auf den Synchronisationspuls folgenden Zeitschlitze befüllt werden kann. Aufgrund der zeitlich äquidistanten Ab stände der Synchronisationspulse und der bekannten bzw. ab geschätzten Zeit zum Wandeln des Abtastwerts in eine Sensor information kann der Sensor den relativ zum nächsten Syn chronisationspuls vorversetzten Zeitpunkt berechnen, zu dem die Abtastung des Messsignals vorgenommen werden muss, so dass der zugeordnete Zeitschlitz befüllt werden kann. Auch bei dieser Ausführungsform ist daher der genaue Mess- bzw. AbtastZeitpunkt bekannt .

Es entspricht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, dass der Synchronisationspuls als Spannungsimpuls mit einer auf steigenden und einer absteigenden Flanke ausgebildet ist, wobei der Sensor den Abtastwert der Messgröße während der aufsteigenden oder absteigenden Flanke aufnimmt.

Es ist bevorzugt, dass alle oder einzelne Verfahrensschritte zyklisch mehrfach wiederholt werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Sensor zum Übertragen von Sensorinformation an eine zum Verarbeiten der Sensorinformation ausgebildete Steuervorrichtung in einem Fahrzeug mittels dem zuvor beschriebenen Verfahren ausgebildet.

Es ist bevorzugt, dass der Sensor, besonders bevorzugt mit einer entsprechend ausgebildeten Abtaststeuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, die Schritte

- Erkennen oder Vorausberechnen des Synchronisationspulses und - Aufnehmen eines Abtastwerts einer Messgröße zu einem bestimmten AbtastZeitpunkt , der vom Zeitpunkt des erkannten oder vo rausberechneten Synchronisationspulses abhängig ist auszu führen .

Der Sensor ist bevorzugt als Höhenstandssensor zum Messen des Abstands zwischen einer Radaufhängung und der Karosserie eines Fahrzeugs ausgebildet, insbesondere zur Leuchtweiten- und / oder Fahrwerksregulierung .

Der Höhenstandssensor ist vorzugsweise zum Erfassen eines Drehwinkels basierend auf einer relativen Winkellage eines physikalischen Feldes, besonders bevorzugt Magnetfeld, aus gebildet und umfasst ein erstes und ein zweites Sensorelement, zwischen denen das physikalische Feld übertragbar ist, wobei das erste Sensorelement als Geberelement und das zweite Senso relement als Nehmerelement ausgebildet ist oder umgekehrt, eine Welle an der das erste Sensorelement fixiert ist, ein Gehäuse an dem das zweite Sensorelement fixiert ist, wobei das Gehäuse einen Bereich zur Lagerung der Welle umfasst und wobei die Welle über einen Hebel bzw. ein Gestänge drehbar mit einem Rad bzw. dem Radträger verbindbar ist, wobei das Gehäuse an der Karosserie des Fahrzeugs fixiert ist.

Nach einer Weiterbildung ist der Sensor als Beschleunigungs- ssensor zum Messen der Beschleunigung einer Radaufhängung relativ zur Karosserie eines Fahrzeugs ausgebildet, insbesondere zur Fahrwerksregulierung.

Nach einer zusätzlichen Weiterbildung ist der Sensor dazu ausgebildet, sowohl die Höhe als auch die Beschleunigung zu messen. Dazu kann der Beschleunigungssensor auf einer Lei terplatte des Höhenstandssensors oder zumindest in dessen Gehäuse integriert sein. Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit den nachfolgend erläuterten Zeichnungen. Dabei zeigen in stark schematischer Darstellung die

Fig. 1 einen zeitlichen Ablauf in einem Ausschnitt gemäß einem Datenübertragungsprotokoll sowie den Ablauf der Gewinnung und Ausgabe von Sensorinformation nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 einen erfindungsgemäßen zeitlichen Ablauf in einem

Ausschnitt gemäß einem Datenübertragungsprotokoll sowie den Ablauf der Gewinnung und Ausgabe von SensorInformation .

Es wird auf Fig. 1 Bezug genommen, die zunächst die Probleme aufzeigen soll, die sich bei einem herkömmlichen Verfahren ergeben. Über die Zeitachse 2 ist der zeitliche Ablauf gemäß eines PSI5-Datenübertragungsprotokolls, nachfolgend auch Protokoll genannt, dargestellt. Eine Datenübertragungsperiode, hier als Datenrahmen 1 bezeichnet, beginnt mit einem Synchronisationspuls 10, der von einer Steuervorrichtung an den Sensor, bzw. auch an weitere Sensoren gesendet wird. Der Synchronisationspuls 10 stellt eine Zeitbasis für alle mit der PSI5-Schnittstelle elektrisch verbundenen Geräte bzw. Sensoren bereit und ist hier vereinfacht als Rechteck dargestellt. In der Praxis handelt es sich um eine kontinuierlich ansteigende Spannung, die bis zu einem bestimmten Wert ansteigt, dort verharrt und wieder auf den Ausgangswert abnimmt, wobei die genaue Zeitdauer dieser jeweils einige ys andauernden Abschnitte durch das Protokoll festgelegt sind. Gemäß des PSI5-Datenübertragungsprotokolls ist auch eine asynchrone Datenübertragung möglich, bei der keine Synchro- nisationspulse 10 benötigt werden, dies ist jedoch nicht relevant für die vorliegende Erfindung.

Auf den Synchronisationspuls 10 folgen in zeitlich durch das Protokoll festgelegten Abständen vom Synchronisationspuls 10 Zeiträume, in denen die elektrisch mit der Steuervorrichtung verbundenen Geräte bzw. Sensoren ihre Daten, beispielsweise strommoduliert als auch mit dem Manchesterverfahren kodiert, senden können. Im vorliegenden Beispiel sind drei solche Zeitschlitze 11, 12, 13 verfügbar. Der Datenrahmen 1, von einem Synchronisationspuls 10 bis zum nächsten, nimmt bei diesem Ausführungsbeispiel einen Zeitraum von 500ys ein. Bei den Daten kann es sich um Sensorinformationen handeln, die in der Steuervorrichtung dekodiert und weiterverwertet werden.

Weiterhin ist in der Fig. 1 ein exemplarischer AbtastZeitpunkt 20 eines Sensors dargestellt, also der Zeitpunkt zu dem der Sensor einen Abtastwert einer Messgröße aufnimmt. Dieser Zeitpunkt ist in dem dargestellten herkömmlichen Verfahren unabhängig vom Protokoll, das die Kommunikation des Sensors mit der Steuer vorrichtung, nicht aber die Messung des Sensors regelt. Ins besondere ist der AbtastZeitpunkt 20 unabhängig vom Synchro nisationspuls 10.

Der Sensor wandelt den Abtastwert der Messgröße, beispielsweise einen Spannungswert, der mit einer Magnetfeldrichtung kor respondiert, die wiederum mit einem Messweg korrespondiert, in eine für die Steuervorrichtung lesbare Sensorinformation um. Diese Berechnungszeit 21 endet zu einem Zeitpunkt, an dem zunächst keiner der Zeitschlitze 11, 12, 13 zur Verfügung steht. Damit verzögert sich eine Übertragung 22 bzw. Ausgabe der Sensorinformation an den Datenbus bis zum nächsten Datenrahmen 1, der mit dem nächsten Synchronisationspuls 10 eingeleitet wird. Die Übertragung 22 erfolgt dann mit dem ersten Zeitschlitz 11, des nächsten Datenrahmens 1.

Der in Fig. 2 dargestellte Ablauf bezüglich des PSI5-Datenübertragungsprotokolls ist analog zu dem in Zusam menhang mit Fig. 1 beschriebenen Ablauf zu verstehen. Der AbtastZeitpunkt 20 des Sensors erfolgt jedoch nicht willkürlich, sondern zeitlich abgestimmt mit der fallenden Flanke des Synchronisationspulses 10. Alternativ könnte der Abtastzeit punkt 20 beispielsweise gleichzeitig mit der steigenden Flanke oder zwischen den Flanken oder zu einem noch genauer definierten Zeitpunkt stattfinden. Ebenso kann der AbtastZeitpunkt 20 vor- oder nachversetzt zum Synchronisationspuls 10 erfolgen, solange er relativ zu diesem definiert ist und der Sensor dazu ausgebildet ist, den Abtastvorgang bzw. die Messung gemäß dieser Definition durchzuführen .

Die sensorinterne Wandlung des Abtastwerts der Messgröße in eine Sensorinformation mit der Berechnungszeit 21 erfolgt wiederum direkt im Anschluss an den AbtastZeitpunkt 20 und ist noch vor dem zweiten Zeitschlitz 12 abgeschlossen. Die Übertragung 22 der Sensorinformation kann damit im zweiten Zeitschlitz 12 erfolgen. Selbst wenn die Berechnungszeit 21 sich mit dem zweiten Zeitschlitz 12 überschneidet, kann eine Übertragung 22 in den dritten Zeitschlitz 13 und damit noch innerhalb des gleichen Datenrahmens 1 erfolgen.