WO2008089716A1

WO2008089716A1 - Verfahren zur datenübertragung zwischen zumindest einem sensor und einer zentraleinheit eines fahrzeugsteuergeräts

Info

Publication number: WO2008089716A1
Application number: PCT/DE2007/002164
Authority: WO
Inventors: Thomas Görnig; Georg Kunert; Gerhard Roth
Original assignee: Conti Temic Microelectronic Gmbh
Priority date: 2007-01-26
Filing date: 2007-11-30
Publication date: 2008-07-31
Also published as: DE102007005062A1; DE112007000310A5

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Datenübertragung zwischen zumindest einem Sensor und einer Zentraleinheit eines Fahrzeugsteuergeräts vorgestellt, wobei a) zwischen dem zumindest einen Sensor und der Zentraleinheit zumindest zwei zueinander parallele Datenübertragungskanäle vorgesehen sind und b) im Normalbetrieb über den ersten Datenübertragungskanal Daten erster Art über den zweiten Datenübertragungskanal Daten zweiter Art übertragen werden und c) bei Ausfall eines Kanals die Daten erster und zweiter Art über den noch intakten Kanal übertragen werden.

Description

Verfahren zur Datenübertragung zwischen zumindest einem Sensor und einer Zentraleinheit eines Fahrzeugsteuergeräts

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenübertragung zwischen zumindest einem Sensor und einer Zentraleinheit eines Fahrzeugsteuergeräts gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Zur Verbesserung der Sicherheit und des Komforts im Straßenverkehr werden Fahrzeuge zunehmend mit Fahrzeugsteuergeräten, wie bspw. ESP oder Insassenschutzsystemen ausgestattet. Insassenschutzsysteme die ein Steuergerät mit einem oder mehreren Sensoren sowie bspw. dazugehörige Rückhaltemittel umfassen, fortlaufend verbessert, damit bei einem Unfall ein optimaler Schutz für die Insassen gewährleistet werden kann. Eine Verbesserung der Schutzwirkung wird insbesondere dadurch erreicht, indem die Anzahl der am System beteiligten Sensoren sowie die dazugehörenden Rückhaltemittel (z.B. jegliche Art von Airbags) ständig erhöht wird, sowie die Autarkiezeit-Anforderungen für das Insassensystem, insbesondere wenn diese eine Überrollschutzfunktion zu erfüllen hat, zunehmend verlängert werden. Ergänzt werden diese Leistungsanforderungen zudem, indem zukünftig das Insassenschutzsystem zusätzliche Funktionen, wie beispielsweise eine Fußgängerschutzfunktion (Verkehrteilnehmerschutzfunktion), mit abzudecken / zu erfüllen hat.

Durch die ständig steigenden Anforderungen an die Insassenschutzsysteme, ist es unumgänglich, dass die Insassenschutzsysteme immer mehr an Bauraum-Volumen benötigen, damit die zur Funktion erforderlichen elektronischen Komponenten / Bauteile, insbesondere die Kondensatoren zur Energiespeicherung, im Gehäuse des Insassenschutzsystem untergebracht werden können. Diese Entwicklung, bzgl. des zunehmenden Bauraum-Volumenbedarfs ist jedoch im besonderen bei den Insassenschutzsystemen sehr störend, da diese Systeme an dafür prädestinierte Positionen im Fahrzeug, vorzugsweise auf dem Tunnel (wegen der dort sehr guten Signalankopplung), montiert werden müssen, an diesen der verfügbare Bauraum ohnehin sehr begrenzt ist. Aus diesem Grunde ist der Entwicklungstrend dazu übergegangen, gewisse Funktionen aus dem zentralen Steuergerät auszulagern, bzw. verteilte Systeme zu. entwickeln, um an den prädestinierten stark begehrten Tunnel-Position im Fahrzeug, ansatzweise eine Entspannung herbeiführen zu können.

Es sind bereits zahlreiche Insassenschutzsysteme im Einsatz, die ein Steuergerät mit zentral angeordnetem Sensor und ergänzt durch weitere Sensoren, den sogenannten Assistenzsensoren aufweisen. Die Assistenzsensoren, Satellitensensoren oder ausgelagerten Sensoren sind hierbei meist funktionsbedingt in der Nähe der Karosserie (Außenhaut) des Fahrzeugs angebracht. Sie werden je nach spezifischer Aufgabe im Fahrzeug angeordnet. Zur schnellen Erkennung eines Frontalaufpralls werden beispielsweise Assistenzsensoren in der Nähe der Fahrzeugfront angebracht, die als Upfrontsensoren bezeichnet werden. Zur schnellen Erkennung eines Seitenaufpralls werden beispielsweise Assistenzsensoren in der Nähe der Fahrzeugseite angebracht, wie zum Beispiel im Türbereich; diese Sensoren werden Seitensensoren genannt.

Ein derartiges System kann beispielsweise der Schrift DE 44 25 846 AI entnommen werden, welche ein Verfahren zur Auslösung von Seitenairbags einer Sicherheitseinrichtung für Kraftfahrzeuge offenbart, bei diesem die Informationen des/der zentral im Fahrzeug angeordneten Beschleunigungssensor/s/en mit den Informationen von Seitensatelliten verknüpft werden, um aus der verknüpften Auswertung der Informationen ein Auslösesignal bzw. eine Auslöseentscheidung abzuleiten.

Aus der DE 195 38 337 C2 ist ein sogenanntes verteiltes Sicherheitssystem für Fahrzeuge zur Personenbeförderung bekannt, bei diesem zumindest zwei Sicherheitseinrichtungen, mit einer entsprechenden Anzahl von identischen Schaltungskomponenten (Auslöseeinheiten) vorhanden sind, von denen jede im Bedarfsfall eigenständig ein Auslösesignal an die zugeordnete Sicherheitseinrichtung abgeben kann, um im Anforderungsfall (Crash) eine. Aktivierung der zugeordneten Schutzeinrichtung zu erwirken.

Aus der DE 196 19 117 AI ist Steuersystem für ein Sicherheitssystem für ein Fahrzeug bekannt, bei diesem eine Zentraleinheit mit einer Mehrzahl von peripheren Modulen verbunden ist. Erfindungsgemäß wird bei dieser Schrift das Problem der ständig steigenden Merkmals-Anforderungen und des begrenzten Bauraum-Volumens eines zentralen Steuergerätes, dadurch gelöst, indem das Sicherheitssystem als dezentrales Steuersystem vorgeschlagen wird, bei diesem die Endstufen zur Auslösung eines Airbags oder eines Gurtstraffers direkt am Ort des Airbags oder des Gurtstraffers als peripheres Modul des Steuersystems angeordnet sind. Der zentralen Steuereinheit des Steuersystems für derartige Sicherheitssysteme liegt hierbei zu Aufgabe zu Grunde, die von einem oder mehreren Beschleunigungsaufnehmern zugeführten Beschleunigungssignale zu erfassen und zu verarbeiten, um im Falle eines Unfalls die entsprechenden Auslösesignale zu den einzelnen als periphere Module ausgebildeten Endstufen des Sicherheitssystems zu senden, so dass die einzelnen personenschützenden betätigt werden können.

Aus der DE 37 37 554 AI ist eine Anordnung zum Insassenschutz bei Fahrzeugen bekannt, bei dieser eine Vernetzung von mehreren Steuergeräten vorgestellt wird. Die Vernetzung dient hierbei insbesondere der Steigerung der Zuverlässigkeit hinsichtlich der Bewertung einer Auslöseentscheidung der Insassenschutzeinrichtung, die dadurch erzielt wird, indem dem Airbag-Steuergerät zur Bewertung einer Auslöseentscheidung, auch Werte von einem ABS-Systern bezüglich des Bremsmanövers, bzw. die Drehzahländerung an den Rädern, zur Berücksichtigung zur Verfügung gestellt werden.

All diese Systeme weisen jedoch den Nachteil auf, dass mittels dieser Sicherheitssysteme, bestehend aus einem Zentralgerät und mindestens zu jeder Seite jeweils einen zugeordneten ausgelagerten Assistenzsensor, bzw. aus einem Zentralgerät und einer Vielzahl von peripheren Modulen, oder realisiert als vernetztes Sicherheitssystem, die prädestinierte stark begehrte Tunnel-Position im Fahrzeug noch nicht genügend stark entlastet werden kann, bzw. bei den verteilten Systemen sich der Nachteil einstellt, dass die Sensierung der Beschleunigungs-signale überhaupt nicht an der dafür prädestinierten Tunnel-Position im Fahrzeug stattfindet.

Aus diesem Grunde wurde von der Anmelderin in der Schrift DE 10 2004 007 849 A1 ein Insassenschutzsystem vorgestellt, bei diesem die Sensorik (Sensoren / Beschleunigungssensoren) auf der Tunnelposition angeordnet ist / sind, und die restliche Elektronik (Auswerteeinheit, Endstufen, ...) des Insassenschutzsystems an einem von der Sensorik abweichendem Montageort angeordnet ist.

Bedingt durch zusätzliche Funktionalitäten, wie einer Überrollfunktionalität, und der Kombination von Insassenschutzsystem mit den ABS- und ESP-Systemen, zeigt der Trend, dass zukünftig mehrere Sensoren, wie Beschleunigungssensoren, Drehraten- bzw. Gierratensensoren für jede Fahrzeugachse, zu einem sogenannten Sensor-Cluster zusammengefasst werden, um diese kompakte Sensorik-Kombination an der Tunnelposition positionieren zu können. Da es sich bei den genannten Applikationen um sicherheitskritische Anwendungen handelt, ist es von größter Bedeutung, dass die Datenübertragung vom sogenannten Sensor-Cluster zu der anderweitig angeordneten Elektronik (Airbag-, ABS-, ESP- Elektronik) besonders zuverlässig realisiert wird (Robust gegen Einfachfehlern), wobei bei der Lösung dieser Aufgabe aufgrund der hohen Datendichte (von den vielen unterschiedlichen Sensorsignale stammend) und einer begrenzten Anzahl von Schnittstellenleitungen, der Lösung bestimmte Grenzen gesetzt sind.

Das Verfahren zur Datenübertragung zwischen zumindest einem Sensor und einer Zentraleinheit eines Fahrzeugsteuergeräts eignet sich aber auch für andere Fahrzeugsteuersysteme, wie beispielsweise Motorsteuerungen, Steuerungen von Fensterhebern, Schliesssystemen oder dergleichen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher ein verbessertes Verfahren zur Datenübertragung zwischen zumindest einem Sensor und einer Zentraleinheit eines Fahrzeugsteuergeräts vorzustellen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sind aus den Unteransprüchen, wobei auch Kombinationen und Weiterbildungen einzelner Merkmale miteinander denkbar sind.

Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass zwischen dem zumindest einen Sensor und der Zentraleinheit zumindest zwei zueinander parallele Datenübertragungskanäle vorgesehen sind und im Normalbetrieb über den ersten Datenübertragungskanal Daten erster Art über den zweiten Datenübertragungskanal Daten zweiter Art übertragen werden und bei Ausfall eines Kanals die Daten erster und zweiter Art über den noch intakten Kanal übertragen werden.

Die Schnittstelle zwischen einem sogenannten Sensor-Cluster, also einer Mehrzahl von Sensoren und der räumlich davon getrennten signalverarbeitenden Elektronik ist also derart realisiert, dass diese als redundante Schnittstelle aufgebaut / realisiert ist, wobei im fehlerfreien Fall eine jede Schnittstelle spezielle der Schnittstelle zugeordnete Daten überträgt, bzw. den daran angeschlossenen Applikationen zur Verfügung stellt. Im Falle eines Defektes einer der mindestens beiden Schnittstellen ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass auf der verbleibenden intakten Schnittstelle, mittels Signalmultiplex, alle Signale (welche sonst auf die redundanten Schnittstellen aufgeteilt sind) übertragen werden bzw. zur Verfügung gestellt werden. Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles unter Zuhilfenahme der Figuren näher erläutert. Im folgenden können für funktional gleiche und/oder gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Es zeigen:

Figur 1 : Darstellung eines Sensor-Clusters (1 ) mit den einzelnen Sensoren, sowie der Schnittstelleneinheit zum bereitstellen der Daten an den entsprechenden Schnittstellen.

Figur 2: Detaildarstellung der übertragenen Daten auf der Schnittstelle, sowohl im fehlerfreien Fall, als auch im Fehlerfall.

Die Figur 1 zeigt eine Darstellung eines Sensor-Clusters (1) mit den einzelnen Sensoren (1.1, 1.2, 1.3, 1.4), sowie der Schnittstelleneinheit (1.0) zum bereitstellen der Daten an den entsprechenden Schnittstellen (2.1, 2.2, 2.3). Bei den in diesem Beispiel gezeigten Sensoren handelt es sich um einen in x-Richtung wirkenden Beschleunigungssensor (1.1), einen in y-Richtung wirkenden Beschleunigungssensor (1.2), einen um die x-Achse wirkenden Drehratensensor (1.3), sowie einen in z-Richtung wirkenden Low-g- Beschleunigungssensor (1.4). Wie die Figur weiter zeigt, werden die Ausgangssignale der einzelnen Sensoren (1.1 , 1.2, 1.3, 1.4) einer Schnittstelleneinheit (1.0) zugeführt, mittels dieser die Signale der einzelnen Sensoren, entsprechend der Zuordnung den einzelnen Schnittstellen (2.1 , 2.2, 2.3) zugeführt werden.

Figur 2 zeigt eine Detaildarstellung der übertragenen Daten auf der Schnittstelle, sowohl im fehlerfreien Fall, als auch im Fehlerfall. Die obere Darstellung zeigt die übertragenen Daten, bzw. auf der Schnittstelle bereitgestellten Daten im fehlerfreien Fall. Aus Gründen der Einfachheit wurden in der Darstellung nur die einzelnen Signaldatenblöcke dargestellt, jedoch nicht die je nach Ausprägung der Schnittstelle erforderlichen Start-, Stop-, Party-, CRC- etc.-lnformationen. Wie aus der oberen Darstellung ersichtlich ist, werden an der Schnittstelle 1 (2.1) alternierend & sequentiell die Daten der x-y- Beschleunigungssensoren (1.1 , 1.2) übertragen / bereitgestellt, sowie an der Schnittstelle 2 (2.2) alternierend & sequentiell die Daten des Drehratensensors (1.3) und des Low-g- Beschleunigungssensors (1.4) übertragen / bereitgestellt.

Im Falle eines Fehlers an einer der beiden Schnittstellen (2.1 , 2.2), wie aus der unteren Darstellung ersichtlich, werden erfindungsgemäß die Daten der ausgefallenen Schnittstelle (2.2) mittels Signalmultiplexing an der noch intakten Schnittstelle (2.1 ) alternierend & sequentiell mit übertragen / bereitgestellt, so dass auch bei einem Einfachfehler die Verfügbarkeit der einzelnen Sensorsignale gewährleist ist, und die an den Schnittstellen angeschlossenen (nicht näher gezeigten) Applikationen mit den entsprechenden erforderlichen Sensorsignalen versorgt werden können.

Wie aus der Figur ersichtlich ist, können die mittels Signalmultiplexing bereitgestellten Sensorsignale (1.1 , 1.2, 1.3, 1.4), je nach Wichtigkeit und der entsprechenden Aktualitätsanforderung, alternierend & sequentiell an der noch intakten Schnittstelle bereitgestellt werden. Die Schnittstelleneinheit (1.0) kann, wie gezeigt, als ASIC oder μC ausgebildet sein.

Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht also darin, dass im Fehlerfall auf der verbleibenden intakten Schnittstelle, mittels Signalmultiplex, alle Signale (welche sonst auf die redundanten Schnittstellen aufgeteilt sind) übertragen werden bzw. zur Verfügung gestellt werden.

Claims

Patentansprüche

1) Verfahren zur Datenübertragung zwischen zumindest einem Sensor und einer Zentraleinheit eines Fahrzeugsteuergeräts, dadurch gekennzeichnet, dass a) zwischen dem zumindest einen Sensor und der Zentraleinheit zumindest zwei zueinander parallele Datenübertragungskanäle vorgesehen sind und b) im Normalbetrieb über den ersten Datenübertragungskanal Daten erster Art über den zweiten Datenübertragungskanal Daten zweiter Art übertragen werden und c) bei Ausfall eines Kanals die Daten erster und zweiter Art über den noch intakten Kanal übertragen werden.

2) Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass a) zumindest zwei Sensoren an die Zentraleinheit Daten übertragen, wobei zumindest ein erste Sensor Daten erster Art erzeugt und zumindest ein zweiter Sensor Daten zweiter Art erzeugt, und b) im Normalbetrieb der erste Sensor die Daten erster Art über den ersten Datenübertragungskanal und der zweite Sensor die Daten zweiter Art über den zweiten Datenübertragungskanal überträgt und c) bei Ausfall eines Kanals beide Sensoren ihre Daten über den noch intakten Kanal übertragen.

3) Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausfall eines Kanals ein angepasstes Datenübertragungsprotokoll aktiviert wird.

4) Sensor für ein Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche aufweist, insbesondere zumindest eine steuerbare Schnittstelle für zwei Datenübertragungskanäle, so dass die Schnittstelle je nach Betriebsart die Daten an einen der Datenübertragungskanäle zur Verfügung stellt. 5) Fahrzeugsteuergerät, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugsteuergerät Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche aufweist, insbesondere zumindest eine steuerbare Schnittstelle für zwei Datenübertragungskanäle, so dass die Schnittstelle je nach Betriebsart die Daten der Sensoren an den beiden Datenübertragungskanäle bzw. dem noch intakten Datenübertragungskanal empfängt.