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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Energieversorgung eines Sensors
für ein Fahrzeugsteuersystem gemäß dem
Oberbegriff von Anspruch 1.
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Zur
Verbesserung der Sicherheit im Straßenverkehr werden Insassenschutzsysteme,
die ein Steuergerät mit einem oder mehreren Sensoren sowie
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.
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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.
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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.
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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.
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Ein
derartiges System kann beispielsweise der Schrift
DE 44 25 846 A1 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.
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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.
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Aus
der
DE 196 19 117
A1 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.
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Aus
der
DE 37 37 554 A1 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-System bezüglich des Bremsmanövers,
bzw. die Drehzahländerung an den Rädern, zur Berücksichtigung
zur Verfügung gestellt werden.
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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.
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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.
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Ausgelagerte
Sensoren empfangen teilweise über eine elektrische Verbindungsleitung
ein elektrisches Signal und gewinnen aus dem elektrischen Signal
neben der Signalinformation auch Energie. Zudem sind Sensoren bekannt,
die eine Verbindungsleitung ausschließlich zur Energieversorgung
aufweisen.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine sichere Energieversorgung
sicherzustellen. 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.
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Dazu
weist der Sensor eine erste elektrische Verbindungsleitung auf,
auf welcher er ein elektrisches Signal empfangen und aus dem elektrischen Signal
neben der Signalinformation auch Energie gewinnen kann, und weist
zusätzlich eine zweite Verbindungsleitung zur redundanten
Energieversorgung auf.
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In
einem ersten Betriebsmodus empfängt also der Sensor über
die erste elektrische Verbindungsleitung ein elektrisches Signal
und gewinnt aus dem elektrischen Signal neben der Signalinformation auch
Energie, während der Sensor in einem zweiten Betriebsmodus
Energie aus einer zweiten Verbindungsleitung zur redundanten Energieversorgung entnimmt.
Ein Wechsel des Betriebsmodus erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit
von der Spannung und/oder Stromstärke auf zumindest einer
der Verbindungsleitungen, insbesondere bei zu niedriger Spannung
auf der ersten Verbindungsleitung, um die Signalerkennung auf der
Verbindungsleitung nicht durch zusätzliche energieentnahme
zu gefährden.
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Ein
wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht also darin, dass die
Energieversorgung/Spannungsversorgung des sogenannten Sensor-Clusters redundant
realisiert wird, indem neben der üblich vorgesehenen Energieversorgung
mittels zumindest einer (der Fachwelt bekannten PAS3-/PAS4-Schnittstelle)
Strom-Schnittstelle (2.1, 2.2), das Sensor-Cluster
(1) zusätzlich darüber hinaus mit einer weiteren
Verbindung direkt mit einer Energieversorgung, vorzugsweise der
Fahrzeugspannung Ubatt. (Klemme 15) verbunden wird, um auch dieser
Kontaktierung mit Energie/Spannung versorgt werden zu können.
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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:
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1:
Darstellung eines Sensor-Clusters (1) mit den einzelnen
Sensoren, sowie der Schnittstelleneinheit zum bereitstellen der
Daten an den entsprechenden Schnittstellen und den daran angeschlossenen
Applikationen sowie dem redundant versorgtem Netzteil im Sensor-Cluster.
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Die 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)
und den daran angeschlossenen Applikationen (3.1, 3.2)
sowie dem redundant versorgtem Netzteil (1.5) im Sensor-Cluster.
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, um die Signale der einzelnen Sensoren
den unterschiedlichen Applikationen (3.1, 3.2)
zuführen zu können.
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Wie
aus der Figur weiter ersichtlich ist, ist die Schnittstelle (2.1)
als Stromschnittstelle ausgebildet (der Fachwelt als PAS3/PAS4-Schnittstelle
bekannt), um das Sensor-Cluster sowohl mit elektrischer Energie
zu versorgen, wie auch den erforderlichen Datenaustausch zwischen
dem Sensor-Cluster (1) und den Applikationen (3.1, 3.2)
zu gewährleisten. Auf eine detaillierte Beschreibung der
Funktionsweise der der Fachwelt als PAS3/PAS4 bekannte Schnittstelle
wird nicht näher eingegangen, da diese als S.d.T. vorrausgesetzt
wird.
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Wie
aus der Figur weiter ersichtlich ist, wird dem Netzteil (1.5)
des Sensor-Clusters (1) mit einer weiteren Verbindung direkt
eine Energieversorgung zugeführt, vorzugsweise von der
Fahrzeugspannung Ubatt. (4) (Klemme 15) stammend, sodass
im Falle eines Defekts an der Schnittstelle 1 (2.1), die
Energieversorgung des Sensor-Clusters (1) auch über den
weiteren Versorgungspfad gewährleistet werden kann und
somit eine hohe Systemverfügbarkeit garantiert werden kann.
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Ein
Ausfall der Applikation 1 (3.1) führt in diesem
Falle nicht zwangsläufig zu einem Ausfall der Applikation
2 (3.2), da diese ansonsten nicht mehr mit Sensor-Signalen
vom Sensor-Cluster (1) stammend versorgt werden würde.
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Alternativ
zu der gezeigten Lösung, ist auch eine Lösung
umsetzbar, bei dieser im Fehlerfall der Applikation 1 (3.1),
die Applikation 2 (3.2) die Aufgabe der Energieversorgung
für das Sensor-Cluster übernimmt/wahrnimmt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 4425846
A1 [0006]
- - DE 19538337 C2 [0007]
- - DE 19619117 A1 [0008]
- - DE 3737554 A1 [0009]