DE3921250A1 - Insassen-sicherheitssystem und verfahren zum betreiben desselben - Google Patents
Insassen-sicherheitssystem und verfahren zum betreiben desselbenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Insassen-Sicherheitssystem
für ein Fahrzeug, insbesondere ein Rückhaltesystem,
wie Airbag, Gurtstraffer oder dergleichen, mit einer
mindestens zwei Sensoren aufweisenden Sensoreinrich
tung, einer mindestens zwei Aufbereitungsschaltungen
umfassenden Aufbereitungseinrichtung für die Sensor
signale, einem Rechnersystem und einer aus mindestens
zwei Stufen bestehenden Auslöseschaltung für eine Si
cherheitseinrichtung.
In Sicherheitssystemen der eingangs genannten Art,
wie z. B. auf elektronischer Basis arbeitenden Rück
haltesystemen, sind für eine hohe Zuverlässigkeit die
kritischen Komponenten, wie z. B. Sensoren, Signalauf
bereitungsschaltungen und Rechner, insbesonder Mikro
computer für die Signalverarbeitung, redundant, ins
besondere doppelt vorhanden. Durch die geschaffene
Redundanz weisen die bekannte Rückhaltesysteme inso
fern eine mehrfache Sicherheit auf. Diese geht jedoch
zu Lasten der Gestehungskosten, da ein entsprechend
hoher Aufwand betrieben werden muß.
Sofern man bei bekannten Sicherheitssystem auf eine
Redundanz verzichtet und die Systemkomponenten ledig
lich in einfach vorhandener Ausführung einsetzt, er
niedrigen sich zwar die Kosten, es muß dann jedoch
auch von einem niedrigeren Sicherheitsniveau ausge
gangen werden. Dieses kann einerseits darin bestehen,
daß Fehlauslösungen des Insassen-Sicherheitssystems
nicht auszuschließen sind oder - obwohl erforderlich -
keine Auslösung des Sicherheitssystems erfolgt.
Das erfindungsgemäße Insassen-Sicherheitssystem mit
den im Hauptanspruch genannten Merkmalen hat dem
gegenüber den Vorteil, daß etwa die gleich hohe Si
cherheit wie bei einem Redundanz-System geboten wird
und dennoch erhebliche Kosten eingespart werden kön
nen. Die Kosteneinsparung resultiert daraus, daß es
sich bei dem eingesetzten Rechnersystem um ein Ein
rechnersystem, also nicht um ein Zwei- oder Mehr
rechnersystem handelt, wobei für eine hohe Zuverläs
sigkeit die von den beiden Aufbereitungsschaltungen
gelieferten Daten von dem gleichen Rechner (Mikrocom
puter) in zwei zeitlich zueinander versetzten Pro
grammen bearbeitet werden. Dieses führt zu einer
Quasi-Redundanz. Sofern die Informationen der beiden,
von den Sensoren bzw. Aufbereitungsschaltungen kom
menden Daten-Signalpfade erheblich voneinander ab
weichen, erfolgt keine Auslösung des Sicherheits
systems. Dabei wird die Informationsverarbeitung le
diglich von einem Rechner vorgenommen, der mit einer
zweistufigen Auslöseschaltung für die Sicherheitsein
richtung in Verbindung steht. Unzulässige Ab
weichungen zwischen den Informationen der beiden Da
ten-Signalpfade bzw. auftretende Fehler führen dazu,
daß z. B. nur eine Stufe der Auslöseschaltung akti
viert wird, so daß eine Auslösung des Sicher
heitssystems nicht erfolgen kann, da hierzu die Akti
vierung beider Stufen erforderlich ist. Durch das er
findungsgemäße Einrechnersystem werden nicht nur die
Kosten gesenkt. Es bleibt bei einem gegenüber einem
Zweirechnersystem etwa gleich hohem Sicherheits
niveau, weil beispielsweise eine Störung in einem der
Abläufe der beiden zueinander zeitlich versetzten
Programme dazu führt, daß auch das andere Programm
nicht weiter abgearbeitet werden kann, so daß eine
Auslösung des Sicherheitssystems unterbleibt.
Insbesondere ist vorgesehen, daß der jeweilige Start
der beiden Programme durch zwei voneinander unab
hängige Interruptquellen erfolgt. Vorzugsweise werden
sogenannte Timerinterrupts eingesetzt.
Die Startzeit des ersten Programms beträgt vorzugs
weise n×T und die Startzeit des zweiten Programms
(2n+1)×(T/2), wobei n die aufeinanderfolgenden
ganzen positiven Zahlen des Zahlenstrahls sind und T
eine Bearbeitungsperiode darstellt. Hierdurch ist ge
währleistet, daß innerhalb einer Bearbeitungsperiode
stets sowohl das erste als auch das zweite Programm
in zueinander versetzten Zeitpunkten gestartet wird.
Ferner kann eine Watchdog-Schaltung vorgesehen sein,
die durch die beiden Programme getriggert wird und an
einen Reset-Eingang des Rechnersystems angeschlossen
ist. Die Watchdog-Schaltung muß alternierend zu be
stimmten Zeitpunkten von beiden Programmen angesteu
ert werden, damit sie dem Reset-Eingang des Rechner
systems keinen Impuls zuführt, d. h. das Rechnersystem
nicht rücksetzt. Sofern jedoch Unregelmäßigkeiten
oder Fehler bei der Signalverarbeitung auftreten, was
zu einer Fehltriggerung oder Ausfallen der Triggerung
führt, wird durch das Rücksetzen des Rechnersystems
eine mögliche Fehlauslösung des Insassen-Sicherheits
systems vermieden.
Insbesondere kann als Watchdog-Schaltung eine Fen
ster-Watchdog-Schaltung eingesetzt werden, d.h. die
jeweiligen Triggersignale müssen für eine ein
wandfreie Funktion innerhalb bestimmter Zeitfenster
liegen.
Zur Erzielung einer besonders hohen Sicherheit wird
das Triggersignal je zur Hälfte von dem ersten und
dem zweiten Programm erzeugt. Insbesondere kann vor
gesehen sein, daß der Start des einen, insbesondere
zweiten Programms eine ansteigende Flanke und daß der
Start des anderen, insbesondere ersten Programms eine
abfallende Flanke des Triggersignals erzeugt. Mithin
lösen die genannten Interruptquellen jeweils zu den
oben genannten Startzeiten die Abläufe der beiden
Programme aus, die die ansteigende bzw. abfallende
Flanke des Triggersignals generieren, so daß ein aus
entsprechenden Rechteckimpulsen bestehendes Trigger
signal erzeugt wird. Dieses steuert für die genannte
Überwachungsfunktion die Watchdog-Schaltung an.
Für einen korrekten Funktionsablauf ist es erforder
lich, daß das erste Programm beendet ist, bevor das
zweite Programm startet. Aus Sicherheitsgründen kann
vorgesehen sein, daß das eine Programm die Beendigung
des anderen Programms prüft. Insbesondere kann jedes
Programm eine Schlußkennung aufweisen, die von dem
entsprechend anderen Programm überwacht wird. Ferner
betrifft die Erfindung ein Verfahren für das Betrei
ben eines Insassen-Sicherheitssystems für ein Fahr
zeug, insbesondere Rückhaltesystem, wie Airbag, Gurt
straffer oder dergleichen, mit einer mindestens zwei
Sensoren aufweisenden Sensoreinrichtung, einer minde
stens zwei Aufbereitungsschaltungen umfassenden
Aufbereitungseinrichtung für die Sensorsignale, einem
Rechnersystem und einer aus mindestens zwei Stufen
bestehenden Auslöseschaltung für eine Sicherheitsein
richtung, wobei das als Einrechnersystem ausgebildete
Rechnersystem die Daten der beiden Aufbereitungs
schaltungen in zwei zeitlich zueinander versetzten
Programmen bearbeitet.
Eine Auslösung der Auslöseschaltung erfolgt nur dann,
wenn ihre beiden Stufen aufgrund eines gleichen oder
annähernd gleichen Ergebnis′ beider Programmabläufe
aktiviert werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren
näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 ein Blockschaltbild der Auslöseeinrichtung
eines Insassen-Sicherheitssystems und
Fig. 2 ein Arbeitsdiagramm des Sicherheitssystems.
In der Fig. 1 ist lediglich eine Komponente eines
Insassen-Sicherheitssystems für ein Fahrzeug darge
stellt, und zwar handelt es sich um eine Ansteuer
schaltung 1. Bei dem nicht näher dargestellten In
sassen-Sicherheitssystem kann es sich um ein Rück
haltesystem, wie Airbag, Gurtstraffer oder der
gleichen handeln. Derartige Sicherheitssysteme werden
elektrisch ausgelöst, d. h. sie besitzen eine elek
trisch zündbare Zündpille, die - im Falle eines Air
bags - einen Treibsatz zündet, der den Gasdruck zum
Auffüllen des Prallkissens erzeugt.
Gemäß Fig. 1 weist die Ansteuerschaltung 1 eine Sen
soreinrichtung 2 auf, die aus zwei Sensoren 3 und 4
besteht. Die Sensoren 3 und 4 stehen über Leitungen 5
und 6 mit einer Aufbereitungseinrichtung 7 in Verbin
dung, die eine Aufbereitungsschaltung 8 sowie eine
Aufbereitungsschaltung 9 aufweist. Die Aufbereitungs
schaltung 8 arbeitet mit dem Sensor 3 und die Aufbe
reitungsschaltung 9 mit dem Sensor 4 zusammen. Über
Leitungen 10 und 11 stehen die Aufbereitungsschal
tungen 8 und 9 mit einem Rechnersystem 12 in Verbin
dung. Das Rechnersystem 12 ist als Mikrocomputer 13
ausgebildet, in dem die Signalverarbeitungsprozesse
14 (P1) und 15 (P2) zeitlich versetzt ablaufen. Der
Signalverarbeitungsprozess 14 steht über die Leitung
16 und der Signalverarbeitungsprozess 15 über die
Leitung 17 mit der Auslöseschaltung 18 in Verbindung,
die zwei Stufen 19 und 20 umfaßt.
Ferner ist eine Fenster-Watchdog-Schaltung 23 vorge
sehen, mit deren Eingängen 24 und 25 die Signalverar
beitungsprozesse 14 und 15 über die Leitungen 26 und
27 verbunden sind. Ein Ausgang 28 der Fenster-Watch
dog-Schaltung 23 ist an einen Reset-Eingang 29 des
Mikrocomputers 13 angeschlossen.
Die Schaltung der Fig. 1 arbeitet folgendermaßen:
Die Sensoren 3 und 4 überwachen den Fahrzustand des
(nicht dargestellten) Fahrzeugs, z. B. im Hinblick auf
dessen Beschleunigung. Die von den Sensoren erfaßten
Beschleunigungen gelangen über die Leitungen 5 und 6
auf die Aufbereitungsschaltungen 8 und 9. Die aufbe
reiteten Daten werden anschließend über die Leitungen
10 und 11 dem Mikroprozessor 13 zugeführt. Dieser
bildet erfindungsgemäß ein Einrechnersystem 30, d. h.,
anders als die Komponenten 3, 4; 8, 9; 19, 20 ist dieser
nur einmal vorhanden. Er verarbeitet die über die Da
ten-Signalpfade 31 bzw. 32 erhaltenen Informationen
in den beiden Signalverarbeitungsprozessen 14 (P1)
und 15 (P2).
Erfindungsgemäß werden die von den beiden Aufberei
tungsschaltungen 8 und 9 stammenden Daten mittels
zweier zeitlich zueinander versetzter Programme (er
stes Programm P1, zweites Programm P2) bearbeitet.
Dieses geht näher aus der Fig. 2 hervor. Aus dem
oberen Teil der Fig. 2 ist ersichtlich, daß die bei
den Programme P1 und P2 zeitlich versetzt zueinander
ablaufen. Es besteht demgemäß die Programmfolge: P1,
P2, P1, P2, P1 usw. Die Startzeiten der Programme P1
und P2 werden von zwei voneinander unabhängigen In
terruptsquellen IQ1 und IQ2 erzeugt. Bei Eintreten
des Timerinterrupts IQ1 startet das Programm P1 und
bei Eintreten des Timerinterrupts IQ2 startet das
Programm P2.
Die Startpunkte der Programme P1 und P2 sind durch
folgende Beziehungen festgelegt:
Die Startzeit T1 des ersten Programms P1 beträgt
T1=n×T
und die Startzeit T2 des zweiten Programms P2 beträgt
T2=(2n+1)×(T/2),
wobei n die aufeinanderfolgenden ganzen positiven
Zahlen des Zahlenstrahls sind und T eine Bearbei
tungsperiode darstellt.
Innerhalb einer Bearbeitungsperiode T erfolgt sowohl
der Durchlauf des Programms P1 als auch der Durchlauf
des Programms P2. Die jeweiligen Startzeiten der bei
den Programme betragen gemäß obiger Beziehungen:
für n=1 : T1=T, T2=3T/2
für n=2 : T1=2T, T2=5T/2
für n=3 : T1=3T, T2=7T/2
für n=2 : T1=2T, T2=5T/2
für n=3 : T1=3T, T2=7T/2
usw.
Mithin starten die beiden Programme P1 und P2 alter
niernd im zeitlichen Abstand T/2. Dieses wird von der
Fenster-Watchdog-Schaltung 23 geprüft. Bei Ab
weichungen gibt die Fenster-Watchdog-Schaltung 23 an
ihrem Ausgang 28 einen Resetimpuls ab, der an den Re
set-Eingang 29 des Mikrocomputers 13 gelegt wird.
Dieses führt zu einem Rücksetzen des Rechnersystems
12, so daß Fehlauslösungen des Insassen-Sicherheits
systems vermieden werden.
Insbesondere ist die Anordnung derart ausgebildet,
daß mit dem Start des Signalverarbeitungsprozesses 14
(P1) eine abfallende Flanke und mit dem Start des Si
gnalverarbeitungsprozesses 15 (P2) eine ansteigende
Flanke abgegeben wird, wobei die Flanken über die
Leitungen 26 und 27 an die Eingänge 24 und 25 als
Triggersignale zur Fenster-Watchdog-Schaltung 23 ge
langen. Starten die Programme P1 und P2 alternierend
im zeitlichen Abstand T/2, so tritt am Ausgang 28 der
Fenster-Watchdog-Schaltung 23 kein Reset-Impuls auf.
Sofern Unregelmäßigkeiten in der Triggerung vorliegen
oder ein Ausfall erfolgt, wird - wie zuvor beschrie
ben - ein Rücksetzen des Mikrocomputers 13 vorgenom
men.
Das auf die geschilderte Weise erzeugte Triggersignal
UWD (t) ist in der unteren Darstellung der Fig. 2
abgebildet.
Sofern in einem Auslösefall eine fehlerfreie Signal
verarbeitung vorliegt, werden über die Leitungen 16
und 17 die beiden Zündendstufenteile 21 und 22 ange
steuert. Diese weisen steuerbare Schaltglieder auf,
die mit einer Zündpille des als Airbag ausgebildeten
Insassen-Sicherheitssystems in Reihe liegen, so daß
ein Durchschalten dieser Schaltglieder zum Zünden der
Zündpille und damit zur Auslösung führt.
Liegt eine Fehlfunktion vor oder ist z. B. ein Pro
grammablauf gestört, so verhindert der Reset-Impuls
der Fenster-Watchdog-Schaltung 23 eine Auslösung des
Insassen-Sicherheitssystems. Sofern in einem der Da
ten-Signalpfade 31 bzw. 32 ein Fehler auftritt, wird
nur ein Zündendstufenteil 21 oder 22 aktiviert, so
daß ebenfalls keine Zündung des Sicherheitssystems
erfolgen kann. Zur Sicherheit ist insbesondere zu
sätzlich vorgesehen, daß das eine Programm, z. B. P1,
die Beendigung des anderen Programms, z. B. P2 prüft
und umgekehrt. Dieses erfolgt dadurch, daß jedes Pro
gramm P1, P2f eine Schlußkennung aufweist, die von dem
entsprechenden anderen Programm P2, P1 überwacht
wird. Insofern prüft z. B. das Programm P2, ob das
Programm P1 vor dem Zeitpunkt 3T/2 aufgehört hat
(vergleiche Fig. 2).
Claims (12)
1. Insassen-Sicherheitssystem für ein Fahrzeug, ins
besondere Rückhaltesystem, wie Airbag, Gurtstraffer
oder dergleichen, mit einer mindestens zwei Sensoren
aufweisenden Sensoreinrichtung, einer mindestens zwei
Aufbereitungsschaltungen umfassenden Aufbereitungs
einrichtung für die Sensorsignale, einem Rechner
system und einer aus mindestens zwei Stufen bestehen
den Auslöseschaltung für eine Sicherheitseinrichtung,
dadurch gekennzeichnet, daß das
als Einrechnersystem (30) ausgebildete Rechnersystem
(12) derart ausgebildet ist, daß es die Daten der
beiden Aufbereitungsschaltungen (8, 9) in zwei zeit
lich zueinander versetzten Programmen (P1, P2) be
arbeitet.
2. Sicherheitssystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der jeweilige Start
der beiden Programme (P1, P2) durch zwei voneinander
unabhängige Interruptquellen erzeugt wird.
3. Sicherheitssystem nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, daß die Startzeit (T1) des ersten Programms
(P1) n×T und die Startzeit (T2) des zweiten Pro
gramms (P2) (2n+1)×(T/2) beträgt, wobei n die
aufeinanderfolgenden ganzen positiven Zahlen des Zah
lenstrahls sind und T eine Bearbeitungsperiode dar
stellt.
4. Sicherheitssystem nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, gekennzeichnet durch
eine Watchdog-Schaltung, die durch die beiden Pro
gramme (P1, P2) getriggert wird und die an einen Re
set-Eingang (29) des Rechnersystems (12) ange
schlossen ist.
5. Sicherheitssytem nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Watchdog-Schaltung als Fenster-Watchdog-
Schaltung (23) ausgebildet ist.
6. Sicherheitssystem nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Triggersignal
UWD (t) je zur Hälfte von dem ersten und dem zweiten
Programm (P1, P2) erzeugt wird.
7. Sicherheitssystem nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, daß der Start des einen, insbesondere zweiten
Programms (P2) eine ansteigende Flanke und daß der
Start des anderen, insbesondere ersten Programms (P1)
eine abfallende Flanke des Triggersignals UWD (t) er
zeugt.
8. Sicherheitssystem nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, daß das erste Programm (P1) beendet ist, bevor
das zweite Programm (P2) startet.
9. Sicherheitssystem nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, daß das eine Programm (P1, P2) die Beendigung
des anderen Programms (P2, P1) prüft.
10. Sicherheitssystem nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, daß jedes Programm (P1, P2) eine Schlußkennung
aufweist, die von dem entsprechend anderen Programm
(P2, P1) überwacht wird.
11. Sicherheitssystem nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, daß eine Auslösung der Auslöseschaltung (18)
nur dann erfolgt, wenn ihre beiden Stufen (19, 20)
aufgrund eines gleichen oder annähernd gleichen Er
gebnis′ beider Programmabläufe aktiviert werden.
12. Verfahren für das Betreiben eines Insassen-Si
cherheitssystems für Fahrzeuge, insbesondere Rück
haltesysteme, wie Airbag, Gurtstraffer oder der
gleichen, mit einer mindestens zwei Sensoren auf
weisenden Sensoreinrichtung, einer mindestens zwei
Aufbereitungsschaltungen umfassenden Aufbereitungs
einrichtung für die Sensorsignale, einem Rechnersys
tem und eine aus mindestens zwei Stufen bestehenden
Auslöseschaltung für eine Sicherheitseinrichtung,
vorzugsweise gemäß einem oder mehreren der vorher
gehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge
kennzeichnet, daß das als Einrechnersystem
(3) ausgebildete Rechnersystem (12) die Daten der
beiden Aufbereitungsschaltungen (8, 9) in zwei zeit
lich zueinander versetzten Programmen (P1, P2) be
arbeitet.
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