DE69411171T2

DE69411171T2 - Aufprallmesssystem

Info

Publication number: DE69411171T2
Application number: DE69411171T
Authority: DE
Inventors: Michael Graf; Leland Spangler
Original assignee: Ford Motor Co
Current assignee: Ford Motor Co
Priority date: 1993-07-12
Filing date: 1994-07-01
Publication date: 1998-10-22
Anticipated expiration: 2014-07-02
Also published as: EP0708925A1; JPH09500213A; ES2117278T3; EP0708925B1; DE69411171D1; WO1995002828A1; US5433101A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren und ein Gerät zur Prüfung eines Aufprallsensorsystems für den Einsatz in Verbindung mit einem Fahrzeuginsassen-Rückhaltemechanismus, und insbesondere auf ein Verfahren und ein Gerät zur Bordprüfung eines Aufprallsensorsystems nach dem Einbau des Systems in das Fahrzeug.
Verschiedene Arten von Aufprallsensoren und Aufprallsensorsystemen kommen bei passiven Insassen-Rückhaltesystemen in Kraftfahrzeugen zum Einsatz, wie z.B. bei Luftsäcken, sog. Airbags, und bei automatischen Gurtstraffern. Diese Aufprallsensorsysteme sind so ausgelegt, daß sie starke Aufprallbedingungen des Fahrzeuges erkennen und bestimmen, ob und wann die Aktivierung einer Insassen- Rückhaltevorrichtung bei einer gegebenen Aufprallsituation erforderlich ist. Die Unterscheidung zwischen "aktivierungswürdigen" Vorfällen, bei welchen eine Aktivierung angebracht ist, und "nicht aktivierungswürdigen" Vorfällen, bei welchen eine Aktivierung nicht angebracht ist, stellt dabei sicher, daß die Insassen-Rückhaltevorrichtung nur dann ausgelöst wird,.wenn dies nötig ist.
Die meisten Aufprallsensorsysteme lassen sich in eine von zwei Kategorien einordnen. Ein Systemtyp verwendet mehrere mechanische Schwellenschalter im Frontbereich des Fahrzeuges. Die Schalter werden geschlossen, wenn das Fahrzeug einen Frontalaufprall erfährt, der stark genug ist, diese Schalter zu schließen. Mechanisch aufgebaute Sensorsysteme arbeiten dabei oft mit Sensorredundanz, um negative Auswirkungen eines eventuell auftretenden Funktionsfehlers zu reduzieren. Dies erfordert jedoch eine große Anzahl von Schaltern, die einzeln getestet und strategisch im Fahrzeug angeordnet werden müssen, um einen korrekten Betrieb des ganzen Aufprallsensorsystems zu gewährleisten. Diese Sensorsysteme können nur durch mechanische Beschleunigungen ausgelöst werden, die diejenige Größe und Dauer aufweisen, für welche die Funktion der Systeme bei einer Kollision ausgelegt ist. Es besteht daher keine praktische Möglichkeit, das Ansprechen der Schalter nach ihrem Einbau im wagen zu testen, da diese Schalter ja nur durch große mechanische Kräfte aktiviert werden können.
Einpunkt-Aufprallsensorsysteme beruhen auf dem Einsatz eines innerhalb des Fahrgastraumes des Fahrzeuges angeordneten Beschleunigungsmessers zur ständigen überwachung der Beschleunigung und erkennen jede plötzliche Verzögerung des Fahrzeuges. Der Ausgang des Beschleunigungsmessers wird durchgehend analysiert und beurteilt, um zu bestimmen, ob und wann ungewöhnliche Verzögerungen auftreten, welche einen Fahrzeugaufprall anzeigen. Die Insassen- Rückhaltevorrichtung wird ausgelöst, wenn der Beschleunigungsmesser eine heftige Verzögerung feststellt, die ein aktivierungswürdiges Ereignis anzeigt.
Da Einpunkt-Aufprallsensorsysteme nicht die große Anzahl an Bauteilen erfordern, die bei mechanischen Aufprallsensorsystemen vorliegt, kann die Diagnoseschaltung für die Prüfung des Einpunkt- Sensorsystems vereinfacht werden. Eine Prüfung der Anlage im Fahrzeug, nach deren Einbau, beinhaltet die Überprüfung der Funktion des Beschleunigungsmessers und der Auswerteschaltung, statt der Prüfung einer großen Anzahl von mechanischen Schaltern.
Eine Art eines Aufprallsensor-Prüfsystems ist in der US- Patentschrift Nr. 4, 359, 715 von Lan qer et al. offenbart. Ein Diagnosemodul ist elektrisch mit mehreren unterschiedlichen Stellen im Aufprallsensor verbunden, um dort die Spannungspegel zu überwachen und das Auftreten von Fehlern an diesen Stellen zu erkennen. Bei Erkennung eines Fehlers zeigt eine warnlampe ein Signal an, das je nach aufgetretenem Fehlertyp oder -Stelle im Aufprallsensor eindeutig zugeordnet werden kann. Das Diagnosemodul prüft auf Unterbrechungen der Schaltkreise, auf Kurzschlüsse oder auffehlerhafte Bauteile im Aufprallsensor. Diese Art von Diagnosesystem prüft jedoch nur den elektrischen Durchgang im Sensorsystem sowie die richtige Funktion der einzelnen Sensorkomponenten. Es ist in dieser Vorrichtung nicht vorgesehen, allmähliche Abweichungen wie z. B. ein Abschweifen ("Drift") oder eine Eichungsverstellung im Sensor zu überwachen.
Eine andere Schaltung zur Prüfung der Funktion eines Aufprallsensors für den Einsatz mit Luftsäcken o. "Airbags" ist in der US-Patentschrift Nr. 4, 243, 971 von Suchowerskyj et al. beschrieben. Hier wird ein Prüfprogramm ausgelöst, wenn das Insassen-Rückhaltesystem bestromt wird. Das Programm prüft dabei die Funktion der Auswerteschaltungen durch Erzeugen eines simulierten Triggersignals am Diskriminatoreingang. Die korrekte Funktion wird bestätigt, wenn der Ausgangs-Leistungstransistor in der Ausgangsstufe des Aufprallsensors leitend wird. Die Ausgangsstufe wird ebenfalls auf elektrischen Durchgang geprüft, um siraherzustellen, daß der Airbag in einer heftigen Aufprallsituation auch aufgeblasen wird. Verstellungen der Abgleichung des Sensors werden von dieser Einrichtung nicht erkannt. Außerdem wird die Dauer des Triggersignals als für die korrekte Prüfung kritisch angesehen und verlangt eine sorgfältige zeitliche Abstimmung, die unter Alltagsbetriebsbedingungen nachteilig beeinflußt werden kann. Eine solche kritische Eigenschaft der zeitlichen Abstimmung ist bei einer Diagnoseschaltung unerwünscht, da Änderungen der Temperatur oder der Umgebung dann das Ansprechverhalten des Schaltkreis es beeinträchtigen können.
Die US-Patentschrift Nr. 5,060,504 von White et al. offenbart ein Verfahren zur selbsttätigen Abgleichung eines Beschleunigungsmessers. Der Ausgang einer elektrischen Steuerschaltung für den Beschleunigungsmesser wird periodisch abgeglichen, indem elektrostatisch eine Sensormasse in dem Beschleunigungsmesser einem Rahmen gegenüber verschoben wird. Die von der elektrostatischen Kraft bewirkte Verschiebung ist analog zu einer Verschiebung, die durch eine bekannte Beschleunigung hervorgerufen würde. Die so gewonnene Änderung des Ausgangssignales der Steuerschaltung wird als Referenzwert für die Abgleichung der späteren Änderungen im Ausgangssignal verwendet, die durch Beschleunigung entstehen. Die elektrostatische Verschiebung der Sensormasse im Beschleunigungsmesser wird dazu eingesetzt, Änderungen der Eichung im Beschleunigungsmesser zu korrigieren; es ist allerdings keine Schaltung vorgesehen, die darauf abgestimmt ist, den Beschleunigungsmesser in Verbindung mit der zugehörigen Auswerteschaltung auf deren Funktion hin zu prüfen, ein aktivierungswürdiges Ereignis auch zuverlässig festzustellen.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher, ein einfaches Diagnoseverfahren und -Gerät zur Selbstprüfung eines Aufprallsensorsystems nach dessen Einbau in das Fahrzeug zu stellen.
Ein weiters Ziel der Erfindung ist, die korrekte Funktion eines Aufprallsensorsystems ohne aufwendige zusätzliche Schaltungen zu prüfen und zu analysieren.
Der vorliegenden Erfindung zufolge wird eine Fehlererkennungsvorrichtung für den Einsatz in einem Aufprallsensorsystem für ein Fahrzeug gestellt, welches die Aktivierung einer Insassen-Rückhaltevorrichtung des Fahrzeuges steuert, wobei das Aufprallsensor system ein Sensorelement aufweist, das auf Fahrzeugbeschleunigung anspricht, Mittel zur Bewertung des Ansprechverhaltens des Sensorelementes, zur Unterscheidung zwischen aktivierungswürdigen und nicht aktivierungswürdigen Vorfällen, sowie Mittel zur Anzeige eines aktivierungswürdigen Ereignisses, die elektrisch in Verbindung mit den Bewertungsmitteln stehen, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist:
Mittel zur Abspeicherung eines Ergebnisses einer zu erwartenden Reaktion des Aufprallsensorsystems auf ein aktivierungswürdiges Ereignis, welches die korrekte Funktion des Systems anzeigt, wobei die zu erwartende Reaktion von dem Zeitpunkt an gemessen wird, zu dem das Sensorelement aktiviert wird, bis zu demjenigen Zeitpunkt, zu dem das aktivierungswürdige Ereignis von besagten Anzeigemitteln angezeigt wird;
Mittel zur Erzeugung einer Testreaktion des Aufprallsensorsystems durch betätigen des Sensorelementes in der gleichen weise, wie wenn es durch ein aktivierungswürdiges Ereignis betätigt wird;
Mittel zur Messung eines Ergebnisses dieser Testreaktion; und
Mittel zum Vergleichen des Ergebnisses der Testreaktion mit dem Ergebnis der zu erwartenden Reaktion, wobei Unterschiede zwischen dem Ergebnis der Testreaktion und dem Ergebnis der zu erwartenden Reaktion einen Fehler im Aufprallsensorsystem anzeigen.
Außerdem wird der vorliegenden Erfindung zufolge ein Verfahren zur Diagnose eines Aufprallsensorsystems für ein Fahrzeug gestellt, welches die Aktivierung der Insassen-Rückhaltevorrichtung steuert, wobei das Aufprallsensorsystem ein Sensorelement aufweist, welches auf Fahrzeugbeschleunigung anspricht, Mittel zur Bewertung der Reaktion des Sensorelementes, zur Unterscheidung zwischen aktivierungswürdigen und nicht aktivierungswürdigen Vorfällen, und Mittel zur Anzeige eines aktivierungswürdigen Ereignisses, die elektrisch in Verbindung mit den Bewertungsmitteln stehen, worin die Anzeigemittel einen Aktivierungszustand und einen Nichtaktivierungszustand hat, und wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Abspeichern eines Ergebnisses einer zu erwartenden Reaktion des Aufprallsensorsystems auf ein das Sensorelement betätigendes aktivierungswürdiges Ereignis, wobei das Ergebnis der zu erwartenden Reaktion von dem Zeitpunkt an gemessen wird, zu dem das Sensorelement betätigt wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das aktivierungswürdige Ereignis von den Anzeigemitteln angezeigt wird;
Erzeugen einer Testreaktion des Aufprallsensorsystems durch Betätigen des Sensorelements in der gleichen weise, wie wenn es durch ein aktivierungswürdiges Ereignis betätigt wird;
Messen eines Ergebnisses der Testreaktion; und
Vergleichen des Ergebnisses der Testreaktion mit dem Ergebnis der zu erwartenden Reaktion, wobei Unterschiede zwischen dem Ergebnis der Testreaktion und dem Ergebnis der zu erwartenden Reaktion einen Fehler im Aufprallsensorsystem anzeigen.
Das Selbstüberprüfungsverfahren und die entsprechende Vorrichtung nach der Erfindung können sowohl materielle Fehler wie z. B. Funktionsstörungen oder unzureichende Funktionsfähigkeit der Sensorsystembestandteile, als auch Betriebssystemfehler wie z. B. Driftfehler, Abgleichfehler oder Speicherausfall diagnostizieren.
In der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird das biegsame Sensorelement in Reaktion auf eine Beschleunigung ausgelenkt, die in einer zur Ebene des Aufprallsensors senkrechten Ebene erfolgt. Eine elektrisch leitende Selbsttestplatte ist in der Nähe des Sensorelements angebracht. In einer bevorzugten Ausführungsform sind Selbsttestplättchen unter dem Sensorelement angebracht. Das Selbsttestplättchen erzeugt eine elektrostatische Kraft, die das Sensorelement elektrostatisch auslenkt, wenn eine Spannung an das Plättchen angelegt wird. Die Größe der elektrostatischen Kraft bewirkt vorzugsweise eine Auslenkung des Sensorelements in der gleichen weise wie bei Auftreten eines aktivierungswürdigen Ereignisses.
Die Selbsttestplatte ist vorzugsweise unabhängig von dem Aufprallsensorsystem verdrahtet, so daß das System selbst nicht zwischen dem Selbsttestbetrieb und einer tatsächlichen Beschleunigung unterscheiden kann. Auf diese Weise ist die Reaktion des Sensorsystems beim Selbsttest identisch mit der Reaktion bei einer Beschleunigung. Insbesondere ist die Auslenkung während des Selbsttests nicht unterscheidbar von der Auslenkung während eines aktivierungswürdigen Ereignisses, so daß die Auswerteschaltung im Aufprailsensorsystem dazu geführt wird, einen Zustand eines starken Aufpralls anzuzeigen. Ein Aktivierungsmerker in der Auswerteschaltung ändert dann seinen Status in Reaktion auf das simulierte aktivierungswürdige Ereignis. Eine effektive Aktivierung der Rückhaltevorrichtung wird durch Blockieren des Aktivierungssignalweges zur Rückhaltevorrichtung vor Auslösen des Selbsttestzyklus verhindert.
Die Testreaktionszeit zwischen Auslösen des Selbsttestzyklus und Statusänderung des Aktivierungsmerkers wird mit einer zu erwartenden Reaktionszeit für das gleiche Zeitintervall verglichen. Die zu erwartende Reaktionszeit wird bei der Eichung bei der Herstellung in einem programmierbaren Speicher abgelegt. Jeder Unterschied zwischen Testreaktion und zu erwartender Reaktion würde dann einen Fehler im Sensorsystem anzeigen, wie z. B. einen Driftoder einen Abgleichfehler. Größere Unterschiede können einen materiellen Fehler bedeuten, wie z. B. eine Unterbrechung in einem Schaltkreis im Aufprallsensorsystem.
Durch eine solche Prüfung des gesamten Aufprallsensorsystems können die mechanische Funktion des Sensorelements, der Durchgang des gesamten Schaltkreises und die Eichung des Aufprallsensors gleichzeitig geprüft werden. Dieses Prüfverfahren und diese Prüfvorrichtung können nicht nur materielle Fehler im Aufprallsensorsystem erkennen, wie offene Schaltkreise und Funktionsfehler der Komponenten, sondern auch Driftfehler und Abgleichverstellung in der elektrischen Schaltung des Systems. Die Selbsttestsequenz wird vorzugsweise immer dann ausgelöst, wenn die Zündung im Fahrzeug eingeschaltet wird.
Die Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Zeichnungen beispielartig näher erläutert; dabei zeigt:
Figur 1: ein Blockschaltbild, welches ein das Selbsttestverfahren und die entsprechende Vorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendendes Aufprallsensorsystem darstellt;
Figur 2: eine perspektivische Ansicht eines Sensorelementes, welches eine bevorzugte Ausführungsform der Selbsttestvorrichtung nach der vorliegenden Erfinäung aufweist;
Figur 3: ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform des Sicherungssystems zur Verhinderung der Aktivierung der Insassen-Rückhaltevorrichtung währenddes Selbsttestzyklus der Erfindung; und
Figur 4 und 5: jeweils Blockschaltbilder, welche das Selbsttestverfahren nach der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.
Bezieht man sich nun auf Figur 1, so ist dort ein Aufprallsensorsystem für eine Insassen-Rückhaltevorrichtung für ein Fahrzeug mit einem Aufprallsensor 10 versehen, mit einem Sensorelement 12, einem Signalprozes 5 or 14 und einem Aktivierungs-Entscheidungsalgorithmus 16 zur Erfassung und Analyse der von dem Fahrzeug erfahrenen Beschleunigungen. Der Entscheidungsalgorithmus 16 beinhaltet einen Aktivierungsmerker 18, der seinen Status ändert, wenn der Beschleunigungsmesser-Ausgang des Signalprozessors 14 das Auftreten eines starken Aufpralls und aktivierungswürdigen Ereignisses anzeigt. Wenn der Aktivierungsmerker 18 seinen Status ändert, löst ein Aktivierungssignal die Insassen-Rückhaltevorrichtung 19 aus. Ein nichtflüchtiger programmierbarer Speicher 20 und eine Selbsttestschaltung 22, welche das erfindungsgemäße Verfahren und die entsprechende Einrichtung zum Einsatz bringt, sind vorzugsweise in Sensor 10 untergebracht und werden über eine Mikroprozessorschnittstelle 24 zugänglich gemacht. Eine unabsichtliche Aktivierung der Insassen-Rückhaltevorrichtung 19 während der Selbsttestsequenz wird durch ein Sicherheitssystem 25 verhindert, welches den Aktivierungssignalweg zur Rückhaltevorrichtung 19 nur im Selbsttest blockiert.
Wendet man sich nun jeder Komponente im einzelnen zu, so ist das Sensorelement 12 des Aufprallsensors 10 von einer Bauart, bei welcher es ausgelenkt wird oder in anderer Weise physikalisch auf eine Beschleunigung reagiert. Das Sensorelement kann jeder beliebigen Art sein, die mechanisch anspricht, und deren Reaktion in Form von Kräften unterschiedlicher Größenordnungen variieren kann. Das Sensorelement 12 ist vorzugsweise ein kapazitives Sensorelement, das in Reaktion auf zur Ebene des Aufprallsensors 10 senkrecht stehende Kräfte um eine Biegungsachse ausgelenkt werden kann. Diese Art von Sensorelement 12 ist in Figur 2 dargestellt.
Das Sensorelement 12 hat vorzugsweise eine auslenkbare obere Platte 26, welche über einem Substrat 28 angeordnet ist. Die obere Platte 26 und das Substrat 28 sind im wesentlichen parallel zueinander, wenn keine zur Ebene des Sensorelements 12 senkrecht stehenden Beschleunigungen oder Trägheitskräfte vorliegen. Die obere Platte 26 wird vom Substrat über einen Sockel 30 getragen, der haftend mit dem Substrat 28 verbunden ist. Drehstäbe 32 definieren eine Biegeachse 34, umwelche herum die obere Platte 26 in Reaktion auf zu ihrer Oberfläche senkrechte Beschleunigungen verschwenkt wird. Die Biegeachse 34 teilt die obere Platte auf, so daß diese einen ersten und einen zweiten Teil 36 und 38 bildet. Der Grad der Auslenkung ist ungefähr proportional zur Größe der Beschleunigung. Auf dem Substrat 28 angeordnete feste Leiterplatten 40 und 42 bilden zusammen mit den ersten und zweiten Teilen 36 und 38 zwei Kondensatoren, deren Signalgröße auch proportional zur Größe der Beschleunigung variiert.
Der Ausgang des Sensorelements 12 wird dem Signalprozessor 14 zugesandt, welcher den Sensorelementausgang in eine Form umwandelt, die von dem Aktivierungs-Entscheidungsalgorithmus 16 leicht analysiert werden kann. Die Kapazitätsänderungen des kapazitiven Sensorelements 12 werden vorzugsweise in ein pulsdichtemoduliertes Signal umgewandelt, in welchem die Zahl der Impulse in einem vorgegebenen Zeitraum proportional zu der von dem Sensorelement 12 gemessenen Beschleunigung ist. Der Algorithmus 16 überwacht dann ständig das pulsdichtemodulierte Signal anhand eines vorgegebenen Satzes von Parametern, um so zu bestimmen, ob irgendeine gemessene plötzliche Verzögerung das Ergebnis eines aktivierungswürdigen Ereignisses ist. Ist die Zahl der Impulse in dem gegebenen Zeitraum größer als ein gegebener Schwellenwert im Algorithmus 16, wird der Status des Aktivierungsmerkers 18 geändert, so daß ein "aktivierungswürdiges" Ereignis, bei welchem eine Aktivierung angebracht ist, angezeigt wird.
Der Aktivierungs-Entscheidungsalgorithmus 16 enthält vorzugsweise mehr als einen vorgegebenen Schwellenwert, um sicherzustellen, daß die Insassen-Rückhaltevorrichtung nur dann aktiviert wird, wenn dies auch nötig ist. Der Einsatz mehrerer Schwellenwerte hilft dabei, eine unabsichtliche Auslösung der Insassen-Rückhaltevorrichtung zu verhindern, wenn dies nicht erforderlich ist, z. B. im Falle eines leichten Aufpralles.
Wie bereits vermerkt, ändert der Aktivierungsmerker 18 im Aktivierungs-Entscheidungsalgorithmus 16 seinen Status, wenn der Algorithmus 18 das Auftreten einer aktivierungswürdigen Aufprallsituation feststellt. Wenn der Aktivierungsmerker 18 seinen Status ändert, löst das Aktivierungssignal die Insassen-Rückhaltevorrichtung aus, es sei denn, das Sicherheitssystem 25 ist aktiviert. Die Aktivierung des Sicherheitssystems 25 verhindert, daß während des Selbsttestes das Aktivierungssignal die Rückhaltevorrichtung 19 erreicht.
Schwellenwerte und Paraideter des Aktivierungs-Entscheidungsalgorithmus 16 sind vorzugsweise im nichtflüchtigen programmierbaren Speicher 20 abgelegt. Bei der Eichung im Anschluß an die Herstellung des Systems wird das Sensorelement 12 im Aufprallsensor 10 in der gleichen weise ausgelenkt wie im Falle eines aktivierungswürdigen Ereignisses, und der Zeitraum zwischen der Auslenkung des Sensorelementes 12 und der Statusänderung des Aktivierungsmerkers 18 wird in Speicher 20 abgelegt. Diese zu erwartende Ansprechzeit des Sensorsystems wird dann später als Referenz für die Diagnose und den Test der Funktion des Systems nach dessen Einbau in das Fahrzeug verwendet.
Ein Auslenkmittel wie die Selbsttestplatte 46 wird in der Nähe des Sensorelements 12 angebracht, so daß es eine elektrostatische Kraft auf das Sensorelement 12 aufbringen kann, wenn eine Spannung an die Platte 46 angelegt wird. Die erzeugte elektrostatische Kraft lenkt das Sensorelement 12 in der gleichen weise aus, wie bei einem typischen aktivierungswürdigen Vorfall. Es kann mehr als eine Selbsttestplatte 44 verwendet werden, um diese elektrostatische Kraft zu erzeugen. Die Platten 44 können auf dem Sensorelement 12 selbst angebracht werden, oder sie können in dem Aufprallsensor separat vom Sensoreiement angeordnetwerden. In der bevorzugten in Figur 2 dargestellten Ausführungsform sind zwei Selbsttestplatten 44 auf dem Substrat 28 beiderseits der festen Leiterplatte 42 angebracht, unter dem zweiten Abschnitt 38 der oberen Platte 26 des Sensorelementes 12. Die Selbsttestschaltung ist vorzugsweise unabhängig von dem Aufprallsensor 10 verkabelt, um sicherzustellen, daß das Ansprechen des Sensorsystems während eines Selbsttestzyklus nicht zu unterscheiden ist von dem Ansprechverhalten bei einem tatsächlichen Aufprallereignis.
Figur 3 veranschaulicht eine Ausführungsform der Sicherheitsschaltung 25 weiter im einzelnen. Da die Systemreaktion während des Selbsttests identisch ist mit der Reaktion bei einem aktivierungswürdigen Ereignis, muß die ungewollte Auslösung der Insassen-Rückhaltevorrichtung 19 während des Selbsttests verhindert werden. Der Signalweg kann z.B. unterbrochen werden, indem ein mechanischer Schalter eingesetzt wird, der sich in Reaktion auf ein Sicherheitssignal tffnet. Zur Verhinderung der Aktivierung der Rückhaltevorrichtung 19 während des Selbsttestes werden jedoch Metalloxyd-Halbleitertransistoren (MOS) bevorzugt.
Bei der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform sei für die Zwecke der Erläuterung, als nicht einschränkendes Beispiel, ein Sprung des Aktivierungssignals von niedrig auf hoch angenommen. Das Gatter bzw. Ilgatet eines NMOS-Transistors 46 ist an den Aktivierungssignalweg angeschlossen, wo ein Anstieg der Spannung zwischen Gate und Source den Widerstand zwischen dem Drain- und dem Source- Pol senkt, so daß ein Stromdurchgang entstehen kann. Das Gate eines PMOS-Transistors 48 ist am Aktivierungssignalpfad angeschlossen, so daß dieser einen komplementären MOS- (einen CMOS-) Umwandler bzw. "Inverter" bildet. Das Insassen-Rückhaltesystem 19 ist mit den Drain-Anschlüssen der MOS-Transistoren 46 und 48 verbunden, so daß Strom bei einem normalen aktivierungswürdigen Vorfall zur Rückhaltevorrichtung 19 fließen kann. Der PMOS-Transistor 48 erfährt im Gegensatz zu dem NMOS-Transistor 46 eine Zunahme des Widerstandes zwischen Drain und Source, wenn die Spannung zwisdhen Gate und Source ansteigt.
Während des Selbsttestzyklus muß der Durchgang von Strom zur Insassen-Rückhaltevorrichtung 19 verhindert werden, um eine unnötige Auslösung der Rückhaltevorrichtung 19 zu vermeiden. Ein Sicherheitssignal wird daher am Gate des PMOS-Transistors 48 angelegt, bevor der eigentliche Selbsttestzyklus gestartet wird. Das Sicherheitssignal ist vorzugsweise ein Spannungsanstieg, der von einer Batterie oder einer anderen (nicht dargestellten) Stromquelle geliefert wird. Geht das Aktivierungssignal von niedrig auf hoch über, wird aufgrund des Vorliegens des Sicherheitssignals nur der NMOS-Transistor 46 stromleitend. Die Spannung am Insassen-Rückhaltesystem 19 bleibt niedrig, so daß eine unbeabsichtigte Betätigung der Rückhaltevorrichtung 19 verhindert wird.
Das Sicherheitssignal wird nach Abschluß der Selbsttestsequenz weggenommen. Ohne das Sicherheitssignal leitet nur der NMOS-Transistor 48 Strom, wenn das Aktivierungssignal von niedrig auf hoch springt. Die elektrische Spannung an der Insassen-Rückhaltevorrichtung 19 steigt dann an und löst die Rückhaltevorrichtung 19 aus.
Betrachtet man nun Figur 4, so werden dort während der Sensor-Kalibrierung bei der Herstellung Referenzparameter für den Einsatz im Selbsttestzyklus in einem Speicher 20 gespeichert. Eine Testspannung VTEST wird zunächst bei 56 an die Selbsttestplatten angelegt, um so das Sensorelement 58 in derselben Weise wie bei einem aktivierungswürdigen Ereignis elektrostatisch auszulenken. Der Zeitpunkt, zu dem die Auslenkung uftritt, wird unter dem Zeitpunkt T&sub1; abgelegt. Der Signalprozessor und der Entscheidungsalgorithmus für die Aktivierung sprechen dann auf die Auslenkung des Sensorelementes an, und dementsprechend ändert der Aktivierungsmerker bei 60 zum Zeitpunkt T&sub2; seinen Status. Der Zeitraum zwischen der Auslenkung des Sensorelementes 58 und der Statusänderung des Aktivierungsmerkers 60, bzw. T&sub2;-T&sub1; wird dann im Speicher abgelegt, wo er als Referenzwert für die zu erwartende Sensorreaktion während des Selbsttestzyklus verwendet wird. Dieser wert wird später mit dem Zeitraum zwischen der Ausgabe des Selbsttestbefehls und dem Zeitpunkt der Statusänderung des Aktivierungsmerkers im Verlauf des Selbsttests verglichen.
Figur 5 veranschaulicht die Selbsttestbefehlsfolge zur Diagnose des Aufprallsensors nach dessen Einbau in das Fahrzeug.
Diese Sequenz wird vorzugsweise immer dann ausgeführt, wenn das Fahrzeug eingeschaltet wird. Zunächst wird das Sicherheitssystem aktiviert, um ein unbeabsichtigtes Auslösen der Insassen-Rückhaltevorrichtung während des Selbsttestzyklus zu verhindern. Eine Spannung VIEST wird an den Selbsttestplättchen 72 angelegt, und zwar im wesentlichen in der gleichen Weise wie bei der Eichung. Die so erzeugte elektrostatische Kraft lenkt das Sensorelement 74 elektrostatisch aus, so daß die Auslenkung eine Bewegung des Sensorelements, eine Signalverarbeitung und eine Signalauswertung ergibt, die nicht zu unterscheiden sind von den Vorgängen, die von einem -aktivierungswürdigen Ereignis hervorgerufen werden. Der Zeitpunkt, zu dem das Sensorelement ausgelenkt wird, wird bei 74 als Zeitpunkt T&sub3; abgespeichert.
Da die Auslenkung des Sensorelements einen aktivierungswürdigen Vorfall simuliert, ändert der Aktivierungsmerker bei 76 seinen Status zu einem Zeitpunkt T&sub4;. Wie bereits angemerkt, messen die Schaltkreise den Zeitraum zwischen der Ausgabe des S-elbsttestbefehls, welcher die elektrostatische Auslenkung des Sensorelements auslöst, und dem Zeitpunkt, zu dem die Statusänderung des Aktivierungsmerkers erfolgt, bzw. T&sub4;-T&sub3;, bei 78, und speichert ihn als Testreaktionszeit ab. Diese Testreaktionszeit wird nun bei 80 mit der zu erwartenden Reaktionszeit verglichen, die zuvor bei der Herstellung im Speicher abgelegt worden war. Jede Abweichung der gemessenen Reaktionszeit T&sub4;-T&sub3; gegenüber der gespeicherten zu erwartenden Reaktionszeit T&sub2;-T&sub1; würde nun anzeigen, daß entweder ein materieller oder ein Programmfehler aufgetreten ist, entweder im Aufprallsensor selbst, in der Auslöseschaltung des Aufprallsensors oder in der Selbsttestschaltung. Die Erkennung eines Fehlers im Aufprallsensorsystem würde dann ein Warnsignal 84 auslösen, das dem Fahrzeugführer angezeigt wird, und in bestimmten Situationen würde sich das Aktivierungssystem der Rückhaltevorrichtung abschalten. Der zeitliche Abstand, in dem die Reaktion der Anlage gemessen wird, kann verändert werden, ohne daß dadurch der Rahmen der Erfindung gesprengt würde. Die zu erwartende Reaktion und die Testreaktion sollten in denselben Intervallen gemessen werden, um den Vergleich zu erleichtern.
Der Selbsttest der Aufprallsensoranlage verbraucht auf diese weise sehr wenig Strom und erfordert kleine Spannungen. Auch werden keinerlei zusätzliche Schaltungen gebraucht, die den Betrieb oder die Funktion der Selbsttesteinrichtung beeinflussen. Das Aufprallsensorsystem braucht während der Selbstprüfung in keiner weise verändert zu werden. Die Erfindung erlaubt die Erkennung folgenschwerer Schäden wie z. B. eine Funktionsstörung oder verringerte Funktionsfähigkeit eines beliebigen der Bestandteile des Aufprallsensorsystems ebenso wie Betriebssystem- o. sog. "Software"-Fehler wie z.B. Driftfehler, Abgleichungsfehler oder Speicherausfall. Diese Fähigkeit, eine große Anzahl unterschiedlicher Fehler im System zu erkennen, gewährleistet auf Dauer den ordnungsgemäßen Betrieb der Anlage über die gesamte Lebensdauer des Fahrzeuges.

Claims

1. Vorrichtung zur Fehlererkennung zum Einsatz in einem Aufprallsensorsystem für ein Kraftfahrzeug, welches die Aktivierung einer Insassen-Rückhaltevorrichtung steuert, wobei die Aufprallsensorvorrichtung ein Sensorelement aufweist, das auf eine Fahrzeugbeschleunigung anspricht, Mittel zur Beurteilung der Sensorelementreaktion, zur Unterscheidung zwischen einem aktivierungswürdigen Ereignis und einem nicht aktivierungswürdigen Ereignis, und Mittel zur Anzeige eines aktivierungswürdigen Ereignisses, die in elektrischer Verbindung mit den Beurteilungsmitteln stehen, wobei die Vorrichtung folgendes enthält:

Mittel zur Speicherung eines Resultats einer zu erwartenden Reaktion des Aufprallsensorsystems auf ein aktivierungswürdiges Ereignis, das eine ordnungsgemäße Funktion des Sensorsystems anzeigt, wobei die zu erwartende Reaktion von dem Zeitpunkt an gemessen wird, zu dem das Sensorelement betätigt wird, bis zu dem Zeitpunkt, bei dem das aktivierungswürdige Ereignis von besagten Anzeigemitteln angezeigt wird;

Mittel zur Erzeugung einer Testreaktion des Aufprallsensorsystems durch Betätigen des Sensorelementes in der gleichen Weise, wie wenn es durch ein aktivierungswürdiges Ereignis betätigt wird;

Mittel zur Messung eines Ergebnisses der Testreaktion; und

Mittel zum Vergleichen des Ergebnisses der Testreaktion mit dem Ergebnis der zu erwartenden Reaktion, wobei Unterschiede zwischen dem Testreaktionsergebnis und dem Ergebnis der zu erwartenden Reaktion einen Fehler im Aufprallsensorsystem anzeigen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, worin die Speichermittel einen nichtflüchtigen programmierbaren Speicher aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, worin die Erzeugermittel Mittel zur Erzeugung einer elektrostatischen Kraft zur Betätigung des Sensorelementes aufweisen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, worin die Erzeugermittel unabhängig vom Aufprallsensorsystem gesteuert werden, so daß der Betrieb des Aufprallsensorsystems während der Erzeugung der Testreaktion nicht zu unterscheiden ist vom Betrieb bei einer Beschleunigung.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, worin die Anzeigemittel einen Aktivierungsmerker beinhalten, der in elektrischer Verbindung mit den Beurteilungsmitteln steht, und dessen Status sich ändert, wenn die Beurteilungsmittel ein aktivierungswürdiges Ereignis anzeigen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, außerdem Mittel zur Verhinderung der Auslösung der Insassen-Rückhaltevorrichtung in Reaktion auf die erzeugte Testreaktion beinhaltend.

7. Verfahren zur Diagnose eines Aufprallsensorsystems in einem Fahrzeug, welches die Aktivierung einer Fahrzeuginsassen- Rückhaltevorrichtung steuert, wobei das Sensorsystem ein Sensorelement aufweist, das auf eine Fahrzeugbeschleunigung anspricht, Mittel zur Beurteilung der Reaktion des Sensorelementes zur Unterscheidung zwischen einem aktivierungswürdigen und einem nicht aktivierungswürdigen Ereignis, und Mittel zur Anzeige eines aktivierungswürdigen Ereignisses, die in elektrischer Verbindung mit den Beurteilungsmitteln stehen, worin die Anzeigemittel einen Aktivierungsstatus und einen Nichtaktivierungsstatus aufweisen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte beinhaltet:

Speichern eines Ergebnisses einer zu erwartenden Reaktion des Aufprallsensor systems auf ein aktivierungswürdiges Ereignis, welches das Sensorelement betätigt, wobei das Ergebnis der zu erwartenden Reaktion von dem Zeitpunkt an gemessen. wird, zu dem das Sensorelement betätigt wird, bis zu dem Zeitpunkt, an dem das aktivierungswürdige Ereignis von besagten Anzeigemitteln angezeigt wird;

Erzeugen einer Testreaktion des Aufprallsensorsystems durch Betätigen des Sensorelements in der gleichen Weise, wie wenn es durch ein aktivierungswürdiges Ereignis betätigt wird;

Messen eines Ergebnisses der Testreaktion; und

Vergleichen des Testreaktionsergebnisses mit dem Ergebnis der zu erwartenden Reaktion, wobei Unterschiede zwischen dem Testreaktionsergebnis und dem Ergebnis der zu erwartenden Reaktion einen Fehler im Aufprallsensorsystem anzeigen.

8. Verfahren nach Anspruch 7, worin der Schritt der Betätigung darin besteht, daß eine elektrostatische Kraft erzeugt und am Sensorelement angelegt wird, so daß das Sensorelement elektrostatisch betätigt wird.