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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeuginsassen-Schutzvorrichtung
zum Schützen
eines Insassen eines Fahrzeugs im Falle einer Kollision.
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In
typischer Weise enthält
eine Fahrzeuginsassen-Schutzvorrichtung einen Sensormodul mit einem
Beschleunigungssensor zum Ausgeben eines Beschleunigungssignals
entsprechend der bei einer Kollision entstehenden Beschleunigung.
Die Insassen-Schutzvorrichtung
detektiert die Kollision basierend auf dem Beschleunigungssignal.
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Bei
einer solchen Insassen-Schutzvorrichtung wird eine Fehlerdiagnose
des Sensormoduls durchgeführt,
um den richtigen Betrieb der Vorrichtung sicherzustellen. Beispielsweise
gibt bei einer Insassen-Schutzvorrichtung, die in der
JP 2003-0021157A offenbart
ist, ein Steuerabschnitt ein Diagnosestartsignal an einen Sensormodul
aus und es wird eine Fehlerdiagnose des Sensormoduls im Ansprechen
auf das Startsignal durchgeführt.
Dann gibt der Sensormodul ein Ergebnissignal, welches das Ergebnis
der Diagnose anzeigt, zu dem Steuerabschnitt zurück. Der Steuerabschnitt bestimmt
dann basierend aus dem Ergebnissignal, ob in dem Sensormodul ein
Fehler vorhanden ist.
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Der
Steuerabschnitt kann nicht zwischen dem Beschleunigungssignal und
dem Rückkehrsignal
unterscheiden, da jedes Signal aus einem gleichen Signaltyp besteht.
Spezifischer gesagt besteht jedes Signal gemäß dem Beschleunigungssignal
und dem Rückkehr-
oder Rückleitsignal
aus einem Spannungssignal, welches von dem Beschleunigungssensor
ausgegeben wird. Daher interpretiert der Steuerabschnitt das erste
Signal, welches in den Steuerabschnitt eingespeist wird und zwar
unmittelbar nachdem der Steuerabschnitt das Startsignal an den Sensormodul
ausgegeben hat, als das Ergebnissignal.
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Es
ergeben sich jedoch Gefahren dahingehend, dass der Steuerabschnitt
das Rückleitsignal als
Beschleunigungssignal fehlinterpretiert. Daher kann der Steuerabschnitt
eine Insassen-Schutzvorrichtung (zum Beispiel einen Airbag) trotz
der Tatsache aktivieren, dass überhaupt
keine Kollision auftritt.
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Im
Hinblick auf das zuvor beschriebene Problem ist es Aufgabe der vorliegenden
Erfindung eine Insassen-Schutzvorrichtung zu schaffen, bei der ein Beschleunigungssignal
und ein Diagnosesignal klar voneinander unterschieden werden können, um
zu verhindern, dass eine Insassen-Schutzvorrichtung durch das Diagnosesignal
fehlerhaft oder zufällig
aktiviert wird.
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Ein
Insassen-Schutzgerät
für ein
Fahrzeug enthält
eine Insassen-Schutzvorrichtung, eine Steuereinheit und einen Sensormodul.
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Die
Insassen-Schutzvorrichtung kann beispielsweise aus einer Airbagvorrichtung
oder einer Sitzgurt-Vorspannvorrichtung (Gurtspanner) bestehen,
um einen Aufschlag zu absorbieren, der auf einen Insassen einwirkt
im Falle wenn eine Kollision auftritt. Der Sensormodul enthält einen
Beschleunigungssensor zum Detektieren einer ersten Beschleunigung,
die durch die Kollision verursacht wird, eine Signalverarbeitungsschaltung
zum Erzeugen von ersten Daten, die der ersten Beschleunigung entsprechen,
und eine Signalausgabeschaltung.
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Die
Steuereinheit enthält
eine Diagnoseeinheit, um eine Fehlerdiagnose des Sensormoduls durchzuführen, und
einen Controller zum Steuern der Schutzvorrichtung basierend auf
den ersten Daten und auf einem Ergebnis der Fehlerdiagnose.
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Die
Diagnoseeinheit gibt ein Startsignal an den Sensormodul aus, um
die Fehlerdiagnose des Sensormoduls durchzuführen. Der Sensormodul enthält ferner
eine Startschaltung, um den Beschleunigungssensor zu veranlassen
eine zweite Beschleunigung im Ansprechen auf das Startsignal zu
detektieren. Beispielsweise führt
der Beschleunigungssensor eine Eigenvibration durch, das heißt er vibriert
selbst im Ansprechen auf das Startsignal, um die zweite Beschleunigung
zu detektieren. Die Signalverarbeitungsschaltung erzeugt zweite
Daten entsprechend der zweiten Beschleunigung.
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Die
Signalausgabeschaltung des Sensormoduls gibt ein Signal aus, welches
erste Daten enthält oder
welches zweite Daten enthält,
und zwar zu der Steuereinheit. Die Diagnoseeinheit führt eine
Fehlerdiagnose des Sensormoduls basierend auf den zweiten Daten
durch und der Controller steuert die Schutzvorrichtung basierend
auf den ersten Daten. Die Signalausgabeschaltung addiert einen ersten Code
zu dem Signal, welches die ersten Daten enthält, und addiert einen zweiten
Code zum Signal, welches die zweiten Daten enthält.
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Daher
kann das Signal, welches die ersten Daten enthält, die auf die Kollision bezogen
sind, und das Signal, welches die zweiten Daten enthält, die auf
die Diagnose bezogen sind, klar voneinander unterschieden werden.
Daher kann der Controller daran gehindert werden die Insassen-Schutzvorrichtung basierend
auf den zweiten Daten zu steuern, so dass die Insassen-Schutzvorrichtung
daran gehindert werden kann zufällig
oder unbeabsichtigt aktiviert zu werden.
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DE 196 09 290 A1 zeigt
ein Airbagsystem, bei welchem zum Schutz von Fahrzeuginsassen eine Mehrzahl
von Sensormodulen vorgesehen sind, die über Leitungen mit einem entfernt
angeordneten Steuergerät
verbunden sind. Das Steuergerät
steuert ein Rückhaltemittel
für Fahrzeuginsassen,
wie insbesondere einen Gassack an. Die Ausgangssignale der Sensormodule
werden in Gestalt analoger Gegentaktsignale oder in Form einer Impulsfolge
zu dem Steuergerät übertragen.
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DE 44 39 886 A1 zeigt
eine elektrische Einrichtung mit einem beschleunigungsempfindlichen Sensor,
bei welcher Schaltmittel vorgesehen sind, die den Sensor derart mit
einem Rückkopplungszweig
der elektronischen Einrichtung verbinden, dass der Sensor in Parallel-
und/oder Serienresonanz zu Schwingungen anregbar ist.
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DE 43 16 236 A1 offenbart
eine Vorrichtung zur Diagnose der Charakteristik eines Beschleunigungssensor
und eines Verfahrens zu dessen Diagnose. Der Beschleunigungssensor
wiest eine bewegliche Elektrode (oder Masseteil) auf, das bei einer
Beschleunigung verschoben wird, und eine feste Elektrode, die gegenüber der
beweglichen Elektrode befestigt ist. In einem Diagnosemodus wird
ein Signal zur Diagnose an der festen Elektrode angelegt, so dass
eine elektrostatische Kraft als eine einer vorbestimmten Beschleunigung
entsprechenden Kraft zwischen der festen Elektrode und der beweglichen Elektrode
erzeugt wird. In dem Fall, wo der Beschleunigungssensor intakt ist,
wird die bewegliche Elektrode oder das Masseteil normal verschoben.
Ein Ausfall des Beschleunigungssensors, dessen Verschlechterung
in der Leistungsfähigkeit,
dessen Zeitdauer verursachte Änderung
in der Charakteristik oder ähnliches
wird durch Erfassen einer Änderung der
Kapazität
zwischen der beweglichen Elektrode und der festen Elektrode bei
Erzeugung des Diagnosesignals selbst diagnostiziert. Die der vorbestimmten
Beschleunigung entsprechende Kraft kann eine elektromagnetische
Kraft oder eine mechanische Oszillation sein, die auf einem piezoelektrischen
Element basiert.
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Die
oben erläuterten
und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
ergeben sich klarer aus der folgenden detaillierten Beschreibung
unter Hinweis auf die beigefügten
Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:
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1 ein
Blockschaltbild einer Fahrzeuginsassen-Schutzvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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2A ein
Signal, welches von einer Ausgabeschaltung eines Sensormoduls der
Insassen-Schutzvorrichtung von 1 ausgegeben
wird;
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2B ein
Signal, welches erste Daten enthält,
die auf eine Kollision bezogen sind; und
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2C ein
Signal, welches zweite Daten enthält, die auf eine Fehlerdiagnose
bezogen sind.
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Wie
in 1 gezeigt ist, enthält eine Airbagvorrichtung 1 gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eine Insassen-Schutzvorrichtung 10,
eine elektronische Steuereinheit (ECU) 20 und einen Sensormodul 30.
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Die
Schutzvorrichtung 10 kann beispielsweise aus einem Airbag
bestehen, der in einer Lenkradnabe installiert ist, um einen Fahrer
im Falle einer frontalen Kollision zu schützen.
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Die
ECU 20 enthält
einen Controller 21 und eine Diagnoseeinheit 22.
Die Diagnoseeinheit 22 gibt eine Diagnosestartsignal S1
an den Sensormodul 30 aus, um die Fehlerdiagnose des Sensormoduls 30 zu starten.
Der Sensormodul 30 leitet ein Antwortsignal S2 zu der Diagnoseeinheit 22 zurück. Die
Diagnoseeinheit 22 führt
eine Fehlerdiagnose des Sensormoduls 30 basierend auf dem
Antwortsignal S2 durch. Dann gibt die Diagnoseeinheit 22 ein
Ergebnissignal S3 aus, welches ein Ergebnis der Diagnose angibt,
und zwar zu dem Controller 21 hin. Der Controller 21 aktiviert
die Schutzvorrichtung 10 basierend auf dem Antwortsignal
S2 und aufgrund des Ergebnissignal S3. Wenn beispielsweise das Ergebnissignal
S3 anzeigt, dass der Sensormodul 30 einen Fehler aufweist,
aktiviert der Controller 21 die Schutzvorrichtung 10 nicht.
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Der
Sensormodul 30 enthält
einen Beschleunigungssensor 31, eine Filterschaltung 32,
eine Verstärkerschaltung 33,
einen Analog-zu-Digital-Umsetzer (A/D) 34, eine Startschaltung 35,
erste und zweite Diagnoseschaltungen 36, 37 und
eine Signalausgabeschaltung 38.
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Der
Beschleunigungssensor 31 detektiert eine Beschleunigung
eines Fahrzeugs. Beispielsweise bringt eine Kollision den Beschleunigungssensor 31 zum
Vibrieren und der Beschleunigungssensor 31 detektiert eine
erste Beschleunigung, die durch die Kollision verursacht wird. Dann
gibt der Beschleunigungssensor 31 ein erstes analoges Sig nal
entsprechend der ersten Beschleunigung an die Filterschaltung 32 aus.
Auch führt
der Beschleunigungssensor 31 eine Eigenvibration aus, das
heißt
er vibriert selbst im Ansprechen auf das Startsignal S1, welches
von der Startschaltung 35 ausgegeben wird. Der Beschleunigungssensor 31 detektiert
eine zweite Beschleunigung, die durch die Eigenvibration verursacht
wird, und gibt ein zweites analoges Signal entsprechend der zweiten
Beschleunigung an die Filterschaltung 32 aus. Das erste
und das zweite analoge Signal bestehen aus dem gleichen Signaltyp,
so dass das erste und das zweite analoge Signal voneinander nicht
unterschieden werden können.
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Die
Filterschaltung 32 eliminiert Störsignalkomponenten aus dem
ersten und dem zweiten analogen Signal. Die Verstärkerschaltung 33 verstärkt das
gefilterte erste und zweite analoge Signal. Der A/D-Umsetzer 34 wandelt
das verstärkte
erste und zweite analoge Signal in erste und zweite digitale Signale
D1 bzw. D2 um. Beispielsweise besteht jedes Signal gemäß dem ersten
und dem zweiten digitalen Signal D1, D2 aus 12-Bit-Daten.
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Die
Startschaltung 35 empfängt
das Startsignal S1 von der ECU 20 und gibt das Startsignal
S1 an jede der Einrichtungen gemäß dem Beschleunigungssensor 31,
der ersten Diagnoseschaltung 36 und der zweiten Diagnoseschaltung 37 aus.
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Nach
dem Empfang des Startsignals S1 prüft die erste Diagnoseschaltung 36 die
Funktionen von inneren Vorrichtungen des Sensormoduls 30 und führt eine
Diagnose durch, ob die internen Vorrichtungen normal arbeiten. Beispielsweise
enthalten die internen Vorrichtungen einen Nur-Lese-Speicher (ROM),
der in den Zeichnungen nicht dargestellt ist. Dann gibt die erste
Diagnoseschaltung 36 ein Ergebnissignal S4, welches das
Ergebnis der Diagnose anzeigt, an die Ausgabeschaltung 38 aus.
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Bei
dem Empfang des Startsignals S1, ermöglicht die zweite Diagnoseschaltung 37 die
Einspeisung von dem A/D-Umsetzer 34. Somit empfängt dann
die zweite Diagnoseschaltung 37 die zweiten digitalen Daten
D2, die von dem A/D-Umsetzer 34 ausgegeben werden, unmittelbar
nachdem die zweite Diagnoseschaltung 37 das Startsignal
S1 empfangen hat. Basierend auf den zweiten digitalen Daten D2 diagnostiziert
die zweite Diagnoseschaltung 37, ob jede der Einrichtungen
gemäß dem Beschleunigungssensor 31,
der Filterschaltung, der Verstärkerschaltung 33 und
dem A/D-Umsetzer 34 normal arbeitet. Beispielsweise vergleicht
die zweite Diagnoseschaltung 37 die zweiten digitalen Daten
D2 mit korrekten Daten, die in dem ROM im Voraus abgespeichert wurden.
Dann gibt die zweite Diagnoseschaltung 37 ein Ergebnissignal
S5, welches ein Ergebnis der Diagnose angibt, an die Ausgabeschaltung 38 aus.
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Die
Ausgabeschaltung 38 empfängt die ersten und die zweiten
digitalen Daten D1, D2 von dem A/D-Umsetzer 34 und empfängt auch
die Ergebnissignale S4, S5 von der ersten bzw. zweiten Diagnoseschaltung 36, 37.
Die Ausgabeschaltung 38 erzeugt das Antwortsignal S2 basierend
auf den Ergebnissignalen S4, S5 und basierend auf den digitalen
Daten D1, D2 und gibt dann das Antwortsignal S2 an die ECU 20 aus.
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Das
Antwortsignal S2 besteht aus einem 16-Bit-Digitalsignal. Wie in 2A gezeigt
ist, bilden die zwölf
Bits höherer
Ordnung des Antwortsignals S2 die ersten digitalen Daten D1 oder
die zweiten digitalen Daten D2, und die vier Bits niedriger Ordnung des
Antwortsignals S2 bilden einen 4-Bit-Code.
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Der
Code gibt an, ob das Antwortsignal S2 die ersten digitalen Daten
D1 oder die zweiten digitalen Daten D2 enthält. Spezifischer ausgedrückt enthält, wie
dies in 2B gezeigt ist, wenn der Code aus
einem ersten Code C1 besteht, das Antwortsignal S2 die ersten digitalen
Daten D1. Beispielsweise lautet der erste Code C1 gleich "1010". Wenn im Gegensatz
dazu gemäß der Darstellung
in 2C der Code aus einem zweiten Code C2 besteht,
enthält das
Antwortsignal S2 die zweiten digitalen Daten D2. Der zweite Code
C2 gibt an, ob der Sensormodul 30 fehlerhaft ist. Beispielsweise
ist dann, wenn der zweite Code C2 lautet "1001" der
Sensormodul 30 normal bzw. arbeitet normal. Wenn der zweite
Code C2 lautet "0110" bedeutet dies, dass
der Sensormodul 30 fehlerhaft ist.
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In
einem ersten Fall, bei dem die Diagnoseeinheit 22 der ECU 20 nicht
das Startsignal S1 an die Startschaltung 35 des Sensormoduls 30 ausgibt, empfängt die
Ausgabeschaltung 38 nicht die Ergebnissignale S4, S5 von
der ersten und der zweiten Diagnoseschaltung 36 bzw. 37.
In diesem Fall interpretiert die Ausgabeschaltung 80 die
digitalen Daten, die von dem A/D-Umsetzer 34 empfangen
werden, als erste digitale Daten D1 und erzeugt das Antwortsignal
S2, welches aus den ersten digitalen Daten D1 besteht, und erzeugt
den ersten Code C1 gemäß "1010".
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Dann
gibt die Ausgabeschaltung 38 das Antwortsignal S2 an jede
der Einheiten gemäß dem Controller 21 und
der Diagnoseeinheit 22 der ECU 20 aus. Die Diagnoseeinheit 22 führt eine
Fehlerdiagnose des Sensormoduls 30 lediglich dann durch,
wenn der Code des Antwortsignals S2 aus dem zweiten Code C2 besteht.
Da der Code des Antwortsignals S2 aus dem ersten Code C1 besteht,
ignoriert die Diagnoseeinheit 22 die ersten digitalen Daten
D1 und führt
auch keine Fehlerdiagnose des Sensormoduls 30 basierend
auf den ersten digitalen Daten D1 durch.
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Im
Gegensatz dazu steuert der Controller 21 die Schutzvorrichtung 10 lediglich
dann, wenn der Code des Antwortsignals S2 aus dem ersten Code C1
besteht. Da der Code des Antwortsignals S2 aus dem ersten Code C1
besteht, bestimmt der Controller 21 basierend auf den ersten
digitalen Daten D1, ob die Kollision auftritt. Wenn der Controller 21 bestimmt,
dass eine Kollision auftritt, gibt der Controller 21 ein
Treibersignal S6 an die Schutzvorrichtung 10 aus. Dann
wird die Schutzvorrichtung 10 durch das Treibersignal S6
aktiviert.
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In
einem zweiten Fall, bei dem die Diagnoseeinheit 22 das
Startsignal S1 an die Startschaltung 35 ausgibt, empfängt die
Ausgabeschaltung 38 die Ergebnissignale S4, S5 von der
ersten bzw. zweiten Diagnoseschaltung 36, 37.
In diesem Fall interpretiert die Ausgabeschaltung 80 die
digitalen Daten, die sie von dem A/D-Umsetzer 34 empfängt, als
zweite digitale Daten D2 und erzeugt das Antwortsignal S2, welches
aus den zweiten digitalen Daten D2 und dem zweiten Code C2 besteht.
Wenn beide Ergebnissignale S4, S5 die Tatsache repräsentieren,
dass der Sensormodul 30 normal arbeitet, stellt die Ausgabeschaltung 80 den
zweiten Code C2 auf "1001" ein. Wenn wenigstens
eines der Ergebnissignale S4, S5 die Tatsache repräsentiert,
dass der Sensormodul 30 einen Fehler aufweist, stellt die
Ausgabeschaltung 38 den zweiten Code C2 auf "0110" ein.
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Dann
gibt die Ausgabeschaltung 38 das Antwortsignal S2 an jede
der Einheiten gemäß dem Controller 21 und
der Diagnoseeinheit 22 der ECU 20 aus. Da der
Code des Antwortsignals S2 aus dem zweiten Code C2 besteht, führt die
Diagnoseeinheit 22 die Fehlerdiagnose des Sensormoduls 30 durch. Spezifischer
ausgedrückt
bestimmt die Diagnoseeinheit 22, ob der zweite Code C2 "1001" oder "0110" lautet. Wenn der
zweite Code C2 gleich "1001" lautet, bestimmt
die Diagnoseeinheit 22, dass der Sensormodul 30 normal
arbeitet. Wenn im Gegensatz dazu der zweite Code C2 gleich "0110" lautet, bestimmt
die Diagnoseeinheit 22, dass der Sensormodul 30 fehlerhaft
ist. Dann gibt die Diagnoseeinheit 22 das Ergebnissignal
S3, welches das Ergebnis der Diagnose angibt, an den Controller 21 aus.
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Der
Controller 21 ignoriert die zweiten digitalen Einheiten
D2 und führt
keine Steuerung der Schutzvorrichtung 10 basierend auf
den zweiten digitalen Daten D2 durch, da der Code des Antwortsignals
S2 aus dem zweiten Code C2 besteht.
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Somit
kann die ECU 20 exakt bestimmen, ob das Antwortsignal C2
die ersten digitalen Daten D1 enthält, die auf die Kollision bezogen
sind, oder die zweiten digitalen Daten D2 enthält, die auf die Fehlerdiagnose
bezogen sind. Daher kann verhindert werden, dass die ECU 20 zufällig oder
unbeabsichtigt die Schutzvorrichtung 10 aktiviert.
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Die
oben beschriebene Ausführungsform kann
in vielfältiger
Weise modifiziert werden. Beispielsweise kann die Schutzvorrichtung 10 aus
einem Sitzgurtspanner oder ähnlichem
bestehen.
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Derartige Änderungen
und Modifikationen liegen jedoch im Rahmen der vorliegenden Erfindung,
wie dieser durch die anhängenden
Ansprüche definiert
ist.