(57)【要約】センサ素子を有するセンサないしはプロセッサを有する制御装置ないしは少なくとも１つのセンサを監視する方法が提案されている。エラーパタンがセンサ内部で生成され、センサから制御装置へ伝送されることにより、エラーパタンに基づいてプロセッサによって適切に応答することができる。有利には、エラーパタンは８ビットワードで伝送される。エラーの他に、異常な動作状態も一緒に伝送される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサであって、
センサ素子（２）および少なくとも１つのデジタルのインタフェース（５）を有する形式のものにおいて、
前記少なくとも１つのデジタルのインタフェース（５）を介してエラーパタンを伝送するための手段（６）が設けられていることを特徴とするセンサ。
【請求項２】
エラー報告のために、８ビットワード（ＭＯＮＩ）がデータテレグラム内に設けられている、請求項１記載のセンサ。
【請求項３】
エラー報告を生成するために、監視手段（４）が設けられており、
前記監視手段（４）は、
センサの少なくとも１つの位相制御ループを監視するための手段、および／または、
少なくとも１つの制御電圧を第１の所定の領域に基づいて監視するための手段、および／または、
少なくとも１つのアナログ／デジタル変換器からの出力値を第２の所定の領域に基づいて監視するための手段、および／または、
少なくとも１つのデジタル／アナログ変換器からの出力値を第３の所定の領域に基づいて監視するための手段、および／または、
少なくとも１つの容量‐電圧変換器のダイナミクスの限界を第４の所定の領域に基づいて監視するための手段、および／または、
少なくとも１つのオフセット制御回路を第５の所定の領域に基づいて監視するための手段、および／または、
少なくとも１つのコモンモード制御回路を第６の所定の領域から離れたか否かに基づいて監視するための手段、および／または、
センサ振動を表す量を第７の所定の領域に基づいて監視するための手段、および／または、
カウンタの許容範囲外の値を設定に従って監視するための手段であり、
エラーの場合には、各値が各レジスタに格納される、請求項２記載のセンサ。
【請求項４】
各エラーが終了した後、各レジスタはリセットされる、請求項３記載のセンサ。
【請求項５】
制御装置であって、
プロセッサ（７）を有している形式のものにおいて、
該プロセッサ（７）は、請求項１から４までのいずれか１項記載のセンサからの少なくとも１つの信号を、少なくとも１つのデジタルのインタフェース（５）を介して受信し、
該プロセッサ（７）は、前記少なくとも１つのセンサ信号をエラーパタンに依存して評価することを特徴とする制御装置。
【請求項６】
該センサ（１）は、該制御装置（１０）のケーシング内に配置されている、請求項４記載の制御装置。
【請求項７】
少なくとも１つのセンサ（１）を監視する方法において、
該少なくとも１つのセンサ（１）は、エラーパタンをプロセッサ（７）へ伝送することを特徴とする方法。
【請求項８】
センサ信号を乗員拘束システム（９）のために使用する、請求項７記載の方法。
【請求項９】
センサ信号を走行ダイナミックシステムへ供給する、請求項７または８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
従来の技術
本発明は、独立請求項の上位概念によるセンサないしは制御装置ないしは少なくとも１つのセンサを監視する方法に関する。
【０００２】
本発明の利点
独立請求項の特徴を有する本発明のセンサないしは本発明の制御装置ないしは少なくとも１つのセンサを監視する本発明の方法の利点は、異なるエラーパタンが所定のエラー報告によってシステムすなわち制御装置へ伝達され、適合された応答が行われ、センサのどのようなエラーでも、センサ信号が全体的に使用不可能になるか、ないしはシステムが持続的にセンサエラーひいてはシステム欠陥を判定するということが回避される。このようにして、持続的なセンサ損傷でない障害であって、場合によっては、頻度は非常に低いが可能性のある動作状態に起因する障害が過度に強く反応されることはない。この例は、電磁障害の入力結合およびハンマー打撃に起因する振動である。したがって、システムの能力および感度が改善され、制御装置マップが欠落する確率が低減される。とりわけ本発明では、その都度のターゲット制御装置および車両に適合および適用することによって、その都度異なるシステム要件ないしは顧客要求を、トリガパラメータおよびエラー管理に関連して考慮することができる。
【０００３】
したがって、一方では全システムの能力および頑強性が向上され、他方ではマップ欠落率が低減される。というのも、より奥深いエラーパタンの知識によって、すべてのエラーパタンにおいて完全な欠落を判定しなくてもよいからだ。さらに本発明が有利である理由は、乗員拘束システムの開発段階およびテスト段階においてエラー発見および最適化が容易になることである。かつ本発明は、センサが使用される別の自動車関連の使用領域でも、とりわけ走行ダイナミック制御およびナビゲーションにおいて使用することができ、かつ本発明の使用が有利である。
【０００４】
従属請求項に記載された構成によって、独立請求項に記載されたセンサ、制御装置および少なくとも１つのセンサを監視する方法を有利に改善することができる。
【０００５】
特に有利なのは、エラーモードを表示するステータスビットが、センサ内部の異なる監視メカニズムから形成され、エラー状態に所属する動作状態が判定される間は維持されるように構成することである。こうすることにより、センサのシステム側の適用に際して、各個別のエラーモードの時間情報も使用することができる。したがって、いわゆるルックアップテーブルすなわち表によって解かれるエラーの精確な分析が可能になる。その後、センサから制御装置へ伝送されたエラーパタンは、該制御装置のプロセッサにて適切に評価される。このことによって、とりわけ制御装置は、持続的なエラーであるか否かということと、該エラーがどの程度であるかということを識別できるようになる。
【０００６】
特に有利には、エラーパタンはデジタルで８ビットワードで、１６ビットフレームで伝送される。この８ビットワードは、ここでは略称ＭＯＮＩとする。異なる読み出し命令によって、ＭＯＮＩワードは異なるエラー表示によって記述される。こうすることにより、伝送可能なエラーモードの数が増加する。このワードにおいてエラー種類またはエラーモードは、フラグによって識別される。したがって、種々のエラーモードと、識別された異常な動作状態とが、このワードによって表示される。エラーモードは、少なくとも１つのセンサ動作パラメータが所定の領域外にあることを表す。
【０００７】
このような監視において有利には、
センサの少なくとも１つの位相制御ループが監視され、および／または、
少なくとも１つの制御電圧が所定の領域に基づいて監視され、および／または、
少なくとも１つのアナログ／デジタル変換器からの出力値が所定の領域に基づいて監視され、および／または、
少なくとも１つのデジタル／アナログ変換器の入力値および／または出力値が所定の領域に基づいて監視され、および／または、
容量‐電圧変換器のダイナミクスの限界が所定の領域に基づいて監視され、および／または、
少なくとも１つのオフセット制御回路が所定の領域に基づいて監視され、および／または、
コモンモード制御回路が所定の領域から外れたか否かに基づいて監視され、および／または、
センサ振動を表す量が所定の領域に基づいて監視され、および／または、
少なくとも１つのカウンタからの許容範囲外の値が、設定にしたがって監視される。エラーまたは異常な動作状態が識別されると、その都度のレジスタにおいてその都度の値がセットされる。すなわち、エラーレジスタに論理的な１が割り当てられる。このエラーまたは異常な動作状態が識別されなくなると、その都度のレジスタはリセットされる。すなわち、再び論理的な０がセットされる。
【０００８】
エラーを指示する少なくとも１つの値が１にセットされると、別の値も１にセットされる。こうすることによって、ただ１つのビットまたはフラグを介して、センサ内部の何らかのエラーが判定されたか否かを表示することができる。このフラグは、規則的な各センサ出力値伝送時にステータス情報として一緒に伝送される。必要な際には、すなわち総括的な値がエラー状態を表示した場合には、詳細なエラーパタンが、使用可能な読み出し命令によって要求される。必要性に依存するこのような要求によって、伝送容量および処理容量が削減される。エラー情報に対する読み出し命令Ｎｏ．１，２，・・・の割り当てが、ワードＭＯＮＩで設定される。ここでは、２つの読み出し命令が使用される。すなわち、エラー情報において２つの８ビットワードが表示される。
【０００９】
さらに有利には、センサ自体が制御装置のケーシング内に配置される。その際には、センサはデジタルインタフェースを介して、制御装置のプロセッサは有利にはＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）線路を介して相互に接続されている。
【００１０】
図面
本発明の実施例が図面に示されており、以下の説明にて詳細に説明される。
【００１１】
図１  本発明による制御装置内の本発明のセンサのブロック回路図である。
【００１２】
図２  本発明によるデータテレグラムを示している。
【００１３】
説明
回転速度センサならびに他のセンサが電子乗員拘束システムにて、パッシブな車両セーフティにおいてますます使用されてきている。回転速度センサは、オーバロール過程および関連の事故過程、たとえば横滑りを検出するための中心的な構成要素である。
【００１４】
乗員拘束システムにて使用されるセンサの幾つかは、センサ内部の機能監視機能、すなわち、いわゆるモニタリング機能を有する。実に様々な原因に基づくエラーまたは妨害状態が識別されると、システムに対してアナログのセンサインタフェースが設けられている場合、センサプラットフォームまたは制御装置へ、論理信号（エラーの有無）を介して伝達される。前記制御装置は、一般的にはマイクロコントローラまたはセーフティ半導体デバイスである。
【００１５】
デジタル式センサによって、データワード内の固定的に割り当てられたビットを介して、異なるエラーおよび妨害状態をシステムに伝達するという手段が実現される。この手段は、技術的に比較的簡単に変更することができる。その際、各ビットにエラーフラグが割り当てられている。このフラグは、センサ内部の回路ブロックないしはセンサ内部の監視量または測定量にも割り当てられている。センサ内部監視機能が応答するのは一般的に、監視される異なったセンサ内部制御電圧または制御量のうち１つが、その都度のダイナミクス領域の限界に達した場合、または設計に依存する値領域の外にある場合、またはオフセット値が許容領域外にある場合、または位相制御ループが同期から外れた場合、またはカウンタがオーバフローまたは許容範囲外の値を識別した場合である。監視は一般的に、ウィンドウコンパレータを介して実施されるか、または、アナログ／デジタル変換器出力ワードまたはデジタル／アナログ変換器入力ワードを評価することによって実施される。原因は、センサ評価回路機能ブロックに関連して多様になっている。
【００１６】
可能性のある妨害状態またはエラー状態の原因
自動車システムにおいて使用される回転速度センサでは、原理的な原因による振動ないしは機械的な妨害に対する過敏性が、センサ適用時に考慮すべき特徴的な特性である。機械的な減衰を行わないと、システムの能力が制限されてしまう。機械的な減衰構成は、開発、コストおよび製造の手間が著しく増大することを意味する。衝撃または強い振動はセンサ素子に強い障害を与え、センサ内部の調整が一定の時間にわたって機能しなくなり、センサが指定された機能領域から外れることがある。別の妨害の可能性は、たとえば電磁妨害の入力結合である。ここでも、エラーはセンサ自体において、または適用配線において、システム機能を妨害する。この影響は、回転速度センサエラー、妨害の種類に応じて異なり、またセンサの適用環境にも応じても異なる。この適用環境は、配線、プリント基板および車両構造である。
【００１７】
従来は回転速度センサモニタリング機能はシステム側において、基本的なエラー識別のためにだけ使用されていた。すなわち、センサが正常であるか否かに関してのみ使用されていた。乗員拘束システムの応答はせいぜい、回転速度センサが欠落したか否かというエラー報告の持続時間に関して異なるだけであった。異なるエラー報告に対するその時点のシステム応答を適合することを踏まえた適用は、前記のようなものが欠落すると行われない。
【００１８】
システム側では異なるエラーパタンが分類されず、適用環境が考慮されることもないので、「ワーストケースの仮定」の原理にしたがって処理しなければならない。監視機能を介して状態にエラーが存在すると識別されると、センサ信号の使用が許容されなくなり、ないしはシステムは持続的なセンサエラーひいてはシステム欠陥を識別するようになってしまう。したがって、持続的なセンサ損傷にならない、場合によっては、非常に頻度が低いが可能性がある動作状態に起因する妨害は、一般的に過度に強く反応されてしまう。このことによって、システムの能力または感度が制限されるか、または、場合によっては必要でない制御装置マップ欠落の確率が高くなってしまう。
【００１９】
したがって本発明では、センサからシステムへ、有利には制御装置のプロセッサへ、エラーパタンが伝送される。このエラーパタンは、異なるエラーモードの組み合わせを有しており、システムに対してエラー種類およびエラー原因に関する正確な情報を伝達する。こうすることにより、システムがエラーに対して適切な応答をすることができる。
【００２０】
乗員拘束システム電子装置のシステムの開発段階および適用段階においてすでに、異なるエラー原因および妨害原因で発生するエラーパタンが検出される。システムはルックアップテーブルを有することによって、各エラーパタンに対して適切に応答することができる。
【００２１】
本発明を変更するための実際の前提条件は、デジタルのセンサインタフェースである。これだけで、合理的な手間でより多数の異なるエラーおよび妨害モードないしはパタン、ならびにこれらの組み合わせをシステムへ伝達することができる。ここではインタフェースの一例として、双方向ＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）が使用される。ここではたとえば、異なるエラーモードを読み出すために、２つの命令ＲＤ＿ＭＯＮＩＴＯＲ＿ＩおよびＲＤ＿ＭＯＮＩＴＯＲ＿ＩＩが設けられている。モード自体はフラグを介して、フィードバックされたワードＭＯＮＩで識別される。たとえば８つのゼロを有するワードは、監視されているセンサパラメータが、指定された動作領域内にあり、異常な動作状態は存在しないことを意味する。符号化によって次のエラーを指示することができる。
【００２２】
測定量がセンサ原理を介して容量ないしは容量変化で表される容量‐電圧変換器が、所定の領域外にあること。
ここでは振動式のセンサにおいて、駆動系統にあるアナログ／デジタル変換器に存在する値が、所定の領域外にあること。
位相制御ループが同期されていないこと。
オフセット制御回路が所定の領域外にあること。
駆動回路および／または検出回路内のコモンモード制御回路の和および／または差の値が、所定の領域外にあること。
センサ振動の振幅が所定の領域外にあること。
回転速度センサの駆動回路は、所定の振動運動または回転運動、すなわち一般的には調整された振動運動または回転運動を引き起こすために使用される。このような振動運動または回転運動により、たとえば角運動量保存原理にしたがい、回転速度が存在する場合に、測定可能な作用が発生する。この測定可能な作用はたとえば、マイクロメカニカル構造体が前記運動に対して直交方向に偏位する作用である。検出回路において、この作用は測定ないしは検出され、処理される。
【００２３】
得られた回転速度値がセンサの測定領域を上回るかないしは下回り、この値を表示可能な最大値ないしは最小値で表示しなければならない場合、エラー表示に対して付加的に、異常な動作状態が指示される。
【００２４】
図１は、本発明によるセンサおよび本発明による制御装置のブロック回路図である。制御装置１０にはセンサ１が設けられており、このセンサ１はデジタル線路６を介してプロセッサ７に接続されている。プロセッサ７は、データ入出力端を介してメモリ８に接続されている。データ出力端を介して、プロセッサ７は乗員拘束システム９の他の部分に接続されている。デジタル線路６には、いわゆるセーフティ半導体デバイス１１が接続されている。このセーフティ半導体デバイス１１は、たとえば別のプロセッサまたは監視回路であり、セーフティ半導体デバイス１１もセンサ出力信号を評価して、乗員拘束手段の使用許可に影響する。センサ１には、たとえば回転速度ないしは回転加速度である測定量を検出するためのセンサ素子２が設けられている。センサ素子はとりわけ、駆動および検出が容量的に行われるマイクロメカニカルセンサ構造である。センサ素子２は、機能および監視のモジュール３に接続されている。ここでは、容量‐電圧変換、センサ信号のアナログ／デジタル変換、センサ振動の駆動および調整、およびセンサ内部の監視モニタリングの機能が実行される。機能監視モジュール３は、データ出力端を介して送信モジュール４に接続されている。この送信モジュール４はデジタル線路６に接続されており、このデジタル線路６は、ここではいわゆるＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）線路として構成されている。
【００２５】
したがって機能監視モジュール３は、センサ１内部で監視ないしはモニタリングの機能も行う。測定値は送信モジュール５へ送出される。センサ回路クロックによって設定されたクロック速度で、エラーパタンは連続的に更新され、連続的に問い合わせされる。このエラーパタンに、センサ１における測定値が組み込まれる。
【００２６】
図２は、要求されるＭＩＳＯワードのデータフレームを概略的に示している。このＭＩＳＯワードは１６ビットから成り、このデータフレームは第１の部分１２と第２の部分１１とに分かれている。第２の部分１１で、その時点のエラーワード１１（ＭＯＮＩ）が伝送される。ここでは２つのエラーワードが伝送され、これらのエラーワードは異なるＭＯＳＩ命令によって読み出すことができる。このことは周期的に実行されるか、または要求された場合にのみ実行される。この要求は標準の回転速度伝送時には、通常でない動作状態を指示する１つのビットをセットすることによって表示される。このビットは、指示可能な少なくとも１つのエラーケースが存在すると判定された場合にセットされる。
【００２７】
センサ１は択一的に、制御装置１０の外部に設けることもできる。センサ１を１つだけ使用および監視する代わりに、異なる種類の複数のセンサを使用および監視することもできる。ここで挙げられた乗員拘束システムの他に、たとえば走行ダイナミックシステムまたはナビゲーションシステム等の別の車両システムも本発明に適している。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による制御装置内の本発明のセンサのブロック回路図である。
【００２９】
【図２】本発明によるデータテレグラムを示している。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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