本發(fā)明涉及檢測車輛安全裝置的傳感器故障的方法。

背景技術(shù)：

在車輛安全技術(shù)中，使用傳感器來收集關(guān)于車輛的當(dāng)前行駛狀況的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)可用于車輛安全裝置，例如，安全氣囊系統(tǒng)或車輛動(dòng)態(tài)控制，諸如可以使用該數(shù)據(jù)來控制車輛或其一部分的esp或esc。

這些傳感器的測量部分為例如微系統(tǒng)，諸如微機(jī)電系統(tǒng)(mems元件)或微光電機(jī)械系統(tǒng)(moems元件)。

如果這些傳感器中的一個(gè)發(fā)生故障或者由于缺陷而提供錯(cuò)誤的測量值，則這個(gè)發(fā)生故障的傳感器的測量值必須用其他測量值來代替或者至少要進(jìn)行近似處理，使得車輛安全裝置可以繼續(xù)按預(yù)期工作。但是，在這方面，必須可以確定地檢測傳感器是否已經(jīng)發(fā)生故障或者有缺陷，以便使安全裝置在這種情況下采用替代值。如果錯(cuò)誤的測量值沒有被檢測到或者無缺陷的傳感器被劃分為有缺陷的，則車輛安全裝置可能會以錯(cuò)誤的或次優(yōu)的方式來運(yùn)行。

檢測傳感器是否已發(fā)生故障或已出現(xiàn)缺陷的方法是已知的，并且已經(jīng)被實(shí)現(xiàn)于傳感器內(nèi)，即由測量部分和傳感器控制器構(gòu)成的結(jié)構(gòu)單元，其中該測量部分和傳感器控制器共同形成集成的傳感器，并輸出指示傳感器是否正在無故障運(yùn)行的邏輯值。

圖1示意性地示出了具有自檢式傳感器112和控制單元114的已知的車輛安全裝置110。為了讓傳感器執(zhí)行自檢，作為傳感器112的一部分的傳感器控制器(未示出)在第一步驟i激活傳感器112的測量部分(未示出)，并由此響應(yīng)于模擬激活而生成測試測量值。然后，在步驟ii由傳感器控制器評估該測試測量值，該傳感器控制器最終在步驟iii生成邏輯值或錯(cuò)誤標(biāo)記，指示傳感器112是否正在無故障運(yùn)行。然后，錯(cuò)誤標(biāo)記從傳感器112傳送到車輛安全裝置110的控制單元114(步驟iv)。這種類型的自檢可以連續(xù)執(zhí)行。

但是，這些自檢式傳感器的故障檢測在一些情況下不夠精確。

因此，本發(fā)明的目的是提高識別車輛安全裝置的自檢式傳感器的故障或缺陷的方法的準(zhǔn)確性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

該目的通過一種用于借助于車輛安全裝置的控制單元以及至少一個(gè)自檢式傳感器來檢測車輛安全裝置的傳感器的故障或缺陷的方法來實(shí)現(xiàn)，其中該至少一個(gè)自檢式傳感器與控制單元分離并且將測量值發(fā)送給控制單元，該方法包括下列步驟：

a)執(zhí)行傳感器的自檢，其中傳感器的測量部分以模擬的方式被激活，從而響應(yīng)于該模擬激活而生成測試測量值，

b)將包括測試測量值與模擬激活的強(qiáng)度的比值、測試測量值相對于模擬激活的偏差和/或測試測量值的信號發(fā)送給控制單元，

c)借助于控制單元來檢查該比值、偏差和/或測試測量值是否似真(plausible)，

d)如果控制單元認(rèn)為該比值、偏差和/或測試測量值非似真，則確定傳感器已經(jīng)發(fā)生故障或者有缺陷。

根據(jù)本發(fā)明的自檢式傳感器包括傳感器控制器，即傳感器自己的且與車輛安全裝置的控制單元分離的控制單元。例如，傳感器控制器能夠模擬傳感器的測量部分。

本發(fā)明基于以下認(rèn)識：即使自檢式傳感器已經(jīng)輸出了錯(cuò)誤標(biāo)記，也可以直接使用自檢式傳感器的自檢的測量結(jié)果以檢測傳感器是否已經(jīng)發(fā)生故障，借助于此，傳感器被劃分為起作用的或有缺陷的。因此，車輛安全裝置的控制單元不依賴于自檢式傳感器的錯(cuò)誤標(biāo)記，但是它接收來自自檢式傳感器的自檢的測量結(jié)果。

這允許用于檢測傳感器的故障或缺陷的方法更精確地適應(yīng)于車輛安全裝置中的相應(yīng)用途，例如使該方法適應(yīng)于車輛的特定行駛狀況。關(guān)于比值、偏差和/或測試測量值何時(shí)不再似真或者被控制單元認(rèn)為非似真的條件被預(yù)先確定并存儲于控制單元內(nèi)。以這種方式，關(guān)于傳感器的故障或缺陷的誤報(bào)數(shù)量可以大大減少，并且可以以更快的且更可靠的方式檢測真正的錯(cuò)誤。

優(yōu)選地，傳感器包括mems元件和/或moems元件，該mems元件和/或moems元件包括測量部分，從而使得mems或moems元件的激活使得檢測測量部分是否已發(fā)生故障或者有缺陷成為可能。

例如，傳感器是加速度傳感器，使得可以容易地檢查容納于車輛安全裝置內(nèi)的加速度傳感器的功能。

傳感器自身可以生成模擬激活，由此，車輛安全裝置不必然要具有可以以模擬的方式來激活傳感器或測量部分的構(gòu)件。因此，可以以更簡單且更具成本效益的方式來生產(chǎn)車輛安全裝置。

例如，在加速度傳感器的情形中，集成于傳感器內(nèi)的傳感器控制器可以將具有測試頻率的交變電壓施加于測量部分的測量電極，這導(dǎo)致測量電極振動(dòng)，即傳感器控制器激活測量電極。然后，測量部分生成具有該振動(dòng)的頻率的測試測量值。

優(yōu)選地，信號被提供給用于在控制單元中檢查似真性的積分器，當(dāng)積分器的輸出值超出預(yù)定閾值時(shí)，控制單元認(rèn)為比值、偏差和/或測試測量值非似真。以這種方式，測試測量值的短期的大的修改被納入考慮范圍，但是在沒有這些大的修改的情況下立即導(dǎo)致傳感器被檢測為有故障的或者有缺陷的。因此，方法對于短期偏轉(zhuǎn)是魯棒的，這會導(dǎo)致誤分類的數(shù)量減少。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，控制單元內(nèi)的信號在被提供給積分器之前首先通過低通濾波器，使得對于測量用途，在測量中不考慮不相關(guān)的高頻(如，噪聲)。因此，進(jìn)一步提高了分類的準(zhǔn)確性。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，控制單元對比值、偏差和/或測試測量值低于或超過預(yù)定閾值的頻次進(jìn)行計(jì)數(shù)，其中當(dāng)由控制單元在預(yù)定的時(shí)間間隔內(nèi)確定的數(shù)量高于預(yù)定的最大值時(shí)，控制單元認(rèn)為比值、偏差和/或測試測量值非似真。因此，可以用簡單的方式來確定傳感器的故障或缺陷，而不在變量剛剛超過或低于閾值僅幾次時(shí)就立即將其分類為故障或缺陷?？梢允褂眠@種方法作為使用積分器的方法的替代或補(bǔ)充。

是否對比值、偏差和/或測試測量值低于或高于閾值的那些事件進(jìn)行計(jì)數(shù)取決于所考慮的變量。例如，當(dāng)考慮偏差時(shí)，對偏差高于預(yù)定閾值的那些事件進(jìn)行計(jì)數(shù)。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例變形中，傳感器的測量部分的模擬激活以至少兩種方式來執(zhí)行，例如，通過使用兩個(gè)測試頻率來激活，并且對于每種類型的激活，信號都被發(fā)送給控制單元，所述信號包括測試測量值與相應(yīng)類型的模擬激活的強(qiáng)度的比值、測試測量值相對于相應(yīng)類型的模擬激活的偏差和/或相應(yīng)類型的激活的測試測量值，其中關(guān)于每種類型的激活，控制單元都會檢查比值、偏差和/或測試測量值是否似真，并且其中當(dāng)控制單元認(rèn)為對于每種類型的激活或測試頻率的比值、偏差和/或測試測量值非似真，并且此外相應(yīng)類型的激活或測試頻率的各個(gè)信號的乘積為正時(shí)，控制單元確定傳感器發(fā)生故障。以這種方式，實(shí)現(xiàn)了用于檢測故障或缺陷的極魯棒的且同時(shí)精確的方法，因?yàn)橐环N類型的激活中的隨機(jī)波動(dòng)或部分頻率(partialfrequency)的隨機(jī)波動(dòng)不會導(dǎo)致誤分類，此外，產(chǎn)生相反的偏轉(zhuǎn)的兩種類型的隨機(jī)波動(dòng)或兩種測試頻率的隨機(jī)波動(dòng)同樣不會導(dǎo)致誤分類。該識別基于以下事實(shí)：在真實(shí)的故障或缺陷的情況下，所使用的兩種類型的激勵(lì)中的偏轉(zhuǎn)或兩種測試頻率的偏轉(zhuǎn)總是相同的。例如，模擬激活恰好在兩個(gè)測試頻率處發(fā)生。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，車輛安全裝置是安全氣囊系統(tǒng)和/或車輛動(dòng)態(tài)控制，使得可以提高這些系統(tǒng)的操作安全。

附圖說明

根據(jù)下面的描述以及所參考的附圖，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。在附圖中：

-圖1示意性地示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于檢測傳感器的故障或缺陷的方法，

-圖2示出了用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的不同構(gòu)件的示意圖，

-圖3示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的用于檢測傳感器的故障或缺陷的方法的框圖，以及

-圖4示出了用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

圖2示意性地示出了包括自檢式傳感器12、控制單元14和安全構(gòu)件16的車輛安全裝置10。

車輛安全裝置10為例如安全氣囊系統(tǒng)或車輛動(dòng)態(tài)控制，也稱為esp、esc等。在這種情況下，安全構(gòu)件16相應(yīng)地為例如安全氣囊或制動(dòng)器。

控制單元14控制車輛安全裝置10，并因此控制安全構(gòu)件16。此外，控制單元14可以集成于車輛的中央控制單元內(nèi)。

傳感器12包括彼此電連接的測量部分18和傳感器控制器20。測量部分18和傳感器控制器20位于傳感器12之內(nèi)，該傳感器12作為成品單元被安裝。

測量部分18是微系統(tǒng)，諸如微機(jī)電系統(tǒng)(mems)或微光電機(jī)械系統(tǒng)(moems)，并且被用來采集特定的測量值。

例如，傳感器12是車輛的加速度傳感器。在這種情況下，測量部分18被設(shè)計(jì)為根據(jù)所發(fā)生的加速來生成信號的mems元件。在這方面，使用移動(dòng)測量電極，例如，根據(jù)其偏轉(zhuǎn)生成測量值的移動(dòng)測量電極。

傳感器12可以被布置為使其可以測量車輛的縱向加速度、橫向加速度或相對其垂直軸的加速度。典型地，提供傳感器12以用于測量這些方向中的每個(gè)方向上的加速度。

傳感器控制器20控制測量部分18，接收測量部分18的信號并且將所確定的測量值發(fā)送給車輛安全裝置10的控制單元14。

車輛安全裝置10的控制單元14與傳感器12分離，并因此與傳感器控制器20分離。

傳感器12被設(shè)計(jì)為自檢式傳感器，即傳感器控制器20可以以模擬的方式激活測量部分18。借助于該模擬激活，測量部分18生成由傳感器控制器20測量的測試測量值(步驟a)?？梢砸愿鞣N方式來執(zhí)行該激活。

例如，在加速度傳感器的情形中，傳感器控制器20可以將具有一個(gè)或多個(gè)測試頻率的交變電壓施加到測量部分18的測量電極上，這些測試頻率導(dǎo)致測量電極振動(dòng)，即以各種方式激活測量電極。然后，測量部分18生成具有這些振動(dòng)的頻率的測試測量值。

傳感器控制器20可以使用測試測量值以及與其相關(guān)的信息來確定它在何種程度上以模擬的方式激活了測量部分18、測試測量值與模擬激活的強(qiáng)度的比值和/或測試測量值相對于模擬激活的偏差。

從圖3和4中可以看出，信號22從傳感器12(或者更準(zhǔn)確地說，從傳感器控制器20)被傳送到車輛安全裝置10的控制單元14(步驟b)。

信號22包括測試測量值與模擬激活的強(qiáng)度的比值、測試測量值相對于模擬激活的偏差和/或測試測量值自身。在附圖中，用附圖標(biāo)記t一起標(biāo)示了這三項(xiàng)信息，其中附圖標(biāo)記t指示這些項(xiàng)的信息中的單個(gè)項(xiàng)或者這些項(xiàng)的信息的任意組合。

由控制單元14接收具有比值、偏差和/或測試測量值t的信號22并對似真性進(jìn)行檢查(步驟c)。如果由控制單元14進(jìn)行的似真性檢查表明比值、偏差和/或測試測量值非似真，則控制單元14確定傳感器已經(jīng)發(fā)生故障或者有缺陷(步驟d)。

如果傳感器12已經(jīng)被劃分為已發(fā)生故障或者有缺陷的，則控制單元14不再使用該傳感器12的測量值來控制安全構(gòu)件16，而是依賴于替代測量值。但是，如果確定傳感器還沒有發(fā)生故障或者沒有缺陷，則控制單元14照常使用該傳感器12的測量值來控制安全構(gòu)件16。

在圖4所示的過程中，為了確定比值、偏差和/或測試測量值t是否似真，首先由傳感器12生成兩個(gè)不同的比值、偏差和/或測試測量值t1、t2。

這是由于傳感器控制器20以兩種不同類型的模擬激活來影響測量部分18的事實(shí)，例如，在傳感器12為加速度傳感器時(shí)，其由傳感器控制器20以不同的測試頻率的電信號22來激活。

因而，傳感器控制器20接收兩個(gè)不同的測試測量值，并且分別對于每種類型的激活(例如對于每個(gè)測試頻率)，基于不同的測試測量值來確定測試測量值相對于模擬激活的偏差和/或測試測量值與模擬激活的強(qiáng)度的比值。

對于每種類型的激活，例如對于每個(gè)測試頻率，信號22由傳感器控制器20發(fā)送給控制單元14，該信號包括該類型的激活的測試測量值與模擬激活的強(qiáng)度的比值、測試測量值相對于模擬激活的偏差和/或測試測量值t1、t2。例如，傳感器控制器20將測試測量值相對于模擬激活的偏差輸出為范圍-100％～+100％中的百分比。

由控制單元14接收這些信號22，并首先單獨(dú)地對似真性進(jìn)行檢查。

似真性檢查對于每個(gè)信號22都是相同的，因此下文將只描述該檢查一次。

此外，在圖4所示的實(shí)施例中，執(zhí)行用于檢查每個(gè)信號22(即對于每種類型的激活)的似真性的兩種檢查方法，這些方法將在下文單獨(dú)討論。

在第一檢查方法中，信號22首先通過低通濾波器24，從而從信號22中去除非期望的噪聲。

然后，信號22被提供給積分器26。

積分器26對信號22求和，并將所積分的信號輸出為輸出值28。輸出值對應(yīng)于例如在2000ms內(nèi)所積分的信號22。

然后，將該信號與預(yù)定的閾值si(例如40000(附圖標(biāo)記30))比較，并且當(dāng)輸出值28超出閾值si時(shí)認(rèn)為該信號非似真?！俺觥币庵福寒?dāng)輸出值28的期望值位于閾值si以下時(shí)，輸出值28已經(jīng)超過閾值si，并且當(dāng)輸出值28的期望值位于閾值si以上時(shí)，輸出值28低于閾值si。

以這種方式，進(jìn)行對關(guān)于一種類型的激活(例如，對于一個(gè)測試頻率)的信號22或者比值、偏差或測試測量值(t1或t2)之一是否似真的檢查。

此外，還針對另一種類型的激活(例如，另一個(gè)測試頻率的激活)的另一個(gè)信號22執(zhí)行相同的方法。因此，對于每種類型的激活(在本示例中測試頻率)，針對似真性檢查比值、偏差或測試測量值t1和t2。

此外，將兩個(gè)信號22相乘，并且進(jìn)行關(guān)于結(jié)果是否為正的檢查(步驟32)。

現(xiàn)在，當(dāng)檢查方法已經(jīng)確定每種類型的激活(例如，對于每個(gè)測試頻率)的比值、偏差和/或測試測量值t1和t2非似真，并且此外各個(gè)類型的激活(例如，對于不同的測試頻率)的各個(gè)信號22的乘積為正時(shí)，控制單元14確定傳感器已經(jīng)發(fā)生故障或者有缺陷(步驟34)。

在圖4的實(shí)施例所使用的第二檢查方法中，信號22被各自提供給控制單元14的計(jì)數(shù)單元36。其對比值、偏差和/或測試測量值t1或t2低于或超過預(yù)定閾值sz的頻次進(jìn)行計(jì)數(shù)。是否對變量低于或超過閾值sz的次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)取決于所考慮的變量的類型和期望值。

例如，針對測試測量值相對于模擬激活的強(qiáng)度的絕對偏差的閾值sz為60％，其中超過該閾值sz的次數(shù)被計(jì)數(shù)。

現(xiàn)在，如果變量在預(yù)定的時(shí)間間隔(例如，2秒)內(nèi)或者直接一個(gè)接一個(gè)地被計(jì)數(shù)為超過或低于閾值sz的次數(shù)大于預(yù)定的最大值(例如，60)，則控制單元14認(rèn)為比值、偏差和/或測試測量值t1或t2非似真。

如同在第一檢查方法中那樣，在這一檢查方法中，當(dāng)每種類型的激活(例如，對于每個(gè)測試頻率)的比值、偏差和/或測試測量值t1、t2非似真并且此外在步驟32中確定的乘積為正時(shí)，控制單元14確定傳感器12已經(jīng)發(fā)生故障或者有缺陷(步驟38)。

如果這兩種檢查方法被同時(shí)使用，則在這兩種檢查方法中的一種(步驟34或步驟38)中足以確定傳感器已經(jīng)發(fā)生故障或者有缺陷，以使控制單元14將傳感器12劃分為有故障的并且不再使用傳感器12的測量值來控制安全構(gòu)件16(步驟40)。

當(dāng)然，傳感器12可以針對不同類型的激活生成多于兩個(gè)的信號22，并且將其發(fā)送給控制單元14，這如同圖4的實(shí)施例那樣來進(jìn)行。

同樣地，傳感器12僅生成與一種類型的激活對應(yīng)的一個(gè)信號22是可行的。在這種情況下，圖4所示的方法被簡化，因?yàn)椴恍枰獙⑿盘?2相乘(步驟32)。

在每種情況下僅使用圖4所示的兩種檢查方法中的一種也是可行的，從而降低方法的復(fù)雜性。