用于激活车辆的人员保护装置的控制器和方法与流程

1.本发明提出了根据独立权利要求的类型的控制器或方法。本发明的对象还为计算机程序。


背景技术：

2.用于激活车辆的人员保护装置的控制器必须借助于算法或处理规则评估各种传感器的大量数据，并且由此做出激活人员保护装置的决定。这要求在相关的控制器中处理数据时有很高的处理速度。


技术实现要素：

3.在此背景下，这里提出的方案提出了根据独立权利要求的用于激活车辆的人员保护装置的控制器，还提出了相应的方法，以及最后提出了相应的计算机程序。通过在从属权利要求中列出的措施可有利地改进和改善在独立权利要求中说明的控制器。
4.通过提出的方案，提出了一种用于激活车辆的人员保护装置的控制器，其中，控制器至少具有以下特征：
[0005]-一体式的计算模块，该计算模块具有：第一区域，其具有硬连线的计算结构；和第二区域，其具有可编程的计算结构，其中，计算模块构造成至少在第二区域中实施处理规则，以激活人员保护装置。
[0006]
计算模块例如可理解成硬件单元，其构造成进行数值、逻辑和/或代数运算，并且因此处理传感器的数据。一体式的计算模块可理解成这样的计算模块，其制成为例如在一个共同的基底上的一个整体单元，并且具有多个区域，它们具有不同的功能或不同的结构。在此，各区域可在一个共同的制造步骤中形成，或通过不同的和/或依次实施的制造步骤形成。具有硬连线的计算结构的区域可理解成计算模块的这样的区域，在该区域中，计算模块的确定的组成已经在制造计算模块时固定地嵌入计算模块的硬件中。这种硬连线的计算结构例如可由此实现，即，在第一区域中的计算模块的各组成(例如晶体管、线路、存储单元、控制单元等等)之间的连接线路在计算模块的硬件中不变地来构造。计算模块的具有可编程的计算结构的第二区域例如可理解成这样的单元，该单元通过加载程序来配置，使得其可根据程序的命令执行程序步骤。例如，这种第二区域可在计算模块的硬件中实现为可编程的微处理器结构。
[0007]
控制器例如可具有：至少一个计算单元，以用于处理信号或数据；至少一个存储单元，以用于存储信号或数据；连到传感器或执行器的至少一个接口，以用于读取传感器的传感器信号或用于将控制信号输出给执行器；和/或至少一个通信接口，以用于读取或输出数据，它们嵌入到通信协议中。计算单元例如可为asic、信号处理器、微控制器等等，和/或可具有这样的元件，其中，存储单元可为闪存、eeprom或磁性存储单元。通信接口可构造成无线地和/或有线地读取或输出数据，其中，可读取或输出有线数据的通信接口例如可以电或光学的方式从相应的数据传输线路读取数据或将数据输出到相应的数据传输线路中。
[0008]
在此，可将控制器理解成这样的电气设备，其处理传感器信号并且根据传感器信号输出控制和/或数据信号。控制器可具有接口，其可硬件和/或软件式地来设计。在硬件式的设计的情况下，接口例如可为所谓的asic系统的一部分，其含有控制器的各种功能。然而，同样可行的是，接口是自己的集成电路或至少部分地由离散的结构元件构成。在软件式的设计的情况下，接口可为软件模块，其例如与其他的软件模块一起并存于微控制器中。
[0009]
这里提出的方案基于这样的认识：在计算模块中，除了硬连线的元件之外，通过现在在制造技术上可行地嵌入可编程的元件，可在实施用于激活人员保护装置的处理规则时实现非常高的灵活性。特别是，由此可充分利用的是：一方面，对于不同的车型，可将不同的处理规则加载到具有可编程的计算结构的第二区域中，从而可针对不同的车型改变用于触发人员保护装置的触发标准，并且因此可针对相应的车型实现高水平的人员安全。同时可利用具有硬连线的计算结构的区域，以便例如将处理规则加载到第二区域中和/或将经常重复发生的或在数字上或电路技术上复杂的处理步骤直接嵌入到硬件结构中，此时其可非常快地实施，并且因此可引起对激活人员保护装置的决定的加速。此外，可因此制成这样控制器，其在制造时无需定义到最后的细节，而是还可重新配置已经制成的控制器，例如在事后认识到处理规则要改进的情况下，从而还可继续使用已经制成的控制器。
[0010]
特别有利的是在此提出的方案的这样的实施方式，在该实施方式中，在公共半导体功能块的不同区域中实现计算模块的第一区域和第二区域。这里提出的方案的这种实施方式提供的优点是，可使用用于半导体元件的已经广泛优化的制造方法，从而这种实施方式可非常成本有利并且高效地制成。
[0011]
根据在此提出的方案的另一实施方式，控制器还可具有存储单元，处理规则可存储在该存储单元中，并且可在控制器启动之后加载到计算模块的第二区域中。在此提出的方案的这种实施方式提供的优点是，可将处理规则非常简单且成本上有利地加载到计算模块的第二区域中，由此可实现控制器的灵活和快速的编程或重新编程。
[0012]
根据这里提出的方案的另一个实施方式，可设置至少一个通信接口，以用于将数据传输到控制器之外的单元，尤其其中，通信接口可与具有可编程的计算结构的第二区域建立通信，和/或通信接口不可与硬接线的计算结构的第一区域建立通信。例如可将通信接口理解为控制设备的一个单元，通过该单元将来自传感器的数据传输给计算模块，或者通过该单元将用于操控人员保护装置的信号从计算模块传输出来。这里提出的方案的这种实施方式的优点是可非常灵活地与控制装置外部的相应部件进行通信，其中，硬接线的计算结构可专门用于支持处理规则的步骤的执行或将处理规则加载到第二区域中。
[0013]
特别有利的是这样的实施方式，在其中，通信接口构造为lin总线接口、can总线接口、can-fd总线接口或flexray总线接口。这种实施方式的优点是，可高效地读出在车辆技术中特别频繁使用的数据格式，以便使计算模块获得相应的数据。
[0014]
根据这里提出的方案的另一实施方式，可设置有时钟发生器，其构造或布置在计算模块之外。这种的实施方式提供的优点是，通过使用由布置在计算模块外的时钟发生器提供的通常非常精确或准确的时钟信号，确保在处理传感器数据时的高的精度，以实现借助于车辆激活人员保护部。
[0015]
这里特别有利的是提出的方案的这样的实施方式，在其中，时钟发生器由石英振荡器形成或具有石英振荡器。使用这种石英振荡器提供的优点是，由此生成的时钟信号非
常稳定和精确，并且因此相对于以其他方式生成的时钟信号(例如通过rc电路)在确定满足人员保护装置的触发标准方面提供了高的质量。
[0016]
此外，有利的是在此提出的方案的这样的实施方式，在其中，计算模块构造成在第一区域中执行处理规则的至少一部分。这种实施方式提供的优点是，例如复杂的命令或步骤可从处理规则中转移出来，并且在计算模块的第一区域中来执行，由此一方面提高处理速度，并且另一方面无需将第二区域的结构不必要地保持得很大。
[0017]
特别有利的是在此提出的方案的这样的实施方式，在其中，计算模块构造成激活作为人员保护装置的车辆的乘员保护装置，尤其安全气囊。在此提出的方案的这种实施方式提供的优点是，即使对于用作需要短的触发时间或反应时间的乘员保护装置，也非常快速且仍然可微调地触发人员保护装置。
[0018]
同样特别有利的是在此提出的作为用于建立根据上述权利要求中任一项所述的控制器的方法的方案的实施方式，其中，方法具有以下步骤：
[0019]-将第一处理规则存储到控制器中的第一控制器的存储单元中，并且将与第一处理规则不同的第二处理规则存储到控制器中的第二控制器的存储单元中。
[0020]
例如可将第一处理规则理解成这样的处理规则，其激活触发在第一车型的车辆中的人员保护装置，其中，例如可将第二处理规则理解成这样的处理规则，其激活触发在第二车型的车辆中的人员保护装置。这种实施方式提供的优点是，根据应用在多种不同的车型中的一车型中可对控制器单独编程，以便在不同的应用场景中针对相应的车型在短的反应时间的情况下实现尽可能高的灵活性。
[0021]
此外，有利的是在此提出的作为用于激活车辆的人员保护装置的方法的方案的实施方式，其中，方法具有以下步骤：
[0022]-从根据在此提出的变体的控制器的存储单元中读取处理规则，并且将处理规则加载到计算模块的第二区域中；并且
[0023]-在计算模块的第二区域中执行处理规则，以便激活车辆的人员保护装置。
[0024]
在此提出的方案的这种实施方式提供的优点是，可快速且仍然精确并且可与引用场景灵活匹配地激活在(例如确定的)车型的车辆中的人员保护装置。
[0025]
该方法例如可通过软件或硬件或软硬件的混合例如在控制器中实施，例如通过如在此提出的那样的控制器的变体。
[0026]
同样有利的是计算机程序产品或计算机程序，其具有程序代码，该程序代码可存储在机器可读的载体或存储介质上，例如半导体存储器、硬盘存储器或光存储器，并且被用于执行、实施和/或控制根据上述实施方式中的一实施方式的方法的步骤，尤其当程序产品或程序在计算机或设备上执行时。
附图说明
[0027]
在附图中示出并且在下文的说明中进一步阐述了在此提出的方案的实施例。其中：
[0028]
图1示出了具有根据在此提出的方案的实施例的控制器的车辆；
[0029]
图2示出了控制器的实施例的框图；
[0030]
图3示出了用于准备启动根据在此提出的变体的控制器的方法的流程图；并且
[0031]
图4示出了用于激活根据实施例的车辆的人员保护装置的方法的流程图。
具体实施方式
[0032]
在本发明的有利的实施例的下文的说明中，针对在不同的附图中示出的并且作用相同的元件使用相同的附图标记，其中，取消了对这些元件的重复说明。
[0033]
图1示出了具有根据在此提出的方案的实施例的控制器105的车辆100。控制器105包括一体式的计算模块110，其例如制成为在共同的基底上的半导体结构元件。计算模块110包括：第一区域115，其具有硬连线的计算结构；和第二区域120，其具有可编程的计算结构。第二区域120例如实现为微处理器核，而第一区域115实现为asic元件或asic结构。此外，控制器包括存储单元125，在其中例如存储有程序和/或处理规则127，以用于激活人员保护装置130，例如安全气囊。程序和/或处理规则127例如可在控制器105启动之后从存储单元125加载到第二区域120中。第一区域115例如可构造为存储器控制器，其从存储单元125读取处理规则，并且承担或至少监测处理规则127加载到第二区域120中。替代地或附加地，第一区域115还可构造成执行根据处理规则127中的一个或多个命令所需的复杂的操作，以便可确定存在用于激活人员保护装置130的触发标准。
[0034]
这时，为了根据与处理规则127对应的标准触发人员保护装置130，其在此例如构造成布置在方向盘135中的驾驶员安全气囊的形式，借助于例如可构造为lin、can、can-fd和/或flexray接口的通信接口140读取车辆传感器150的传感器信号145，并且将其例如加载到具有可编程的计算结构的第二区域120中。在此，如果车辆传感器150构造为雷达传感器，传感器信号145例如可为雷达信号，其中，传感器信号145此时例如代表在图1中未示出的其他车辆相对于车辆100的靠近、速度、距离等等。
[0035]
在此，在图1中，为了清楚起见，仅仅输入唯一的车辆传感器150的信号，其在控制器105中进行评估。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，传感器信号145还可含有多个车辆传感器的数据，这些车辆传感器例如还可探测不同的物理参数。
[0036]
然后，在计算模块110的第二区域120中，对传感器信号145在使用从存储单元125加载的处理规则127的情况下进行处理，并且检查是否存在用于人员保护装置130的确定的触发标准。在进行这种评估时，例如发生应执行复杂的数值或代数操作，其可高效且快速地在硬连线的计算结构中执行，如例如在计算模块110的第一区域115中实现的那样。为此，此时例如可将传感器信号145的一部分或传感器信号145的处理的中间结果传输到第一区域115中，在此进行进一步处理，并且接着又将获得的结果回传到第二区域120中。以这种方式可非常高效地检查在传感器信号145中存在的确定的触发标准。这时，如果例如在计算模块110中确定，满足用于激活人员保护装置130的触发标准，可将相应的触发信号155例如从第二区域120通过通信接口140传输给人员保护装置130，从而激活人员保护装置130，例如展开安全气囊。
[0037]
这时，为了可特别精确地工作，控制器105包括布置在计算模块110之外的时钟发生器160，其例如构造为石英振荡器。在此，时钟发生器160生成时钟信号165，其作为信号处理的基础用在计算模块110的第一区域115和/或第二区域120或通信接口140中。在此，使用在计算模块110之外的这种外部的时钟发生器160提供的优点是，可使用非常精确、鲁棒并且长期稳定的构件，例如石英振荡器，以便提供时钟信号165。以这种方式确保可在第一区
域115和/或第二区域120中高精度地执行传感器信号145的处理。
[0038]
在另一实施例中，通信接口140和/或存储单元125还可安置或嵌入基底上或中，在该基底中还实现一体式的计算模块110。因此可在一个制造过程中不仅制成计算模块110，而且制成通信接口140和/或存储单元125，这使得在控制器105的制造中实现进一步的简化。
[0039]
总之可注意到的是，现代安全气囊系统使用系统基础芯片(system basis chips，sbc)，在其中，除了在运行中的完整电压馈电和具有中央reset监测的自给自足功能之外，还集成有其他功能块，例如lin收发器；psi-if、开关/霍尔传感器if、高/低点火输出级、安全控制器(watsch-dog，碰撞信号的冗余真实性检查)和led高/低压侧驱动器。
[0040]
在此提出的方案的目的是，通过μc核(例如呈第二区域120的形式)和合适的通信控制器(例如lin、can、can-fd(iso 11898-1：2015)、可选的flexray(v2.1)(例如呈通信接口140的形式))来补充作为控制器105的sbc。此外，还可将相应的收发器可选地集成到sbc中，其中，除了当前的spi监测之外，sbc可获得车辆总线lin、can、can-fd、flexray的监测能力(安全架构)。但是，仅仅主安全气囊/安全控制器μc或处理器对相应的总线具有写入和读取访问权限，该主安全气囊/安全控制器μc或处理器例如在第二区域120中实现，并且可在条件(asil》＝c)下通过相应可访问的收发器提供数据，其同样还可可选地支持sleep系统。
[0041]
对高达10mbit/s的快速通信总线的监测可特别好地通过使用石英稳频的集成振荡器作为用于sbc 105的时基来实现。使用呈计算模块110的第二区域120的形式的μc核(＝微控制器核)连同sbc程序(例如处理规则127，其通过主安全气囊/安全控制器μc或处理器在sram、例如第二区域120中参数化地存储在掩膜型rom或可编程的flash、例如存储单元125中)，使得能够实现人员保护装置130(在此，例如安全气囊系统)和作为控制器105的sbc的特别灵活的诊断、监测和信号处理。
[0042]
sbc或控制器130的灵活性或性能例如通过μc核120比现在使用的hw状态机(如例如在第一区域115中通过硬连线的计算结构实现的状态机)有明显提升。sbc的现在的安全控制器(德文：sicherheitscontroller)在限制spi监测中央传感器数据(例如传感器信号145)或间接psi传感器和开关/霍尔传感器数据的情况下，例如通过通信接口、例如通到安全控制器的通信接口140(总线)的监测功能，所有相关的数据作为传感器信号145。在此，例如应提到作为乘客舱传感部(ir摄像机)、座椅占用等以及预防碰撞识别部(雷达)(＝vorunfall-erkennung)的车辆传感器150的传感器信号145的数据。因此，如果满足必要的标准，甚至在碰撞时刻(to)之前，安全控制器例如可访问作为人员保护装置130的、与安全相关的执行器(点火电路、lea执行器、马达驱动的安全带张紧器、紧急制动系统，
……
)。
[0043]
通过使用独立的石英稳频的sbc时基，并且不是和之前一样通过相对不精确的rc时钟，例如可更明显更精准地实施看门狗功能、冗余的sbc碰撞信号评估和/或开关控制器频率。sbc的石英稳频的时基例如尤其能够实现独立监测快速通信总线140(高达10mbit/s，例如can、can-fd、flexray)的相关数据。
[0044]
同样，可通过提供主sbc“eclk”同步耦联其他的sbc或scc，而例如在从装置(从属的构件)中无需独立的石英振荡器。
[0045]
通信数据的冗余的多样化的评估，尤其是针对内部空间感测部或预防碰撞识别部的装置(也是传感器)，例如扩展了当前基于硬件状态的sbc的以前的scon功能。可通过通信
总线控制的执行器和装置的附加的禁用功能通过以下方式实现，即，如果没有满足sbc的扩展的scon功能的启用标准，例如撤销主μc或处理器对通信总线的发送(写)访问。这例如可通过将激活信息分割成子信息来实现。
[0046]
例如，如果在当前没有被扩展的scon释放的情况下，sbc识别到第一子信息，例如封锁收发器(禁用)或中断收发器到主μc或处理器的发送线路txd线路。
[0047]
代替目前使用的逻辑状态机，例如将(16/32)位的μc核作为例如arm的第二区域120集成到asic系统中。点火回路的整个诊断软件在供电电压和安全半导体检查、psi传感器if和传感器检查、aio led驱动器(可选地具有pwm控制部)检查、外部开关/霍尔传感器if检查、能量储备检查、通信收发器检查、外部ecu供电线路以及多个sbc内部电压(外部kl30、kl15、vzp，内部vup、ver、vas、vsync、vst50、vst33、vcore、vrefi、aini、aiqi、vhi、zkpi、zkmi、psii)的电压监测时，例如根据程序代码(如处理规则127)来实施，该程序代码例如存储在作为存储单元125的掩膜型rom中，或者可选地存储在作为存储单元125的可编程的闪存中。
[0048]
在此，参数化例如可通过在主安全气囊μc和sbc-sram之间的数据交换来实现。时基例如形成具有外部石英的集成的振荡器电路，以便实现对于连到快速通信控制器的稳定性和准确性要求。
[0049]
带分频器的pll电路例如用于合成必需的sbc内部的频率，以用于μc核，时钟sbc组件，开关控制器频率，必需的数字滤波器，并且输出基于sbc的外部时钟信号(eclk)，用于耦合(级联)其他sbc或扩展功能块[系统配套芯片(system-companion chip，scc)]。
[0050]
定时器看门狗例如用于控制在安全气囊/安全控制器中的单独的主μc或处理器的时基。这种控制例如可由于sbc的石英精确的时基而比目前在硬件sbc中的rc振荡器的情况(《15％)明显更精确(《＝1％)。
[0051]
操作软件例如控制与主安全气囊μc通过spi接口、监测spi(只读)、例如通信接口140lin、can-fd、can、可选的flexray(只读)、外部开关和霍尔传感器if以及例如连到外部传感器或传感器总线的psi-if的数据交换。
[0052]
通过spi进行的数据交换例如包含用于控制主ecuμc/处理器的前台和后台任务的扩展的看门狗功能，用于系统监测的连续的状态交换和通过主ecuμc的错误处理。
[0053]
将sbc探测的psi传感器数据、开关和霍尔传感器数据通过spi提供给主μc例如用于在其主算法中进行综合性的碰撞/事件识别。
[0054]
通过监测spi的信息探测例如用于冗余地评估基于spi的数据(例如ecu中央传感器机构)以及例如探测所有通过sbc或scc发送到spi的传感器数据。
[0055]
冗余地评估基于spi的安全气囊传感器数据和基于通信接口的乘客舱情况、[(红外)摄像机]或预防碰撞情况[雷达]的相关数据例如形成了sbc的新的软件安全控制器，如果评估不满足确定的可调节的释放标准，该软件安全控制器在正常状态下禁用点火电路末级，并且忽略主μc/处理器的点火命令。释放标准例如可在具有μc核的sbc中非常灵活地设计(完全释放
←→
部分释放)，并且除了碰撞情况(t0)之外还包括在(t0)之前的释放。
[0056]
通过状态线路(禁用线路)，例如可使级联的sbc或scc与主sbc的释放决定耦联。除了传统的点火电路之外，例如还可通过sbc的安全控制器激活确定的基于通信的与安全相关的、作为人员保护装置130的组件(可逆式皮带张紧器、紧急制动装置......)，例如仅当
监测的基于通信接口的信息满足冗余的sbc评估的释放标准时才由安全气囊/安全控制器的主μc处理器激活。
[0057]
在此，针对最终激活通过通信接口控制的与安全相关的组件的保护措施例如可通过经由可切换的门借助于sbc的合适的禁用线路中断从主μc到收发器的(发送线路)txd线路来实现。此外，同样可进行对收发器的sbc禁用干预。
[0058]
为此，例如可将主μc/处理器的激活信息分成子部分。如果sbc例如通过监测通信总线140识别到与安全有关的组件的激活子信息，而在sbc中没有释放该组件，例如阻止激活信息的其他必需的部分。
[0059]
图2示出了控制器105的实施例的框图。在此，控制器105包括第一区域115，其具有硬连线的计算结构。在图2中示出的实施例中，第一区域115例如设计为存储器控制器200，其控制或监测从设计为s-ram、掩膜型rom或flash的存储单元125中读取处理规则127，并且借助于系统总线210通过桥接元件215加载到具有可编程的计算结构的第二区域120中，其在此设计为微控制器核(μc核)。第二区域120可通过通信接口140接收传感器信号145，并且根据处理规则127的命令进行处理。如果现在传感器信号145满足触发标准，可在第二区域120或μc核中借助于触发信号155通过通信接口140的触发电路220激活人员保护装置130的触发，其然后由触发控制电路225实施。此外，还可设置呈石英振荡器的形式的时钟发生器160，其提供用于第一区域115、第二区域120、存储单元125和/或通信接口140的运行的时钟信号165。
[0060]
图3示出了用于准备启动根据在此提出的变体的控制器的方法300的实施例的流程图。方法300包括步骤310，即，将第一处理规则存储到控制器中的第一控制器的存储单元中，并且将与第一处理规则不同的第二处理规则存储到控制器中的第二控制器的存储单元中。
[0061]
图4示出了用于激活车辆的人员保护装置的方法400的实施例的流程图，其中，方法400包括步骤410，即，从根据在此提出的变体的控制器的存储单元中读取处理规则，并且将处理规则加载到计算模块的第二区域中。方法400还包括步骤420，即，在计算模块的第二区域中实施处理规则，以便激活车辆的人员保护装置。
[0062]
如果实施例包括在第一特征和第二特征之间的“和/或”关系，则这可解读为，根据一实施方式的实施例具有第一特征以及第二特征，而根据另一实施方式的实施例仅具有第一特征或仅具有第二特征。