Sensor misst Drehrate und Beschleunigung

Mit dem SMI540 hat Bosch einen mikromechanischen Inertialsensor für die Fahrdynamikregelung des Elektronischen Stabilitäts-Programms ESP entwickelt, der zugleich zwei Beschleunigungs- oder Neigungsachsen (ax, ay) und eine Drehachse (Ωz) überwacht.

Bisher waren für die Messung in x-, y- und z-Richtung mindestens zwei separate Sensoren erforderlich. Der SMI540 hat eine Serial-Peripherial-Interface-Digitalschnittstelle (SPI) mit zwei gängigen Protokollen und führt selbstständig interne Selbsttests des Drehratensensorelements zur Sicherung des Betriebs durch.

Zwei der drei Sensorsignale im SMI540 liefern für das ESP Informationen über die Drehrate und die Querbeschleunigung. Das verbleibende dritte Sensorsignal, das die Beschleunigung oder Neigung eines Fahrzeugs in Fahrtrichtung misst, wird vom ESP normalerweise nicht genutzt. Seine Informationen können Entwickler beispielsweise für die Anfahrhilfe am Berg oder auch für Spritsparfunktionen in Automobilen mit Automatikgetrieben nutzen. Damit ließe sich auf die spritsparende N-Stellung sich schon beim Ampelstopp automatisch schalten, vorausgesetzt, der Neigungssensor informiert das Fahrzeug, das es waagerecht steht und so nicht ungewollt ins Rollen kommen kann.

Der SMI540 bedient aber auch traditionelle ESP-Konzepte mit separatem Sensorgerät im Fahrzeuginnenraum. So entfällt beim Bosch-Airbagkonzept ABplus das Sensorgerät zur ESP-Regelung: Der Inertialsensor wird in diesem Fall direkt in das Airbag-Steuergerät integriert. Ebenso passt der Sensor zum Alternativkonzept einer zentralen Sensoreinheit Domain Control Unit (DCU), die mehrere Sensorfunktionen eines Fahrzeugs integriert und die Messwerte an die für Sicherheit, Komfort und Fahrerinformation zuständige Bordelektronik weitergibt.

Die technischen Details des 3D-Sensors SMI540 im Überblick:

EmpfindlichkeitsachsenΩzax / ay
Messbereich±160 °/s±2 g
Empfindlichkeit175 LSB (°/s)6667 LSB/g
Empfindlichkeitsfehler±3 %± 3%
Nullpunktfehler±3 %±50 milli-g
Auflösung16 Bit16 Bit
Nichtlinearität‹±1 %‹±40 milli-g
Rauschen (bei 13 Hz)0,1 °/s (rms)3 milli-g (rms)
Ausgangsfilter13 oder 57 Hz13 oder 57 Hz
Temperaturbereich-40 bis +105 °C-40 bis +105 °C

Der 3D-Sensor ist in einem SOIC16w-Gehäuse untergebracht. Muster des neuen Sensors sind bei Bosch Automotive Electronics bereits zu beziehen. Die Großserienfertigung ist vom zweiten Quartal 2010 an geplant. Eine Bauartvariante, die allein das Drehratensensorelement enthält, wird Bosch mit der Bezeichnung SMG540 auf den Markt bringen.