DE-102024210708-A1 - Over-the-Air Sensordatenaustausch zur Performanceverbesserung, zur Feature-Erweiterung und zur Erhöhung der Datenbasis für die Sensorentwicklung (EZ-Klasse 0421)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines MEMS-Sensors (10), wobei im Betrieb des MEMS-Sensors (10) unbereinigte Sensorrohdaten (SR) erzeugt werden, wobei vor Aktualisierung eines Betriebsverfahrens bereinigte erste Sensorausgangsdaten (SA1) anhand der unbereinigten Sensorrohdaten (SR) gemäß einer festgelegten ersten Kompensationsvorschrift erzeugt werden, wobei die ersten Sensorausgangsdaten (SA1) in einem ersten Ausgangsregister (35) zur externen Übermittlung, insbesondere an ein externes Steuergerät (100), bereitgestellt werden, wobei die erste Kompensationsvorschrift anhand von ersten Kompensationsparametern (KP1) bestimmt wird, die in einem nichtflüchtigem ersten Speicher (34) des MEMS-Sensors (10) hinterlegt sind, wobei in einem Aktualisierungsschritt (A1) des Betriebsverfahrens zweite Kompensationsparameter (KP2) von einer externen Datenverarbeitungsanlage (110) an den MEMS-Sensor (10) übermittelt werden und in einem zweiten Speicher (37) des MEMS-Sensors (10) abgelegt werden, wobei eine zweite Kompensationsvorschrift anhand der zweiten Kompensationsparameter (KP) bestimmt wird, wobei im Betrieb des MEMS-Sensors (10) nach Aktualisierung des Betriebsverfahrens anhand der unbereinigten Sensorrohdaten (SR) bereinigte zweite Sensorausgangsdaten (SA2) gemäß der zweiten Kompensationsvorschrift erzeugt werden, wobei die zweiten Sensorausgangsdaten (SA2) in einem zweiten Ausgangsregister (39) zur externen Übermittlung, insbesondere an das externe Steuergerät (100), bereitgestellt werden. Die Erfindung betrifft ferner einen MEMS-Sensor (10), der zur Durchführung des vorgestellten Verfahrens ausgebildet ist

Inventors

• Lukas Blocher
• Tobias Hiller
• Milos Vujadinovic

Assignees

• Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241107

Claims (11)

1. Verfahren zum Betrieb eines MEMS-Sensors (10), wobei im Betrieb des MEMS-Sensors (10) unbereinigte Sensorrohdaten (SR) erzeugt werden, wobei vor Aktualisierung eines Betriebsverfahrens bereinigte erste Sensorausgangsdaten (SA1) anhand der unbereinigten Sensorrohdaten (SR) gemäß einer festgelegten ersten Kompensationsvorschrift erzeugt werden, wobei die ersten Sensorausgangsdaten (SA1) in einem ersten Ausgangsregister (35) zur externen Übermittlung, insbesondere an ein externes Steuergerät (100), bereitgestellt werden, wobei die erste Kompensationsvorschrift anhand von ersten Kompensationsparametern (KP1) bestimmt wird, die in einem nichtflüchtigem ersten Speicher (34) des MEMS-Sensors (10) hinterlegt sind, wobei in einem Aktualisierungsschritt (A1) des Betriebsverfahrens zweite Kompensationsparameter (KP2) von einer externen Datenverarbeitungsanlage (110) an den MEMS-Sensor (10) übermittelt werden und in einem zweiten Speicher (37) des MEMS-Sensors (10) abgelegt werden, wobei eine zweite Kompensationsvorschrift anhand der zweiten Kompensationsparameter (KP) bestimmt wird, wobei im Betrieb des MEMS-Sensors (10) nach Aktualisierung des Betriebsverfahrens anhand der unbereinigten Sensorrohdaten (SR) bereinigte zweite Sensorausgangsdaten (SA2) gemäß der zweiten Kompensationsvorschrift erzeugt werden, wobei die zweiten Sensorausgangsdaten (SA2) in einem zweiten Ausgangsregister (39) zur externen Übermittlung, insbesondere an das externe Steuergerät (100), bereitgestellt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei gemäß der ersten Kompensationsvorschrift erzeugte erste Sensorausgangsdaten (SA1) im Betrieb des MEMS-Sensors (10) nach Aktualisierung des Betriebsverfahrens weiterhin im ersten Ausgangsregister (35) zur externen Übermittlung, insbesondere an das externes Steuergerät (100), bereitgestellt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , wobei der zweite Speicher (37) ein einmalig beschreibbarer OTP-Speicher ist, der im Aktualisierungsschritt (A1) erstmalig beschrieben wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweiten Kompensationsparameter (KP2) im Aktualisierungsschritt (A1) verschlüsselt an den MEMS-Sensor (10) übertragen und sensorseitig entschlüsselt werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Erzeugen der ersten Sensorausgangsdaten (SA1) gemäß der ersten Kompensationsvorschrift mittels eines ersten Mikrocontrollers (33) des MEMS-Sensors (10) erfolgt und im Aktualisierungsschritt ein zweiter Mikrocontroller (36) des MEMS-Sensors (10) dazu initialisiert wird, die zweiten Sensorausgangsdaten (SA2) gemäß der zweiten Kompensationsvorschrift zu erzeugen.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die im Aktualisierungsschritt (A1) übermittelten zweiten Kompensationsparameter (KP2) drahtlos an den MEMS-Sensor (10) übermittelt werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten und/oder zweiten Sensorausgangsdaten (SA1, SA2) interne Sensorparameter (SI1, SI2) umfassen, welche verschlüsselt vom MEMS-Sensor (10) an die externe Datenverarbeitungsanlage (110) übermittelt werden.
8. MEMS-Sensor (10), welcher dazu konfiguriert ist, gemäß einem Verfahren der vorhergehenden Ansprüche betrieben zu werden.
9. MEMS-Sensor (10) nach Anspruch 8 , mit einem ersten Mikrocontroller (33) zum Erzeugen von bereinigten ersten Sensorausgangsdaten (SA1) anhand von unbereinigten Sensorrohdaten (SR) gemäß einer ersten Kompensationsvorschrift, einem ersten Ausgangsregister (35) zur externen Bereitstellung der ersten Sensorausgangsdaten (SA1), einem nichtflüchtigen ersten Speicher (34) zum Abspeichern von die erste Kompensationsvorschrift bestimmenden ersten Kompensationsparametern (KP1), einem zweiten Mikrocontroller (36) zum Erzeugen von bereinigten zweiten Sensorausgangsdaten (SA2) anhand der unbereinigten Sensorrohdaten (SR) gemäß einer zweiten Kompensationsvorschrift, einem zweiten Ausgangsregister (39) zur externen Bereitstellung der zweiten Sensorausgangsdaten (SA2) und einem zweiten Speicher (37) zum Abspeichern der die zweite Kompensationsvorschrift bestimmenden zweiten Kompensationsparameter (KP2).
10. MEMS-Sensor nach Anspruch 8 oder 9 , mit einem Kryptographie-Modul (38) zum Ver- und Entschlüsseln von im zweiten Ausgangsregister (39) abgelegten oder abzulegenden Daten, insbesondere von die zweiten Kompensationsparameter (KP2) beinhaltende Daten.
11. MEMS-Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Funkmodul (40) zur drahtlosen externen Übertragung von im zweiten Ausgangsregister (39) abgelegten oder abzulegenden Daten, insbesondere von die zweiten Kompensationsparameter (KP2) beinhaltende Daten.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines MEMS-Sensors mit einem mikroelektromechanischen System und ein gemäß dem Verfahren hergestellter MEMS-Sensor, welcher beispielsweise als Druck-, Ultraschall- oder, besonders bevorzugt, Inertial-Sensor ausgebildet sein kann. Stand der Technik Inertial-Sensoren, insbesondere Drehraten- und/oder Beschleunigungssensoren auf Basis von mikroelektromechanischen Systemen (MEMS), gehören zur Standardausstattung von gängigen Straßenfahrzeugen. Typischerweise werden derartige MEMS-Sensoren dazu eingesetzt, Funktionaltäten eines Fahrassistenzsystems, wie etwa eine Airbag-Funktionalität, ein elektronisches Stabilitätsprogramm oder eine Anfahrhilfe (insbesondere: Hill-Hold-Funktion) zu implementieren. Andere Anwendungen betreffen die Navigation, typischerweise im Zusammenspiel mit einem globalen, satelliten-basierten Navigationssystem (GNSS). Beim hochautomatisierten Fahren werden MEMS-Sensoren beispielsweise zur Durchführung des Emergency-Stopps eingesetzt, bei dem das Fahrzeug kontrolliert zum Stillstand gebracht wird. Die MEMS-Sensoren unterliegen im Feld gewissen Störungen ihrer Ausgangssignale, insbesondere durch äußere Einflüsse, wie etwa einer Änderung von Temperatur und/oder einer Feuchte, ein mechanischer Stress (z.B. Biegung einer Leiterplatte auf welcher der MEMS-Sensor aufgelötet ist), Alterungseffekte, lineare und rotatorische Beschleunigungen bzw. Vibration und/oder das Einkoppeln von elektromagnetischen Störungen im Umfeld oder in den Versorgungsspannungen. Diese Einflüsse stellen Störgrößen dar und können eine Änderung zum Beispiel des Offsets, der Sensitivität, der Querachsenempfindlichkeit (auch: Cross-Axis Sensitivität) oder des Signalrauschens bewirken. Die bekannten MEMS-Sensoren sind dazu ausgelegt, derartige Umwelteinflüsse innerhalb gewisser Grenzen zu kompensieren, um die vorstehend angesprochenen Anwendungen zu ermöglichen. Stetig strenger werdende Anforderungen, insbesondere bezüglich möglichst kleiner Baugröße und reduzierten Testkosten, stellen jedoch Herausforderungen für die Entwicklung dar. Offenbarung der Erfindung Vor diesem Zusammenhang stellt sich die Erfindung zur Aufgabe, ein Verfahren zum Betrieb eines MEMS-Sensors anzugeben, welcher dazu geeignet ist, einen während des Betriebs des MEMS-Sensors auftretenden Störeinfluss zu kompensieren. Die vorstehend genannte Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird vorgeschlagen, aus Felddaten, welche von im Einsatz befindlichen MEMS-Sensoren generiert werden können, Erkenntnisse für die Entwicklung, insbesondere hinsichtlich einer verbesserten Fehlerkorrektur und/oder einer verbesserten Kompensation einer erst im Betrieb auftretenden Störgröße, zu ziehen. Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein MEMS-Sensor bereitgestellt, welcher dazu konfiguriert ist, eine nachträglich angepasste Kompensationsmethode zu implementieren. Eine solche angepasste Kompensationsmethode kann insbesondere als Update auf MEMS-Sensoren aufgespielt werden, die bereits in Betrieb genommen wurden. Ein MEMS-Sensor im Rahmen dieser Offenbarung ist ein Halbleiterbauelement mit einem mikroelektromechanischen System (MEMS) und einer zur bauteilspezifischen Ansteuerung und Auswertung des MEMS ausgebildeten, integrierten Schaltung (ASIC). Das mikroelektromechanische System umfasst eine typischerweise in einem Schichtaufbau des MEMS-Sensors integrierte, bewegliche Struktur. Zum Schutz der beweglichen Struktur kann der MEMS-Sensor optional eine Kappe umfassen, welche ebenfalls im Schichtaufbau des Halbleiterbauelements gebildet sein kann. Das mikroelektromechanische System stellt eine physische Realisierung einer MEMS-Sensorik dar, d. h. der MEMS-Sensor kann in Ausgestaltungen beispielsweise ein Druck-, ein Ultraschall- oder, besonders bevorzugt, ein Inertial-Sensor sein. Beim Betrieb eines derartigen MEMS-Sensors im Feld werden unbereinigte Sensorrohdaten beispielsweise als unbereinigte, analoge Sensorsignale erfasst. Anhand der unbereinigten Sensorrohdaten werden bereinigte erste Sensorausgangsdaten gemäß einer festgelegten ersten Kompensationsvorschrift erzeugt. Die erste Kompensationsvorschrift bestimmt sich nach der Maßgabe von ersten Kompensationsparametern, die beispielsweise am Ende einer Fertigungskette in einem Mess- und Trimmschritt bestimmt werden und in einem nichtflüchtigen, insbesondere nicht mehrmals beschreibbaren, ersten Speicher des MEMS-Sensors abgespeichert werden. Die gemäß der ersten Kompensationsvorschrift erzeugten ersten Sensorausgangsdaten werden in einem ersten Ausgangsregister des MEMS-Sensors zur externen Übermittlung, insbesondere an ein externes Steuergerät, bereitgestellt. Auf diese Weise kann insbesondere sichergestellt werden, dass die von den ersten Kompensationsparametern festgelegte erste Kompensationsvorschrift vorgegebene Sicherheitsanfor