DE19913675B4

DE19913675B4 - Verfahren und Einrichtung zur Steuerung eines Sicherheitssystems bei Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE19913675B4
Application number: DE19913675A
Authority: DE
Inventors: Rainer Kröger
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1999-03-25
Filing date: 1999-03-25
Publication date: 2006-05-04
Anticipated expiration: 2019-03-26
Also published as: DE19913675A1

Abstract

Verfahren zur Steuerung eines Sicherheitssystemes bei Kraftfahrzeugen, bei welchem von Crash-Sensoren ausgehend, ein Freigabesignal für die Auslösung des jeweiligen Sicherheitssystemes generiert wird, wobei nach Meldung eines crashbedingten Signals von den Crash-Sensoren zu einem frühen Zeitpunkt zunächst vor Freigabe des Auslösesignales des Sicherheitssystemes die aktuelle Geschwindigkeit direkt gemessen, mitbewertet und entschieden wird, ob das Auslösesignal freigegeben wird oder nicht, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Speicher sowohl eine Schwellwertkurve als auch eine Grenzwertkurve jeweils als negativer Beschleunigungsverlauf als Funktion der Zeit als Muster abgespeichert sind, die Grenzwertkurve gegenüber der Schwellwertkurve um einen Betrag zu kleineren Negativbeschleunigungen hin verschoben ist, bei Erreichen der Schwellwertkurve, das Airbagsignal sofort, und bei Erreichen der Grenzwertkurve, die Airbagauslösung zu diesem Zeitpunkt abhängig von der Eigengeschwindigkeit ausgelöst wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Einrichtung zur Steuerung eines Sicherheitssystemes bei Kraftfahrzeugen, bei welchem von Crash-Sensoren ausgehend, eine Freigabesignal für die Auslösung des jeweiligen Sicherheitssystems generiert wird, gemäß Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 5.
Verfahren bzw. Einrichtungen dieser Art dienen zur ereignisbezogenen Auslösung der Sicherheitssysteme bei einem Kraftfahrzeug, wozu das Airbag-System u. a. zählt.
Bei der optimierten Auslösung beispielsweise des Airbag-Systems in einem Kraftfahrzeug steht die zeitlich optimal plazierte Bereitstellung des Airbags im Vordergrund. Der eigentliche Unfall, welcher mit einer entsprechenden Negativbeschleunigung einhergeht, wird mit Crash-Sensoren erfaßt. Diese Crash-Sensoren sind zumeist Beschleunigungssensoren, die eine solche außerordentliche Situation erfassen. Beschleunigung, die im normalen Fahrbetrieb auftreten, werden dabei ignoriert, dagegen führt die Einwirkung von Beschleunigungen oberhalb bestimmter Schwellwerte zur Auslösung des Airbag-Signales.
Die Umwandlung von kinetischer Energie in Verformungsenergie während eines Crashes findet in einem Zeitraum von weit weniger als 1 Sekunde statt. Hieran wird deutlich, daß die auf die Fahrzeuginsassen einwirkenden Impulse, d. h. auch die entsprechenden Beschleunigungen enorm sind. Eine zeitgenaue Plazierung des Airbags in seiner Sollposition, im übrigen auch im Hinblick auf seine Sollhärte, muß innerhalb weniger Millisekunden erfolgen.

Vielfach werden zur Bewertung der gesamten Crash-Situationen auch die Geschwindigkeiten berücksichtigt. Aus der DE 195 47 830 A1 sind daher Maßnahmen bekannt, bei welchen aus den als Crash-Sensoren arbeitenden Beschleunigungssensoren durch Integration über die Zeit die Geschwindigkeit bestimmt wird. Eine solche Maßnahme ist jedoch nicht genau genug und bedingt natürlich die dafür nötige Integrationszeit. Daher ist aus der DE 195 47 830 A1 eine besondere Befassung im Hinblick auf ein optimiertes Integrationsverfahren bekannt. Dies führt möglicherweise zu einer zeitlichen Optimierung, was jedoch wiederum die Genauigkeit der Geschwindigkeitsbestimmung drastisch herabsetzt.

Aus der DE 196 10 684 A1 ist auch lediglich die Einbeziehung der Beschleunigungswerte im Crashfalle bekannt.

Auch aus der DE 4128230 C2 wird das Beschleunigungssignal integriert, so daß nach entsprechender Integrationszeit ein Geschwindigkeitssignal vorliegt.

Nachteilig ist hierbei, daß bei der indirekten Bestimmung der Geschwindigkeit, ein akzeptabel genauer Geschwindigkeitswert entweder nur nach entsprechend langer Integrationszeit zur Verfügung steht, oder unter der Berücksichtigung einer nur kurzen Integrationszeit dafür jedoch nur ein ungenauer Geschwindigkeitswert ermittelbar ist.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 197 42 606 A1 ist ein Verfahren und eine Einrichtung zur Aktivierung von Insassenschutzsystemen in Kraftfahrzeugen bekannt. Die Schutzsysteme werden abhängig von Sensorschwellwerten aktiviert. Um schnell eine Information über die Schwere des zu erwartenden Aufpralls zur Einleitung bzw. Aktivierung entsprechender Maßnahmen zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, daß zunächst die Relativgeschwindigkeit gemessen bzw. ermittelt wird, sodann die Frequenz und/oder die Amplitude der während der Kollision auftretenden Schallschwingung am Fahrzeugrohbau ermittelt wird, und daß die Schwere der Kollision ermittelt wird, und die Aktivierung der entsprechenden Schutzsysteme bei Überschreitung vorgebbarer Geschwindigkeit- und Amplitudengrenzwerte erfolgt.

Des Weiteren ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 43 32 205 A1 ein Dreipunkt-Sicherheitsgurtsystem für ein Kraftfahrzeug bekannt, welches einen Gurtstraffer aufweist, der bei Überschreitung einer kritischen Geschwindigkeitsänderung eine Leistungsstraffung des Gurtbandes ausführt, das zur Milderung der bei angelegten Sicherheitsgurte im Gurtaufrollautomaten gebildeten Federrückzugskraft ein gesteuertes Gegendrehmoment für die Wickelwelle des Gurtaufrollautomaten vorsieht, und der Gurtstraffer für die Leistungsstraffung des Gurtbandes am Gurtschloss angreift.

Darüber hinaus ist aus der DE 197 36 328 A1 eine Einrichtung und ein Verfahren zur Steuerung von Unfallschutz-Auslöseeinrichtungen in Kraftfahrzeugen bekannt.

Des weiteren offenbart die DE 197 36 840 A1 ein Verfahren zur situationsabhängigen Auslösung eines Rückhaltesystems in einem Fahrzeug. Bei diesem bekannten Verfahren werden zunächst mehrere Sensorsignale durch eine Rückhaltesystemsteuerung erfasst und ein Ausgangssignal für jeweils einen von mehreren Aktoren als Funktion von mehreren Sensorsignalen erzeugt. Die Ausgangssignale werden mit vorgegebenen Schwellwerten verglichen und ein Anstörsignal wird an jeden der Aktoren in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis ausgegeben.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren sowie einer Einrichtung der gattungsgemäßen Art einen Ausweg aus der beschriebenen Problematik zu finden.

Die gestellte Aufgabe ist bei einem Verfahren der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Hinsichtlich einer Einrichtung der gattungsgemäßen Art ist die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 5 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung, sowohl in verfahrensgemäßer, als auch in einrichtungsgemäßer Hinsicht, sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.

Kern der Erfindung besteht hierbei darin, daß nach Meldung eines Signals, d. h. eines crashbedingten Signals von den Crash-Sensoren zu einem frühen Zeitpunkt zunächst vor der Freigabe des Auslösesignales des Sicherheitssystemes die aktuelle Geschwindigkeit direkt gemessen, mitbewertet und entschieden wird, ob das Auslösesignal für die Sicherheitseinrichtung freigegeben wird oder nicht.

Dabei wird die Geschwindigkeit nicht mehr aus der Integration der Beschleunigung bzw. des vorliegenden Beschleunigungssignales bestimmt, sondern separat davon direkt bestimmt. Der Verfahrenshergang ist dabei so, daß zunächst der Crash über die Crash-Sensoren gemeldet wird. Liegen die gemeldeten Beschleunigungswerte bereits oberhalb der Schwellwerte, also oberhalb hoher Negativbeschleunigungswerte so erfolgt eine Airbag-Auslösung sofort.

Schwellwerte und die betragsmäßig kleineren Grenzwerte sind jeweils in einem Kurvenverlauf abgelegt. Dabei ist in einem Speicher sowohl eine Schwellwertkurve, als auch eine Grenzwertkurve jeweils als negatives Beschleunigungsverlauf als Funktion der Zeit als Muster abgelegt. Die Grenzwertkurve ist dabei gegenüber der Schwellwertkurve um einen Betrag zu kleineren Negativbeschleunigungen hin verschoben. Erreicht nun das Crashsignal zu einer bestimmten Zeit die Schwellwertkurve, dann wird das Airbagsignal sofort ausgelöst, und zwar ohne die Eigengeschwindigkeit abzufragen. Erreicht das Crashsignal jedoch die Grenzwertkurve zu einem sehr frühen Zeitpunkt, also bei etwas kleinerer Negativbeschleunigung, dann wird vor Airbagauslösung die Eigengeschwindigkeit abgefragt. Ist diese genügend hoch, dann wird eine Airbagauslösung zu einem sehr viel früheren Zeitpunkt generiert. Dies betrifft also solche Fälle, in denen durch eine hohe Eigengeschwindigkeit eine hohe Aufprallwucht zu erwarten ist. Dabei wird dann nicht mehr abgewartet, bis dann erwartungsgemäß irgendwann das Crashsignal die Schwellwertkurve erreicht, sondern die Airbagauslösung erfolgt deutlich früher.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann darin bestehen, daß von den nunmehr in Summe bewerteten Parametern, Beschleunigung und Geschwindigkeit abhängig, die Aggressivität des Airbags entsprechend gesteuert wird. Das heißt bei Mitbewertung der Geschwindigkeit kann das Airbag-System mehr oder weniger schnell oder mehr oder weniger aggressiv ausgelöst werden.

Im Hinblick auf eine entsprechende erfindungsgemäße Einrichtung wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Mittel zur direkten und unabgeleiteten Bestimmung der Geschwindigkeit vorgesehen sind, die wiederum signalschlüssig mit den Steuermitteln für die Sicherheitssysteme verschaltet sind.

Sowohl in verfahrensgemäßer, als auch in einrichtungsgemäßer Weise wird hierdurch erreicht, daß zum einen die Geschwindigkeit zeitgleich, d. h. im selben Zeitfenster ermittelt und erfaßt wird, wie die Erfassung der Beschleunigungswerte und der Bewertung derselben, ob sie über den Schwellwerten liegen oder nicht. Hierdurch bedarf die Geschwindigkeitsbestimmung und die entsprechende Geschwindigkeitsberücksichtigung keiner zusätzlichen Integrationszeit mehr, weil dieselbe nicht mehr aus dem Beschleunigungswert durch Integration gebildet wird. Durch die Zuhilfenahme eines Tachosensors oder Tachogenerators ist die Geschwindigkeit beliebig genau ermittelbar, ohne dabei zusätzliche Zeit, d. h. Integrationszeit zu benötigen, wie dies im Stand der Technik notwendig ist. Dadurch wird das gesamte System wesentlich schneller, und gleichzeitig ist die Bewertbarkeit der gesamten Crash-Situation und der darauf angepaßten Bereitstellung der Sicherheitssysteme wesentlich differenzierter.

Die Erfindung ist sowohl in verfahrensgemäßer als auch in einrichtungsgemäßer Weise in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher beschrieben.
Es zeigt
1: Logische Einheit zur Durchführung
2: Signalverlauf
1 zeigt zum einen den Verfahrenslauf, als auch die logische Anordnung der einzelnen Komponenten, wie sie einrichtungsgemäß zu realisieren ist.
Die Crash-Situation als solches wird von einem Crash-Sensor 1 erfaßt. Dieser besagte Crash-Sensor arbeitet als Beschleunigungssensor, beispielsweise mit piezoelektrisch aufgehängten trägen Massen. Bei einer entsprechend schwellwertbezogenen Auslenkung der besagten trägen Massen wird beispielsweise auf piezoelektrischem oder kapazitivem Wege ein entsprechendes Signal erzeugt. Dieses Signal wird einer Auswerteeinheit 2 zugeführt, in welcher nun der Beschleunigungswert bewertet wird. Die Bewertung desselben bedeutet ein Vergleich, ob der beim Crash auftretende Beschleunigungswert einen Schwellwert überschreitet oder nicht.
Innerhalb der Auswerteeinheit 2 ist eine Grenzwertkurve für die Beschleunigung als Funktion oder in Abhängigkeit von der Zeit gespeichert. Unterhalb der Grenzwertkurve ist noch eine Schwellwertkurve bzw. ein Schwellwertkurvenverlauf abgespeichert.
Wie später noch in 2 zu erkennen ist, ist die Beschleunigung negativ, d.h. auf der Ordinate nach unten negativ steigend aufgetragen. D.h. höhere Absolutwerte sind nach unten steigend aufgetragen. Die Schwellwertkurve ist das absolute „Mußkriterium" für eine Airbagauslösung. D.h. wenn das Crashsignal, also das crashbedingte Negativbeschleunigungssignal zu einer Zeit t den jeweiligen Schwellwert erreicht oder überschreitet, d.h. also die Schwellwertkurve zum Zeitpunkt B schneidet, dann erfolgt auf alle Fälle die Generierung der Airbagauslösung unabhängig von der Geschwindigkeit. Überschreitet also der erfaßte Beschleunigungswert bzw. der der Beschleunigung proportionale elektrische Wert, den jeweiligen Schwellwert zu einer Zeit t, so wird direkt ein Auslösesignal für die Sicherheitssysteme in der Auswerteeinheit 2 generiert und der Auslöseeinheit 5 zugeführt. Dies bedeutet im übrigen auch, daß die Crash-Sensorbewertung zunächst die Auslösung der Sicherheitssysteme in diesem kritischen Fall grundsätzlich und sehr früh bejaht.
Erst wenn das Crashsignal bzw. der Crashsignalverlauf zwischen Grenzwertkurve und Schwellwertkurve liegt bzw. die Grenzwertkurve schneidet, wie beispielsweise im sehr frühen Zeitpunkt A, dann wird zu diesem Zeitpunkt zunächst die Eigengeschwindigkeit abgefragt. Ist diese dann hoch, d.h. höher als 20 km/h, so wird eine Airbagauslösung generiert. D.h. also, daß erst für diesen speziellen Fall die Airbag-Logik 3 von der Auswerteeinheit 2 beaufschlagt wird.
Die Airbag-Logik 3 gemäß 1 fragt dabei die aktuelle Geschwindigkeit aus einem Tachosensor oder -generator 4 ab. Wenn also beispielsweise bereits ein Auslösesignal Ia von der Crash-Sensorbewertung vorliegt, wird nun hierdurch auch bewertet, ob die Geschwindigkeit an oder oberhalb einer Grenzgeschwindigkeit liegt.
Es kann somit unterschieden werden zwischen den Fällen mit und ohne hohe Eigengeschwindigkeit. Im Falle hoher Eigengeschwindigkeit, die schon heißen kann größer oder gleich 20 km/h, führt das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Einrichtung gemäß ihrer Betriebsweise dazu, daß eine frühere Airbagauslösung als sonst üblich verfügbar ist. D.h. das Airbagsystem löst in den kritischen Fällen einer Unfallbeteiligung mit Eigengeschwindigkeit wesentlich früher aus als sonst. Damit es aber nicht generell zu einer frühen, und in manchen Situationen sogar verfrühten Auslösung des Airbags kommt, wird in solchen Fällen erst zuvor noch die Eigengeschwindigkeit geprüft.
Das Freigabesignal Fa ist dabei das Zündsignal welches von der Auslöseeinheit 5 dem Airbag zugeführt wird. Durch die korrelierte Bewertung von Beschleunigung und Geschwindigkeit zum einen und der sehr präzisen, von jeder Integrationszeit unabhängigen Bestimmung der Geschwindigkeit zum anderen, ist nun eine sehr differenzierte Bewertung des Bedarfes des Sicherheitssystemes durch beide genannten Parameter möglich.
Zum anderen ist das Verfahren sowie auch die Einrichtung auf sehr einfache Weise realisierbar und überdies sehr effizient.
2 stellt die oben bereits beschriebene Verfahrensweise im einzelnen dar, in dem die beschriebenen Kurvenverläufe gezeigt werden.
Aus 2 ist zu erkennen, daß bei der Bewertung für die Airbagzündung nicht alleine Schwellwerte ausschlaggebend sind, sondern daß ein gewisser Signalverlauf während des Crashes und eine entsprechende Bewertung von Signalverläufen erst eine optimale auch im Zündzeitpunkt optimierte Airbagzündung ergibt.
2 zeigt den Verlauf des Auslösesignals sowie der Auslöseschwelle, d.h. der Beschleunigung, sowie in gestrichelter Linie den Grenzwertbereich in welchem entschieden wird, ob eine Zündung erfolgt, oder ob zusätzlich d.h. vor Zündung erst noch die Geschwindigkeit abgefragt werden soll. D.h. wenn das Beschleunigungssignal den Grenzwertbereich erreicht, wird vor einer Airbagauslösung zuerst noch die Geschwindigkeit des Fahrzeuges abgefragt. Wenn die Geschwindigkeit v dabei einen bestimmten Betrag überschreitet erfolgt die Auslösung des Airbags.
Daraus ergibt sich folgender Vorteil.
Zu einem frühen Zeitpunkt des Crashes ist noch nicht sicher, ob dieser schwer oder leicht sein wird. Wenn beispielsweise das andere Fahrzeug, sowie auch das eigene Fahrzeug eine hohe Geschwindigkeit hat, würde wegen Unkenntnis dieser hohen Relativgeschwindigkeit das eigene Airbagsystem zu spät auslösen. Der Vorteil besteht somit darin dies zu verhindern, weil in einem solchen Fall das Crashsignal, d.h. der crashbedingte Beschleunigungsverlauf den im Wert deutlich niedrigeren Grenzwert erreicht, und die Eigengeschwindigkeit abfragt. Ist diese groß genug, so kommt es zu einer Airbagauslösung zu einem sehr frühen Zeitpunkt, weil der Beschleunigungsverlauf d.h. der Crashsignalverlauf die Grenzwertkurve deutlich früher schneidet als die Schwellwertkurve, bei welcher der Airbag zwanghaft auslöst.
Insgesamt ist damit eine deutliche Steigerung der Sicherheit und eine von der jeweiligen Bedarfssituation angemessen abhängige Bewertung möglich. Darüber hinaus ist in kritischen Fällen, d.h. in Fällen hoher Eigengeschwindigkeit eine wesentlich frühere Airbagauslösung möglich.

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Sicherheitssystemes bei Kraftfahrzeugen, bei welchem von Crash-Sensoren ausgehend, ein Freigabesignal für die Auslösung des jeweiligen Sicherheitssystemes generiert wird, wobei nach Meldung eines crashbedingten Signals von den Crash-Sensoren zu einem frühen Zeitpunkt zunächst vor Freigabe des Auslösesignales des Sicherheitssystemes die aktuelle Geschwindigkeit direkt gemessen, mitbewertet und entschieden wird, ob das Auslösesignal freigegeben wird oder nicht, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Speicher sowohl eine Schwellwertkurve als auch eine Grenzwertkurve jeweils als negativer Beschleunigungsverlauf als Funktion der Zeit als Muster abgespeichert sind, die Grenzwertkurve gegenüber der Schwellwertkurve um einen Betrag zu kleineren Negativbeschleunigungen hin verschoben ist, bei Erreichen der Schwellwertkurve, das Airbagsignal sofort, und bei Erreichen der Grenzwertkurve, die Airbagauslösung zu diesem Zeitpunkt abhängig von der Eigengeschwindigkeit ausgelöst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherheitssystem ein Airbag bzw. eine Mehrfachanordnung von Airbags ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit direkt von einem Tachosensor ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß abhängig von den bewerteten Parametern wie Beschleunigung und wie Geschwindigkeit, die Aggressivität des Airbags entsprechend gesteuert wird.
Einrichtung zur Steuerung eines Sicherheitssystemes bei Kraftfahrzeugen, bei welchem von Crash-Sensoren ausgehend, ein Freigabesignal für die Auslösung des jeweiligen Sicherheitssystemes über Steuerungsmittel für dieselben generierbar ist, und Mittel (4) zur direkten unabgeleiteten Bestimmung der Geschwindigkeit signalschlüssig mit den Steuerungsmitteln (3) für die Sicherheitssysteme verschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Speicher sowohl eine Schwellwertkurve als auch eine Grenzwertkurve jeweils als negativer Beschleunigungsverlauf als Funktion der Zeit als Muster abgespeichert sind, die Grenzwertkurve gegenüber der Schwellwertkurve um einen Betrag zu kleineren Negativbeschleunigungen hin verschoben ist, und bei Erreichen der Schwellwertkurve, das Airbagsignal sofort, und bei Erreichen der Grenzwertkurve, die Airbagauslösung zu diesem Zeitpunkt abhängig von der Eigengeschwindigkeit ausgelöst wird.
Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der Geschwindigkeit ein Tachogenerator/Tachosensor (4) vorgesehen ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß Crash-Sensor (1) und Tachosensor (4) und Airbag-Logik (3) so miteinander verschaltet sind, daß der Signallauf der crashbedingten Beschleunigungsermittlung und der Ermittlung der aktuellen Geschwindigkeit voneinander unabhängig sind.