CN100448720C - 用于形成起动决定的方法 - Google Patents

Abstract

提出了一种用于形成起动决定的方法，其中起动决定根据行驶动力学数据(a_y、ω_x)形成，其中作为行驶动力学数据将至少一个汽车横向加速度(a_y)以及一个绕着汽车纵轴线的旋转速度(ω_x)相互关联，以形成起动决定。该汽车横向加速度除了阈值决定还用于形成起动决定，其中该阈值根据积分的汽车横向加速度以及积分的旋转速度(ω_x)进行调节。

Description

用于形成起动决定的方法

技术领域

本发明涉及一种用于形成拉回系统起动决定的方法。

背景技术

在DE 101 49 112 A1中已经公开了一种用于形成拉回系统起动决定的方法，特别是对于泥土地行程。对于泥土地行程应该理解为这样一种情形，其中汽车在离心过程之后发生侧向打滑，然后进入到具有高的摩擦系数的地基上，例如车道旁边不牢固的地基。例如如果汽车向右打滑，那么在右侧的轮胎就会受到强烈的减速，这会诱发汽车在不牢固的地基上的扭矩。在DE 101 49 112 A1中该起动决定根据行驶动力学数据来决定，其中使用了与汽车横向速度以及汽车翻转运动相关的浮动角作为行驶动力学数据。然后通过相应的阈值比较来形成起动决定。

在WO 99/47384 A1中已知，根据绕着汽车纵轴线的旋转速度、汽车车速以及汽车横向加速度，在泥土地行程翻车时形成起动决定。在此汽车横向加速度与一个确定的阈值相比较。只有当该固定的阈值被超过的时候，才会形成起动决定。

发明内容

按本发明的用于形成拉回系统起动决定的方法相应的优点是，在泥土地行程的情况下可以实现更早的起动。这不仅取决于汽车横向加速度与旋转速度相关联，而且汽车横向加速度附加地与一个阈值相比较，该阈值根据积分的旋转速度以及积分的汽车横向加速度来调节。通过阈值的匹配可以实现与事故情况更好的匹配。这种匹配在连续的或者更长的时间间隔内进行。这种阈值决定如下理解，将由汽车横向加速度以及优选是汽车横向速度组成的数对与特征曲线相比较。

泥土地行程汽车试验表明，汽车横向速度对于所达到的最大翻转角具有重要影响，并因此对汽车的翻转情况具有重要影响。为形成起动决定检测用于绕着汽车纵轴线旋转的旋转速度传感器的信号并将其与汽车横向上的加速度传感器的信号相关联在任何情况下都是有利的。这在更早的起动方案方面具有更高的可靠性。如上所述，汽车横向加速度会在泥土地行程中在轮胎上施加一个横向制动，并导致翻车。

另外还可以不仅使用汽车横向速度，还使用汽车横向加速度以及绕着汽车纵轴线的旋转速度，由此可以在实现非常早的起动决定的同时还可以实现起动决定的高度可靠性。

通过从属权利要求中列出的措施以及改进方案实现了独立权利要求中给出的用于形成拉回系统起动决定的方法的有利的改进方案。

特别优选将用于汽车横向加速度的阈值根据积分的旋转速度和积分的汽车加速度的比值来构造。这个比值称为汽车翻车敏感度。本发明利用了下面的认识：如果由于运动物体的惯性通过外部作用力来制动，则汽车的惯量就代表惯性力。这个惯性力可以在简化的刚性体假定中通过施加在汽车重心上的力矢量来表示。这在图3中示出。汽车30具有惯性力F_惯性，其矢量指向右方。汽车轮胎的右侧同样可以看出障碍31，其中在施加惯性力F_惯性的重心和障碍31之间的高度是H1。

这样旋转点例如路边石的上边缘越高，这里是障碍31，那么在力保持不变的情况下，由惯性力引起的转矩就越小。在图3中的第二个例子中，汽车33也具有一个惯性力F_惯性，其指向右侧，但是现在高度H2更小了，因为障碍32更高了。结果是转矩也更小了。在结果中显示，旋转点越高，要使汽车倾翻，惯性力必须越大，也就是在汽车中测得的减速度越大，因为是以保持不变的汽车质量为基础的。当旋转点处于重心的高度或者位于重心上方，那么汽车就根本不可能翻车。汽车中的加速度传感器测出加速度，由该加速度可以推得作用力的大小和方向，但是不能推得力的作用点。为了获得引起汽车翻车的横向作用力的大小，根据下面的公式计算汽车的翻车敏感度S_翻转：

在此起始点以及终止点通过合适的应用来构造。一种可行的实现方案在于，将起始时刻T₀定义为加速度超过预定的阈值的时刻，然后将终止时刻T_n设置为a_y的积分达到一个预定的值的时刻。

可以在公式(1)的分母上将a_y的积分从横向速度中减去，该横向速度适用于由于离心引起的泥土地行程的开始阶段。由此在分母中就表示当前横向方向上的速度为多少，其中由于碰撞引起的速度降通过a_y的积分来考虑。由此也可以容易地计算出在汽车横向上的动能。对于侧撞这里可以理解为侧面碰撞到例如路边石或者也可以理解为由于车轮陷入不牢固的地基中而碰撞到侧面。

另外S_翻转的计算可以进一步如下改良，即当满足附加的条件的时候，例如当加速度超过最小值的时候才进行积分。然后S_翻转的计算转换成如下公式：

其中当附加的条件例如a_y的值＞阈值不能满足时，则权重函数f_权重＝0，在所有其它情况下，f_权重＝1。在翻车过程的每个时刻确定翻车敏感度，并相应于基准特性曲线的适用的计算规则修正在这个时刻适用的阈值。

然后由翻车敏感度可以导出参数g(S_翻转)，其以合适的方式改变按照一种方法构成的a_y的阈值。用于导出参数g(S_翻转)的一种方案是通过一个解析公式或者另一个特性曲线(参见表格)给出，通过解析公式或者另一个特性曲线可以将每个S_翻转的值对应参数g(S_翻转)。g(S_翻转)的效果例如可以是，将存在的a_y的阈值提高g(S_翻转)，即

阈值(新)＝阈值(旧)+g(S_翻转)，

或者与g(S_翻转)相乘，即

阈值(新)＝阈值(旧)*g(S_翻转)。

通过g(S_翻转)来修正阈值的一个例子在图4中给出。

另外有利的是，旋转速度与阈值作比较，该阈值同样根据积分的旋转速度以及积分的汽车横向加速度来调节。在此也可以将翻车敏感度用于调节如上所述的旋转速度阈值。对于该旋转速度也可以使用阈值的基准特性曲线，该基准特性曲线根据翻转敏感度进行修正。

附图说明

附图示出了本发明的实施例，下面对其进行详细的描述。

附图示出：

图1示出了用于执行按本发明方法的装置的方框图；

图2示出了按本发明方法的方框图；

图3示出了设置在侧面的不同高度的障碍的作用；以及

图4示出了翻车敏感度和阈值的修正值之间的关系。

具体实施方式

用于检测翻车事件的现代系统使用微型机械旋转速度传感器来工作，其通过数字积分也可以计算旋转角。旋转速度信息和旋转角度信息的结合可以预测翻车，并由此形成起动决定，其比通过倾角传感器的固定的角度阈值的起动具有更高的鲁棒性和灵活性。基于旋转速度传感器的翻车检测系统由此除了翻车检测的原始应用、起动敞篷轿车中的可逆转的翻车保护弓架外，还允许起动不可逆转的拉回装置如烟幕爆发式安全带拉紧器以及车窗气囊。典型的翻车过程是这样引起的，当汽车在直线行驶期间由于环境情况，迫使汽车在z向运动，也就是垂直方向运动，这导致汽车的旋转。对这种情况的典型的例子是车道旁边倾斜的斜面以及斜坡，这在实践上由侧面的导板给出。对于这种方式，产生的横向加速度相对比较低，乘客较迟才进入甚至不会进入所谓的“非正常乘坐位置”的情况，这样乘客保护系统只有在相对比较晚的时刻上才有必要起动。在此“非正常乘坐位置”的情况表示乘客不在车座位置，在这种情况下乘客可以通过拉回装置最佳地得到保护。

但是在所谓的泥土地行程倾翻的情况下就不一样了。这种情况下，汽车在离心过程之后侧向打滑，并且进入具有较高摩擦系数的地基，该地基是车道旁边不牢固的地基。如果汽车向右打滑，那么右侧的轮胎就要承受剧烈的减速，这会导致汽车的角动量。与前述的翻车过程的重要区别是，乘客由于汽车较高的横向减速很早就进入“非正常乘坐位置”。由此必须在较早的时刻通过触发合适的保护装置例如车窗气囊来保护乘客使其避免由于碰撞到B立柱或者车窗玻璃上而造成受伤。这种较早的起动不能使用当前的系统不发生危险地运行，在许多非起动情况下会无意地起爆拉回装置。本发明介绍的方法可以在泥土地行程的情况下实现更早的起动时刻。

为了在泥土地行程的情况下实现这种早的起动，本发明除了使用旋转速度以及y向和z向加速度的参数外还使用了以合适的方式确定的y向汽车速度，即汽车横向速度。

根据本发明，起动决定这样形成，即除了旋转速度和汽车横向加速度的关联，汽车横向加速度还用于阈值决定，其中该阈值根据积分的旋转速度以及积分的汽车横向加速度来调节。为此优选使用汽车横向速度。

以合适的方式进行滤波的汽车横向加速度a_y特别适用于阈值决定，因为施加在轮胎上的横向加速度引起了翻车过程。如根据汽车试验已经证明的那样，在汽车横向速度v_y下降的情况下横向加速度a_y必定要增加，才能使汽车翻车。在此其关系通常不是线性的，并可以通过阈值决定来考虑。临界横向加速度也就是可以引起翻车的横向加速度作为汽车横向速度的函数更确切地说明，汽车横向速度越接近高速的所谓“临界滑移速度(CSV)”，则得到更大的梯度。该CSV定义为汽车的横向速度，在这个临界滑移速度之下根据基本物理原理也就是能量平衡是不可能发生汽车倾翻的。特性曲线的精确形式与汽车类型以及对系统的要求有关。但是在下面的实施例中总是以此为基础，即特性曲线，也就是临界横向加速度的绝对值作为汽车横向速度的函数，对于在下降的v_y值单调增加。

除了a_y以外以适当的方式进行滤波的绕着汽车纵轴线的旋转速度ω_x也适用于阈值决定，其在这里是作为关联值使用的。尽管使用ω_x没有这么直观，因为其是横向减速，这种横向减速引起泥土地行程。但是相应的汽车试验得出的结果是，在适当的滤波中ω_x以及a_y都适合作为起动阈值的参数。

首先时间上连续地近似精确地确定汽车横向速度v_y，然后在满足算法的起动条件后，将检测到的a_y、ω_x以及v_y的值连续地、也就是在算法的每个回路中与以特性曲线形式存储的临界值相比较。如果参数对(a_y，v_y)的值在某个时刻超过了特性曲线的临界值，则满足主要起动条件。另外必须保证，该横向加速度事实上也会引起旋转。这在下面会进一步讨论。除了a_y以外，ω_x也可以与根据v_y调节的阈值进行比较，或者根据v_y的阈值可以作为ω_x的函数进行改变。

下面总是以此为基础，即a_y为负，也就是说是减速，而v_y以及旋转速度ω_x为正。由此出发，即a_y由气囊控制设备中的传感器确定，这样符号根据由侧滑引起的泥土地行程向左或者向右来规定。同样v_y的符号根据确定v_y的习惯来规定。在微控制器、也就是在气囊控制设备中的处理器中进行转换时，下面的方法给出：

由所有的参数v_y、a_y以及ω_x形成这些量(

)。另外通过符号检查保证v_y、a_y以及ω_x说明在同一方向上翻车过程的条件。

能使得汽车翻倒的横向加速度主要由汽车的重心位置以及轮距确定，并通过使用静态稳定系数(SSF)计算获得。对于小汽车以及运动型多功能车典型的数值大致处于SSF＝1.0至1.7的范围内。SSF相应于单位为g的横向加速度，该加速度对于汽车的翻转是必要的。|a_y|与v_y的特性曲线作为最小的起动阈值总是具有一个值，该值对于相应的汽车处于以g为单位的SSF值之上。但是根据地基，也可以在所有的轮胎上建立高的加速度，也就是在向右或者向左侧滑时不仅在右轮胎或者左轮胎上建立这个高的加速度，这样虽然汽车发生侧滑，但是不会引起足够的转矩使得汽车翻车。如果只有当作为v_y的函数|a_y|的阈值被超过的时候才会形成起动决定，这样能够在最不利的情况下即在剧烈的汽车横向加速度的情况下导致起动，而不用建立翻转角。为了在这种情况下抑制起动，有利的是将一个附加的起动条件关联到旋转速度信号上。下面的方法作为对旋转速度信号的附加考虑的可能实现方案给出：

a)作为附加的起动条件必须超过以合适的方式滤波的旋转速度的阈值。

b)作为附加的起动条件必须超过积分的旋转速度的阈值，也就是建立的角度的阈值，其中有利的是，积分的开始与旋转速度阈值的超越相关联。

c)另外旋转速度积分的开始可以与汽车横向加速度的阈值超越相关联。在这种情况下，旋转速度只有当以适当的方式进行滤波的汽车横向加速度处于预定的值以上时才进行积分。然后作为附加的起动条件要求所得到的积分必须超过阈值，该积分具有角度的量纲。

当把ω_x的起动阈值看作v_y的函数时，刚才所描述的任务不能完成。但是对于非泥土地行程相关的行驶机动性，例如在狭窄且快速的曲线行驶时，可能会形成很高的旋转速度，这可能会导致误起动。在这种情况下附加地引入一个基于汽车横向加速度传感器信号的阈值的话是有利的。类似于前述的基于旋转速度信号的附加起动条件来说明下面的转换的例子：

a)作为附加的起动条件，必须超越以合适的方式滤波的汽车横向加速度的阈值。

b)作为附加的起动条件必须超越积分的汽车横向加速度的阈值、也就是速度降的阈值，其中将积分的起始与汽车横向加速度的阈值超越相关联是有利的。

c)另外将汽车横向加速度的积分与旋转速度的阈值超越相关联：在这种情况下，只有当以合适的方式滤波的旋转速度处于预定的值以上时才开始对汽车横向加速度进行积分。作为附加的起动条件要求所得到的积分必须超越阈值，该积分具有速度的量纲。

也就是在任何情况下，对于起动决定将旋转速度传感器的信号与加速度传感器的信号相关联都是有利的。到目前为止描述的方法中，主起动决定根据a_y和ω_x的特性曲线作出，然后附加的较次要的起动条件以ω_x或者a_y响应的合理化检查为基础。当然a_y和ω_x的起动决定也可以是平等的，也就是说不仅对于a_y而且对于ω_x都定义特性曲线，其起动决定以合适的方式相互关联，例如通过一种简单的逻辑与。另外将a_y以及ω_x以合适的方式进行处理(例如滤波以及积分)并相关联。

图1以方框图解释了按本发明的装置。为简单起见这里只示出了这些参与按本发明方法的组件，当然可能有更多的组件属于整个装置。检测绕着汽车纵轴线的旋转速度ω_x的旋转速度传感器10连接到处理器11的第一输入端。在处理器11的第二输入端上连接一个加速度传感器12，该加速度传感器12检测汽车横向加速度。在处理器11的输出端连接了拉回装置13，如气囊、安全带拉紧器以及翻车保护弓架。组件10、11以及12可以处于一个共同的控制设备中。但是也可以将传感器10和12设置在控制设备外部，而处理器11位于控制设备中，该处理器例如可以是一个微控制器，其中传感器例如可以设置在一个运动学传感器平台上。传感器10和12可以连接到微控制器11的模拟输入端。然后在微控制器11中进行模数转换。但是对于传感器10和12可以都是数字传感器，其输出的已经是数字信号。然后前后一致地使用控制器11的数字输入端，以检测旋转速度传感器10和加速度传感器12的传感器信号。

微控制器11使用参数ω_x和a_y，以对翻车过程作出起动决定。大部分的翻车过程都是绕着汽车纵轴线进行的。在此起动决定根据阈值决定来作出，阈值决定涉及汽车横向加速度a_y以及必要时涉及旋转速度ω_x。这里该阈值对于不同的情况即会导致不同高度的回转点的不同的障碍会变化。a_y的阈值根据积分的旋转速度ω_x和积分的汽车横向加速度a_y的比值来构成。然后将a_y与该阈值作比较。如果处于阈值之上，则形成起动决定，如果处于阈值之下，则抑制起动决定。

图2以方框图解释了按本发明方法的流程。在方框20中通过加速度传感器12检测汽车横向加速度a_y。该汽车横向加速度a_y一方面在方框21中进行积分，另一方面在方框24中与一个阈值作比较，该阈值根据积分的汽车横向加速度以及在方框23中积分的旋转速度确定。阈值比较的结果在方框26中获得，以由比较结果形成起动决定。旋转速度ω_x在方框22中由传感器10检测。该旋转速度也是一方面如上所述在方框23中进行积分，另一方面在方框25中同样进行阈值比较，其中这个阈值也是根据积分的旋转速度以及积分的汽车横向加速度形成。阈值的形成如所述那样通过比值形成，这样所谓的翻车敏感度分别调节阈值。在方框25中的旋转速度ω_x与其阈值的阈值比较的结果在方框27中获得，并用于进一步的处理。

图3示出了两种典型的情况。左边汽车30的惯性力F_惯性向右指向。该惯性力作用在汽车重心上。在此示出了表示惯性力的箭头。汽车30向右朝着障碍31运动。因此通过障碍31引起一个转矩，其由F_惯性*H的乘积获得。在此H是障碍上边缘(回转点)和汽车重心之间的垂直距离。比较在图3中左边的图和右边的图，H1＞H2，这样在右边的情况中必须要有更大的力或者减速度作用在汽车上，才能产生使汽车开始翻转的相同的转矩。

在图4中在横坐标上以任意单位描绘了翻车敏感度S_翻车。在纵坐标上同样以任意单位描绘了修正因子g(S_翻车)。曲线40描述了其关系。这里是经验关系。曲线40也可以用线性的或者指数的形式替代。

Claims (5)

1.用于形成拉回系统起动决定的方法，其中该起动决定根据行驶动力学数据(a_y，ω_x)形成，其中将作为行驶动力学数据的一个汽车横向加速度(a_y)以及一个绕着汽车纵轴线的旋转速度(ω_x)相互关联，以形成起动决定，其特征在于：该汽车横向加速度(a_y)除了形成阈值决定还用于形成起动决定，其中第一阈值至少根据积分的汽车横向加速度(a_y)以及积分的旋转速度(ω_x)进行调节，汽车横向加速度与所述第一阈值相比较，用于形成起动决定。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一阈值根据积分的旋转速度(ω_x)与积分的汽车横向加速度(a_y)的比例进行调节。

3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述积分根据汽车横向加速度(a_y)开始，起始时刻(T₀)定义为加速度超过预定的阈值的时刻，并且该积分根据汽车横向加速度(a_y)的积分值终止，终止时刻(T_n)设置为横向加速度(a_y)的积分达到一个预定的值的时刻。

4.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述旋转速度(ω_x)也与用于形成起动决定的第二阈值作比较，该第二阈值根据积分的旋转速度(ω_x)以及积分的汽车横向加速度(a_y)形成。

5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于：所述第二阈值根据积分的旋转速度与积分的汽车横向加速度(a_y)的比值来形成。

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