CN101035696A - 用于在汽车中识别倾翻情况的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

作为状态参数求出绕着汽车纵轴线(x)的旋转速度(ω)和汽车在侧向的倾角(θ)。当状态参数在由其展开构成的状态面中超过一个启动阈值特征曲线(THD)时，即识别出倾翻情况。

Description

用于在汽车中识别倾翻情况的方法及装置
本发明涉及用于在汽车中识别倾翻情况的一种方法及一种装置。
汽车越来越多地装备了被动监管系统，例如安全带张紧器，帘幕侧气囊，头部气囊和前气囊。可靠地识别事故情况对每一位汽车乘客的安全而言非常重要，这就要求使用相应的监管机构。此外必须保证基本上避免监管机构的误启动，以避免此后必要的维修。
对于汽车乘客来说特别危险的一种事故状况是汽车绕着其纵轴线倾翻。
由EP 0 327 853 B1已知一种用于使保护汽车中乘客的安全系统有效开启的方法。由加速度传感器的信号经两次积分后导出一个描述汽汽车中乘客前移量的危险信号。为此预测乘客到未来某个时刻相对于汽车所经历的行程。该行程由从零位一直到当前时刻已经经历的行程、速度、此后的加速度及加速度对时间的一阶导数组成。这些都会考虑相应的因子进行加权，而后进行时间积分。通过相应地对加速度传感器的测量信号加以考虑来算出与方向相关的前移量，该加速度传感器一方面检测纵向加速度，另一方面检测横向加速度。然后根据所预期的前移量来触发相应的监管机构，也就是例如引爆一个安全气囊。
本发明的任务是提供用于在汽车中识别倾翻情况的一种方法及一种装置，该方法或者该装置实现了对倾翻情况进行稳定而可靠的识别。
本发明的突出之处在于用于在汽车中识别倾翻情况的一种方法和一种相应的装置，其中作为状态参数计算围绕汽车纵轴线的旋转速度和汽车在侧向方向上的倾角。为此目的优选在汽车中设置合适的传感器，根据其测量信号可以算出旋转速度和倾角。当状态参数在由其展开的状态面内超过启动阈值特征曲线时，即识别出倾翻情况。对大量不同的倾翻情况、也就是即使与典型的试验-倾翻情况不同的倾翻情况进行可靠地识别也可以简单地实现。对于典型的试验-倾翻情况应理解为在这方面规定的事故场景，例如汽车在柔软的土地上的侧偏，或者在侧面碰撞到路边石上。通过这种方式可以简单地保证稳定而可靠地识别倾翻情况。此外还可进行简单地校准。
在本发明的一种优选设计方案中，启动阈值特征曲线在状态面中在动态和静态滚动点之间线性延伸。相应的启动阈值表征在状态面的相应点中用于使汽车倾翻所必要的滚动能量。静态滚动点是指倾翻基本上由汽车的势能所引起的滚动点。动态滚动点则是指汽车的倾翻基本上由汽车的动能所引起的滚动点。通过在启动阈值特征曲线的特征曲线的静态和动态滚动点之间的直线很容易构造启动阈值特征曲线，但对于相应的在其中预期会发生汽车倾翻的情况还是能够进行十分精确的描述。
根据本发明另一种优选的设计方案，预测汽车的倾角。由此就能够特别早地识别出即将发生的汽车倾翻，这具有以下优点，必要时有足够的时间来启动相应的合适的监管机构。
在这一方面有利的是，根据所检测到的汽车横向加速度或竖向加速度来预测汽车倾角。由此可以实现高质量的预测。
根据本发明另一种优选的设计方案，预测旋转速度。由此就能够特别早地识别出即将发生的汽车倾翻，这具有以下优点，必要时有足够的时间来启动相应的合适的监管机构。
在这一方面还有利的是，根据所检测到的汽车横向加速度和/或竖向加速度来预测旋转速度。这里的竖向加速度是指沿汽车竖轴线方向的加速度。而这里的横向加速度则是指沿汽车横轴线方向的加速度。以这种方式可以简单地保证高质量的预测。
根据本发明另一种优选的设计方案，在识别典型的倾翻情况时可以如此修正其中一个状态参数，即使得超过启动阈值特征曲线。由此可以简单地保证典型的倾翻情况可靠地启动相应的监管机构。
根据本发明另一种优选的设计方案，根据所检测的汽车横向和/或竖向加速度来进行校验来作为最终识别出倾翻情况的其它前提。由此可以简单地减小错误地探测到翻车情况的可能性。
根据本发明另一种优选的设计方案，根据旋转速度来求出倾角。这可以特别简单地对旋转速度求积分来实现。由此可以借助于很少数量的传感器、优选仅使用一个传感器来求出这个状态参数。
下面根据附图来说明本发明的实施例。附图示出：
图1是具有用于识别倾翻情况的装置的汽车；和
图2是用于识别倾翻情况的装置的方框图。
汽车1(图1)、尤其是机动汽车具有一根纵轴线x，一根横轴线y和一根竖轴线z。旋转速度ω是指围绕汽车纵轴线x进行的旋转的角速度。
在汽车中优选布置一个旋转速度传感器3，该旋转速度传感器测定旋转速度ω。作为替代方案也可以借助于其它合适的测量参数来计算该旋转速度ω。
此外设置一个第一加速度传感器5，其用于检测横向加速度gy。此外设置一个第二加速度传感器7，其用于检测竖向加速度gz。此外在汽车中设置一个控制器9，其用于根据传感器的测量信号来识别汽车1的倾翻情况，此外还用于相应地触发一个或多个执行机构11来启动一个或多个被动监管机构，例如一个或多个安全带拉紧器，一个或多个帘幕侧气囊、头部气囊或者其它气囊。
控制器9将在下面根据图2的用于识别倾翻情况的方框图来更详细地阐述。
向方框B1作为输入参数输入旋转速度ω，横向加速度gy和竖向加速度gz。方框B1包括一段存储在控制器中的程序，这段程序在汽车运行期间加载并运行。这段程序在一个步骤S1中开始，必要时在这个步骤中对变量进行初始化。
在步骤S2中获取旋转速度ω。这一点优选通过相应地扫描旋转速度传感器3的测量信号实现。
紧接着在步骤S4中算出汽车1在侧向上的倾角θ。如果对此没有设置自身的传感器，这一点可以简单地通过将旋转速度ω对时间进行积分以足够的精度实现。
在步骤S6中算出第一和/或第二和/或第三修正因子k1，k2，k3。修正因子可以是固定的，也可以与横向加速度gy和/或竖向加速度gz有关。根据横向加速度gy和/或竖向加速度gz计算第一到第三修正因子k1，k2，k3优选借助于事先对汽车进行相应试验得到的或通过模拟计算得到的特性曲线族来进行。但作为替代方案也可以通过相应的解析函数来进行分配。
在步骤S8中计算预测的旋转速度ωpred。这优选按照步骤S8中给出的公式进行。其中
Figure A20058001982600051
表示旋转速度ω对时间的导数。T1，T2，T3表示试验-倾翻情况的项(Term)。这种试验-倾翻情况是典型的倾翻情况，其规定用于某些特定的情况。例如第一项T1表征在柔软土地上汽车的侧滑。在这种情况下竖向加速度gz首先等于零而横向加速度gy具有一个几乎恒定的值，而且旋转速度ω在开始也有一个微小值。但是当竖向加速度gz，横向加速度gy和旋转速度ω具有相应的特征性变化走向时，则在这种情况下可以预期到倾翻，并且将第一项T1赋予一个特征值。
第二项的一个例子是侧面碰撞路边石或类似的障碍物。在这种情况下旋转速度ω几乎为零，而同时已经有一个很大的横向加速度gy。那么在这种情况下将第二项T2置于一个特征值。第三项的一个例子则是这样的情况，在该情况下汽车1的一个或者然后是两个同侧的车轮碰上一个斜坡，这例如在公路护栏的情况下就是如此。这种情况下汽车1首先会在竖轴线方向上获得一个强烈的加速度，也就是竖向加速度gz，并且随后旋转速度ω才会升高。在旋转速度ω和竖向加速度gz出现相应的数值的情况下，就赋予第三项相应的特征值。
当这些项T1-T3中的至少一个具有一个特征值时，在计算预测的旋转速度ωpred时将一个可预先设定的高的附加值加到本来预测的旋转速度ωpred上。根据控制器9的设计方案可以在计算预测的旋转速度ωpred时考虑或者不考虑相应的项T1-T3。优选在步骤S8中在计算预测的旋转速度ωpred时考虑这些项T1-T3。
在步骤S10中计算预测的倾角θpred。这优选按照在步骤S10中给出的公式进行。通过考虑第三修正因子k3和旋转速度ω的时间导数 的积可以很好的预测倾角θ。但在一种简单的设计方案中也可以不考虑这个积。
紧接着程序在步骤S12中在步骤S2中的处理重新开始之前保持一个可预先给定的等待时间T_W，该等待时间T_W例如可以为1毫秒。在等待时间T_W内优选运行控制器9的其它函数。在一种特别简单的程序设计方案中也可以放弃步骤S6到S10，或者放弃步骤S6到S10中的一个或多个步骤。
方框B2作为输入参数具有预测的旋转速度ωpred和倾角θ。该预测的旋转速度ωpred和倾角θ构成了状态参数，并展开一个状态面。启动阈值特征曲线THD在静态和动态滚动点ST，D之间直线延伸。从静态滚动点ST开始倾角θ继续增加时，特征曲线关于预测的旋转速度ωpred具有一个几乎恒定的、尤其就是恒定的变化曲线。从动态滚动点D开始，该特征曲线随着预测的旋转速度ωpred的不断增加关于倾角θ具有一个几乎恒定的、尤其就是恒定的变化曲线。当状态参数超过启动阈值特征曲线THD时，就设置一个第一倾翻标记U1。例如在点12处就是这种情况。在方框B2中绘出了状态面的第一象限。相应的也适用于状态面的第三象限，在第三象限中倾角θ和预测的旋转速度ωpred均具有负的符号。
此外设置了一个方框B4，其输入参数是竖向加速度gz和横向加速度gy。在方框B4中计算一个用于识别倾翻情况的校验值，如果这个校验值随后指示一个可信的倾翻情况，则在方框B4的输出端设置一个第二倾翻标记U2。方框B5是一个与门元件，当同时设置第一和第二倾翻标记U1，U2时，在该与门元件的输出端设置一个第三倾翻标记U3。方框B5的输入端可以具有带有一个可设定的保持时间的保持元件，这些保持元件用于将作为与门元件的输入值的第一或者第二倾翻标记的设置保持该可以设定的保持时间。
此外优选设置一个方框B7，它的输入参数是旋转速度ω和预测的倾角θpred。方框B7相应于方框B2设置，其中仅仅对输入参数作了相应的改变。与此相应，方框B7用于当状态参数超过启动阈值特征曲线THD时设置一个第四倾翻标记U4。
此外设置一个方框B8，在方框B8中对倾翻情况进行相应于方框B4的校验，并在确认倾翻情况时据此设置一个第五倾翻标记U5。方框B9是一个与门元件，当输入端不仅设置第四、而且设置第五倾翻标记U4和U5时，在该方框B9的输出端设置一个第六倾翻标记U6。这里同样可以在输入端设置相应的保持元件。
方框B11是一个或门元件，当设置第三或第六倾翻标记U3，U6中的至少一个时，则在该方框B11的输出端设置一个第七倾翻标记U7。方框B12表示一个可能冗余的控制器，其出于安全目的设置，并且当其识别到相应的倾翻情况时设置一个第八倾翻标记U8。这个冗余的控制器优选与图2的方框图中示出的系统同样构造。如果第七和第八倾翻标记U7，U8输入到方框B14上，那么就产生一个用于执行机构11的控制信号FNF，该控制信号例如用于随后引爆一个帘幕气囊。在必要时控制器9也可以只包括其中一条线路，这些线路通过方框B2，B4，B5或者B7，B8，B9构成。

Claims (10)

1.用于在汽车中识别倾翻情况的方法，其中
-作为状态参数求出绕着汽车(1)的纵轴线(x)的旋转速度(ω)和汽车(1)在侧向的倾角(θ)，并且
-当状态参数在由其展开构成的状态面中超过启动阈值特征曲线(THD)时，即识别出倾翻情况。
2.按权利要求1所述的方法，其中所述启动阈值特征曲线(THD)在状态面内在一个动态和一个静态滚动点(ST，D)之间直线延伸。
3.按前述权利要求中任一项所述的方法，其中预测汽车的倾角(θ)。
4.按权利要求3所述的方法，其中根据检测的汽车(1)横向和/或竖向加速度(gy，gz)来预测所述倾角(θ)。
5.按前述权利要求中任一项所述的方法，其中预测所述旋转速度(ω)。
6.按权利要求5所述的方法，其中根据检测的汽车(1)横向和/或竖向加速度(gy，gz)来预测所述旋转速度(ω)。
7.按前述权利要求中任一项所述的方法，其中在识别出典型的倾翻情况时，按如下方法修正其中一个状态参数，使得超过启动阈值特征曲线(THD)。
8.按前述权利要求中任一项所述的方法，其中根据所检测的汽车(1)横向和/或竖向加速度(gy，gz)进行校验来作为最终识别出倾翻情况的另一前提。
9.按前述权利要求中任一项所述的方法，其中根据旋转速度(ω)来求得所述倾角(θ)。
10.用于在汽车中识别倾翻情况的装置，其用于：
-求出绕汽车纵轴线(x)的旋转速度(ω)和汽车(1)在侧向的倾角(θ)作为状态参数，
-当状态参数在由其展开构成的状态面中超过一个启动阈值特征曲线(THD)时，识别出倾翻情况。
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