CN101945781A - 用于触发车辆的人员保护装置的方法和控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于触发车辆的人员保护装置的方法和控制装置，其中倾翻过程导致人员保护装置的触发。依据运动学的转动量、附着以及静态稳定性因数识别该倾翻过程。借助侧倾角速度和侧倾角确定转动状态。由车辆横向加速度和车辆垂直加速度确定附着状态。借助所述附着状态和所述转动状态识别倾翻过程，其中所述附着比所述静态稳定性因数大很多。

Description

用于触发车辆的人员保护装置的方法和控制装置

技术领域

本发明涉及按照独立权利要求所述类型的一种用于触发人员保护装置的方法和控制装置。

背景技术

由DE 10 2006 018 029 A1已知一种用于触发人员保护装置的装置以及方法，其中倾翻过程导致人员保护装置的触发。依据附着系数和稳定性因数确定该倾翻过程。

发明内容

与之相比，具有独立权利要求所述特征的、用于触发人员保护装置的依据本发明的方法以及依据本发明的控制装置具有以下优点：通过转动状态和附着状态的组合识别倾翻过程，所述转动状态由侧倾角速度和侧倾角确定，所述附着状态由车辆横向加速度和车辆垂直加速度确定。在此所述附着比静态稳定性因数大很多。由此例如能够省去所谓的行驶动力学观察装置。本发明尤其适用于在小于10度的小侧倾角范围内识别倾翻过程。依据本发明不需要在传感器数据的基础上实现当前的车辆动力学的分析，其对于行驶动力学系统(ESP)是典型的。相反地，当前的行驶动力学状态的评估是间接地仅通过作用力和转矩实现。由此本发明在具有倾翻识别的高可靠性的同时简化这样的倾翻过程的识别。

在这里控制装置是一种电气装置，其处理传感器信号并输出相应的控制信号。在这里的控制装置一般具有特有的例如由金属和/或塑料制成的外壳。

触发在此意为人员保护装置的激活，所述人员保护装置在这里被设计为被动的，如安全气囊、安全带拉紧器等。

运动学的和转动的量在这里理解为加速度和侧倾角速度以及侧倾角。

在本发明中，如在从属权利要求中所描述地，所述附着，也被公知为摩擦系数，由车辆横向-和车辆垂直加速度确定。

所述静态稳定性因数，通常被缩写为SSF，涉及给出相对于倾翻过程的阻力的计算值。因此为了计算它采用车辆的几何特性。能够这么说，所述静态稳定性因数是针对车辆低稳度的量。所述稳定性因数例如能够由车辆宽度和重心的高度确定。所述宽度例如通过被安置在同一轴线上的右边和左边轮胎的距离给出。所述重心通常在实验室中确定，其中所述静态的稳定性因数越低，车辆在碰撞中翻转的可能性越大。

侧倾角速度是绕车辆纵轴的转动速度，其中车辆当其翻转时最常见绕这一车辆纵轴翻转。侧倾角是指积分的侧倾角速度，其中所述侧倾角也能被直接测量。还存在转动加速度传感器，其能够被用于通过相应的积分确定侧倾角速度和侧倾角。“积分”这一概念说的是重实效的，其中涉及通常的计算机积分。通过这两个参数，即侧倾角速度和侧倾角，通过这一值对表征所述转动状态。

与之相比，所述附着状态通过由车辆横向加速度和车辆垂直加速度组成的值对决定。由此，随后确定在横向的车辆方向上的附着。所述附着状态因此等于所述附着或者等于由所述附着直接推导出的量。

依据本发明，作为附加条件将认识到所述附着必须比所述静态稳定性因数大很多，以便使依据本发明的方法有利地得到应用。

所述接口能够以硬件和/或软件方式构造。其尤其能够是分布式的，以便提供各种传感器信号，即车辆横向-和车辆垂直加速度以及侧倾角速度和侧倾角。如上所述，能够测量或者计算所述侧倾角。这也适用于所述侧倾角速度。

所述分析电路能够涉及如微控制器或者其他处理器类型的处理器。尤其也能够考虑多核处理器类型。然而，所述分析电路也能够是为确定的目的而设计的相应的硬件电路，例如作为集成电路。在这里至少部分分立的实施也是可能的。从属权利要求中的附着状态模块、转动状态模块、融合模块、触发模块以及分类模块相应地以硬件和/或软件方式构造。即这些模块在微控制器上能够涉及软件模块。然而，如果所述分析电路被构造为纯硬件电路，则其能够涉及电路区段。

所述触发电路是通常与所述分析电路分离的电路块，所述电路块也被构造为集成电路，例如被构造为包含控制装置各种功能的ASICS系统的一部分。所述触发电路在此具有电控功率开关，所述电控功率开关在触发情况下开启用于安全气囊的点火元件的点火电流。

通过从属权利要求中所列举出的措施和改进方案能够有利地改进在独立权利要求中给出的用于触发车辆的人员保护装置的方法以及控制装置。

有利的是，依据车辆横向加速度除以车辆垂直加速度确定所述附着。这还能够通过相应的校正，因数或加数来补充，其因而改善结果。由此表征车辆横向上的附着，其对于给定的翻转被视为非常重要的。近似的表达也能够替代所述除法，在所述近似的表达中没有设置除法。

此外有利的是，所述转动状态和所述附着状态各被划分成至少三种类型。依据这些分类确定所述倾翻过程。还进行将所述分类融合成总分类。为此能够采用依据本发明给出的分类模块。

如上所述，所述方法优选地在侧倾角小于15度的情况下使用。即，如果侧倾角较大，则能够采用其他的方法。

此外有利的是，针对由侧倾角速度和侧倾角组成的值对，预先给定至少三个区域。在此，第一区域包括第一值对，其不依赖于车辆横向加速度、车辆垂直加速度(在横向和垂直方向上的当前的有效的力)以及转矩指示所述倾翻过程。即这一第一区域描述在任何情况下均导致倾翻过程的事件。因此不再存在反转。第二区域包括第二值对，其指示无倾翻过程，即在这一区域内完全不产生倾翻过程。第三区域，包括第三值对，仅在所述转动状态和所述附着状态总体上引起倾翻过程时指示倾翻过程。在此依据静态的车辆参数、车辆垂直加速度、侧倾角和附着来确定所述第二和所述第三区域之间的阈值。

除此之外有利的是，所述静态的车辆参数在此是静态稳定性因数、车辆质量、静止状态下的重心高度以及侧倾方向上的惯性矩。

侧倾角速度传感装置和用于获取车辆横向以及垂直加速度的加速度传感装置有利地被安装在控制装置内。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出，并在下面的说明书中对其进行详细解释。附图中：

图1示出了车辆中具有相连接的元件的依据本发明的控制装置的电路方框图，

图2示出了在微控制器上的软件模块的示例性配置，

图3示出了依据本发明的方法的信号流图，以及

图4示出了侧倾角速度侧倾角图。

具体实施方式

图1示出了车辆FZ中具有相连接的元件的依据本发明的控制装置ABSG的电路方框图。在本发明中，在所述控制装置ABSG上连接有传感器控制装置DCU。安全气囊控制装置ABSG又连接到人员保护装置PS如安全气囊或安全带拉紧器上。传感器控制装置DCU至少容纳依据本发明必要的传感装置，即侧倾角速度传感装置WR、用于获取车辆横向加速度的加速度传感装置FQ和另一个用于获取车辆垂直加速度的加速度传感装置FV。另外的加速度传感器和其他的传感器如固体声传感装置等能够被包含在所述控制装置DCU内。替代地，能够将至少部分的加速度传感装置安置在安全气囊控制装置ABSG内或者分离地作为外围传感器安置在车辆FZ内各种位置。

传感器WR、FQ和FV的传感器数据在这里通过接口IF1传递到安全气囊控制装置ABSG并在此传递到接口IF2。所述接口能够被构造为点对点连接或者被构造为总线连接。此外在传感器信号的控制装置DCU内已能够设置预处理。其例如包括通过积分由侧倾角速度推导出侧倾角。

接收到的传感器数据从接口IF2向分析电路、在这里是微控制器μC传递，以致依据本发明的方法随后能够被应用在所述传感器数据上。在这里仅示出了对于本发明必要的组件。其他对于单个控制装置的运行必要的、但是对于本发明的理解没有贡献的组件，出于简化原因被省略。

从接口IF2到分析电路μC的传递例如能够通过所谓的SPI(串行外设接口)总线实现。当侧倾角尚未被提供时，所述微控制器μC由侧倾角速度推导出侧倾角，并且随后由侧倾角速度和侧倾角确定车辆FZ的转动状态。此外，所述微控制器μC由车辆横向加速度和车辆垂直加速度确定车辆FZ在车辆垂直方向上的附着状态。所述转动状态和所述附着状态随后被分类成各自的至少三种类型中的一种。被如此分类的转动-和附着状态随后被融合，以便识别，是否存在倾翻过程。该融合能够通过不同的方式进行。例如能够预先给定，转动状态的和附着状态的分类的哪种组合指示倾翻过程。然而，这还能够通过例如再评估所述分类而被改善。

依据被识别的倾翻过程随后通过触发模块产生触发信号，所述触发信号随后同样通过SPI接口被传递到触发电路FLIC，以致所述触发电路通过例如将点火电流接通到待触发的安全气囊的点火元件，触发位于所述控制装置ABSG外部的人员保护装置PS。所述触发信号在此包括：针对给定的倾翻过程应当触发哪些人员保护装置。

图2示出了微控制器μC上的软件模块的示例性配置。接口IF3提供对于依据本发明的方法必要的数据。其除了侧倾角速度还包括侧倾角、车辆横向加速度和车辆垂直加速度。车辆特有的另外的数据如质量、车辆重心的高度、静态稳定性因数等从存储器载入。所述微控制器μC能够在未示出的模块中由侧倾角速度计算侧倾角。在附着状态模块HM中根据车辆横向加速度和车辆垂直加速度通过这两个量相除而确定附着状态。所述确定还能够通过校正因数或校正加数来改善。由此确定的附着在此必须比静态稳定性因数大很多，否则不存在倾翻过程。在这里这一比较相应地在附着模块HM中进行。附着状态随后被提供给分类模块KM，其将所述附着状态划分为至少三种类型中的一种。所述侧倾角速度和所述侧倾角作为参数进入转动状态模块RM中。为此，随后示例性地应用图4中的图。横坐标上标绘侧倾角而纵坐标上标绘侧倾角速度。设置三个区域400、401和402，其明确地分配由侧倾角速度ωx和侧倾角

x组成的值对。倾翻临界状态存在于区域400内，即该区域包含仅当转动状态和附着状态均引起倾翻过程时才指示倾翻过程的值对。在区域402总是存在倾翻过程，不再需要附着状态的观察。在区域401内不存在倾翻过程。

针对绕车辆的纵轴的转动运动的运动方程在横向的车辆运动的情况下由方程1至3给出。在此，J_x是当前转动点处的惯性矩，h_CM是车辆的当前的重心高度，μ是附着，其能够被归入到横向的车辆运动，m是车辆的质量，ωx是侧倾角速度，

是侧倾角，a_z是垂直的加速度而SSF是车辆的静态稳定性因数。方程如下：

$J_x\·\stackrel{\→}{\stackrel{\·}{\mathrm{\ω}}}=\stackrel{\→}{F}\×\stackrel{\→}{r}$ (方程1)

$\⇒\stackrel{\·}{\mathrm{\ω}}\≅\frac{m}{J_x}{h}_{\mathrm{CM}}\·(\mathrm{\μ}-\mathrm{SSF})\·a_z$ (方程2)

(方程3)

在方程中隐含地描述了横向的车辆速度。横向的车辆速度如果超过一临界速度，则在一定前提条件下，对于合适地选择的侧倾角速度阈值曲线(方程3)被超过的情况，能够以车辆的倾翻临界的转动状态为依据。

如果当前的转动状态位于图4中的区域400，则就横向的车辆运动而言应当在给定条件下预计车辆翻转。所述区域400的下限也通过运动方程3说明。这一假设的前提条件是，当前横向加速度与当前垂直的加速度一起不能够归入典型的侧向滑动力，一般地通过μ比SSF大很多来确保满足针对上述物理的关系的前提条件。在这里这应当在附着为至少120％的SSF的情况下满足。

如果所述车辆FZ在任意时间点达到翻转临界区域400，则能够以将出现的车辆翻转为依据，而不依赖于此外是否经历非翻转临界的区域401中的短时间的转动状态。所述翻转临界区域(值对)的经历必须是在时间上稳定的。即，必要时在实现触发判决之前必须相继经历多个翻转临界值对。在此，对于触发判决所需的在翻转临界区域内的持续时间能够根据离阈值曲线的距离而不同。

转动状态例如由此在分类模块KM中通过区域400、401和402分类。所述分类随后在融合模块FM中彼此融合，以便确定是否存在倾翻过程。这可以用多种多样的方式实现。例如能够进行到所述附着状态和所述转动状态的类型组合的倾翻过程的固定的分配。但在此所述融合的所有其他能想到的可能性也是可能的。如果确定倾翻过程，则在触发模块AM中产生触发信号，所述触发信号随后通过接口IF4例如通过SPI总线传递到触发电路FLIC。

图3示出了依据本发明的方法的信号流图。侧倾角速度ωx和侧倾角

x进入块300，在所述块300中进行所述转动状态的评估。这能够例如通过图4实现。车辆横向加速度ay和车辆垂直加速度az进入块301，在所述块301中关于横向的运动进行附着的评估。在块302中实现所述转动-和所述附着状态的总的评估。从而随后在块303中实现识别由横向的车辆运动导致的车辆翻转。在块304中随后实现人员保护装置的触发。

Claims (10)

1.一种用于依据倾翻过程触发车辆(FZ)的人员保护装置(PS)的方法，依据转动的和运动学的量、附着以及静态稳定性因数识别所述倾翻过程，其特征在于，借助侧倾角速度(ωx)和侧倾角(x)确定转动状态，由车辆横向加速度(ay)和车辆垂直加速度(az)确定附着状态，借助所述转动状态和所述附着状态识别倾翻过程，其中所述附着比所述静态稳定性因数大很多。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据所述车辆横向加速度除以车辆垂直加速度(az)来确定所述附着。

3.根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，所述转动状态和所述附着状态各被划分成三种类型中的至少一种，其中依据所述各分类确定所述倾翻过程。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法在所述侧倾角＜15度的情况下使用。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，对于由所述侧倾角速度(ωx)和所述侧倾角(

x)组成的值对，预先给定至少三个区域400至402，其中第一区域(402)包括第一值对，所述第一值对不依赖于所述车辆横向加速度(ay)、所述车辆垂直加速度(az)以及转矩而指示所述倾翻过程，其中第二区域(401)包括第二值对，所述第二值对指示无倾翻过程，其中第三区域(400)包含第三值对，所述第三值对仅在所述转动状态和所述附着状态引起所述倾翻过程时指示倾翻过程。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，依据静态的车辆参数、所述车辆垂直加速度(az)、所述侧倾角(

x)和所述附着(μ)来确定所述第二和所述第三区域之间的阈值。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述静态的车辆参数是所述静态稳定性因数(SSF)、车辆质量(m)、静止状态下的重心高度(h_CM)以及惯性矩(J)。

8.一种用于触发车辆(FZ)的人员保护装置(PS)的控制装置(ABSG)，具有：

-接口(IF2)，其提供车辆横向加速度(ay)、车辆垂直加速度(az)、侧倾角速度(ωx)和侧倾角(

x)，

-分析电路(μC)，具有附着状态模块(HM)，其依据所述车辆横向加速度(ay)和所述车辆垂直加速度(az)确定附着状态，所述分析电路还具有转动状态模块(RM)，其依据所述侧倾角速度(ωx)和所述侧倾角(

x)确定转动状态，所述分析电路还具有融合模块(FM)，其仅在附着比所述静态稳定性因数(SSF)大很多时，依据所述附着状态和所述转动状态识别倾翻过程，所述分析电路还具有触发模块(AM)，其依据所述倾翻过程产生触发信号，

-触发电路(FLIC)，其依据所述触发信号触发所述人员保护装置(PS)。

9.根据权利要求8所述的控制装置，其特征在于，所述分析电路具有分类模块(KM)，所述分类模块将用于所述融合模块(FM)的所述附着状态和所述转动状态各分类成至少三个种类中的一种。

10.根据权利要求8或者9所述的控制装置，其特征在于，侧倾角速度传感装置(WR)和车辆横向-以及-垂直加速度传感装置(FQ，FV)被安置在所述控制装置(ABSG)内部。

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