CN1646347A - 识别车辆倾翻的装置 - Google Patents

Abstract

提出一种用于识别车辆倾翻的装置，该装置具有一个用于测量行驶动力学数据的传感器(1)，其中传感器(1)与一个处理器(2)连接，该处理器如此配置，使得该处理器依据行驶动力学数据和倾翻传感来识别车辆倾翻，其特征在于，处理器(2)具有用于把车辆状态划分进在时间上相随的相位的机构，其中处理器(2)对每个相位都具有从行驶动力学数据来确定浮动角度和车辆横向速度的机构，其中可以把浮动角度和车辆横向速度与倾翻传感器的数据一起用于识别车辆倾翻。

Description

识别车辆倾翻的装置

背景技术

本发明涉及根据主权利要求前序部分的用于识别车辆倾翻的装置。

从公开文献DE 199 10 596 A1已知，依据车辆动力学数据触发回拉装置。在此尤其可以采用ESP系统的这样的数据。

从未公开的德国专利申请DE 101 49 112已知一个用于在车辆中确定回拉装置触发决定的方法，所述方法依据浮动角度、车辆横向速度和车辆倾翻角度作出触发决定。最大可达到的车辆倾翻角度的特征是车辆横向加速度和/或车辆横向速度。附加地还可以采用一种乘客识别。

本发明的优点

与之相反具有独立权利要求特征的用于识别车辆倾翻的装置的优点是，通过把行驶状态划分成相随的相位使得能够相应地确定各个相位的浮动角度。这就是说对于每个相位采用一个分开的浮动角度计算法则。这就尤其使得能够确定大于10度的角度区域中的浮动角度。在此还确定横向速度。从而可以与倾翻传感值(绕纵轴线的转动速度ω_x、车辆横向加速度a_y、和供选用的车辆垂直加速度a_y)配合，使得在有较高的横向加速度的车辆倾翻时，在非常小的摆动角度时就能够发生可靠的触发决定，这与常规的系统比较可以显著地提高乘客保护。这因此导致，在地面绊倒(Soiltrip)的情况下横向速度并且隐含地使浮动角度能够决定性地影响倾翻。所述浮动角度和所述横向速度应当在下面通过多级的逻辑确定。为此组合不同的计算方法并且指出相应方法选取的实现。在此所述装置的特征是，测取纵向速度、偏转速率(也就是绕车辆竖轴线的转动速率)、横向加速度和纵向加速度的供取用的车轮转速、转向角度和评估浮动角度。

在本申请的意义上车辆的行驶状态可以划分成在侧滑过程中先后进行的三种类型。这也是在时间上相随的相位。但是，这也可以进行从前进的相位返回以前的状态的交替。在此这尤其是稳定的行驶状态、还可以被称为偏离轨道状态(Ausbrechzustand)的侧滑运动，和侧滑或者侧滑状态本身。

本发明所述的装置的其它有利的方案在从属权利要求中说明。

尤其有利的是，稳定的行驶状态的特征是，小的和在倾翻识别的意义上接近恒定的浮动角度；侧滑运动的特征是，大的浮动角度改变；而侧滑的特征是超过可预定的阈值的浮动角度。这使得能够标识这些相位，以便选取浮动角度的计算法则。

如上所述可能的是，传感器不仅确定测量的和估计的或者计算的行驶动力学数据、譬如车辆纵向速度、偏转速率和车辆横向加速度，而且分析其它的计算的或者测量的参数，譬如车轮转速、沿车辆纵向的加速度、转向角度和浮动角度，该浮动角度例如通过行驶动力学控制用的控制装置获得。然而在现今的用于行驶动力学调节的系统中该值却只对小的浮动角度有适用性，因为只有对几度的浮动角度才能对行驶状态施加影响，并且因此只须控制这个范围。此外还可以采用一种用于测量浮动角度和/或车辆横向速度的装置。

最后有利的是，根据本发明的装置可以与一种回拉系统相连接，该回拉系统由所述装置的处理器依据对倾翻的识别来控制。从而特别是根据本发明，这种回拉装置的触发通过根据本发明的、附加于倾翻传感值(ω_x、a_y、a_y)的、对于浮动角β和车辆横向速度v_y的应用变得较准确并且较适应于情况。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并且在下面描述中详细说明。

附图示出：

图1  根据本发明的装置的方框图，

图2  根据本发明的装置执行的流程的流程图，

图3  根据本发明的装置的用于流程的状态图，

图4  用于说明对于稳定的行驶状态的特征参数的第一方框图，

图5  用于表征稳定的行驶状态特征的第二方框图，

图6  用于表征偏离轨道状态特性的方框图，

图7  用于表征偏离轨道状态特性的第二方框图，

图8  用于表征侧滑状态特性的第一方框图，

图9  用于表征侧滑状态特性的第二方框图。

描述

现代车辆装备有回拉装置，例如车窗安全气囊或者安全带拉紧器，该装置使得在车辆倾翻时能够保护乘客。现有的倾翻识别系统关注摆动运动和沿车辆x、y、z方向的加速度。在此基础上可以可靠地识别车辆倾翻。然而决定却只在倾翻的较晚的时间点才可靠地出现，此时典型地是20至40度的摆动角度。在某些车辆倾翻的情况下，为了充分地保护乘客，所谓的地面绊倒却过迟了，因为由于高的横向加速度乘客已经经受了强烈的侧向位移，该强烈的侧向位移大大限制例如车窗安全气囊的使用。如在背景技术中指出已经公知一种方法，该方法使得在较高的横向加速度时能够及时地进行触发决定，其中所述方法包括车辆的摆动角度和横向加速度。

为了确定大于20度的角度范围内的浮动角度以及应当用于倾翻识别的横向速度，本发明提出一种装置，该装置把车辆的行驶状态划分进时间上相随的相位，其中对每个相位从车辆的动力学数据来确定摆动角度和车辆横向速度，其中摆动角度和车辆横向速度的确定方式在各个相位中不同。

确定方法、也就是例如计算方法确切地分配给各个相位，并且考虑该相位的物理情况。尤其区别三个相位：稳定的行驶状态、还可以被称为偏离轨道状态的加速运动、和侧滑-也就是侧滑状态。

浮动角度和横向速度v_y在下面通过多级的逻辑来确定。为此结合不同的计算方法并且指出实现对于各个方法的选择。

图1示出根据本发明的装置的方框图。传感器1通过数据输出端与一个处理器2连接。还具有存储机构的处理器2通过数据输出端与一个回拉系统3连接。传感器1提供行驶动力学数据和倾翻数据(偏转速率和水平加速度)。为此传感器1具有加速度传感器和转速传感器。还可以在传感器1中测取车轮转速和转向角度。传感器1可以分布在车辆中和/或集中在一个中心的控制装置中。在此传感器1已经向处理器2提供一个数字信号。一般地采用已经输出数字化传感信号的数字传感器。

也可以采用模拟传感器，其信号或在处理器2中、或通过特定的模数转换器进行数字化。数字化为进一步处理是必需的。传感器1同样还可以包含用于行驶动力学调节的控制装置，所述控制装置可以在小角度时给出浮动角度的估计值。这样的行驶动力学调节一般地只适用于10度以下的角度范围，例如采用轮胎特性和侧导向力建立的模型的方法。尤其在较大的浮动角度时行驶动力学调节就不再能够成功地进行了。同样地传感器1可以具有提供计算出的或者整理过的参数-譬如车辆纵向速度-的控制装置。

如上所述传感器1还可以布置在其中装有处理器2的壳体的外部。在此传感器1与处理器2之间的电气连接可以通过一条总线或者通过一条双股线或者多条双股线实现。尤其是在双股线的情况下，可以确定单方向地从传感器1向处理器2的信息流。

处理器2附加地用于常规的倾翻传感值(ω_x、a_y、a_z)而分析传感器1的行驶动力学数据，并且可以从中通过获得浮动角度和车辆横向速度采识别车辆倾翻。在此就依据车辆状态的一定的相位来确定浮动角度和车辆横向加速度。对每个相位提出一个分开的计算法则。在此特别地设有三个相位，即稳定的行驶状态、偏离轨道状态和侧滑状态。原则上还可有多于或者少于三个相位的划分。

首先车辆处于稳定的行驶状态，这包括有很小的浮动角度的曲线行驶在内。如果处在此状态，就不关心识别倾翻的浮动角度和横向速度，因为它们小得不足以开始倾翻运动。因此作为估计的横向速度v_y0，得出该值为零。在该用于倾翻识别的相位中估计的浮动角度β₀可以看作常数，其中该常数取决于车辆，并通过在曲线行驶时最大可达到的浮动角度来确定。作为变型，还可能用浮动角度β_ESP作下个状态的传递值，所述浮动角度β_ESP例如是在控制装置中借助于轮胎特性模式计算出的。另一种变型是可以通过评估行驶情况-例如以必要时被合适滤波的转向角度、偏转速率和车辆横向加速度为基础，来确定在相位2中的过程中所使用的浮动角度β₀。

第二个相位的特征是开始侧滑运动。这例如可以通过在高的浮动角度改变或者通过以前长时间保持的横向加速度的急剧下降来识别。在此这使得如果曲线行驶的侧向引导力不再足以保持车辆稳定，并且因此车轮侧向打滑时，就另外指定为侧滑。

浮动角度变化用以下公式计算：

对于小的β，

$\stackrel{\·}{\mathrm{\β}}={\mathrm{\ω}}_z\frac{{\mathrm{\α}}_y{\cos }^2\left(\mathrm{\β}\right)+{\mathrm{\α}}_x\cos \left(\mathrm{\β}\right)\sin \left(\mathrm{\β}\right)}{v_x}\≈{\mathrm{\ω}}_z-\frac{{\mathrm{\α}}_y}{v_x}$

在该相位中可以通过对于浮动角度改变进行积分来计算浮动角度β₁，其中取上次从相位1中得出的值β₀作积分初值。这按以下公式确定：

然后通过车辆的浮动角度β₁和纵向速度v_x得出横向速度v_y：

${\mathrm{\β}}_1={\mathrm{\β}}_0+\∫\stackrel{\·}{\mathrm{\β}}\mathrm{dt}$

v_y，1＝v_xtan(β₁)

第三个相位的特征是车辆的侧滑。这例如通过超出一定的阈值β_min的浮动角度β₁和/或通过大于最小偏转速率ω_zmin的偏转速率ω_z时的车轮阻滞来识别。

这时通过对于偏转速率ω进行积分来计算浮动角度β₂，其中取上次从第二相位中得出的值β₁作为积分初值：

β₂＝β₁+∫ω_zdt

然后通过车辆的浮动角度和重心速度v_sp得出横向速度：

v_y，2＝v_spsin(β₂)

其中，重心速度由开始的纵向速度、开始的横向速度和横向加速度a_y及可选用的纵向加速度a_x得出。

图2示出在根据图1的根据本发明的装置上运行的流程的流程图。在方法步骤4中传感器1将行驶动力学数据传输给处理器2。在方法步骤5中检验是否离开稳定状态，也就是是否存在一个偏离轨道情况。处理器2借助于行驶动力学数据来检验所述判断。如果不是这种情况，那么就跳回到方法步骤4。如果是这种情况，那么就在方法步骤6中识别该偏离轨道的情况，并且如上所述确定浮动角度。这也适合于车辆横向速度。在方法步骤7中检验是否达到阶段3、也就是侧滑状态。如果不是这种情况，那么跳回方法步骤5。如果是这种情况，那么跳到方法步骤8，并且我们处于已知的侧滑状态中，其中如上所述确定浮动角度和车辆横向速度。在方法步骤9中检验是否借助于行驶动力学数据和倾翻传感值(ω_x、a_y，a_y)识别出了车辆倾翻。在否定的情况下，就跳回方法步骤5。然而如果在肯定的情况下，就跳到方法步骤10，并且通过处理器2控制回拉装置3。在车辆倾翻时例如这尤其是保护头部部位的安全气囊、翻车保护弓架和安全带拉紧器，它们在倾翻时阻止人员滑出，也就是防止下潜效应(Submarining-effekt)。

图3示出根据本发明的装置经历的状态图。如果如上所述，存在偏离轨道识别，所述装置就从稳定的状态11达到偏离轨道状态12。在此将浮动角度β₀作为传输参数进行传输。在偏离跑道状态12中检验是识别为稳定状态还是存在侧滑状态。如果识别出稳定的行驶状态，就从偏离跑道状态12返回到稳定状态11。然而如果识别出侧滑状态，就跳向状态13、也就是侧滑状态，并且将浮动角度β₁作为参数进行传输。

如果这两种情况都不存在，就停留在偏离跑道状态12。在侧滑状态中，现在检验是否存在重新稳定的行驶状态。在此情况下从状态13返回稳定的行驶状态11。附加地检验是否触发了回拉装置。

图4示出浮动角度估计值β₀和为零的车辆横向速度作为稳定的行驶状态的输出参数存在。图5示出，由行驶动力学调节提供浮动角度β_ESP的变型。在此存在浮动角度β₀和也是零的车辆横向速度v_y来作为输出值。

图6示出，用什么参数确定在偏离跑道状态的浮动角度β₁和车辆横向速度v_y1。为此需要稳定的行驶状态的浮动角度β₀、车辆纵向速度v_x、偏转速率ω_z、车辆横向加速度a_y和车辆纵向加速度a_x。如图7中所示，还可以取消车辆纵向加速度，而只采用浮动角度β₀、车辆纵向速度v_x、偏转速率ω_z和车辆横向加速度a_y1，以确定浮动角度β₁和车辆横向速度v_y1。

图8示出，哪些参数对于确定在侧滑状态中的浮动角度β₂和车辆横向速度v_y2是必要的。这里是浮动角度β₁、车辆纵向速度v_x、偏转速率ω_z、车辆横向速度v_y1、车辆纵向加速度a_x和车辆横向加速度a_y。如图9所示，可选择地是，可以取消车辆纵向加速度。

Claims (6)

1.用于识别车辆倾翻的装置，该装置具有一个用于测量行驶动力学数据和倾翻数据(v_x，ω_z、a_y、a_x、ω_x、 β_ESP)的传感器(1)，其中传感器(1)与一个处理器(2)连接，该处理器如此配置，使得该处理器依据行驶动力学数据和倾翻数据(v_x，ω_z、a_y、a_x、ω_x、β_ESP)来识别车辆倾翻，其特征在于，处理器(2)具有用于把车辆状态划分进在时间上相随的相位(11至13)的机构，其中处理器(2)对每个相位都具有从行驶动力学数据和倾翻数据(v_x，ω_z、a_y、a_x、ω_x、β_ESP)来确定浮动角度和车辆横向速度的机构，其中，依据浮动角度(β₀、β₁、β₂)和车辆横向速度(v_y0、v_y1、v_y2)识别车辆倾翻。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，划分车辆状态的机构用于区分三个相位：稳定的行驶状态(11)、侧滑运动(12)和侧滑(13)，其中稳定的行驶状态(11)的特征是一个接近恒定的浮动角度(β₀)，侧滑运动的特征是大的浮动角度改变，而侧滑的特征是超过可预定的阈值(β_min)的浮动角度(β₂)。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，传感器(1)测取作为行驶动力学数据的车辆纵向速度(v_x)和/或偏转速率(ω_x)和或车辆横向加速度(a_y)。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，传感器(1)附加地输出车轮转速和/或车辆纵向加速度(a_x)和/或转向角度和/或浮动角度(β_ESP)的估计值。

5.如以上权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置可与一个回拉系统(3)连接，处理器(2)依据对倾翻的识别来控制该回拉系统(3)。

6.如以上权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，可以采用车辆重心速度取代车辆横向速度。

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