DE10044567B4 - Safety system for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Sicherheitssystem
für ein
Kraftfahrzeug mit
– einer
Vielzahl von Sensoren die jeweils ein Sensorsignal bereitstellen,
umfassend mindestens einen Beschleunigungssensor (14a bis 14d; 16a
bis 16d);
– einer
Verarbeitungsvorrichtung (42 bis 58) zum Verarbeiten der Vielzahl
von Sensorsignalen;
– einer
Steuervorrichtung zum Ansteuern mindestens einer Sicherheitsvorrichtung,
wenn die Verarbeitungsvorrichtung (42 bis 58) ein Auslösesignal
liefert, das mit einer Situation korreliert ist, in der für das Kraftfahrzeug
zumindest die Gefahr eines Überrollvorgangs
besteht;
dadurch gekennzeichnet,
dass die Vielzahl von
Sensoren mindestens einen Wegsensor (12a bis 12d) umfasst, wobei
mit dem mindestens einen Wegsensor ein Sensorsignal bereitstellbar
ist, das mit der Entfernung zwischen einem Rad des Kraftfahrzeugs
und der Karosserie des Kraftfahrzeugs korreliert ist und
dass
die Verarbeitungseinheit (42 bis 58) ausgelegt ist, die Sensorsignale,
mit oder ohne vorherige Verknüpfung
miteinander, zur Bereitstellung mindestens eines potentiellen Auslösesignals
zu verarbeiten, indem das mindestens eine potentielle Auslösesignal
gegen ein...Security system for a motor vehicle with
A plurality of sensors each providing a sensor signal comprising at least one acceleration sensor (14a to 14d, 16a to 16d);
A processing device (42 to 58) for processing the plurality of sensor signals;
- A control device for driving at least one safety device, when the processing device (42 to 58) provides a trigger signal, which is correlated with a situation in which at least the risk of a rollover process for the motor vehicle;
characterized,
in that the plurality of sensors comprises at least one displacement sensor (12a to 12d), wherein with the at least one displacement sensor a sensor signal can be provided which is correlated with the distance between a wheel of the motor vehicle and the body of the motor vehicle and
in that the processing unit (42 to 58) is designed to process the sensor signals, with or without prior association with each other, to provide at least one potential triggering signal by applying the at least one potential triggering signal against a ...
Description
Die Erfindung betrifft ein Sicherheitssystem für ein Kraftfahrzeug mit einer Vielzahl von Sensoren, die jeweils ein Sensorsignal bereitstellen, umfassend mindestens einen Beschleunigungssensor, einer Verarbeitungsvorrichtung zum Verarbeiten der Vielzahl von Sensorsignalen, einer Steuervorrichtung zum Ansteuern mindestens einer Sicherheitsvorrichtung, wenn die Verarbeitungsvorrichtung ein Auslösesignal liefert, das mit einer Situation korreliert ist, in der für das Kraftfahrzeug zumindest die Gefahr eines Überrollvorgangs besteht. Sie betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines Sicherheitssystems in einem Kraftfahrzeug, bei dem in einem ersten Schritt eine Vielzahl von Sensorsignalen erzeugt wird, wobei mindestens eines der Sensorsignale von einem Beschleunigungssensor stammt, die Vielzahl von Sensorsignalen in einer Verarbeitungsvorrichtung verarbeitet werden, wobei ein Auslösesignal an eine Steuervorrichtung erzeugt wird, wenn sich aufgrund der Sensorsignale ergibt, daß sich das Kraftfahrzeug in einer Situation befindet, in der zumindest die Gefahr eines Überrollvorgangs besteht, und mindestens eine Sicherheitsvorrichtung durch die Steuervorrichtung angesteuert wird, nachdem sie ein Auslösesignal von der Verarbeitungsvorrichtung empfangen hat.The The invention relates to a safety system for a motor vehicle having a Variety of sensors, each providing a sensor signal, comprising at least one acceleration sensor, a processing device for processing the plurality of sensor signals, a control device for driving at least one safety device when the Processing device provides a trigger signal that with a Situation is correlated, in the for the motor vehicle at least the risk of a rollover process consists. It further relates to a method for operating a Security system in a motor vehicle, in which in a first Step a plurality of sensor signals is generated, wherein at least one of the sensor signals originates from an acceleration sensor, the plurality of sensor signals in a processing device be processed, wherein a trigger signal to a control device is generated when it is due to the sensor signals that the Motor vehicle is in a situation where at least the danger a rollover process consists, and at least one safety device by the control device after it receives a trigger signal from the processing device has received.
Ein
derartiges Sicherheitssystem ist bekannt aus der
Weiterhin
ist aus der
Die
Die
Aus
der
Den im Stand der Technik beschriebenen Sicherheitssystemen ist gemein, daß die gesamte Installation derartiger Sicherheitssysteme mit einem erheblichen Aufwand für Material und Einbau verbunden ist.The security systems described in the prior art is common, that the entire installation of such security systems with a significant Effort for Material and installation is connected.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein Sicherheitssystem für ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Sicherheitssystems in einem Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß sich eine Reduktion in den Kosten für Material und Einbau erzielen läßt.The It is therefore an object of the present invention to provide a security system for a Motor vehicle of the aforementioned type and a method for Operating a safety system in a motor vehicle of the beginning so-called type such that a reduction in the costs for Material and installation can achieve.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Sicherheitssystem mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 und ein Verfahren zum Betreiben eines Sicherheitssystems mit den Merkmalen von Patentanspruch 7.These Task is solved by a security system having the features of claim 1 and a method for operating a security system with the Features of claim 7.
Der Erfindung liegt einerseits die Idee zugrunde, Sensoren zu verwenden, die in einem Kraftfahrzeug ohnehin vorhanden sind, als Bestandteile einer anderen Vorrichtung des Kraftfahrzeugs, beispielsweise einer Fahrwerksregelung oder eines Fahrstabilitätssystems. Im Rahmen derartiger Systeme werden beispielsweise Wegsensoren eingesetzt, um insbesondere im Zusammenspiel mit Luftfederungssystemen zu ermitteln, wieweit ein Rad ein- bzw. ausgefedert ist, um durch geeignete Ansteuerung des Luftfedersystems eine für die jeweilige Situation optimale Dämpfereinstellung zu erzielen. Wie weiter unten detailliert ausgeführt werden wird, sind Signale derartiger Wegsensoren, mit oder ohne zusätzliche Verarbeitungsschritte, hervorragend geeignet, in einem gattungsgemäßen Sicherheitssystem eingesetzt zu werden. Wenngleich derartige Wegsensoren, wie sie beispielsweise in Luftfederungssystemen eingesetzt werden, häufig zur Regelung des Abstands zwischen einem Rad und der Fahrzeugkarosserie nach vorgegebenen Algorithmen verwendet werden, so lassen sich damit dennoch Signale bereitstellen – gegebenenfalls durch rechnerische Eliminierung der Regelung –, die mit der Entfernung zwischen einem zugehörigen Rad des Kraftfahrzeugs und der Karosserie des Kraftfahrzeugs korreliert sind.Of the On the one hand, the invention is based on the idea of using sensors, which are already present in a motor vehicle, as components another device of the motor vehicle, such as a chassis control or a driving stability system. Within the scope of such systems, for example displacement sensors are used, especially in conjunction with air suspension systems to determine To what extent a wheel is spring-loaded or rebounded, by suitable control of the air suspension system a for the respective situation to achieve optimal damper setting. As will be detailed below, signals are Such displacement sensors, with or without additional processing steps, outstandingly suitable, used in a generic security system to become. Although such displacement sensors, as for example used in air suspension systems, often to control the distance between a wheel and the vehicle body according to predetermined Algorithms are used, so it can still be signals provide - if necessary by arithmetic elimination of the scheme - with the distance between an associated one Wheel of the motor vehicle and the body of the motor vehicle correlated are.
Bei Verwendung der Signale von bereits vorhandenen Sensoren brauchen die entsprechenden Signale lediglich einer entsprechenden Einheit, beispielsweise einem Mikroprozessor des Sicherheitssystems zugeführt werden, um dort in geeigneter Weise weiterverarbeitet zu werden. Die Installation und Verkabelung zusätzlicher Sensoren, die ausschließlich dem Sicherheitssystem dienen würden, kann entfallen. Wie sich gezeigt hat, sind insbesondere die Signale von Wegsensoren geeignet, zu einem besonders sicheren und zuverlässigen Sicherheitssystem beizutragen.at Use the signals from existing sensors need the corresponding signals of only one unit, for example, to a microprocessor of the security system, to be processed there in a suitable manner. The installation and wiring additional Sensors exclusively could serve the security system omitted. As has been shown, in particular the signals from Displacement sensors suitable for a particularly safe and reliable safety system contribute.
Durch geeignete Aufbereitung der Signale der Wegsensoren läßt sich daher eine äußerst zuverlässige Auslösung von Sicherheitsvorrichtungen, wie Gurtstraffer, Airbags, Überrollbügel (bei Cabrios) sowie eine Abschaltung der Kraftstoffzufuhr, erzielen. Insbesondere im Hinblick darauf, daß derartige Schutzsysteme in der Regel nur zum einmaligen Einsatz vorgesehen sind, ist es äußerst wichtig, daß eine sichere Auslösung bei Gefahr eines Überrollvorgangs erfolgt, jedoch auch eine sichere Nichtauslösung im Normalbetrieb selbst unter extremen Verhältnissen.By suitable preparation of the signals of the displacement sensors can be therefore a very reliable triggering of Safety devices, such as belt tensioners, airbags, roll bars (at Convertibles) and a shutdown of the fuel supply, achieve. In particular, in view of the fact that such protective systems in usually intended for single use only, it is extremely important that one safe triggering at risk of rollover takes place, but also a safe non-triggering in normal operation itself under extreme conditions.
Durch
die Verwendung von mindestens einem Wegsensor läßt sich insbesondere eine stabile
Fahrsituation, wie sie beispielsweise bei einer Steilbahneinfahrt
auftritt, eindeutig erkennen, obwohl in diesem Fall gleichzeitig
eine erhebliche Drehung des Fahrzeugs stattfindet (die Räder sind
eingefedert). Einseitige Be- oder Entlastungen können eindeutig erfaßt werden.
Beispielsweise lässt
sich beim sogenannten AMS-Test,
bei dem das Kraftfahrzeug einseitig auf eine Rampe auffährt, die
Auflösung
entscheidend verbessern. Bei dem aus der
Außerdem sind in der Verarbeitungseinheit die Sensorsignale mit oder ohne vorherige Verknüpfung miteinander zur Bereitstellung mindestens eines potentiellen Auslösesignals verarbeitbar, wobei das mindestens eine potentielle Auslösesignal gegen ein zugehöriges Schwellensignal vergleichbar ist, und, wenn ein Überschreiten des zugehörigen Schwellensignals feststellbar ist, ein Auslösesignal an die Steuervorrichtung erzeugbar ist, wobei mindestens eines der Schwellensignale im Hinblick auf mindestens ein Sensorsignal modifizierbar ist, das mit einem Sensorsignal mindestens eines der Wegsensoren korreliert ist. Diese Maßnahme ermöglicht, die Schwellen für das Auslösen und Ansteuern einer Sicherheitseinrichtung in normalem Fahrzustand zunächst relativ hoch zu legen. Damit wird eine Fehlauslösung bei Schlechtwegstrecken sowie extremer Fahrweise verhindert. Andererseits wird eine schnelle und zuverlässige Auslösung durch niedrige Schwellen ermöglicht, wenn dem Überrollvorgang ein ungewöhnliches Ereignis vorausgeht, beispielsweise eine schnelle vertikale Drehung oder eine extrem einseitige Einfederung.Besides, they are in the processing unit, the sensor signals with or without prior Linkage with each other for providing at least one potential triggering signal processable, wherein the at least one potential trigger signal against an associated Threshold signal is comparable, and when exceeding the associated threshold signal is detectable, a trigger signal can be generated to the control device, wherein at least one of Threshold signals with respect to at least one sensor signal modifiable is that with a sensor signal at least one of the displacement sensors is correlated. This measure allows the thresholds for the triggering and driving a safety device in normal driving condition first relatively high. This will cause a false trip on poor roads and extreme driving prevented. On the other hand, a fast and reliable release enabled by low thresholds, when the rollover process an unusual one Event precedes, for example, a fast vertical rotation or an extremely one-sided deflection.
Mit dem erfindungsgemäßen Sicherheitssystem besteht insbesondere auch die Möglichkeit, Überschläge mit Drehung um die Fahrzeug-x-Achse als auch Überschläge um die Fahrzeug-y-Achse zu detektieren.With the security system according to the invention In particular, there is also the possibility of rollovers with rotation around the vehicle x-axis as well as rollovers around the vehicle y-axis to detect.
Ein besonders zuverlässig arbeitendes Sicherheitssystem ergibt sich, wenn das erfindungsgemäße Sicherheitssystem mindesten drei Beschleunigungssensoren aufweist, wobei die mindestens drei Beschleunigungssensoren ortsfest mit der Karosserie verbunden sind und zur Detektion einer Beschleunigung in z-Richtung des Fahrzeugs ausgelegt sind, wobei entweder ein Beschleunigungssensor vorne rechts, ein Beschleunigungssensor vorne links, ein Beschleunigungssensor hinten im Kraftfahrzeug oder ein Beschleunigungssensor hinten rechts, ein Beschleunigungssensor hinten links und ein Beschleunigungssensor vorne im Kraftfahrzeug angeordnet ist. Durch geeignete Verarbeitung der Sensorsignale dieser Beschleunigungssensoren lassen sich Größen ermitteln, aus denen sich die Gefahr eines Überrollens ableiten läßt: So kann beispielsweise durch Bildung der Differenz eines linken und eines rechten Beschleunigungssensors in z-Richtung und einmalige Integration die Drehrate in x-Richtung ermittelt werden, durch weitere Integration der Drehwinkel um die x-Achse. Die Beschleunigungssensoren in z-Richtung geben überdies Aufschluß darüber, ob sich das Fahrzeug gerade in freiem Fall befindet. Besonders vorteilhaft können diese Größen weiterhin verknüpft werden mit dem Sensorsignal eines Beschleunigungssensors in y-Richtung, siehe unten.One especially reliable working security system results when the security system according to the invention has at least three acceleration sensors, wherein the at least three acceleration sensors fixed to the body connected are and for detecting acceleration in the z-direction of the vehicle with either an acceleration sensor on the front right, a front left accelerometer, an accelerometer in the back of the vehicle or an acceleration sensor in the back right, a rear left accelerometer and an accelerometer is arranged in the front of the vehicle. By suitable processing the sensor signals of these acceleration sensors can be used to determine quantities making up the risk of rolling over can derive: So can for example, by forming the difference of a left and a right acceleration sensor in z-direction and one-time integration the rate of rotation in x-direction can be determined by further integration the angle of rotation about the x-axis. The acceleration sensors in the z direction also give Information about whether the vehicle is currently in free fall. Especially advantageous can these sizes continue connected be with the sensor signal of an acceleration sensor in the y-direction, see below.
Das erfindungsgemäße Sicherheitssystem umfaßt gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform mindestens drei Wegsensoren zur Ermittlung der Entfernung zwischen Rad und Karosserie für mindestens drei Räder des Kraftfahrzeugs. Die Ursache hierfür liegt in der Erkenntnis, daß sich durch die Sensorsignale von mindestens drei Wegsensoren eine Ebene bestimmen läßt und deshalb erkannt werden kann, ob sich und gegebenenfalls wie weit sich das Kraftfahrzeug aus einer Position mit völlig ebenem Untergrund bewegt hat.The Security system according to the invention comprises according to a particularly preferred embodiment at least three displacement sensors to determine the distance between Wheel and bodywork for at least three wheels of the motor vehicle. The reason for this lies in the knowledge, that yourself by the sensor signals of at least three displacement sensors one plane determine and therefore It can be recognized whether and how far this is Moved motor vehicle from a position with a completely flat surface.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kommen als modifizierbare Schwellensignale das Schwellensignal für eine Lateralbeschleunigung und/oder einen statischen Kippwinkel und/oder eine Beschleunigung in negative z-Richtung und/oder eine Drehgeschwindigkeit in negative z-Richtung und/oder eine Drehgeschwindigkeit um die z-Achse und/oder eine Winkeländerung um die z-Achse in Betracht.According to one another preferred embodiment come as a modifiable threshold signals the threshold signal for a lateral acceleration and / or a static tilt angle and / or an acceleration in negative z-direction and / or a rotational speed in negative z-direction and / or a rotational speed about the z-axis and / or an angle change about the z-axis into consideration.
Das von mit dem mindestens einem Wegsensor bereitstellbare Sensorsignal kann einem absoluten Entfernungswert zwischen Rad des Kraftfahrzeugs und der Karosserie des Kraftfahrzeugs entsprechen und/oder einem relativen Entfernungswert zwischen einem Rad des Kraftfahrzeugs und der Karosserie des Kraftfahrzeugs bezogen auf einen vorgebbaren Entfernungswert und/oder der ersten und/oder der zweiten Ableitung der Änderung der Entfernung nach der Zeit.The of the sensor signal that can be provided with the at least one displacement sensor can be an absolute distance value between wheel of the motor vehicle and the body of the motor vehicle and / or correspond relative distance value between a wheel of the motor vehicle and the body of the motor vehicle based on a predetermined Distance value and / or the first and / or the second derivative the change the distance after the time.
Bei dem ertindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Sicherheitssystems zeichnet sich eine besonders bevorzugte Variante dadurch aus, daß ein Sensorsignal mindestens eines Wegsensors zur Durchführung einer Selbstüberprüfung mit einem anderen im Kraftfahrzeug vorliegenden gleichgearteten Signal verglichen wird, wobei entweder das Sensorsignal durch Verarbeitung, insbesondere ein- oder zweifache Differentiation nach der Zeit für den Vergleich aufbereitet wird und/oder das gleichgeartete Signal durch Verarbeitung, insbesondere ein- oder zweifache Integration über der Zeit, für den Vergleich aufbereitet wird. Dieser Variante liegt die Idee zugrunde, daß sich durch geeignete Verarbeitung von Sensorsignalen eine Redundanz ergibt, die dazu genutzt werden kann, daß derartige Signale, obwohl mit unterschiedlichen Meßprinzipien erfasst, miteinander verglichen werden können. Beispielsweise kann der Verlust des Bodenkontakts eines Kraftfahrzeugs sowohl über Wegsensoren als auch über z-Beschleunigungssensoren festgestellt werden. Hiermit läßt sich einerseits eine größere Auslösesicherheit erreichen, beispielsweise kann eine Auslösung einer Sicherheitseinrichtung nur dann freigegeben werden, wenn beide Signale eine vorgegebene Schwelle überschritten haben. Andererseits kann diese Redundanz auch in vorbestimmten zeitlichen Abständen zu einem wiederholten Selbsttest während der Fahrt herangezogen werden, wodurch sich in einfacher Weise eine Fehlfunktion eines Sensors feststellen läßt.at the method according to the invention to operate a security system is a special preferred variant characterized in that a sensor signal at least a displacement sensor for implementation a self-examination with another similar signal present in the motor vehicle where either the sensor signal is processed by in particular one or two differentiation after the time for the comparison processed and / or the equivalent signal by processing, especially one or two times integration over time, for comparison is processed. This variant is based on the idea that through suitable processing of sensor signals results in redundancy, which can be used to such signals, although with different measuring principles recorded, compared with each other. For example, the Loss of ground contact of a motor vehicle both via displacement sensors as well over z acceleration sensors are detected. Hereby can be on the one hand a greater triggering safety reach, for example, a release of a safety device only be released if both signals are a predetermined Threshold exceeded to have. On the other hand, this redundancy can also take place in a predetermined time intervals used for a repeated self-test while driving become, thereby easily a malfunction of a Detect sensors.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous embodiments The invention will become apparent from the dependent claims.
Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnungen dargestellt.in the The following will be an embodiment with the attached Drawings shown.
Es zeigen:It demonstrate:
In
dem Fahrzeug sind weiterhin ebenfalls vorne rechts, vorne links,
hinten rechts, hinten links vier radfeste z-Beschleunigungssensoren
Das
Fahrzeug umfaßt
weiterhin drei karosseriefeste z-Beschleunigungssensoren
Die
in Zusammenhang mit
In der nachfolgenden Tabelle 1 sind die erwähnten Sensoren der Übersichtlichkeit halber mit der zugehörigen Detektionsrichtung und der Position, an der sie im Kraftfahrzeug angeordnet sind, aufgeführt. In Table 1 below, the mentioned sensors are the clarity half with the associated Detection direction and the position at which they are in the motor vehicle are arranged listed.
Tabelle 1 Table 1
In
In
Schritt
Für den Fall,
daß alle
potentiellen Auslösesignale
unterhalb des Schwellensignals liegen, geht die Abfolge zurück zu Schritt
Bei dem ertindungsgemäßen Sicherheitssystem kann vorgesehen werden, daß das Signal eines Wegsensors aufbereitet wird, um mit dem Ausgangssignal eines anderen Sensors verglichen zu werden, bzw. umgekehrt, daß das Ausgangssignal eines anderen Sensors aufbereitet wird, um mit einem Ausgangssignal eines Wegsensors verglichen zu werden. Zur Aufbereitung kommen insbesondere ein- oder mehrfache Differentiation sowie ein- oder mehrfache Integration in Betracht. Hierdurch können redundante Signale erzeugt werden, die in ihrer Aussage übereinstimmen sollten. Durch Vergleich derartiger Signale in vorgegebenen Zeitschritten kann daher die Funktion der zugehörigen Sensoren überprüft werden. Bei Vorliegen eines negativen Vergleichs können entsprechende Maßnahmen eingeleitet werden, beispielsweise ein Warnsignal an den Fahrzeugbenutzer ausgelöst werden. Es kann jedoch auch vorgesehen werden, zur Erhöhung der Zuverlässigkeit des Systems ein Auslösesignal an die Steuervorrichtung nur dann zu erzeugen, wenn beide sich entsprechenden, von unterschiedlichen Sensoren gelieferten potentiellen Auslösesignale über den entsprechenden Schwellensignalen liegen.at the security system according to the invention can be provided that the Signal of a displacement sensor is processed to match the output signal another sensor, or vice versa, that the output signal is processed by another sensor, with an output signal of a Wegsensors to be compared. For processing come in particular single or multiple differentiation as well as single or multiple integration into consideration. This allows redundant signals are generated, which agree in their statement should. By comparing such signals in predetermined time steps Therefore, the function of the associated sensors can be checked. If there is a negative comparison, appropriate measures can be taken be initiated, for example, a warning signal to the vehicle user triggered become. However, it may also be provided to increase the reliability of the system a trigger signal to generate to the controller only if both correspond, potential triggering signals supplied by different sensors via the corresponding threshold signals are.
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