DE10106181C1 - Verfahren zur Klassifizierung eines Überrollvorgangs eines Fahrzeugs - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Klassifizierung eines Überrollvorgangs eines Fahrzeugs vorgeschlagen, das dazu dient, einen Überrollvorgang anhand eines Drehwinkels und einer Drehrate des Fahrzeugs zu klassifizieren und in Abhängigkeit von der Klassifikation einen Notruf abzusetzen. Der Überrollvorgang selbst wird anhand eines Impuls- oder Energiekriteriums erkannt. Die Drehrate wird zur Bestimmung des Drehwinkels aufsummiert, wobei sowohl die aufsummierte Drehrate als auch die Drehrate als Wertepaar mit Klassifizierungsgrenzen verglichen wird, um eine Klassifikation durchzuführen. Der Notruf erfolgt nur, wenn die Rückhaltemittel ausgelöst werden.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Klassifizierung eines Überrollvorgangs nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs.

Es ist bekannt, Rückhaltemittel in einem Kraftfahrzeug entsprechend einem Unfall einzusetzen. Eventuell wird dabei ein Notruf abgesetzt. Die Geschwindigkeitsabnahme während eines Unfalls kann dabei als Kriterium für eine Unfallschwere dienen.

In DE 199 45 614 C1 wird ein Verfahren zur Datenübertragung zwischen einem Steuergerät für Rückhalteeinrichtungen und Sensoren vorgeschlagen, bei dem ein flexibler zeitlicher Zugriff vom Steuergerät auf die Messdaten einzelner Sensoren möglich ist. Dabei überträgt ein Steuergerät ein Anforderungstelegramm an die Sensoren, wobei jeder Sensor aus dem Vergleich des Anforderungstelegramms mit seiner eigenen Adresse ableitet, ob und in welchem Zeitfenster er seine Messdaten an das Steuergerät übertragen soll. In DE 197 48 992 A1 wird eine Vorrichtung zur Aussendung von Notrufsignalen aus einem Kraftfahrzeug beschrieben, die einen Mikrocomputer aufweist, der in Abhängigkeit von Sensorsignalen einen Notruf absendet. Dabei ist es möglich, die Schwere des Aufpralls zu berücksichtigen. In DE 199 05 193 A1 wird ein Verfahren zur Auslösung einer Sicherheitseinrichtung in einem Kraftfahrzeug im Falle eines Überschlags vorgeschlagen, wobei die Auslöseentscheidung in Abhängigkeit von Drehratendaten und Neigungswinkeln des Fahrzeugs erfolgt.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Klassifizierung eines Überrollvorgangs eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass auch bei einem Überrollvorgang in einfacher Weise die Unfallschwere feststellbar ist, wobei dann in Abhängigkeit von dieser erkannten Unfallschwere ein Notruf abgesetzt wird. Voraussetzung dafür ist, dass Rückhaltemittel eingesetzt werden. Der Notruf weist also die Unfallschwere als Inhalt auf. Die Drehrate, die mit einem Drehratensensor erfaßbar ist, ist dabei einer der auszuwertenden Parameter, denn die Unfallschwere wird bei einem Überrollvorgang mit steigender Drehrate zunehmen, da dies auf einen sehr schnellen Überrollvorgang hindeutet. Die Drehrate und der Drehwinkel, der sich aus der aufsummierten Drehrate ergibt, bestimmen jedoch letztlich als Wertepaar die Klassifizierung des Überrollvorgangs. Die Drehrate ist geeignet, um insbesondere schnelle Vorgänge aufzunehmen, während der Drehwinkel den Überrollvorgang an sich charakterisiert. Beide Parameter werden damit zur Klassifizierung verwendet. Daraus ergeben sich dann die Wertepaare, die in einem Diagramm zu der Klasseneinteilung des Überrollvorganges führen. Die Klassifizierung erfolgt jedoch nur, wenn eine Auslöseentscheidung für die Rückhaltemittel getroffen wurde.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch angegebenen Verfahrens zur Klassifizierung eines Überrollvorgangs eines Fahrzeugs möglich.

Besonders vorteilhaft ist, dass der Überrollvorgang anhand der Aufprallenergie oder des Aufprallimpulses erkannt wird. Bei der Aufprallenergie wird insbesondere die kinetische Energie betrachtet, die die Drehrate charakterisiert, und die potentielle Energie, die den Überrollvorgang an sich charakterisiert. Dabei ist es weiterhin von Vorteil, dass die aufsummierte Drehrate mit Schwellwerten verglichen wird, um die Klassifizierung letztlich durchzuführen. In einem Drehraten-Drehwinkel-Diagramm werden dann durch die Festlegung von Zonengrenzen, die Schwellwerten entsprechen, die Klassenflächen für die Wertepaare definiert. Liegt also ein Wertepaar in einer solchen Klassenfläche, dann wird es gemäß dieser Klassenfläche klassifiziert.

Darüber hinaus ist es von Vorteil, dass eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorliegt, die einen Drehratensensor zur Erfassung der Drehraten, einen Prozessor zur Auswertung der Drehraten und Aufsummierung der Drehraten, einen Sender zur Absetzung des Notrufs, einen Beschleunigungssensor zur Bestimmung einer Aufprallenergie und einen Speicher, um Zwischenergebnisse zwischenzuspeichern und vorgegebene Schwellwerte abzurufen, aufweist.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 2 ein Flußdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 3 eine Überrollvorgangsklassifizierung, Fig. 4 eine Klassifizierung der Unfallschwere beim Überschlag und Fig. 5 ein weiteres Flußdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Beschreibung

Um Rückhaltemittel für Fahrzeuginsassen bei einem Überschlag (Rollover) situationsgerecht auszulösen, ist ein Vergleich eines Sensorsignals oder davon abgeleiteter Größen mit einer Auslöseschwelle notwendig. In Abhängigkeit von der Unfallschwere wird dann ein Notruf abgesetzt. Dieser Notruf weist demnach einen Inhalt auf, der von der Unfallschwere bestimmt wird.

Erfindungsgemäß wird daher zunächst ein Überrollvorgang erkannt, entsprechende Rückhaltemittel ausgelöst und dann dieser Überrollvorgang anhand eines Drehwinkels und einer Drehrate des Fahrzeugs klassifiziert, um in Abhängigkeit von dieser Klassifizierung einen Notruf mit entsprechendem Inhalt abzusetzen. Es wird dabei immer das Wertepaar aus Drehrate und Drehwinkel betrachtet. Je nachdem wo das Wertepaar in einem Drehraten-Drehwinkel-Diagramm liegt, wird der Überrollvorgang, der durch das Wertepaar definiert wird, klassifiziert. In Abhängigkeit von der Zeit wird dabei der Überrollvorgang durch eine Folge von Wertepaaren definiert, die als eine Funktion das Drehraten-Drehwinkel-Diagramm durchlaufen. Dabei wird dann der Überrollvorgang im Zeitverlauf gegebenenfalls mehrere Klassifizierungen durchlaufen.

Beispielhaft werden hier die Klassen 0, 1, 2 und 3 betrachtet, wobei eine feinere Unterteilung möglich ist. Die Klasse 0 beschreibt dabei den Fall, dass es zu keinem Überrollvorgang kommt. Die Klasse 1 definiert einen Vorgang mit geringer Drehrate, aber einem großen Winkelbereich. Klasse 2 legt einen Überrollvorgang mit hoher Drehrate und geringem Drehwinkel fest, während die Klasse 3 einen Überrollvorgang mit hoher Drehrate und großem Drehwinkel beschreibt. Die Klasseneinteilung bezüglich der Wertefestlegung beruht dabei auf Erfahrungswerten und/oder Simulationen von Überrollvorgängen.

Fig. 1 zeigt als Blockschaltbild eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die hier ein Steuergerät von Rückhaltemitteln ist. Ein Drehratensensor 1 ist an einen ersten Eingang einer Signalverarbeitung 2 angeschlossen. Ein Beschleunigungssensor 8 ist an einen zweiten Eingang der Signalverarbeitung 2 angeschlossen. Ein Datenausgang der Signalverarbeitung 2 ist an einen Dateneingang eines Prozessors 3 angeschlossen. Ein erster Datenausgang des Prozessors 3 ist an Rückhaltemittel 5 angeschlossen. Ein zweiter Datenausgang des Prozessors 3 ist an einen Sender 6 angeschlossen, der wiederum an eine Antenne 7 angeschlossen ist. Über einen Datenein-/-ausgang ist der Prozessor 3 mit einem Speicher 4 verbunden.

Der Drehratensensor 1, der hier als mikromechanischer Sensor ausgeführt ist, erfasst die Drehrate des Fahrzeugs und überträgt ein entsprechendes elektrisches Signal an die Signalverarbeitung 2, die dieses verstärkt, filtert und digitalisiert. Auch das Beschleunigungssignal vom Beschleunigungssensor 8 verstärkt, filtert und digitalisiert die Signalverarbeitung 2. Teile der Signalverarbeitung 2 können jeweils auf den Sensoren 1 und 8 und den Prozessor 3 verteilt sein, beispielsweise werden die Signalverstärkung und die Filterung den Sensoren 1 und 8 zugeordnet, während die Digitalisierung im Prozessor 3 erfolgt.

Der Prozessor 3 vergleicht die Sensorsignale als Wertepaare von Drehraten und Drehwinkeln mit vorgegebenen Schwellwerten beziehungsweise Klassengrenzen, um bei Überschreiten dieser Schwellwerte beziehungsweise Klassengrenzen entsprechende Aktionen auszuführen. Zu diesen Aktionen gehört insbesondere das Auslösen der Rückhaltemittel 5. Anhand der Schwellwerte beziehungsweise Klassengrenzen, die im Speicher 4 abgespeichert sind, kann der Prozessor 3 auch eine Klassifizierung eines möglichen Überrollvorgangs nach einer Erkennung des Überrollvorgangs in Abhängigkeit von der Zeit vornehmen. Diese Klassifizierung wird nur vorgenommen, wenn die Rückhaltemittel 5 ausgelöst wurden. Dabei hat der Prozessor 3 die Drehratensignale als auch die Beschleunigungssignale aufsummiert, um integrierte Drehratensignale, das sind Drehwinkel, bzw. Beschleunigungssignale, das sind Geschwindigkeiten, zu erhalten. Damit liegen dann Wertepaare aus Drehraten und Drehwinkeln vor, um eine Klassifizierung des Überrollvorgangs durchzuführen, wobei die Klassifizierung entsprechende Aktionen nach sich zieht, wie das Auslösen von Rückhaltemitteln. Der Speicher 4 wird weiterhin zur Zwischenspeicherung von Zwischenergebnissen verwendet. Der Prozessor 3 kann mit den Sensoren 1 und 8 über einen Sensorbus verbunden sein.

Erkennt der Prozessor 3, dass ein Überrollvorgang vorliegt und ein Vergleich mit der Auslöseschwelle ein Auslösen von Rückhaltemitteln 5 nach sich zieht, dann überträgt der Prozessor 3 entsprechende Signale an die Rückhaltemittel 5, um diese Rückhaltemittel 5 entsprechend zu zünden. Bei den Rückhaltemitteln 5 handelt es sich hier insbesondere um Airbags. Die Rückhaltemittel 5 werden dann entsprechend einer Insassenklassifizierung eingesetzt.

Die Klassifizierung des Überrollvorgangs bedingt die Unfallschwere, die den Inhalt des Notrufs bestimmt. Dann überträgt der Prozessor 3 an den Sender 6 eine entsprechende Nachricht, die im Speicher 4 abgelegt ist und die dann mit der Antenne 7 versendet wird. Der Sender 1 und die Antenne 7 können beispielsweise ein Mobilfunkmodul sein, das im Fahrzeug integriert ist.

In Fig. 2 ist als Flußdiagramm das erfindungsgemäße Verfahren zur Klassifizierung eines Überrollvorgangs eines Fahrzeugs dargestellt. In Verfahrensschritt 9 werden die Sensorsignale vom Drehratensensor 1 erfasst. In Verfahrensschritt 10 wird die Drehrate aufsummiert, um einen Drehwinkel zum entsprechenden Zeitpunkt zu bestimmen. In Verfahrensschritt 70 wird ein Überrollalgorithmus gerechnet und eine Bestimmung der Auslöseentscheidung für die Rückhaltemittel 5 durchgeführt. Dabei werden Signale vom Drehratensensor 1 erfaßt und für eine Überrollerkennung dem entsprechenden Auslösealgorithmus für die Rückhaltemittel 5 zugeführt. Dabei wird auch eventuell das integrierte Drehratensignal berücksichtigt. Anstatt der Drehratensignale kann auch die Beschleunigung verwendet werden. Denn auch in Abhängigkeit von der Beschleunigung ist ein Überrollvorgang erkennbar, sofern mehr als ein Beschleunigungssensor vorliegt. In einer Weiterbildung ist es ebenfalls möglich, dass bei einer Auslösung der Rückhaltemittel 5 aufgrund eines Zusammenstosses mit einem Überrollvorgang, der selbst zu keiner Auslösung der Rückhaltemittel 5 führen würde, eine Klassifizierung und ein Notruf abgesendet werden.

In Verfahrensschritt 14 wird durch einen Vergleich des Drehratensignals mit einer Auslöseschwelle überprüft, ob eine Auslösung der Rückhaltemittel 5 vorzunehmen ist. Ist das nicht der Fall, dann wird zu Verfahrensschritt 70 zurückgesprungen. Die Auslöseschwelle kann auch an das integrierte Drehratensignal angepaßt werden.

Liegt eine Auslösung der Rückhaltemittel 5 vor, dann wird in Verfahrensschritt 16 die entsprechende Auslösung der Rückhaltemittel 5 gemäß einer Insassenklassifizierung vorgenommen.

In Verfahrensschritt 15 erfolgt dann die Klassifikation anhand des Wertepaars Drehratensignal und Drehwinkelsignal, um einen entsprechenden Notruf abzusetzen.

Die Klassengrenzen, die in Fig. 3 dargestellt sind, sind durch physikalische Gegebenenheiten beim Überrollvorgang verknüpft. Die Kurve 17 beschreibt die Folge der Wertepaare, die in Abhängigkeit von der Zeit mehreren Klassen durchläuft. Ein Überschreiten der Kurve 18 durch die Kurve 17 bedingt eine Auslösung der Rückhaltemittel 5. Die Kurve 18 ist demnach eine Auslöseschwelle.

Die Klasse 0 oder keine Klassifizierung zeigt, dass keine Aktivierung von den Rückhaltemitteln 5 notwendig ist. Die Klasse 1 wird durch sehr langsame Überrollvorgänge adressiert. Hier treten nur geringe Drehraten und damit geringe Drehgeschwindigkeiten auf. Die Klasse 2 zeigt in der Anfangsphase der Drehung, das sind Winkel kleiner 60°, die dann im weiteren Verlauf unterhalb einer Schwelle, 150°/s waren. Klasse 3 definiert Überrollvorgänge bei hohen Drehraten und großen Drehwinkeln.

Die Klassenberechnung erfolgt während des gesamten Rollovercrashes ab dem Zeitpunkt der Auslösung. Es werden in Echtzeit die Wertepaare von Winkel und Drehrate mit den Klassengrenzen aus Fig. 3 verglichen.

Das Ergebnis des Vergleichs kann die Klassenzahl nur nach oben, zu höheren Klassen hin korrigieren. Das Signal wird solange beobachtet, bis die Drehrate Null ist oder der Winkel 120° erreicht. Gleichzeitig wird ein Notruf in Abhängigkeit von der Klassifizierung abgesetzt, wobei der Sender 6 mit der Antenne 7 dazu verwendet wird. Da die Rückhaltemittel 5 ausgelöst wurden, wird immer ein Notruf abgesetzt. Die Klassifizierung und damit die Unfallschwere bestimmen jedoch den Inhalt des Notrufs.

In Fig. 5 ist ein weiteres Flußdiagramm dargestellt, das das erfindungsgemäße Verfahren illustriert. In Verfahrensschritt 60 wird die Drehrate erfaßt. Die Drehrate geht wird als Parameter im Verfahrensschritt 61 für einen Überrollalgorithmus verwendet. Weiterhin wird die Drehrate in Verfahrensschritt 62 integriert, um den Drehwinkel zu bestimmen. Die Drehrate wird darüber hinaus in Verfahrensschritt 63 zur Klassifizierung von Überrollvorgängen verwendet.

Auch der in Verfahrensschritt 62 bestimmte Drehwinkel geht als Parameter in den Überrollalgorithmus 61 ein. Weiterhin wird der Drehwinkel als Parameter in der Klassifizierung 63 des Überrollvorgangs verwendet.

Wird in Verfahrensschritt 61 entschieden, dass die Rückhaltemittel 5 aufgrund eines Überrollvorgangs ausgelöst werden müssen, dann wird in Verfahrensschritt 63 die Klassifizierung des Überrollvorgangs gestartet. Die Auslöseentscheidung wirkt wie ein Trigger für die Klassifizierung. Dazu wird dann das Wertepaar aus Drehrate und Drehwinkel verwendet.

In Fig. 3 ist ein Drehraten-/Drehwinkeldiagramm dargestellt, wobei die Drehrate und der Drehwinkel in Absolutwerten angegeben werden. Die Kurve 17 beschreibt eine in Abhängigkeit von der Zeit gemessene Kurve der Drehwinkel und der Drehraten, die sich aus den Wertepaaren bei einem Überrollvorgang ergibt. Durch Vorgabe ist das Diagramm über Klassengrenzen in vier Klassen eingeteilt. Die erste Klasse, auch Klasse 0 genannt, die ausgehend vom Ursprung durch den Schwellwert (Kurve 18) von 149° bis 60° begrenzt ist, sind die Fälle, bei denen ein Nichtauslöser vorliegt, d. h. der Überrollvorgang wurde nicht durchgeführt. Die Klasse 1 beschreibt Überrollvorgänge, die mit relativ geringer Drehrate erfolgen, also eher schwächere Verletzungen nach sich ziehen werden. Klasse 2 sind solche Überrollvorgänge, die mit hoher Drehrate erfolgen und die der Klasse 3 sind solche Vorgänge, die im Durchschnitt mit noch höherer Drehrate erfolgen und einen größeren Drehwinkel aufweisen als die der Klasse 2. Ausgehend vom ersten Schwellwert bei ungefähr 30,70 führt ein Schwellwert bis zum Punkt 60,70, der dann in einen Schwellwert übergeht, der von 60,70 bis 60,250 geht. Ein weiterer Schwellwert führt von dem Punkt 60,150 bis 120,150. Die Kurve 17, die auf experimentellen Daten beruht, zeigt einen typischen Verlauf der Drehrate in Abhängigkeit vom Drehwinkel.

In Fig. 4 ist ein Beispiel für die Klassifizierung der Unfallschwere beim Überschlag dargestellt. Im obersten Diagramm ist der Winkel in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt. Im mittleren Diagramm ist die Drehrate in Abhängigkeit von der Zeit aufgetragen. Weiterhin sind hier Klassifizierungsgrenzen und Auslösekriterien mit eingezeichnet. Im untersten Diagramm ist die erkannte Auslösung als Klasse-/Zeitdiagramm dargestellt. Die Kurve 18 beschreibt die dynamische Auslöseschwelle, die aus dem Winkel gewonnen wird. Sie ist auch in Fig. 3 dargestellt.

Der aufsummierte Drehwinkel, der aus dem Drehratensignal durch Aufsummierung bestimmt wird, geht hier aus von 0° bis -180° ungefähr, so dass ein Überschlag erfolgt ist, der ein Fahrzeug zum Aufliegen auf das Fahrzeugdach gebracht hat. Im mittleren Diagramm, dem Drehraten-/Zeitdiagramm ist die Drehrate 21 als Funktion dargestellt, die die Kurve 18 bei ungefähr dem Punkt 0,780 schneidet. Der erste Punkt, der hier durch den Pfeil 30 markiert wird, wird als Kriterium für einen Überschlag erkannt, da das vorgegebene Energiekriterium hier überschritten wird. Entsprechend dieser Auslösung beim Energiekriterium, die vor dem Impulskriterium erfolgt, wird im untersten Diagramm bei 0,7 Sekunden der Impuls gesetzt, um die Klassifizierung durchzuführen. Die Klassifizierung ist nur von der Lage des Signals in Fig. 3 abhängig und wird dann bis zum Crashende durchgeführt.

Die Kurve 19 beschreibt die vom Winkel abhängige Auslöseschwelle, mit der auch die Drehrate 18 verglichen wird. Beide Kriterien Energie 18 und Impuls 19 werden durch den Überschlagalgorithmus wahlweise als Auslösekriterium benutzt. Hier erfolgt die Umschaltung über die Beschleunigungssignale in z-Richtung. Die erste Signalbewertung erfolgt durch den Rollover-Algorithmus, um eine Auslöseentscheidung zu treffen. Die zweite Signalbewertung erfolgt danach durch den Klassifizierungsalgorithmus.

Zunächst werden also bei einem Unfall die Rückhaltemittel 5 ausgelöst. Dann wird der Klassifizierungsalgorithmus gestartet. Die Klassen geben die Unfallschwere an, während das Auslösekriterium für den Insassenschutz verantwortlich ist. So kann es sein, dass das Auslösekriterium in der Klasse 0 liegt und die Unfallschwere in der Klasse 1.

Claims (7)

1. Verfahren zur Klassifizierung eines Überrollvorgangs eines Fahrzeugs, wobei in Abhängigkeit von einem Überrollvorgang Rückhaltemittel (5) eingesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass dann der Überrollvorgang anhand eines Drehwinkels und einer Drehrate des Fahrzeugs bezüglich einer Unfallschwere klassifiziert wird und dass in Abhängigkeit von der Klassifikation ein Notruf abgesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Überrollvorgang anhand der Aufprallenergie oder des Aufprallimpulses bei einem Aufprall des Fahrzeugs erkannt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehrate aufsummiert wird und dass die aufsummierte Drehrate mit der Drehrate als Wertepaar mit Klassifizierungsgrenzen verglichen wird, um die Klassifikation durchzuführen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Klassifizierungsgrenzen vier Klassen definiert werden.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel zur Erkennung des Überrollvorgangs und einen Prozessor (3) zur Klassifizierung des Überrollvorgangs bezüglich der Unfallschwere anhand einer Drehrate und eines Drehwinkels des Fahrzeugs aufweist, wobei der Prozessor (3) mit einem Drehratensensor (1) verbunden ist, dass der Prozessor (3) mit einem Sender (6) zur Abgabe eines Notrufs in Abhängigkeit von der Klassifizierung des Überrollvorgangs und mit Rückhaltemitteln (5) verbindbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mit wenigstens einem Beschleunigungssensor (8) zur Erkennung des Überrollvorgangs anhand der Aufprallenergie oder des Aufprallimpulses bei einem Aufprall des Fahrzeugs verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Speicher (4) aufweist, in dem die Klassifizierungsgrenzen für die Drehrate und die aufsummierte Drehrate abspeicherbar sind.