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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fehlerreduzierung eines Beschleunigungssignals
einer Beschleunigungsmessvorrichtung gemäss dem Oberbegriff von Anspruch
1 und eine Beschleunigungsmessvorrichtung gemäss dem Oberbegriff von Anspruch
9.
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Aus
der
DE 197 15 575
C1 ist ein Verfahren zur richtungsselektiven Ausrichtung
einer passiven Sicherheitseinrichtung in einem Fahrzeug mit mindestens
zwei Beschleunigungsaufnehmern bekannt. Bei diesem Verfahren werden
Richtungskorrekturfaktoren zum Korrigieren von Ausrichtungsfehlern
der Beschleunigungsaufnehmer in Bezug auf eine oder mehrere Messrichtungen
gewonnen, indem bekannte Beschleunigungen in den Messrichtungen
während
der Herstellung eingeprägt
werden.
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Insbesondere
wird in den Soll-Messrichtungen jeweils eine Beschleunigung in Form
eines kurzen mechanischen Impulses aufgebracht. Aus der Antwort
der Beschleunigungsaufnehmer werden anschliessend die Richtungskorrekturfaktoren
ermittelt, die eine Abweichung der Antwort von einer Sollantwort
korrigieren, die bei exakt ausgerichteten Aufnehmern geliefert wird.
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Dieses
Verfahren eignet sich prinzipiell auch zur Korrektur von Signalen
von Beschleunigungsaufnehmern für
Lateralbeschleunigungen, die für
eine Auslöseentscheidung
für eine Überrollschutzeinrichtung
eine wesentliche Rolle spielen. Wenn z.B. eine bevorzugte Messrichtung
einer Beschleunigungsmessvorrichtung mit der Fahrzeugslängsachse
zusammenfällt,
bestimmen insbesondere Beschleunigungskomponenten mit einem Winkel
von 90° zur Messrichtung
die Auslösung
einer Überrollschutzeinrichtung.
Da die Auslöseschwellen
für diese
Beschleunigungskomponenten relativ gering sind und im Bereich weniger
g liegen, ist eine genaue Detektion dieser Beschleunigungskomponenten
sehr wichtig.
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Ein
weiteres Problem besteht darin, dass in manchen Crashsituationen
hohe Longitudinalbeschleunigungen in x-Richtung und vergleichsweise geringe
Lateralbeschleunigungen in y-Richtung auftreten können wie
bei einem Frontalzusammenstoss. In solchen Situationen kann bereits
ein geringer Winkelfehler bei der Ausrichtung eines Beschleunigungsaufnehmers
in Bezug auf Lateralbeschleunigungen zu einer hohen detektierten
Lateralbeschleunigung und damit einer weniger optimalen Auslöseentscheidung
für eine Überrollschutzeinrichtung
führen.
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Wenn
das oben erwähnte
bekannte Verfahren zur richtungsselektiven Ausrichtung auch zur Ausrichtung
eines Aufnehmers bezüglich
Lateralbeschleunigungskomponenten eingesetzt wird, müssen zwei
Impulse bei der Herstellung einer Sicherheitseinrichtung aufgebracht
werden, nämlich
einer in der gewünschten
Haupt-Messrichtung und einer in Richtung von Lateralbeschleunigungskomponenten.
Dadurch wird jedoch die Herstellung aufwendig und teuer. Ausserdem
wird auch der Berechnungsaufwand zur Korrektur der Signale der Beschleunigungsaufnehmer
vergrössert.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Fehlerreduzierung eines Beschleunigungssignals einer
Beschleunigungsmessvorrichtung vorzuschlagen, die für eine Sicherheitseinrichtung,
für die
eine laterale Beschleunigungskomponente eine Rolle spielt, weniger
aufwendig zu implementieren, insbesondere kostengünstiger
sind und einen geringen Rechenaufwand benötigen.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Fehlerreduzierung eines Beschleunigungssignals
einer Beschleunigungsmessvorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch
1 und eine Beschleunigungsmessvorrichtung mit den Merkmalen nach
Anspruch 9 gelöst.
Weitergehende Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den
abhängigen
Ansprüchen.
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fehlerreduzierung eines Beschleunigungssignals
einer Beschleunigungsmessvorrichtung, die mindestens zwei Beschleunigungsaufnehmer
zur Messung einer Längs-
und einer Querbeschleunigungskomponente ax bzw. ay eines auf die
Beschleunigungsmessvorrichtung wirkenden Beschleunigungsvektors
a in Bezug auf eine Messrichtung umfasst. Erfindungsgemäss wird
ein fehlerreduziertes Querbeschleunigungssignal aykorr durch Subtraktion
der mit einem Korrekturfaktor K multiplizierten Längsbeschleunigungskomponente
ax von der gemessenen Querbeschleunigungskomponente ay erzeugt.
Dieses Verfahren erfordert einen geringen Rechenaufwand und ist
daher kostengünstig
zu implementieren. Insbesondere sind weniger Rechenschritte wie
Subtraktionen und Multiplikationen als bei dem aus der
DE 197 15 757 C1 erforderlich.
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Der
Korrekturfaktor K kann ermittelt werden, indem auf die Beschleunigungsmessvorrichtung
ein mechanischer Impuls in einer Richtung aufgebracht wird, eine
Längs-
und eine Querbeschleunigungskomponente ax und ay des aus dem mechanischen Impuls
resultierenden Beschleunigungsvektors a in Bezug auf die Richtung
von der Beschleunigungsmessvorrichtung gemessen werden, und der
Korrekturfaktor K durch Division der gemessenen Quer- durch die
gemessene Längsbeschleunigungskomponente
ay bzw. ax errechnet wird. Anstelle von zwei Impulsen, die gemäss dem aus
der
DE 197 15 757 C1 bekannten
Verfahren erforderlich wären,
reicht bei diesem Verfahren bereits ein Impuls aus.
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Der
Korrekturfaktor K wird vorzugsweise in einem Prüfverfahren ermittelt und in
der Beschleunigungsmessvorrichtung während oder nach Abschluss des
Prüfverfahrens
als digitaler Wert gespeichert.
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Um
eine höhere
Genauigkeit des Abgleichs zu erzielen, können auch zwei oder mehr mechanische
Impulse in einer Richtung auf die Beschleunigungsmessvorrichtung
aufgebracht werden, insbesondere in kurzen Zeitabständen aufeinander
folgend; aus den gemessenen Längs-
und eine Querbeschleunigungskomponenten ax und ay jedes mechanischen
Impulses kann dann ein Mittelwert der Längs- und ein Mittelwert der
Querbeschleunigungskomponente errechnet und für die Berechnung des Korrekturfaktors
K verwendet werden. Dadurch können
kurzzeitige Störeinflüsse, die
auf die Beschleunigungsmessvorrichtung während der Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
einwirken können,
vermieden oder zumindest verringert werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens wird der Korrekturfaktor K während des Betriebs der Beschleunigungsmessvorrichtung
in einem Fahrzeug ermittelt, indem eine Längs- und eine Querbeschleunigungskomponente
ax und ay aufgrund eines Brems- oder Beschleunigungsvorgangs des
Fahrzeugs von der Beschleunigungsmessvorrichtung gemessen werden,
und der Korrekturfaktor K durch Division der gemessenen Quer- durch
die gemessene Längsbeschleunigungskomponente
ay bzw. ax errechnet wird. Dadurch kann während der gesamten Einsatzzeit
der Beschleunigungsmessvorrichtung eine Fehlerreduzierung gemäß der Erfindung
vorgenommen werden. Um dieses Verfahren effizient einsetzen zu können, sollten
Beschleunigungsaufnehmer mit einer digitalen Schnittstelle verwendet
werden, da dadurch eine hohe Auflösung auch bei niedrigen Beschleunigungswerten
erreicht werden kann, die typischerweise im Bereich von etwa -1
g bis etwa +1 g liegen und aufgrund von Brems- und Beschleunigungsvorgängen bei
normalen Fahrtsituationen auftreten.
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Um
eine besonders genaue Reduzierung des Beschleunigungssignalfehlers
zu erzielen, können
Längs-
und Querbeschleunigungskomponenten ax und ay aufgrund mehrerer Brems-
oder Beschleunigungsvorgänge
des Fahrzeugs gemessen, jeweils ein Mittelwert aus den gemessenen
Längs-
und Querbeschleunigungskomponenten ax und ay ermittelt und für die Ermittlung
des Korrekturfaktors K verwendet werden. Hierbei wird die Tatsache
ausgenutzt, dass bei einer normalen Fahrt eines Fahrzeugs Querbeschleunigungen
im Wesentlichen aufgrund von Kurvenfahrten und statistisch während einer
längeren
Fahrt etwa gleich viel Links- wie Rechtskurven auftreten. Dies führt bei
der Bildung des Mittelwerts des Querbeschleunigungskomponente ay
dazu, dass deren Mittelwert etwa Null ist. Da statistisch auch der
Mittelwert der Längsbeschleunigungskomponente
ax in etwa Null ist, da etwa gleich viele Brems- als auch Beschleunigungsvorgänge auftreten,
können
bei der Bildung des Mittelwerts entweder nur Brems- oder nur Beschleunigungsvorgänge ausgewertet
werden. An dieser Stelle sei angemerkt, dass dieses Verfahren für bestimmte
Fahrsituationen, bei denen Quer- oder Lateralbeschleunigungen statistisch
betrachtet nicht Null sind, weniger geeignet ist, wie beispielsweise
bei einer Geländefahrt.
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Weiterhin
kann eine aufgrund eines Brems- oder Beschleunigungsvorgangs des
Fahrzeugs von der Beschleunigungsmessvorrichtung gemessene Längs- und
eine Querbeschleunigungskomponente ax und ay nur dann für die Berechnung
des Korrekturfaktors K verwendet werden, wenn der Lenkwinkel und/oder
die Gierrate das Fahrzeugs etwa Null sind. Lenkwinkel und Gierrate
können
von der Beschleunigungsmessvorrichtung über den CAN-Bus eines Fahrzeugs
abgefragt werden. Zwar werden hier Zusatzdaten aus den Fahrzeug-Bussystemen
benötigt, dafür ermöglicht es
dieses Verfahren, gezielter, eine geeignete Situation zur Ermittlung
des Korrekturfaktors zu ermitteln. Auch ist es möglich bei bekannten Lenkwinkeln
und Geschwindigkeiten eine Verifikation der Korrektur durchzuführen, indem
der zu erwartende Wert von aykorr mit dem aus den tatsächlich gemessenen
Beschleunigungskomponenten berechneten Wert aykorr verglichen wird.
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Die
Erfindung betrifft ferner eine Beschleunigungsmessvorrichtung, insbesondere
für den
Einsatz in einem Kraftfahrzeug, mit mindestens zwei Beschleunigungsaufnehmern
zur Messung von Komponenten ax und ay eines auf die Beschleunigungsmessvorrichtung
wirkenden Beschleunigungsvektors a, und einer Auswerteeinheit zum
Verarbeiten von Ausgangssignalen der Beschleunigungsaufnehmer. Die
Auswerteinheit ist ausgebildet, um ein fehlerreduziertes Querbeschleunigungssignal
aykorr durch Subtraktion der mit einem Korrekturfaktor K multiplizierten
Längsbeschleunigungskomponente
ax von der gemessenen Querbeschleunigungskomponente ay zu erzeugen.
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Vorzugsweise
ist der Korrekturfaktor K ermittelt worden, indem auf die Beschleunigungsmessvorrichtung
ein mechanischer Impuls in der Messrichtung aufgebracht wird, eine
Längs-
und eine Querbeschleunigungskomponente ax und ay in Bezug auf die
Messrichtung des aus dem mechanischen Impuls resultierenden Beschleunigungsvektors
a von der Beschleunigungsmessvorrichtung gemessen werden, und der
Korrekturfaktor K durch Division der gemessenen Quer- durch die
gemessene Längsbeschleunigungskomponente
ay bzw. ax errechnet wird.
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Die
Auswerteinheit weist vorzugsweise einen Mikrocomputer und einen
Speicher für
den Korrekturfaktor K und für
ein Programm auf, das zum Ausführen
eines Verfahrens zur Fehlerreduzierung eines Beschleunigungssignals
einer Beschleunigungsmessvorrichtung, bei dem ein fehlerreduziertes Querbeschleunigungssignal
aykorr durch Subtraktion der mit einem Korrekturfaktor K multiplizierten Längsbeschleunigungskomponente
ax von der gemessenen Querbeschleunigungskomponente ay erzeugt wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
sind die Beschleunigungsaufnehmer innerhalb oder ausserhalb der
Beschleunigungsmessvorrichtung derart angeordnet, dass die Empfindlichkeitsachse
eines ersten Beschleunigungsaufnehmers etwa parallel zur Fahrzeugquerachse
und die Empfindlichkeitsachse eines zweiten Beschleunigungsaufnehmers
etwa parallel zur Fahrzeuglängsachse
ausgerichtet sind. Mit anderen Worten ist also der erste Beschleunigungsaufnehmer
für eine
hohe Auflösung
einer Messung einer Querbeschleunigung und der zweite Beschleunigungsaufnehmer
für eine
hohe Auflösung
einer Messung einer Längsbeschleunigung
ausgerichtet.
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Alternativ
können
die Beschleunigungsaufnehmer innerhalb oder ausserhalb der Beschleunigungsmessvorrichtung
auch derart angeordnet sein, dass sowohl die Empfindlichkeitsachse
eines ersten Beschleunigungsaufnehmers als auch die Empfindlichkeitsachse
eines zweiten Beschleunigungsaufnehmers in einem ersten Winkel größer als
0° und kleiner
als 90° bzw.
einem zweiten Winkel kleiner als 0° und größer als –90° zur Fahrzeuglängsachse
ausgerichtet ist. Beispielsweise kann ein erster Beschleunigungsaufnehmer
in einem Winkel von 45° und
ein zweiter Beschleunigungsaufnehmer in einem Winkel von –60° zur Fahrzeuglängsachse
angeordnet sein, um eine bestimmte Auflösung einer zu messenden Beschleunigung
zu erhalten. Der erste und zweite Beschleunigungsaufnehmer können auch symmetrisch
zur Fahrzeuglängsachse
angeordnet sein, z.B. ausgerichtet mit einem Winkel von +45° bzw. –45° zur Fahrzeugslängsachse.
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Gemäss der Erfindung
reicht lediglich ein mechanischer Impuls auf die Beschleunigungsmessvorrichtung
und deren Beschleunigungsaufnehmer in einer Messrichtung aus, um
Ausgangssignale der Beschleunigungsaufnehmer der Beschleunigungsmessvorrichtung
zu erzeugen, mit denen ein Korrekturfaktor ermittelt werden kann,
der es ermöglicht,
die Auswirkungen eines Winkel- oder Justagefehlers der Beschleunigungsaufnehmer
für eine
Messung einer Beschleunigungskomponente in Querrichtung bei einer
grossen Beschleunigungskomponente in Längsrichtung zu verringern.
Die Erfindung basiert auf einer Näherung, die bewirkt, dass eine
Beschleunigungsmessung sich verschlechtert, wenn die Beschleunigungskomponente
in Querrichtung überwiegt,
und die Messung sich wesentlich verbessert, wenn die Beschleunigungskomponente
in Längsrichtung überwiegt.
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Weitere
Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten
der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
in Verbindung mit dem in der einzigen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel.
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In
der Beschreibung, in den Ansprüchen,
in der Zusammenfassung und in den Zeichnungen werden die in der
hinten angeführten
Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen
verwendet.
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Die
Zeichnungen zeigen in:
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemässen
Beschleunigungsmessvorrichtung mit zwei in der Fahrzeugslängs- bzw.
-querachse angeordneten Beschleunigungsaufnehmern; und
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2 ein
zweites Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemässen
Beschleunigungsmessvorrichtung mit zwei in einem Winkel von +45° bzw. –45° zur Fahrzeugslängsachse
angeordneten Beschleunigungsaufnehmern.
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Im
folgenden können
gleiche und funktional gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen
sein.
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In 1 ist
eine Beschleunigungsmessvorrichtung 10 dargestellt, wie
sie beispielsweise in Steuergeräten
für Kraftfahrzeug-Sicherheitseinrichtungen
eingesetzt wird. Die Beschleunigungsmessvorrichtung 10 weist
einen ersten Beschleunigungsaufnehmer 12 und einen zweiten
Beschleunigungssaufnehmer 14 auf, die in einem Winkel von
etwa 90° zueinander
angeordnet sind. Die Vorrichtung 10 liegt in einer durch
die Längs-
und Querachse des Fahrzeugs aufgespannten Ebene und ist für die Messung von
Beschleunigungskomponenten in dieser Ebene vorgesehen, die für die meisten
Sicherheitseinrichtungen eines Kraftfahrzeugs wesentlichen Beschleunigungskomponenten
aufweist.
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Die
Messvorrichtung 10 wird in einem Kraftfahrzeug derart montiert,
dass der erste Beschleunigungsaufnehmer 12 in einer Querachse
Y des Kraftfahrzeugs liegt und Querbeschleunigungen des Kraftfahrzeugs
detektiert. Der zweite Beschleunigungsaufnehmer 14 liegt
in einer Längsachse
X des Kraftfahrzeugs und misst Beschleunigungen in Längsrichtung
des Fahrzeugs. Die Längsrichtung bzw.
Längsachse
X stellt gleichzeitig die (Haupt-)Messrichtung 16 der Beschleunigungsmessvorrichtung 10 dar.
Die Messung von Querbeschleunigungen durch die Messvorrichtung 10 ist
insbesondere für
die Steuerung von Seitenairbags oder einer Überrollschutzeinrichtung von
Bedeutung.
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Jeder
der beiden Beschleunigungsaufnehmer 12 und 14 liefert
jeweils ein Ausgangssignal 13 bzw. 15, die einer
Auswerteeinheit 17 zugeführt werden. Die Auswerteeinheit 17 umfasst
einen Mikrocomputer 23, der ein zum Verarbeiten der Ausgangssignale 13 und 15 der
Beschleunigungsaufnehmer 12 bzw. 14 ausgebildetes
Programm ausführt.
Dieses Programm, das im übrigen
auch vollständig
oder teilweise mittels Logikschaltungen implementiert sein kann,
umfasst Verarbeitungsalgorithmen zum Analysieren der Ausgangssignale 13 und 15 und
Erzeugen eines Querbeschleunigungssignals 22 und eines Längsbeschleunigungssignals 24 (häufig auch
als Kanäle
m0 und m1 bezeichnet).
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Das
Querbeschleunigungssignal 22 ist ein Mass für eine Querbeschleunigungskomponente
ay 20 eines Beschleunigungsvektors a 21, der aus
einem auf die Beschleunigungsmessvorrichtung 10 wirkenden
mechanischen (Prüf-)Impuls
oder eine auf das Fahrzeug, in welches die Messvorrichtung 10 eingebaut
ist, wirkende Beschleunigung bei einem Brems- oder Beschleunigungsvorgang
resultiert. Das Längsbeschleunigungssignal 24 ist
ein Mass für
eine Längsbeschleunigungskomponente
ax 18 des Beschleunigungsvektors a 21.
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Im
Einsatz der Beschleunigungsmessvorrichtung 10 in einem
Kraftfahrzeug werden die beiden Beschleunigungssignale 22 und 24 einem
Steuergerät
für Sicherheitseinrichtungen
zugeführt,
das anhand der empfangenen Signale entscheidet, ob und welche Sicherheitseinrichtungen
in einem Kraftfahrzeug ausgelöst
werden sollen, beispielsweise Front- oder Seitenairbags, Gurtstraffer
oder eine Überrollschutzeinrichtung.
Wesentlich für
eine derartige Entscheidung ist wie bereits eingangs erwähnt die
Genauigkeit der beiden Beschleunigungssignale 22 und 24.
Diese Genauigkeit hängt
wiederum von der Justagegenauigkeit der Beschleunigungsaufnehmer 12 und 14 in
Bezug auf die Längsachse
X und Querachse Y des Kraftfahrzeugs ab.
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Aufgrund
von Toleranzen der Empfindlichkeiten der Beschleunigungsaufnehmer 12 und 14,
aufgrund von Einbautoleranzen der Beschleunigungsaufnehmer 12 und 14 in
der Beschleunigungsmessvorrichtung 10 und Toleranzen der
elektronischen Signalbearbeitung von Signalen der Beschleunigungsaufnehmer 12 und 14 weisen
die Beschleunigungssignale 22 und 24 Fehler auf.
Diese Fehler werden durch das Aufbringen eines mechanischen Impulses auf
die Beschleunigungsmessvorrichtung 10 insbesondere während der
Herstellung derselben ermittelt. Anschließend werden aus den ermittelten
Fehlern Korrekturwerte für
die Korrektur der Ausgangssignale 13 und 15 der
Beschleunigungsaufnehmer 12 bzw. 14 errechnet,
die in einem Speicher 19 der Auswerteeinheit 17 abgelegt
und bei der Verarbeitung der Ausgangssignale 13 und 15 mittels
geeigneter Algorithmen zum Kompensieren der oben erwähnten toleranzbedingten
Fehler in den Ausgangssignalen 13 und 15 herangezogen
werden.
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Im
Folgenden wird nun erläutert,
wie mit einem einzigen mechanischen Impuls in der Messrichtung 16 ein
Korrekturfaktor K ermittelt wird, der zum Korrigieren von toleranzbedingten
Fehlern des Querbeschleunigungssignals 22 für die Querbeschleunigungskomponente 20 dient.
Dieser Korrekturfaktor wird während
der Herstellung der Beschleunigungsmessvorrichtung 10 ermittelt
und anschließend
im Speicher 19 der Auswerteeinheit 17 abgelegt.
Er wird dann im täglichen
Einsatz der Beschleunigungsmessvorrichtung 10 in einem
Kraftfahrzeug zum Korrigieren von Fehlern im Querbeschleunigungssignal 22 durch
einen geeigneten und unten beschriebenen Algorithmus verwendet,
der durch die Auswerteeinheit 17 implementiert ist. An
dieser Stelle sei angemerkt, dass anstelle des mechanischen Impulses auch
mehrere mechanische Impulse zum Ermitteln des Korrekturfaktors verwendet
werden können.
In einem solchen Fall werden dann die gemessen Längs- und Querbeschleunigungskomponenten 18 bzw. 20,
die aus jedem mechanischen Impuls resultieren, gemessen und aus
den gemessenen Werten jeweils ein Mittelwert für die Längs- und Querbeschleunigungskomponente
ermittelt, der dann zum Berechnen des Korrekturfaktors herangezogen
wird.
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Auf
die Beschleunigungsmessvorrichtung 10 wird hierzu ein mechanischer
Impuls (Prüfpuls)
in der Messrichtung 16 aufgebracht. Die von den Beschleunigungsaufnehmern 12 und 14 aufgrund
des aufgebrachten mechanischen Impulses erzeugten Ausgangssignale 13 und 15 werden
gemessen. Die Ausgangssignale geben die Beschleunigungskomponenten
in Längs-
und Querrichtung (also in X- bzw. Y-Richtung) wieder. Im vorliegenden
Fall müsste
bei einem nur in der Theorie existierenden idealen System das Ausgangssignal 13 inaktiv
und das Ausgangssignal 15 aktiv sein. In der Praxis ist
jedoch auch das Signal 13 aktiv aufgrund der oben erwähnten Toleranzen,
d.h. es wird auch eine Querbeschleunigungskomponente ay detektiert,
obwohl diese nicht vorhanden sein dürfte.
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Aus
den gemessenen Beschleunigungskomponenten in X-Richtung ax und in
Y-Richtung ay wird nun
von der Auswerteeinheit 17 gemäss der folgenden Gleichung
der Korrekturfaktor K berechnet: K = ay/ax
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Der
Korrekturfaktor K wird im Speicher 19 abgelegt. Im laufenden
Betrieb der Beschleunigungsmessvorrichtung 10 korrigiert
die Auswerteeinheit 17 das Ausgangssignal 13 bzw.
die Beschleunigungskomponente ay des ersten Beschleunigungsaufnehmers 12 in
Y-Richtung gemäss
der folgenden Gleichung: aykorr = ay–ax∙K
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Hierbei
entsprechen ax und ay den durch die Beschleunigungsaufnehmer 14 bzw. 12 gemessenen Beschleunigungen,
die durch die Ausgangssignale 15 bzw. 13 dargestellt
sind. Die so implementierte Korrektur des Ausgangssignals 13 des
Beschleunigungsaufnehmers 12 führt zu einem fehlerreduzierten
Querbeschleunigungssignal 22 für die Querbeschleunigungskomponente 20.
Durch diese Korrektur wird eine geringfügige Verschlechterung der Messung
der Beschleunigungen bewirkt, wenn die Querbeschleunigungskomponente
ay 20 des Beschleunigungsvektors a 21 überwiegt,
der auf die Beschleunigungsmessvorrichtung 10 wirkt. Dies
ist üblicherweise
bei seitlichen Zusammenstößen der
Fall. Allerdings kann diese Verschlechterung in der Regel ohne Sicherheitseinbußen in Kauf
genommen werden, da in derartigen Fällen ohnehin das Ausgangssignal 13 des
ersten Beschleunigungsaufnehmers 12 in der Querachse bzw.
Y-Richtung überwiegt
und im wesentlichen das Auslösen
von Sicherheitseinrichtungen bestimmt. Durch den Korrekturfaktor
K und der damit vorgenommenen Korrektur des Ausgangssignals 13 wird
jedoch eine wesentliche Verbesserung der Messergebnisse bewirkt,
wenn die X-Komponente oder Längsbeschleunigungskomponente
ax 18 des Beschleunigungsvektors a 21 überwiegt,
d.h. die Querbeschleunigungskomponente ay 20 einen sehr geringen
Wert aufweist wie beispielsweise bei Frontalzusammenstößen.
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Abschließend sei
noch bemerkt, dass die Beschleunigungsaufnehmer in der Praxis in
Kraftfahrzeugen häufig
in einem Winkel von vorzugsweise 45° oder auch einem beliebigen
anderen Winkel zur Längsachse
oder X-Richtung oder zur Querachse oder Y-Richtung angeordnet sind,
je nachdem, in welcher Richtung eine hohe Auflösung der Beschleunigung gewünscht ist.
Beispielsweise zeigt die 2 eine Beschleunigungsmessvorrichtung 10,
bei der ein erster Beschleunigungsaufnehmer 12 einen Winkel γ von z.B.
+45° und
ein zweiter Beschleunigungsaufnehmer 14 einen Winkel γ von z.B. –45° mit der Fahrzeuglängsachse
x einschließt.
Hierbei entspricht das Koordinatensystem x-y der Fahrzeugslängs- und -querachse,
was durch einen entsprechenden Einbau der Vorrichtung 10 in
einem Fahrzeug erreicht werden kann.
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Die
Erfindung ist also nicht auf die in den Ausführungsbeispielen erläuterten
Anordnungen von Beschleunigungsaufnehmern beschränkt, sondern umfasst alle möglichen
Anordnungen, mit denen Längs-
und Querbeschleunigungen gemessen werden sollen.
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Außerdem sei
angemerkt, dass die Verarbeitung von den erwähnten Signalen bzw. Messwerten digital
erfolgt, d.h. im Signalpfad des Messsignals der Beschleunigungsaufnehmer
wenigsten eine Analog-Digital-Wandlereinheit vorgesehen ist. Die
Genauigkeit der oben erläuterten
Korrektur hängt
dann unter anderem von der Auflösung
eines eingesetzten Analog-Digital-Wandlers und von der Rechengenauigkeit
der in der Auswerteeinheit 17 implementieren Algorithmen
ab.
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Obwohl
bei der Beschreibung der Ausführungsbeispiele
ein oder mehrere mechanische Impulse auf die Messvorrichtung 10 einwirkten,
können jede
auf die Messvorrichtung einwirkenden Beschleunigungen für das erfindungsgemäße Verfahren
verwendet werden, insbesondere wie bereits weiter oben beschrieben
während
des Betriebs eines Fahrzeugs auftretende Beschleunigungen, die aus Brems-
oder Beschleunigungsvorgängen
des Fahrzeugs resultieren. Dadurch kann das erfindungsgemäße Verfahren
während
der gesamten Einsatzzeit des Messvorrichtung angewandt werden, beispielsweise
indem es zyklisch zur Fehlerreduzierung durchgeführt wird.
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- 10
- Beschleunigungsmessvorrichtung
- 12
- erster
Beschleunigungsaufnehmer
- 13
- Ausgangssignal
des ersten Beschleunigungsaufnehmers
- 14
- zweiter
Beschleunigungsaufnehmer
- 15
- Ausgangssignal
des zweiten Beschleunigungsaufnehmers
- 16
- Messrichtung
- 17
- Auswerteeinheit
- 18
- Längsbeschleunigungskomponente
ax
- 19
- Speicher
- 20
- Querbeschleunigungskomponente
ay
- 21
- Beschleunigungsvektor
a
- 22
- Querbeschleunigungssignal
aykorr
- 23
- Mikrocomputer
- 24
- Längsbeschleunigungssignal