DE102004062482A1 - Verfahren und Vorrichtung zur präventiven Ansteuerung eines Insassenschutzsystems - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur präventiven Ansteuerung eines Insassenschutzmittels (4) in einem Fahrzeug (1) mit einem Fahrdynamikregelsystem (2), bei dem das Insassenschutzmittel (4) vor einem Kollisionszeitpunkt aktiviert und dadurch in Wirkstellung gebracht werden kann und eine Bewertungsgröße (B) hinsichtlich eines Zustands "Übersteuern" überwacht wird und bei identifiziertem Zustand "Übersteuern" das Insassenschutzmittel (4) aktiviert wird, wobei die Bewertungsgröße (B) zur Überwachung des Zustandes "Übersteuern" anhand einer Stellgröße (G) des Fahrdynamikregelsystems (2) ermittelt wird.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur präventiven Ansteuerung eines insbesondere reversiblen Insassenschutzmittels in einem Fahrzeug, das mit einem Fahrdynamikregelsystem versehen ist, wobei eine Bewertungsgröße hinsichtlich eines Zustands „Übersteuern" überwacht wird und bei identifiziertem Zustand „Übersteuern" das Insassenschutzmittel aktiviert wird.
• Im Stand der Technik ist dazu aus der DE 101 21 386 C1 ein Verfahren zum Ansteuern eines reversiblen Insassenschutzmittels in einem Kraftfahrzeug mit einer Sensorik, welche Fahrzustandsdaten erfasst, und mit einem reversiblen Insassenschutzmittel, welches vor dem Kollisionszeitpunkt ausgelöst und dadurch in Wirkstellung gebracht werden kann, bekannt, wobei die Fahrzustandsdaten hinsichtlich eines Zustands „Notbremsung" überwacht werden und bei ermitteltem Zustand „Notbremsung" das Insassenschutzmittel ausgelöst wird. Dabei werden die Fahrzustandsdaten zusätzlich hinsichtlich eines Zustands „Übersteuern" und eines Zustands „Untersteuern" überwacht und bei ermitteltem Zustand „Notbremsung" und/oder „Übersteuern" und/oder „Untersteuern" wird das Insassenschutzmittel ausgelöst, wobei mittels der Zustände „Notbremsung", „Untersteuern" und „Übersteuern" die Richtung ermittelt wird, aus welcher eine maximale Gefährdung zu erwarten ist, und das Insassenschutzmittel derart angesteuert wird, dass die Schutzwirkung entsprechend der Richtung maximaler Gefährdung erfolgt.
• Dabei wird der Zustand „Übersteuern" mittels einer Bewertung des Schwimmwinkels ermittelt, welcher aus den Raddrehzahlen, der Giergeschwindigkeit und der Querbeschleunigung ermittelt. In einer alternativen Ausgestaltung wird der Zustand „Übersteuern" mittels einer Bewertung der Differenz aus einem Winkel, welcher eine Veränderung der tatsächlichen Fahrtrichtung beschreibt, und dem Lenkwinkel ermittelt, wobei der die Veränderung beschreibende Winkel aus den Raddrehzahlen, dem Radstand, der Querbeschleunigung und/oder der Giergeschwindigkeit ermittelt wird. Diese Differenz entspricht physikalisch dem Soll-Giermoment des Fahrzeugs. Die erforderlichen Bewertungen werden in allen Fällen mittels eines Schwellwertvergleichs mit einem vorgebbaren, festen Schwellwert durchgeführt.
• Bei diesem Verfahren ist das Ermitteln der für ein Übersteuern zu bewertenden Größe, also des Schwimmwinkels oder alternativ der Differenz der Veränderung der tatsächlichen Fahrtrichtung beschreibenden Winkels und des Lenkwinkels, relativ aufwendig und im Fall des Schwimmwinkels unterliegt diese zudem einer relativ ungenauen Abschätzung.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, mittels derer ein Übersteuern mit geringem Aufwand erkennbar ist.
• Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, welches die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 12.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
• Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass zur präventiven Ansteuerung eines insbesondere reversiblen Insassenschutzmittels, welches vor einem Kollisionszeitpunkt aktiviert und dadurch in Wirkstellung gebracht werden kann, eine Bewertungsgröße hinsichtlich eines Zustands „Übersteuern" überwacht wird und bei identifiziertem Zustand „Übersteuern" das Insassenschutzmittel aktiviert wird, wobei mittels eines Fahrdynamikregelsystem des Fahrzeugs eine Stellgröße ermittelt und anhand dieser die Bewertungsgröße zur Überwachung des Zustands „Übersteuern" bestimmt wird. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, dass es sich bei der Stellgröße des Fahrdynamikregelsystems um eine besonders genaue und hinreichend sicher ermittelte Größe handelt, in der im wesentlichen alle möglichen Fahrsituationen, beispielsweise für Steilkurvenfahrten und Sonderfahrmanöver des Fahrzeugs berücksichtigt sind. Es sind keine Maßnahmen für einen Sensorabgleich oder dergleichen notwendig, da alle notwendigen Sensorabgleiche und -überwachungen vom Fahrdynamikregelsystem durchgeführt werden.
• In einer bevorzugten Ausführungsform korrespondiert die Stellgröße physikalisch mit einem Soll-Giermoment, das mittels des Fahrdynamikregelsystems bestimmt wird. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Bewertungsgröße auch mit dem Soll-Giermoment korrespondiert. Somit steht für eine Überwachung des Zustands „Übersteuern" eine bereits ermittelte Größe wie das Soll-Giermoment des Fahrdynamikregelsystems zur Verfü gung, welches besonders einfach und schnell ermittelt wird. Ein hoher Wert der Stellgröße ist dabei ein Indikator für ein starkes Übersteuern beziehungsweise ein drohendes starkes Übersteuern des Fahrzeugs.
• Vorzugsweise handelt es sich beim Soll-Giermoment um eine Stellgröße, aus der sich gezielt an einzelnen Rädern einzuleitende Bremsdrücke bestimmen lassen. Dies ermöglicht das Aktivieren des Insassenschutzmittels als Reaktion auf Situationen, in denen eine Korrektur der Bremsdrücke einzelner Räder erfolgt. Derartige Korrekturen durch das Fahrdynamikregelsystem finden insbesondere in Zuständen des Übersteuerns statt.
• Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass als eine Zwischengröße ein Wert einer Bewertungsfunktion einer Fuzzy-Logic für die Stellgröße ermittelt wird. Dies ermöglicht eine stufenlose Auswertung und Ansteuerung des Insassenschutzmittels. Vorzugsweise weist die Bewertungsfunktion einen Wertebereich von 0 bis 1 oder einen anderen beliebigen Wertebereich, der mit der physikalischen Größe und dem Messbereich der Stellgröße korrespondiert, auf.
• In einer weiteren Ausgestaltung wird als Bewertungsgröße ein Ergebnis einer Tiefpassfilterung der Zwischengröße ermittelt. Vorzugsweise wird die Tiefpassfilterung asymmetrisch durchgeführt. Dabei weist die Tiefpassfilterung einen schnellen Anstieg und einen langsamen Abfall auf. Dadurch ist auch bei kurzzeitigen Eingriffen ein ausreichend lang anstehendes Aktivierungssignal ermöglicht.
• Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass der Zustand „Übersteuern" identifiziert wird, falls die Überwachung er gibt, dass die Bewertungsgröße einen ersten Schwellwert, z. B. „1", überschreitet. Die Überwachung auf Überschreiten des ersten Schwellwerts der Bewertungsgröße ist eine einfache Möglichkeit, den Zustand des Übersteuerns zu identifizieren.
• Eine weitere, bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass der Zustand „Übersteuern" verworfen und das ausgelöste Insassenschutzmittel deaktiviert wird, falls die Überwachung ergibt, dass die Bewertungsgröße einen zweiten Schwellwert, z. B. „0", unterschreitet.
• Beispielsweise ist der erste Schwellwert größer als der zweite Schwellwert. Dadurch wird hinsichtlich der Aktivierung und Deaktivierung des Insassenschutzmittels eine Hysterese durchlaufen.
• Es ist vorteilhaft, wenn mindestens einer der Schwellwerte in Abhängigkeit wenigstens eines weiteren Parameters angepasst wird. Dies ermöglicht eine Anpassung insbesondere des aktivierenden ersten Schwellwertes an die Fahrsituation, zum Beispiel an die Geschwindigkeit des Fahrzeugs. So ist eine Abbildung des Gefährdungsempfindens eines Fahrzeugnutzers möglich. Dieser fühlt sich in der Regel bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten und geringen Reibwerten sicher, so dass der aktivierende erste Schwellwert einen höheren Wert annehmen kann. Bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten und hohen Reibwerten ist das subjektive Gefährdungsempfinden in der Regel ausgeprägter, so dass dann der Auslöseschwellwert vorteilhafterweise einen niedrigeren Wert annimmt.
• Zweckmäßigerweise wird als weiterer Parameter eine Querbeschleunigung und/oder eine resultierende Gesamtbeschleunigung und/oder ein tatsächlich ausgenutzter Reibwert und/oder die Geschwindigkeit des Fahrzeugs verwendet. So kann durch eine derartige Ausgestaltung der Ansteuerung eines präventiv wirkenden Insassenschutzmittels bei einem hohen Reibwert eine Absenkung des ersten Schwellwerts erfolgen, der einer querdynamisch kritischen Fahrsituation wie dem Zustand „Übersteuern" zugeordnet ist. Dies führt insbesondere bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten im Vergleich zu einem herkömmlichen präventiv wirkenden Insassenschutzmittel zu einer Erhöhung der Anzahl an Aktivierungen des Insassenschutzmittels, wodurch gegebenenfalls die Akzeptanz des präventiv wirkenden Insassenschutzmittels bei einem Nutzer des Kraftfahrzeuges gesteigert wird.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ein Fahrdynamikregelsystem eines Fahrzeugs, eine Steuereinheit und eine insbesondere reversibles Insassenschutzmittel auf, wobei durch die Steuereinheit eine Bewertungsgröße anhand einer durch das Fahrdynamikregelungssystem ermittelten Stellgröße ermittelbar und anhand der Bewertungsgröße identifizierbar ist, ob ein Zustand „Übersteuern" vorliegt, wobei das Insassenschutzmittel automatisch auslösbar ist, falls die Steuereinheit den Zustand „Übersteuern" identifiziert. Vorzugsweise korrespondiert die Stellgröße des Fahrdynamikregelsystems physikalisch mit einem Soll-Giermoment.
• In einer besonderen Ausgestaltung gibt die Steuereinheit ein mit dem identifizierten Zustand korrespondierendes Signal ab. Auf diese Weise steht die Information über den Zustand „Übersteuern" auch anderen Fahrzeugeinrichtungen beispielsweise zur Steuerung und/oder Regelung anderer Betriebsfunktionen des Fahrzeugs zur Verfügung.
• Vorzugsweise weist die Vorrichtung einen Datenbus auf, wobei die Steuereinheit das Signal auf den Datenbus überträgt. Die Information über den Zustand „Übersteuern" ist so über eine einheitliche Schnittstelle abrufbar.
• Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
• Dabei zeigen:
• 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und
• 2 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
• Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
• 1 zeigt schematisch in einem Blockschaltbild ein Fahrzeug 1, das mit einem Fahrdynamikregelsystem 2 ausgerüstet ist. Das Fahrzeug 1 weist zudem ein mit einer Steuereinheit 3 verbundenes, reversibles Insassenschutzmittel 4 auf, beispielsweise in Form eines Gurtstraffers. Die Steuereinheit 3 ist mit dem Fahrdynamikregelsystem 2 verbunden.
• Das Fahrdynamikregelsystem 2 erfasst einerseits mittels eines Giergeschwindigkeitssensors S1 eine Ist-Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 und bestimmt andererseits mittels eines Lenkwinkelsensors S2a in Verbindung mit einem Querbeschleunigungssensor S2b und Raddrehzahlsensoren 3 zur Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit sowie einem Modell der Fahrzeug-Dynamik eine Soll-Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs 1. Aus der Abweichung zwischen der Soll- und der Ist-Giergeschwindigkeit ermittelt das Fahrdynamikregelsystem 2 eine Stellgröße G, die physikalisch einem Soll-Giermoment des Fahrzeugs 1 entspricht. Anhand des Soll-Giermoments lassen sich die gezielt an die einzelnen Räder einzuleitenden Bremsdrücke bestimmen. Das Fahrdynamikregelsystem 2 wird vor allem bei einem Übersteuern des Fahrzeugs 1 aktiv, da in diesem Fall das Heck ausbricht und ein gefährlicher Fahrzustand eintreten könnte.
• Gemäß der Erfindung erfolgt die Ansteuerung des Insassenschutzmittels 4 mittels der Steuereinheit 3, insbesondere für den Fall des Übersteuerns, unter Auswertung der Stellgröße G des Fahrdynamikregelsystems 2. Ein hoher Wert der Stellgröße G ist ein Indikator für ein starkes Übersteuern beziehungsweise ein drohendes starkes Übersteuern des Fahrzeugs.
• In 2 ist dazu ein exemplarisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens gezeigt, das die Steuereinheit 3 durchführt.
• In Schritt SS1 wird als Bewertungsgröße B beispielsweise die physikalisch mit dem Soll-Giermoment korrespondierende Stellgröße G aus dem Fahrdynamikregelsystem 2 ausgelesen. Auf die Stellgröße G wird in Schritt SS2 beispielsweise eine Bewertungsfunktion F einer Fuzzy-Logic angewendet, die eine stufenlose Auswertung ermöglicht. Es ergibt sich so eine Zwischengröße Z = F(G) für den Fahrzustand „Übersteuern" zum Beispiel in einem Wertebereich von 0 bis 1.
• Diese Zwischengröße Z kann, wie in Schritt SS3 dargestellt, mit einem asymmetrischen Tiefpassfilter A gefiltert werden, welcher einen schnellen Anstieg und einen langsamen Abfall aufweist. Dies führt auch bei kurzzeitigen Eingriffen zu einem ausreichend lange anstehenden Aktivierungssignal. Als Ergebnis dieses Schritts SS3 liegt eine Bewertungsgröße B vor gemäß: B = A(Z) = A(F(G)). [1]
• In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann in Schritt SS4 ein erster und ein zweiter Schwellwert S₁ bzw. S₂ vorgegeben werden. Der erste Schwellwert S₁ gibt dabei denjenigen Wert für die Bewertungsgröße B an, der bei Überschreiten des ersten Schwellwerts S₁ zur Identifizierung des Zustands „Übersteuern" des Fahrzeugs 1 dient. Der zweite Schwellwert S₂ dient der Deaktivierung des Insassenschutzmittels 4 und der Verwerfung des Zustands „Übersteuern" bei Unterschreiten des zweiten Schwellwerts S₂ durch den Wert der Bewertungsgröße B.
• Dabei können die Schwellwerte S₁, S₂ in Abhängigkeit weiterer Parameter angepasst werden. Beispielsweise werden die Schwellwerte S₁, S₂ in Abhängigkeit von einem oder mehreren Parametern, wie z. B. einer Querbeschleunigung, einer resultierenden Gesamtbeschleunigung, einem tatsächlich ausgenutzten Reibwert und/oder der Fahrgeschwindigkeit angepasst. Alternativ sind die beiden Schwellwerte S₁, S₂ fest vorgebbar.
• Zur Überwachung der Schwellwerte S₁, S₂ wird in Schritt SS5a geprüft, ob die Bewertungsgröße B den ersten Schwellwert S₁ überschreitet und ob das Insassenschutzmittel 4 deaktiviert ist. Falls beide Bedingungen zutreffen, wird in Schritt SS5b das Insassenschutzmittel 4 aktiviert und das Verfahren mit Schritt SS1 erneut begonnen. Anderenfalls wird mit Schritt SS6a fortgefahren.
• In Schritt SS6a wird geprüft, ob die Bewertungsgröße B den zweiten Schwellwert S₂, der beispielsweise niedriger ist als der erste Schwellwert S₁, unterschreitet und ob das Insassenschutzmittel 4 bereits aktiviert ist. Falls beide Bedingungen zutreffen, wird in Schritt SS6b das reversible Insassenschutzmittel 4 deaktiviert. In beiden Fällen wird anschließend das Verfahren beginnend mit Schritt SS1 erneut durchgeführt.
• Da der zweite Schwellwert S₂ niedriger ist als der erste Schwellwert S₂, ergibt sich für die Aktivierung des Insassenschutzmittels 4 im Falle eines Zustands des Übersteuerns eine Schalthysterese.
• Zweckmäßigerweise, falls das Fahrzeug 1 mehrere Insassenschutzmittel 4 aufweist, sind mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens einzelne, mehrere oder alle dieser Insassenschutzmittel 4 aktivierbar bzw. deaktivierbar, falls anhand der Bewertungsgröße B ein Zustand des Übersteuerns identifiziert wird.
• In den Schritten SS5a und SS6a ist es beispielsweise möglich, alternativ zu der Prüfung der Aktivierung des Insassenschutzmittels 4 einen letzten identifizierten Zustand heranzuziehen, wobei nach Schritt SS5b der Zustand „Übersteuern" und nach Schritt SS6b ein Zustand „Nicht übersteuert" als jeweiliger letzter Zustand gespeichert wird.
• Ein mit dem identifizierten Zustand „Übersteuern" oder „Nicht übersteuert" korrespondierendes Signal kann beispiels weise in Form eines einzelnen Steuerbits auf einen Datenbus des Fahrzeugs 1 ausgegeben und übertragen werden, so dass die Information über den Zustand auch anderen Fahrzeugeinrichtungen zur Steuerung und/oder Regelung anderer Betriebsfunktionen des Fahrzeugs 1 vorliegt. In einer besonderen Ausführungsform ist das Insassenschutzmittel 4 beispielsweise über den Fahrzeugbus mit der Steuereinheit 3 verbunden und wird über das Signal aktiviert beziehungsweise deaktiviert. Ebenso ist es möglich, die Stellgröße G des Fahrdynamikregelsystems 2 über den Datenbus an die Steuereinheit 3 zu übertragen.

1

Fahrzeug

2

Fahrdynamikregelsystem

3

Steuereinheit

4

Insassenschutzmittel

A

Asymmetrischer Tiefpassfilter

B

Bewertungsgröße

F

Bewertungsfunktion

G

Soll-Giermoment

S₁

Erster Schwellwert

S₂

Zweiter Schwellwert

S1 bis S3

Messsensoren

SS1 bis SS6b

Verfahrensschritte

Z

Zwischengröße

Claims (15)

1. Verfahren zur präventiven Ansteuerung eines Insassenschutzmittels (4) in einem Fahrzeug (1), das ein Fahrdynamikregelsystem (2) umfasst, wobei eine Bewertungsgröße (B) hinsichtlich eines Zustands „Übersteuern" überwacht wird und bei identifiziertem Zustand „Übersteuern" das Insassenschutzmittel (4) aktiviert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewertungsgröße (B) zur Überwachung des Zustandes „Übersteuern" anhand einer Stellgröße (G) des Fahrdynamikregelsystems (2) ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellgröße (G) physikalisch mit einem Soll-Giermoment korrespondiert.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Stellgröße (G) die gezielt an einzelnen Rädern einzuleitenden Bremsdrücke bestimmt werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als eine Zwischengröße (Z) ein Wert einer Bewertungsfunktion (F) einer Fuzzy-Logic für die Stellgröße (G) ermittelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewertungsfunktion (F) einen Wertebereich von 0 bis 1 aufweist.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Bewertungsgröße (B) ein Ergebnis einer Tiefpassfilterung der Zwischengröße (Z) ermittelt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefpassfilterung asymmetrisch durchgeführt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zustand „Übersteuern" identifiziert wird, falls die Überwachung ergibt, dass die Bewertungsgröße (B) einen ersten Schwellwert (S₁) überschreitet.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zustand „Übersteuern" verworfen und das ausgelöste Insassenschutzmittel (4) deaktiviert wird, falls die Überwachung ergibt, dass die Bewertungsgröße (B) einen zweiten Schwellwert (S₂) unterschreitet.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Schwellwerte (S₁, S₂) in Abhängigkeit wenigstens eines weiteren Parameters angepasst wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als weiterer Parameter eine Querbeschleunigung und/oder eine resultierende Gesamtbeschleunigung und/oder ein tatsächlich ausgenutzter Reibwert und/oder die Geschwindigkeit des Fahrzeugs (1) verwendet wird.
12. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Fahrdynamikregelsystem (2) eines Fahrzeugs (1), eine Steuereinheit (3) und ein Insassenschutzmittel (4), wobei mittels der Steuereinheit eine Bewertungsgröße (B) ermittelbar ist, anhand der identifizierbar ist, ob ein Zustand „Übersteuern" vorliegt und das Insassenschutzmittel (4) automatisch auslösbar ist, falls die Steuereinheit (3) den Zustand „Übersteuern" identifiziert, wobei die Bewertungsgröße (B) anhand einer durch das Fahrdynamikregelungssystem (2) ermittelten Stellgröße (G) bestimmbar ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellgröße (G) physikalisch mit einem Soll-Giermoment korrespondiert.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (3) ein mit dem identifizierten Zustand korrespondierendes Signal abgibt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch einen Datenbus, wobei die Steuereinheit (3) das Signal auf den Datenbus ausgibt.