DE102005057576A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln bei einem Überrollvorgang in einem Fahrzeug - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln bei einem Überrollvorgang in einem Fahrzeug Download PDF

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln bei einem Überrollvorgang in einem Fahrzeug vorgeschlagen, wobei zunächst ein Wankratensignal erzeugt wird und dann eine Auswerteschaltung in Abhängigkeit von einem vom Wankratensignal abgeleiteten Signal die Personenschutzmittel ansteuert. Darüber hinaus ist eine Reseteinrichtung vorgesehen, die das Signal für die Auswerteschaltung in Abhängigkeit von wenigstens einer fahrdynamischen Größe zurücksetzt.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln bei einem Überrollvorgang in einem Fahrzeug nach der Gattung der unabhängigen Patentansprüche.
  • Aus WO 01/44 020 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung des Absolutdrehwinkels eines sich um eine etwa waagrechte Achse drehenden Gegenstands vorgestellt, bei dem mit einem Hochbeschleunigungssensor und mit einem Wankratensensor der Absolutdrehwinkel des Fahrzeugs in einem beschränkten Intervall angegeben werden kann. Aus
    DE 1010 49 112 B4 sind Verfahren bekannt, die auf der Auswertung eines Signals eines Drehratensensors und zwei Beschleunigungssensoren basieren, die im zentralen Airbagsteuergerät integriert sind. Der Drehratensensor ermittelt nach dem Kreiselprinzip die Rotationsgeschwindigkeit um die Fahrzeuglängsachse, die Beschleunigungssensoren messen zusätzlich die Fahrzeugbeschleunigung in Quer- und Hochrichtung. Im Hauptalgorithmus wird die Drehrate ausgewertet. Mit den Messwerten der Beschleunigungssensoren lässt sich um einen die Art des Überschlags erkennen, zum anderen dienen diese Werte der Plausibilitätsprüfung. Erkennt der Drehratenalghorithmus einen Überschlag, werden die Sicherheitsvorrichtungen nur bei gleichzeitiger Freigabe durch die Plausibilitätskontrolle aktiviert. Aus EP 125 83 99 B1 ist ein Verfahren bekannt, das eine rechtzeitige Auslöseentscheidung bei Überschlägen mit hoher lateraler Beschleunigung ermöglicht, indem es den Schwimmwinkel und die laterale Geschwindigkeit des Fahrzeugs mit einbezieht. Aus DE 103 03 149 A1 ist ein Verfahren bekannt, das zur erweiterten Überrollerkennung dient. Aus den Größen der Gierrate und der Fahrzeuggeschwindigkeit in longitudinaler Richtung unter Berücksichtigung der lateralen Beschleunigung wird eine Schätzung für die laterale Geschwindigkeit durchgeführt, die beim seitlichen Abdriften in den Grünstreifen ein Maß für die Überrollwahrscheinlichkeit des Fahrzeugs darstellt. Aus DE 198 28 338 A1 ist es bekannt, dass die Integration der Drehrate nach einer vorgebbaren Resetzeit abgebrochen und neu gestartet wird.
    •
  • Offenbarung der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln bei einem Überrollvorgang in einem Fahrzeug mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass das Resetverhalten verbessert wird, indem die Resetfunktion in Abhängigkeit von wenigstens einer fahrdynamischen Größe durchgeführt wird. Damit kann eine Reseteinrichtung, die üblicherweise in einem Mikrocontroller als Softwarefunktion realisiert ist, noch besser auf die jeweilige Situation eingehen, da hier die Fahrdynamik berücksichtigt wird. Es ist insbesondere bei langen Fahrten in der Schräge und langsamen Steilkurvenfahrten sowie anderen Fahrzeugsituationen vorteilhaft.
  • Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Vorrichtung bzw. Verfahren zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln bei einem Überrollvorgang in einem Fahrzeug möglich.
  • Besonders vorteilhaft ist, dass als die wenigstens eine fahrdynamische Größe der Wankwinkel verwendet wird, um insbesondere bei langen Fahrten in der Schräge, bei denen zunächst ein Wankwinkel aufgebaut wird und dann über längere Zeit beibehalten wird, ein Reset und damit ein Nullsetzen des Wankwinkels zu vermeiden. Dieses Problem wird dann auch bei langsamen Steilkurvenfahrten und anderen Fahrsituationen vermieden.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, dass für das Zurücksetzen eine Flagge erzeugt wird, die erst nach einer vorgegebenen ersten Zeit freigegeben wird. Auch kann diese Flagge ihren zugewiesenen Wert für eine zweite Zeit halten. Damit können plötzliche Effekte unterdrückt werden.
  • Diese erste Flagge wird insbesondere dann erzeugt, wenn der Wankwinkel über einem Schwellwert liegt, wobei dann die Flagge anzeigt, dass kein Zurücksetzen erfolgen soll. D. h. das Vorhandensein dieser Flagge zeigt an, ein Zurücksetzen ist hier nicht möglich, denn der Wankwinkel hat noch eine solche Größe, die ein Zurücksetzen nicht rechtfertigt. Das Zurücksetzen, also die Resetfunktion soll insbesondere in Abhängigkeit auch von der Zeit durchgeführt werden, so dass dann beide Komponenten in Abhängigkeit von der Zeit und von der fahrdynamischen Größe zusammengefügt werden, wobei die fahrdynamische Größe dann dazu benutzt wird, die Situation zu charakterisieren, um den automatischen Reset nach einer vorgegebenen Zeit gegebenenfalls zu blockieren. Damit ist eine situativ bessere Handhabung der Resetsteuerung möglich.
    •
  • Zeichnung
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Es zeigen 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung, 2 ein weiteres Blockschaltbild, 3 ein drittes Blockschaltbild, 4 ein Wankwinkelzeitdiagramm, 5 eine Gegenüberstellung eines Wankwinkelzeitdiagramms und eines Diagramms für das Resetsignal, 6 ein Zeitablaufdiagramm und 7 ein Flussdiagramm.
  • Beschreibung
  • 1 erläutert in einem Blockschaltbild den Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zur Erkennung eines Überrollvorgangs konfiguriert. In Abhängigkeit davon wird eine Ansteuerung von Personenschutzmitteln vorgenommen. Vorliegend ist eine Wankratensensorik ωx eine Fahrzeugquerbeschleunigungssensorik und eine Fahrzeugvertikalbeschleunigungssensorik an einer Auswerteschaltung μC, die hier als Microcontroller ausgebildet ist, angeschlossen. Der Microcontroller μC ist in einem Airbagsteuergerät angeordnet, wobei die Sensoriken ωx sowie ay und az im oder außerhalb des Steuergeräts jeweils angeordnet sein können. Der Microcontroller μC weist einen Datenausgang zu einem Speicher S auf, der wiederbeschreibbare und beschreibbare Teile aufweist, wobei der Algorithmus zur Bestimmung der Entscheidung zur Ansteuerung der Personenschutzmittel hier gelagert ist. Die Reseteinrichtung R ist als Softwarefunktion auf dem Microcontroller μC vorhanden, wobei diese aus dem Speicher S geladen werden kann, um ausgeführt zu werden. In Abhängigkeit von den Sensordaten rechnet also der Microcontroller μC den Ansteueralgorithmus und führt gegebenenfalls mit der Resetfunktion R ein Reset des auszuwertenden Signals durch. Ist eine Ansteuerentscheidung getroffen, dann wird eine Zündkreisansteuerung FLIC angesteuert, über die ein Zündelement oder auch eine Mehrzahl von Zündelementen ZE aktiviert werden kann, und zwar durch eine Bestromung. Mit dem Zündelement ZE werden dann Personenschutzmittel wie Airbags, Gurtstraffer oder Überrollbügel aktiviert. Die Resetfunktion R ist notwendig, um einen beispielsweise zu hohen Wankwinkel durch einen schleichenden Aufbau zu verhindern. Daher weist vorliegend die Resetfunktion R – eine Zeitsteuerung auf, d. h. die Zeitsteuerung bewirkt, dass ein Reset nach einer
    vorgegebenen Zeit automatisch ausgeführt wird. Erfindungsgemäß ist jedoch vorgesehen, dass diese zeitgesteuerte Zurücksetzung vorzugsweise blockiert wird, wenn ein Fahrdynamiksignal wie der Wankwinkel dagegen spricht. Ist beispielsweise der Wankwinkel weiterhin auf einem hohen Wert, dann wird ein Reset unterdrückt. Dieses Ergebnis der fahrdynamischen Größe kann durch eine Flagge angezeigt werden. Diese Flagge kann erst nach einer bestimmten Zeit freigegeben werden, um Einmaleffekte im Signal zu unterdrücken und auch für eine gewisse Zeit, wenn es denn freigegeben wurde, beibehalten werden, auch wenn die Bedingung nicht mehr erfüllt ist, um auch hier kurzzeitige Effekte zu nivellieren.
  • 2 zeigt in einem Blockschaltbild den Ablauf, den die erfindungsgemäße Reseteinrichtung durchläuft. Die Sensordaten gehen in eine Resetsteuerung 21 und in eine direkte Wankwinkelberechnung 22 ein. Die Resetsteuerung 21 ist hier zeitbasiert, so dass nach einer vorgegeben Zeit, beispielsweise 2 Sekunden, ein Reset angezeigt wird. Dieses Signal geht dann in dem Block 23, der eine erweiterte Resetlogik darstellt, ein.
  • Die direkte Wankwinkelberechnung im Block 22 wird gemäß der Gleichung
    Figure 00040001
    bestimmt. Hier zeigen in der Gleichung ay die Fahrzeugquerbeschleunigung, g die Erdbeschleunigung, az die Fahrzeugvertikalbeschleunigung und
    Figure 00050001
    die Zentripetalbeschleunigung. Für die Bestimmung der Zentripetalbeschleunigung kann folgende Gleichung verwendet werden
    Figure 00050002
  • Es sind jedoch auch andere Berechnungsmethoden oder Bestimmungsmethoden für den Wankwinkel möglich. Darüber hinaus ist es möglich, dass andere fahrdynamische Größen verwendet werden.
  • Im Block 24 geht nun der so bestimmte Wankwinkel ein. Der Wankwinkel wird im Block 24 mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen. Ist dieser Schwellwert überschritten, dann wird eine sogenannte No-Reset-Flagge erzeugt. Dies bewirkt, dass im Block 23 ein durch den Block 21 angezeigtes zeitgesteuertes Reset blockiert wird. Die No-Reset-Flagge kann neben dieser Schwellwertbetrachtung auch anhand anderer Kriterien erzeugt werden. Sobald also dieser Schwellwert überschritten wird, würde man von einem entsprechenden Wankwinkel des Fahrzeugs ausgehen und eine No-Reset-Flagge mit dem Wert „wahr" ausgeben. Diese wird dann an die erweiterte Reset-Logik 23 weitergegeben und mit der Reset-Flagge der bisherigen Resetsteuerung 21 ausgewertet, wie es in 2 ersichtlich ist.
  • In einer Weiterbildung ist es möglich, dass die No-Reset-Flagge noch mit Timern kombiniert werden kann, d.h. die No-Reset-Flagge kann erst nach einer voreinstellbaren Zeit auf „wahr" geschaltet werden, d. h. das Schwellwertkriterium muss über einen entsprechenden Zeitraum erfüllt sein. Weiterhin ist es denkbar, dass die No-Reset-Flagge, wenn das Schwellwertkriterium nicht mehr erfüllt ist, für eine einstellbare Zeit auf „wahr" bleibt. So können kurze Instabilitäten des berechneten direkten Wankwinkels ausgeglichen werden.
  • Die erweiterte Resetlogik 23 steuert die Weitergabe einer zeitgesteuerten Reset-Flagge aus der Reset-Steuerung 21 an die übrigen Funktionen und beeinflusst so das etwaige Zurücksetzen des Wankwinkels, in dem bei Fahrsituationen, in denen sich ein Wankwinkel aufgebaut hat und konstant bleibt, z. B. bei Geländefahrten wie Böschungen oder in Steilkurven, die durch längeres Absinken der Wankrate von der Resetsteuerung generierte Reset-Flagge zwischengespeichert wird und erst dann freigegeben wird, wenn die direkte Wankwinkelberechnung keinen nennenswerten Wankwinkel mehr ergibt.
  • 3 erläutert den Aufbau der erweiterten Resetlogik 23. Am Eingang 1, hier mit dem Bezugszeichen 30 bezeichnet, liegt die No-Reset-Flagge an, die im Baustein 31 invertiert wird. Der Ausgang des Inverters 31 ist mit einem Eingang eines Schalters 37, einem Zeitverzögerungsglied 33 und einem UND-Gatter 35 verbunden. Am Eingang 32 liegt die Reset-Flagge an, die an ein Gatter 34 und das UND-Gatter 35 angeschlossen ist. Am Schalter 37 liegt weiterhin eine logische Null an einem dritten Eingang an, denn am zweiten Eingang liegt der Ausgang des Gatters 34 an. Die Ausgänge der Schalter 37 und des UND-Gatters 35 werden über ein ODER-Gatter 36 verknüpft, dessen Ausgang 39 angibt, ob das Reset auszuführen ist oder nicht.
  • Das wank- und zeitgesteuerte Resetsignal am Eingang 32 wird erst dann freigegeben, wenn die No-Reset-Flagge am Eingang 30 auf Null steht. Ist die No-Reset-Flagge auf 1, so wird ein Resetsignal zwischengespeichert. Das Gatter 34 ist ein einfaches FlipFlop mit dem ein zwischenzeitlich aufgetretenes Reset-Signal zwischengespeichert wird. Entweder wird das Reset über das UND-Gatter 35 direkt ausgegeben (falls das No-Reset-Flag auf „0" steht) oder im Gatter 34 gespeichert (falls das No-Reset-Flag auf „1" steht). Der zwischengespeicherte Wert steht dann am Ausgang von Gatter 34 nach einer Zeitverzögerung, die über Gatter 33 realisiert wird, zur Verfügung und dient dann als Eingabewert für Schalter 37. Schalter 37 gibt den unteren Wert „0" aus, so lange das No-Reset-Flag auf „1" steht. Wechselt das No-Reset-Flag auf „0", dann wird der obere Wert ausgegeben. Wurde in der Zwischenzeit ein wank- und zeitgesteuertes Resetsignal aus Eingang 32 in Gatter 34 gespeichert, dann wird über Schalter 37 das Reset an das ODER-Gatter 36 und damit an Ausgang 39 ausgegeben.
  • 4 zeigt ein Beispiel, das nur die zeitgesteuerte Resetfunktion implementiert. Das Signal 40 repräsentiert den Wankwinkel im Verlauf der Zeit. Kurve 40 erreicht den Schwellwert ach beispielsweise bei 22°, wobei danach die Wankrate unter den Schwellwert für die Winkelintegration fällt. Der zeitgesteuerte Resetmechanismus führt nach ca. 2 Sekunden ein Zurücksetzen des integrierten Wankwinkels durch. Sobald die Wankrate für eine vorgegebene Zeit unter einen vorgegebenen Schwellwert fällt, wird ein wabk- oder zeitgesteuertes Reset ausgelöst, unabhängig vom aktuellen Wankwinkel oder Fahrzustand.
  • Beim Ausfahren aus der Steilkurve übersteigt die Wankrate wieder die Integrationsschwelle und es kommt zu einer erneuten Winkelintegration, diesmal allerdings in der anderen Richtung. Sobald das Fahrzeug aus der Steilkurve ausgefahren ist und sich auf ebener Strecke befindet, liegt im Algorithmus für einige Zeit bis zum nächsten zeitgesteuerten Reset wiederum ein falscher Winkelwert an, der unter Umständen zu einer Fehlerfunktion führen könnte. Dies wird erfindungsgemäß vermieden.
  • Gemäß 5 findet ein Vergleich zwischen rein zeitgesteuerter und der erfindungsgemäßen Resetsteuerung statt. Die Kurve 51 zeigt den unerwünschten Reset in der Steilkurve, wie aus 4 bekannt. Die Kurve 50 hingegen den Verlauf bei Stützung der Resetfunktion mit der No-Reset-Flagge. Im unteren Diagramm erkennt man, wie der zeitgesteuerte Reset gespeichert und gehalten wird, da aufgrund des nach wie vor hohen Wankwinkels die No-Reset-Flagge auf „wahr" steht. Erst nachdem die No-Reset-Flagge auf Null gegangen ist, wird das gespeicherte Resetsignal mit einer wählbaren Zeitverzögerung ausgegeben.
  • 6 zeigt das zugehörige Timing-Diagramm der erfindungsgemäßen Resetsteuerung. Bei Überschreiten eines Schwellwerts der direkten Wankwinkelberechnung wird die No-Reset-Flagge auf 1 gesetzt. Obwohl während der Steilkurvenfahrt die bisherige Reset-Steuerung aufgrund zu niedriger Wankraten ein Resetsignal generiert, wird dieses zwischengespeichert und erst nach Abfallen der No-Reset-Flagge an den Algorithmus weitergegeben und dadurch die Wankratenintegration zurückgesetzt. Im obersten Diagramm ist das No-Reset-Flag zu erkennen, welches direkt aus dem Wankwinkel α generiert wird. Im zweiten Diagramm sieht man das zeitgesteuerte herkömmliche Resetsignal, welches zu früh kommt aber von der erfindungsgemäßen Erweiterung gehalten wird. Die Speicherung in Gatter 34 und die zusätzliche Haltezeit des gespeicherten Resets sind in Diagramm zu erkennen. Diagramm vier zeigt die Ausgabe des gespeicherten und gehaltenen Resets von Gatter 34 nachdem das No-Reset-Flag auf „0" geht – vgl. hierzu das oberste Diagramm. Diagramm 5 zeigt das endgültige Resetsignal anKlemme 39, wobei in dem hier gezeigten Fall kein Unterschied zu Diagramm 4 erkennbar ist.
  • 7 zeigt in einem Flussdiagramm das erfindungsgemäße Verfahren. In Verfahrensschritt 700 wird die Wankrate ωx erzeugt. Daraus wird in Verfahrensschritt 701 der Wankwinkel beispielsweise berechnet. In Verfahrensschritt 702 wird anhand des Wankwinkels und anderer Daten wie beispielsweise der Fahrzeugquerbeschleunigung und der Fahrzeugvertikalbeschleunigung oder auch dem Schwimmwinkel bestimmt, ob eine Ansteuerung erfolgen soll. Ist dies der Fall, wird in Verfahrensschritt 703 die Ansteuerung durchgeführt. Ist das nicht der Fall, dann wird in Verfahrensschritt 704 der Algorithmus beendet. Mit der Wankrate aus Verfahrensschritt 700 wird jedoch in Verfahrensschritt 705 auch die Resetsteuerung durchgeführt. In Verfahrensschritt 705 wird der Wankwinkel direkt berechnet und parallel wird die Zeitsteuerung durchgeführt. Die No-Reset-Flagge wird in Verfahrensschritt 706 erzeugt, wenn der Wankwinkel eine bestimmte Schwelle überschritten hat. In Verfahrensschritt 707 wird nun geprüft, ob das Zurücksetzen des Signals, beispielsweise des Wankwinkels in Verfahrensschritt 701 erfolgen soll oder nicht. Dies ist dann der Fall, wenn wie oben gezeigt die No-Reset-Flagge auf Null ist und die Zeitsteuerung ein Reset anzeigt. Ist das jedoch nicht der Fall, dann wird Verfahrensschritt 708 auch die Resetfunktion beendet.

Claims (8)

  1. Vorrichtung zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln bei einem Überrollvorgang in einem Fahrzeug mit: – einer Wankratensensorik (ωx), die ein Wankratensignal erzeugt – einer Auswerteschaltung (μC), die in Abhängigkeit von einem vom Wankratensignal abgeleiteten Signal die Personenschutzmittel ansteuert – einer Reseteinrichtung (R), die das Signal für die Auswerteschaltung (μC) in Abhängigkeit von wenigstens einer fahrdynamischen Größe zurücksetzt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung (μC) als die wenigstens eine fahrdynamische Größe einen Wankwinkel (α) verwendet, der von der Reseteinrichtung (R) mit wenigstens einem Schwellwert verglichen wird, um auf das Zurücksetzen des Signals zu entscheiden.
  3. Verfahren zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln in einem Fahrzeug bei einem Überrollvorgang mit folgenden Verfahrensschritten: – Erzeugen eines Wankratensignals (ωx) – Ansteuerung der Personenschutzmittel in Abhängigkeit von einem vom Wankratensignal (ωx) abgeleiteten Signal – Zurücksetzen des Signals in Abhängigkeit von wenigstens einer fahrdynamischen Größe.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als die wenigstens eine fahrdynamische Größe ein Wankwinkel (α) verwendet wird, der für die Entscheidung über das Zurücksetzen des Signals mit wenigstens einem Schwellwert verglichen wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass für das Zurücksetzen wenigstens eine erste Flagge erzeugt wird, die nach einer ersten Zeit freigegeben wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine erste Flagge für eine zweite Zeit einen zugewiesenen Wert erhält.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine erste Flagge dann erzeugt wird, wenn der Wankwinkel (α) über dem Schwellwert liegt, wobei dann die Flagge anzeigt, dass kein Zurücksetzen erfolgen soll.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Zurücksetzen zusätzlich in Abhängigkeit von einer dritten Zeit erfolgt.
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