DE102006022539B4

DE102006022539B4 - Steuergerät, Vorrichtung zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln und Verfahren zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln

Info

Publication number: DE102006022539B4
Application number: DE102006022539.2A
Authority: DE
Inventors: Heiko Freienstein; Matthias Wellhoefer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-05-15
Filing date: 2006-05-15
Publication date: 2016-07-28
Anticipated expiration: 2026-05-16
Also published as: DE102006022539A1

Abstract

Steuergerät zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln (RHS) mit: – wenigstens einer Schnittstelle (IF), über die ein Signal einer Crashsensorik (PASI) empfangen wird – einer Auswerteschaltung (μC), die zu dem Signal ein virtuelles Signal erzeugt, wobei das virtuelle Signal eine symmetrisch zur Fahrzeuglängsachse zu der Crashsensorik (PASI) virtuelle Crashsensorik (PASr) repräsentiert, gekennzeichnet dadurch dass, die Auswerteschaltung (μC) die Personenschutzmittel (RHS) in Abhängigkeit von dem Signal und dem virtuellen Signal ansteuert.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Steuergerät, eine Vorrichtung zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln und ein Verfahren zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln nach der Gattung der unabhängigen Patentansprüche.
Aus DE 44 25 846 A1 ist es bereits bekannt, bei der Ansteuerung von Personenschutzmitteln Signale von ausgelagerten Seitenkollisionssensoren zu berücksichtigen. Dabei sind diese Sensoren symmetrisch zur Fahrzeuglängsachse angeordnet.
Weiterer Stand der Technik ist aus der DE 601 01 853 T2 , DE 197 42 140 A1 und der DE 103 46 623 A1 bekannt.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Steuergerät bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln bzw. das erfindungsgemäße Verfahren zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln haben demgegenüber den Vorteil, dass durch die asymmetrische Anordnung der ausgelagerten Sensoren eine geringere Anzahl von Sensoren notwendig ist. Das Signal des fehlenden Crashsensors wird durch ein virtuelles Signal ersetzt. Der Begriff „Crashsensorik” bezeichnet hier die Gesamtheit der asymmetrisch angeordneten Sensoren. Das heißt, es kann daneben auch noch symmetrisch zur Fahrzeuglängsachse angeordnete Crashsensoren geben. Durch das Erzeugen des virtuellen Signals ist dann auch eine virtuelle Crashsensorik vorgesehen, die nicht existiert, aber durch das Signal künstlich erzeugt wird. Der eigentliche Algorithmus zur Ansteuerung der Rückhaltemittel verarbeitet virtuelle und physikalische Signale und gleicht somit im Grundsatz dem zur Auswertung eines konventionellen Systems. Diese Idee führt zu erheblichen Kosten- und Gewichts- und Verkabelungseinsparungen.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Steuergeräts bzw. der in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Vorrichtung zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln bzw. des in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Verfahrens zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln möglich.
Besonders vorteilhaft ist, dass das virtuelle Signal in Abhängigkeit von dem Signal und abgespeicherten Daten erzeugt wird. Zur Erzeugung des virtuellen Signals der virtuellen Crashsensorik sind dann folgende Möglichkeiten denkbar:

a) Das virtuelle Signal wird durch den noch physikalisch vorhandenen Sensor oder mehreren Sensoren gewonnen. Durch Einbeziehung der Signallaufzeit der Phasenverschiebung in Bezug auf die anderen physikalisch vorhandenen Sensoren und eventuell weiterer Parameter lässt sich ein virtuelles Signal gewinnen. Dabei kann beispielsweise auch ein schwächeres Signal auf der dem Crash gegenüberliegenden Seite künstlich verstärkt und phasenverschoben werden. Typischerweise hat dieses Signal eine höhere Unsicherheit als das physikalisch gemessene Signal der gegenüberliegenden Seite. Dieser Umstand wird ausgeglichen, indem man das virtuelle Signal nur mit einer begrenzten Bandbreite verwendet, also es beispielsweise mit einem groben Tiefpassfilter beaufschlagt, um es unempfindlicher und robuster gegenüber Variationen zu machen.
b) Die synthetischen Crashsignale für den Algorithmus können aber auch mit einem selbstlernenden Algorithmus, beispielsweise mittels neuronaler Netze, antrainiert werden. Damit haben sie eine höhere Güte als die Schätzung und Ableitung aus dem gemessenen Signal anderer Crashsensoren.

Dazu werden die Crashtests für die Kalibrierung des Ansteuerungsalgorithmus in Fahrzeugen durchgeführt, die auch an den Einbauorten der späteren virtuellen Sensoren mit echten Referenzsensoren bestückt sind, so dass alle Signale im Crashtest physikalisch mitgemessen werden. Wichtig ist hier, dass auch alle später physikalisch eingebauten Sensoren mitgemessen werden müssen. Bei der Kalibrierung liegt dem selbstlernenden Algorithmus ein vollständiges Crashset zugrunde, das heißt dem System kann antrainiert werden, wie in bestimmten Situationen, die das System später allein durch die restlichen noch physikalisch eingebauten Sensoren im System erkennt, die Signale der fehlenden virtuellen Sensoren aussehen. Diese Signale merkt sich das System und ruft sie bei Bedarf wieder in das Gedächtnis und verwendet sie auch zum Auslösen der Airbags. Damit sind dann auch Korrelationstechniken möglich, um das virtuelle Signal mittels der abgespeicherten Daten zu ermitteln.
Das virtuelle Signal basiert also auf zwei Informationsquellen:

a) Apriori-Wissen über die Signalpfade in der Fahrzeugstruktur
b) eine intelligente Auswertung der Signale physikalisch vorhandenen Sensoren (Sensor-Fusions-Wissen)

Besonders vorteilhaft ist, dass wenigstens ein Crashsensor der Crashsensorik eine nichtlineare Kennlinie aufweist. Durch den erweiterten Messbereich kann auch für örtlich entfernte Ereignisse ein ausreichendes Signal gewonnen werden, das durch die oben genannten Methoden in ein virtuelles Signal transformiert werden kann. Eine Alternative ist, dass er mehrkanalig in einer Messachse ausgebildet ist. Dadurch lässt sich das virtuelle Signal genauer rekonstruieren.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
1 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Steuergeräts bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2 verschiedene asymmetrische Sensorkonfigurationen und
3 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Personenschutzsysteme in Kraftfahrzeugen weisen neben einem üblicherweise zentral angeordneten Steuergerät eine verteilte Sensorik im Fahrzeug auf. Dazu gehören beispielsweise neben so genannten Upfront-Sensoren an der Front des Fahrzeugs auch so genannte Seitenaufprallsensoren. Die Anzahl der Sensoren erhöht den Aufwand und auch die Kosten für ein Personenschutzsystem. Um diesen Aufwand und die Kosten zu reduzieren, wird vorgeschlagen, eine asymmetrisch zur Fahrzeuglängsachse verteilte Crashsensorik vorzusehen, wobei dann die Signale der fehlenden Crashsensoren, das sind dann virtuelle Signale, nachgebildet werden. Dazu werden die Signale der vorhandenen Crashsensoren verwendet und auch abgespeicherte Daten, die beispielsweise über Crashtests ermittelt wurden.
Durch Systemsimulationen kann für diese asymmetrische Sensortopologie ein optimaler Einbauort festgelegt werden, unter anderem auch unter Zuhilfenahme von FEM-Simulationen des Crashverhaltens der Fahrzeugstruktur. Die optimale Verteilung der Sensoren sollte auch unter Berücksichtigung der Crashstatistiken gewählt werden. Ein weiterer Punkt, der in die Entscheidung des Einbauorts mit eingeht, ist die generelle Asymmetrie des Fahrzeugs selbst, also beispielsweise der Einbauort der Batterie, ob es ein Rechts- oder Linkslenker ist, der Einbauort des Tanks usw.
1 zeigt in einem Blockschaltbild das erfindungsgemäße Steuergerät SG und die erfindungsgemäße Vorrichtung, die zusätzlich die ausgelagerte Sensorik enthält. An das Steuergerät SG ist die ausgelagerte Sensorik PASI an einen Interfacebaustein IF im Steuergerät SG angeschlossen. Vorliegend ist eine Sensorkonfiguration mit nur einem ausgelagerten Sensor links, einem Beschleunigungssensor, vorgesehen. Der rechte Beschleunigungssensor ist erfindungsgemäß weggelassen worden. Der Interfacebaustein überträgt das Signal des Beschleunigungssensors PASI weiter an die Auswerteschaltung μC, also einen Mikrocontroller, und parallel dazu an einen Sicherheitshalbleiter SCON, der parallel die Sensordaten auswertet. Der Sicherheitshalbleiter SCON hat auch eine Watchdog-Funktion, um den Mikrocontroller μC zu überwachen. Der Mikrocontroller μC bestimmt jedoch zunächst das virtuelle Signal aus dem Beschleunigungssignal des Sensors PASI. Dazu verwendet der Mikrocontroller μC abgespeicherte Daten, die bei Crashtests entstanden sind, bei denen auch der rechte Beschleunigungssensor vorhanden war. Es erfolgt also eine Schätzung des Signals, was der rechte Beschleunigungssensor erzeugt hätte. Der Mikrocontroller μC führt dann den Ansteuerungsalgorithmus mit dem Signal des Sensors PASI und dem virtuellen Signal durch. In Abhängigkeit davon wird dann ein Ansteuerungssignal an den Zündkreis FLIC übertragen. Auch der Sicherheitshalbleiter SCON überträgt, wenn das Signal des Beschleunigungssensors PASI eine Schwelle überschritten hat, eine Freigabe an den Zündkreis FLIC. Der Zündkreis FLIC, der mehrere Leistungsschalter aufweisen kann, und eine Ansteuerungslogik bestromt dann Zündelemente, die den Personenschutzmitteln RHS, wie Airbags, Gurtstraffer oder crashaktive Kopfstützen, zugeordnet sind.
Im Steuergerät sind nur die wesentlichen Komponenten, die zum Verständnis der Erfindung notwendig sind, dargestellt. Andere Komponenten, wie zusätzliche Beschleunigungssensoren oder Drehratensensoren, innerhalb des Steuergeräts SG wurden der Einfachheit halber weggelassen. Dies betrifft auch die Energieversorgung und andere Bausteine.
2 zeigt in den Teilfiguren (a) bis (d) verschiedene Konfigurationen, die erfindungsgemäß möglich sind. 2(a) zeigt ein zentrales Steuergerät 20, das mit einem linken Seitenaufprallsensor 21 und einem rechten Seitenaufprallsensor 22 verbunden ist. Das Steuergerät 20 weist selbst Beschleunigungssensoren in Fahrzeuglängs- und Fahrzeugquerrichtung auf. Der Beschleunigungssensor 21 ist im Bereich des Türschwellers angeordnet und zwar an der Fahrertür. Der Beschleunigungssensor 22 ist an der C-Säule angeordnet. Bei einer symmetrischen Struktur wären auch noch die Sensoren 23 und 24 vorhanden, so dass sich jeweils in Fahrzeugquerrichtung Paare bilden. Dies ist jedoch erfindungsgemäß nicht so, die Signale der Sensoren 23 und 24, die hier virtuell sind, werden im Steuergerät 20 nachgebildet. Dazu werden die Signale der Beschleunigungssensoren 21 und 22 verwendet. Die Seitenaufprallsensoren sind hier in Fahrzeugquerrichtung empfindlich. Es ist jedoch auch möglich, sie winklig dazu empfindlich zu machen. Ebenso die Sensorik im Steuergerät 20, das am Fahrzeugtunnel angeordnet ist, kann winklig zur Fahrzeuglängsrichtung empfindlich sein.
2(b) zeigt eine ähnliche Konfiguration, nunmehr ist der Sensor 21 in der A-Säule und der Sensor 22 in der B-Säule vorgesehen. Das Steuergerät 20 ist weiterhin im Bereich des Fahrzeugtunnels angeordnet.
2(d) zeigt eine Konfiguration, die ohne periphere Beschleunigungssensoren auskommt und somit sind diese hier nur virtuell und damit schraffiert dargestellt. Das Steuergerät 20 ist hier jedoch mit einer ausgelagerten Sensorik 25 verbunden, wobei hier nun eine asymmetrische Kombination von Sensoren innerhalb der Fahrgastzelle vorgesehen ist und zwar durch das Steuergerät 20 und die Sensorbox 25. Durch gelernte Signale aus der Applikation bzw. Kalibrierung mit dem echten Crashset erkennt das Fahrzeug im Crashfall, aufgrund der verteilten zentralen Signale, welcher Fall vorliegt und ergänzt den Algorithmus um die gelernten peripheren Signale. Dies gilt auch für die Konfiguration gemäß 2(d(?)). Der Unterschied zwischen 2(c) und 2(d) ist, dass die Sensorbox 25 rechtwinklig angeordnet ist, während in 2(c) die Empfindlichkeitsachsen der Beschleunigungssensoren winklig zur Fahrzeuglängsachse angeordnet sind.
3 zeigt ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens. In Verfahrensschritt 300 werden die Daten vom ausgelagerten Sensor PASI empfangen. In Verfahrensschritt 301 werden in der vorbeschriebenen Weise die Signale des virtuellen Sensors PASr erzeugt und zwar unter Zuhilfenahme des Signals von PASI und abgespeicherter Daten. In Verfahrensschritt 302 wird damit dann der Ansteuerungsalgorithmus im Mikrocontroller μC gerechnet. In Verfahrensschritt 303 wird geprüft, ob die Ansteuerungsbedingung erfüllt ist. Ist dies der Fall, dann wird in Verfahrensschritt 304 ein Ansteuerungssignal erzeugt. Ist das nicht der Fall, dann wird in Verfahrensschritt 305 das Verfahren beendet.

Claims

Steuergerät zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln (RHS) mit: – wenigstens einer Schnittstelle (IF), über die ein Signal einer Crashsensorik (PASI) empfangen wird – einer Auswerteschaltung (μC), die zu dem Signal ein virtuelles Signal erzeugt, wobei das virtuelle Signal eine symmetrisch zur Fahrzeuglängsachse zu der Crashsensorik (PASI) virtuelle Crashsensorik (PASr) repräsentiert, gekennzeichnet dadurch dass, die Auswerteschaltung (μC) die Personenschutzmittel (RHS) in Abhängigkeit von dem Signal und dem virtuellen Signal ansteuert.
Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung (μC) derart konfiguriert ist, dass die Auswerteschaltung (μC) das virtuelle Signal in Abhängigkeit von dem Signal und abgespeicherten Daten erzeugt.
Vorrichtung zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln (RHS) mit: – einer asymmetrisch zur Fahrzeuglängsachse angeordneten ausgelagerten Crashsensorik (PASI), die ein Signal erzeugt – einem Steuergerät (SG), das eine Auswerteschaltung (μC) aufweist, die in Abhängigkeit von dem Signal ein virtuelles Signal erzeugt, das eine virtuelle Crashsensorik (PASr) symmetrisch zur Crashsensorik (PASI) repräsentiert, wobei die Auswerteschaltung die Personenschutzmittel (RHS) in Abhängigkeit von dem Signal und dem virtuellen Signal ansteuert.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (SG) einen Speicher (S) aufweist, in dem Daten abgespeichert sind, wobei die Auswerteschaltung (μC) das virtuelle Signal in Abhängigkeit von den Daten und dem Signal erzeugt.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Crashsensorik (PASI) wenigstens einen ersten Crashsensor mit einer nicht linearen Kennlinie aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Crashsensorik (PASI) wenigstens einen zweiten Crashsensor aufweist, der mehrkanalig in einer Messachse ausgebildet ist.
Verfahren zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln (RHS) mit folgenden Verfahrensschritten: – Empfangen von einem Signal einer zur Fahrzeuglängsachse asymmetrisch angeordneten ausgelagerten Crashsensorik (PASI) – Erzeugen von einem virtuellen Signal, das eine virtuelle Crashsensorik (PASr) symmetrisch zur asymmetrisch angeordneten Crashsensorik (PASI) repräsentiert – Ansteuern der Personenschutzmittel (RHS) in Abhängigkeit von dem Signal und dem virtuellen Signal.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das virtuelle Signal in Abhängigkeit von dem Signal und von abgespeicherten Daten erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das virtuelle Signal mittels eines neuronalen Netzes erzeugt wird.