-
Stand der Technik
-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines Fußgängerschutzsystems nach der Gattung der unabhängigen Patentansprüche.
-
Aus
DE 10 2004 054 072 A1 ist es bereits bekannt, dass bei der Ansteuerung eines Fußgängerschutzsystems Signale eines Temperatursensors berücksichtigt werden, die in einem Steuergerät zusätzlich zu Signalen eines faseroptischen Sensors und eines Infrarotsensors ausgewertet werden. Hierdurch kann der Infrarotsensor auf die jeweilige Außentemperatur kalibriert werden, was eine noch genauere Unterscheidung zwischen belebten und unbelebten Objekten ermöglicht.
-
-
Offenbarung der Erfindung
-
Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ansteuerung eines Fußgängerschutzsystems mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass die Stoßfängertemperatur aus der Umgebungstemperatur bestimmt wird und die Stoßfängertemperatur zur Ansteuerung des Fußgängerschutzsystems dient. Die Stoßfängerverkleidung wird meist aus Kunststoffen hergestellt, deren mechanische Materialeigenschaften empfindlich von der Temperatur abhängen, was wiederum einen Einfluss auf die Ausbreitung der Aufpralldeformationsschwingung zur Folge hat und daher die Sensorsignale beeinflusst. Wird eine Temperatursensorik zur Erfassung der Umgebungstemperatur eingesetzt, wie sie in vielen Fahrzeugen bereits verwendet wird, kann diese Umgebungstemperatur von der Stoßfängertemperatur abweichen. Dabei können verschiedene Konstellationen, insbesondere beim Start eines Fahrzeugs, zu einem beträchtlichen Temperaturunterschied führen. Daher führt die Berücksichtigung der Stoßfängertemperatur bei der Ansteuerung des Fußgängerschutzsystems, wie einer anhebbaren Fronthaube oder Außenairbags zu einer noch besseren Ansteuerung dieses Fußgängerschutzsystems.
-
Erfindungsgemäß ist es daher möglich, eine Bestimmung der Stoßfängertemperatur zu erreichen, so dass mittels einer realistischen Temperaturkompensation die Diskriminierungsfunktionalität des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung über eine zu definierenden Temperaturbereich, beispielsweise zwischen –20 und +60°C gewährleistet wird. Diskriminierungsfunktionalität bedeutet vorliegend die Unterscheidung zwischen einem Fußgänger und anderen Objekten, die nicht die Auslösung des Fußgängerschutzsystems bedingen sollen.
-
Es ist zu beobachten, dass Stoßfängerverkleidungen bei langsamer Fahrt oder kurzen Stillständen aufgrund der Motorabwärme sich über die Umgebungstemperatur aufheizen. Während einer Fahrt gleicht sich die Stoßfängertemperatur aufgrund des Wärmekontakts mit dem Fahrtwind wieder an die Umgebungstemperatur an. Kommt das Fahrzeug wieder zum Stillstand, erwärmt sich der Stoßfänger aufgrund der Motorabwärme und/oder bei Sonneneinstrahlung wieder, so dass die Stoßfängerverkleidungstemperatur wieder über der Umgebungstemperatur liegt.
-
Sofern ein Fußgängerschutzalgorithmus die Schwellenparameter mittels der Umgebungstemperatur einstellt, kann, solange das thermische Gleichgewicht zwischen Umgebung, also der Luft und der Stoßfängerverkleidung, noch nicht hergestellt ist, in den ersten Minuten nach Beginn einer Fahrt, insbesondere bei Stop-and-go-Fahrten in der Stadt oder im Autobahnstau, die Funktionalität des Fußgängerschutzalgorithmus beeinträchtigt sein, wenn die Stoßfängertemperatur mit der Umgebungstemperatur ohne Korrektur abgeschätzt wird.
-
Erfindungsgemäß ist daher eine algorithmische Abschätzung der tatsächlichen Stoßfängertemperatur mit Hilfe der Umgebungstemperatur und gegebenenfalls anderen Parametern, die einen Rückschluss auf die Motorabwärme zulassen, möglich.
-
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Verfahrens bzw. Vorrichtung möglich.
-
Besonders vorteilhaft ist, dass zur Bestimmung der Stoßfängertemperatur eine Kühlwassertemperatur berücksichtigt wird. Die Information über die Kühlwassertemperatur kann vom Motorsteuergerät beispielsweise über einen CAN-Bus dem Steuergerät zur Ansteuerung des Fußgängerschutzsystems zugeführt werden. Die Kühlwassertemperatur gibt nämlich Informationen über die Motorabwärme, so dass damit noch genauer die Stoßfängertemperatur aus der Umgebungstemperatur abgeschätzt werden kann.
-
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass eine Zeitdifferenz zwischen einem letzten Stillstand des Fahrzeugs und einem Fortsetzen der Fahrt berücksichtigt wird. Auch diese Stillstandszeit kann beispielsweise über den CAN-Bus abgefragt werden. Eine solche Stillstandszeit gibt an, inwieweit sich ein Fahrzeug, beispielsweise durch Sonneneinstrahlung, aufheizen konnte und inwieweit der kühlende Fahrtwind gefehlt hat, so dass auch damit eine bessere Abschätzung der Stoßfängertemperatur möglich ist.
-
Es ist weiterhin von Vorteil, dass zur Bestimmung der Stoßfängertemperatur die Fahrzeuggeschwindigkeit berücksichtigt wird. Auch diese Information kann über den CAN-Bus abgefragt werden, beispielsweise vom Steuergerät für die Fahrdynamikregelung, also dem ESP (elektronisches Stabilitätsprogramm). Die Fahrzeuggeschwindigkeit gibt an, inwieweit durch den Fahrtwind eine Abkühlung möglich ist.
-
Es ist weiterhin von Vorteil, auch andere Zustandsdaten zu berücksichtigen, dazu gehört beispielsweise die Geschichte des Fahrzeugs, also ob es sich um eine Stop-and-go-Fahrt handelt, mit welcher Geschwindigkeit vor dem letzten Anhalten gefahren wurde, so dass damit Daten vorliegen, mit denen auch die Stoßfängertemperatur noch präziser abgeschätzt werden können. Diese Fahrzeug- oder Fahrzustandsdaten können von anderen Steuergeräten beispielsweise über den CAN-Bus abgefragt werden.
-
Es ist insbesondere von Vorteil, dass für eine erste Zeit unmittelbar nach dem Fortsetzen der Fahrt wenigstens ein Schwellwert für ein Aufprallsignal von der Fußgängeraufprallsensorik auf eine vorgegebene Höhe eingestellt wird und die Berücksichtigung der Stoßfängertemperatur für diese erste Zeit unterbleibt. Damit ist es möglich, insbesondere bei den großen Temperaturdifferenzen zwischen der Stoßfängertemperatur und der Umgebungstemperatur zu Beginn einer Fahrt bei einem Auslösefall auf alle Fälle auszulösen und erst nach einer bestimmten Zeit eine Temperaturkompensation mittels der Umgebungstemperatur zuzulassen. Diese erste Zeit kann durch einen Zähler einer Ansteuerungsschaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezählt werden. Die erfindungsgemäße Ansteuerungsschaltung ist üblicherweise ein Mikrocontroller, es können jedoch auch andere Prozessortypen oder Schaltungen verwendet werden. Auch eine Mehrzahl von Schaltungen ist hier möglich. Die erfindungsgemäße Ansteuerungsschaltung umfasst das Auswerten der Sensorsignale, sowie die Bestimmung der Auslösebedingung und die Erzeugung des Ansteuerungssignals.
-
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 einige Softwaremodule des Mikrocontrollers,
-
3 ein erstes Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens,
-
4 ein zweites Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens,
-
5 eine Visualisierung der Parameter für einen Korrekturfaktor und
-
6 einen typischen Verlauf der Umgebungs- und Stoßfängertemperatur bei heißem Wetter.
-
Zunehmend werden Fußgängerschutzsysteme in Kräftfahrzeugen installiert. Dafür ist eine Aufprallsensorik notwendig, wobei sich eine Beschleunigungssensorik, die hinter der Stoßfängerverkleidung angeordnet ist, durchgesetzt hat. Die Temperatur des Stoßfängers hat jedoch auf die Messergebnisse dieser BEschleunigungssensorik, wie oben angegeben ist, einen entscheidenden Einfluss. Daher müssen die Signale der Aufprallsensorik temperaturkorrigiert werden. Dies gilt im Übrigen auch für alternative Sensoriken, die im Bereich des Stoßfängers angeordnet sind. Um nun nicht einen Temperatursensor oder eine Mehrzahl von Temperatursensoren zusätzlich am Stoßfänger einzubauen, wird der bereits vorhandene Umgebungstemperatursensor im Fahrzeug verwendet und es wird auf die Stoßfängertemperatur geschlossen. Die Ansteuerung erfolgt dann in Abhängigkeit von dieser Stoßfängertemperatur, die jedoch aus der Umgebungstemperatur über einen Korrekturfaktor bestimmt wird. Dieser Korrekturfaktor, der üblicherweise < 1 ist, kann durch verschiedene Parameter beeinflusst werden. Diese Parameter sind beispielsweise die Kühlwassertemperatur, die ein Maß für die Motorabwärme ist, eine Zeitdifferenz zwischen der letzten Beendigung und dem nächsten Start des Fahrzeugs, wobei auch diese Zeitdifferenz ein Maß dafür ist, wie sich das Fahrzeug hat aufheizen können. Weitere Parameter sind die Fahrzeuggeschwindigkeit, die ein Maß für die Abkühlung durch den Fahrtwind ist und andere Zustandsdaten wie eine Geschichte des Fahrverlaufs. Es ist auch möglich, die große Temperaturdifferenz zu Beginn einer Fahrt dadurch zu begegnen, dass die Temperatur nicht berücksichtigt wird, sondern der Fußgängerschutzalgorithmus auf seine empfindlichste Stufe eingestellt wird, indem wenigstens ein Schwellwert auf eine vorgegebene Höhe eingestellt wird, die bei einem Auslösefall zu Beginn der Fahrt auf jeden Fall zu einer Auslösung führt.
-
1 visualisiert in einem Blockschaltbild die erfindungsgemäße Vorrichtung. Die Vorrichtung ist in einem Fahrzeug FZ angeordnet und ist vorliegend als Steuergerät SG zur Ansteuerung eines Fußgängerschutzsystems FGS ausgebildet. Es ist möglich, dass die Vorrichtung auch aus verteilten Elementen besteht. Das Fahrzeug FZ weist einen Stoßfänger SF auf, hinter dem eine Aufprallsensorik BS1, BS2 und BS3 angeordnet sind. Beispielhaft sind vorliegend Aufprallsensoren BS1, BS2 und BS3 angeordnet. Es können jedoch weniger oder auch mehr als diese drei Beschleunigungssensoren sein. Auch andere Sensorkonzepte können verwendet werden.
-
Die Beschleunigungssensoren BS1 bis 3 sind mikromechanisch hergestellt und erfassen die gemessenen Beschleunigungen kapazitiv, wobei diese Kapazitätsänderung in eine Spannung gewandelt wird, die verstärkt digitalisiert und gegebenenfalls gefiltert wird. Diese Werte werden dann digital an das Steuergerät SG übertragen. Vorliegend ist eine Powerline-Datenübertragung gewählt. Insbesondere ist vorliegend eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen den einzelnen Sensoren und dem Steuergerät SG verwendet worden, wobei alternativ auch eine Busverbindung möglich ist.
-
Die Leitungen von den Beschleunigungssensoren BS1 bis 3 werden an eine erste Schnittstelle IF1 angekoppelt, wobei sich diese erste Schnittstelle IF1 im Steuergerät SG befindet und für die Ansteuerungsschaltung μC, also einen Mikrocontroller, die Aufprallsignale bereitstellt. Die Schnittstelle IF1, wie auch die anderen angegebenen Schnittstellen, können auch softwaremäßig auf den Mikrocontroller μC vorhanden sein.
-
Über eine zweite Schnittstelle IF2 erhält der Mikrocontroller μC ein Umgebungstemperatursignal von einem Temperatursensor T, der sich außerhalb des Steuergeräts SG befindet. Dieser Temperatursensor kann handelsüblich hergestellt sein. Auch hier kann eine Powerline-Datenübertragung vorgesehen sein oder es ist möglich, dass die Daten des Temperatursensors, die nie zeitkritisch sind, über den CAN-Bus bereitgestellt werden.
-
Über das CAN-Bus Interface CAN-IF ist der CAN-Bus CAN an das Steuergerät SG angekoppelt. Das Steuergerät SG kann über den CAN-Bus CAN Daten von einem Motorsteuergerät MSG und einem Steuergerät zur Fahrdynamikregelung ESP erhalten. Diese Daten beinhalten beispielsweise die Kühlwassertemperatur, die das Motorsteuergerät MSG bereitstellt oder auch die Fahrzeuggeschwindigkeit, die insbesondere vom Steuergerät ESP bereitgestellt wird. Andere Fahrzeugdaten sind so abrufbar.
-
Mit diesen Daten schätzt der Mikrocontroller μC aus der Temperatur der Umgebung auf die Stoßfängertemperatur. Dazu bestimmt der Mikrocontroller μC aus diesen Sensordaten einen Korrekturfaktor, mit dem die Umgebungstemperatur multipliziert wird, um die Stoßfängertemperatur zu berücksichtigen. Neben der Kühlwassertemperatur, der Umgebungstemperatur selbst, der Fahrzeuggeschwindigkeit und anderen Fahrzeugdaten kann auch eine Stillstandszeit zur Bestimmung der Stoßfängertemperatur verwendet werden. Aus den Sensordaten der Beschleunigungssensoren BS1 bis 3 bestimmt der Mikrocontroller μC, ob das Fußgängerschutzsystem SGS ausgelöst werden soll oder nicht. Dazu wird das Aufprallsignal oder davon abgeleitete Signale, wie das integrierte Beschleunigungssignal oder zweifach integrierte Beschleunigungssignal über das abgeleitete Beschleunigungssignal mit vorgegebenen Schwellen, die auch adaptiv ausgeführt sein können, verglichen. Die Stoßfängertemperatur führt dabei dazu, dass diese Schwellwerte in Abhängigkeit von dieser Stoßfängertemperatur verändert werden. Alternativ dazu können auch Signalzuschläge in Abhängigkeit von der Stoßfängertemperatur vorgenommen werden. Übertrifft nun das Aufprallsignal diese Schwellwerte, dann erzeugt der Mikrocontroller μC ein Ansteuerungssignal, das der Mikrocontroller μC an eine Schaltung FLIC überträgt, die die Ansteuerung des Fußgängerschutzsytems FGS bewirkt. Dazu ist üblicherweise eine Bestromung der einzelnen Fußfängerschutzmittel zu bewirken.
-
Im Steuergerät SG sind nur die Komponenten dargestellt, die für das Verständnis der Erfindung notwendig sind. Weitere für den Betrieb des Steuergeräts erforderliche Komponenten sind der Einfachheit halber hier weggelassen worden. Üblicherweise wird das Fußgängerschutzsystem durch das Steuergerät angesteuert, das auch die Personenschutzmittel in der Fahrgastzelle ansteuert. In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass das Fußgängerschutzsystem von einem Sicherheitssteuergerät angesteuert wird, das auch die Funktionen des Steuergeräts ESP in sich vereinigt. Zur Ansteuerung des Fußgängerschutzsytems können auch Sensorwerte von weiteren Sensoren, wie einer Umfeldsensorik, verwendet werden.
-
2 zeigt einige für das Verständnis der Erfindung notwendige Softwaremodule auf den Mikrocontroller μC, die er aus einem nicht dargestellten Speicher lädt. Der Mikrocontroller μC weist einen Algorithmus 20 auf, mit dem er die Aufprallsignale verarbeitet und bestimmt, ob das Fußgängerschutzsystem ausgelöst werden soll oder nicht. Mit dem Modul 21 wird die Stoßfängertemperatur gegebenenfalls bestimmt, um den Algorithmus 20 dann entsprechend bezüglich seiner Schwellen zu beeinflussen. Kommt der Algorithmus zu dem Schluss, dass ein Ansteuerungssignal erzeugt werden soll, wird das Modul 22 verwendet, um dieses Ansteuerungssignal zu erzeugen. Dieses wird üblicherweise über einen SPI-Bus zur Schaltung FLIC übertragen, die diesen Befehl decodiert und auch hardwaremäßig zusätzlich empfängt.
-
3 zeigt ein erstes Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens. In Verfahrensschritt 300 wird die Fahrt mit dem Fahrzeug FZ fortgesetzt. Daraufhin wird für die Zeit Δt, beispielsweise einige Minuten, der Fußgängerschutzalgorithmus auf sein empfindlichste Stufe eingestellt und es wird keine Temperaturregelung vorgenommen, um der großen Temperaturdifferenz, die beim Starten eines Fahrzeugs auftreten kann, zu begegnen. In Verfahrensschritt 302 wird nach Ablauf dieser Zeit Δt die Stoßfängertemperatur wieder berücksichtigt. In Verfahrensschritt 303 wird in Abhängigkeit von der Stoßfängertemperatur eine Adaption der Schwellen im Algorithmus vorgenommen. Der Algorithmus berechnet dann anhand der Aufprallsignale, ob das Fußgängerschutzsystem ausgelöst werden soll oder nicht.
-
4 zeigt ein weiteres Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens. In Verfahrensschritt 400 erfolgt die Fortsetzung der Fahrt. In Verfahrensschritt 401 wird die Stillstandszeit bestimmt, die das Fahrzeug bis zur Fortsetzung der Fahrt stehen geblieben ist. Daraus wird dann in Verfahrensschritt 402 die Stoßfängertemperatur berücksichtigt, die in den Fußgängerschutzalgorithmus dann zur Adaption der Schwellen eingeht.
-
5 zeigt schematisch, welche Parameter in den Korrekturfaktor eingehen, mit dem die Umgebungstemperatur multipliziert wird, um auf die Stoßfängertemperatur zu schließen. Der Korrekturfaktor 500 wird demnach alternativ oder kumulativ von der Zeitdifferenz 501, der Kühlwassertemperatur 502, der Umgebungstemperatur 503, der Fahrzeuggeschwindigkeit 504 und weiterer Fahrzeugzustandsdaten 505 beeinflusst.
-
6 zeigt ein typisches Temperaturzeitdiagramm an einem heißen Sommertag für die Stoßfängertemperatur 601 und die Umgebungstemperatur 602. Zum Zeitpunkt 603 wird die Fahrt begonnen. Dabei ist ein hoher Temperaturunterschied zwischen der Stoßfängertemperatur und der Umgebungstemperatur festzustellen, der insbesondere durch die Sonneneinstrahlung bewirkt wurde. Nach dem Ablauf der Zeit Δt zum Zeitpunkt 604 gleichen sich diese Temperaturen wieder an, da durch den Fahrtwind und das thermodynamische Gleichgewicht diese Annäherung bewirkt wird. Während der Fahrt ist dann der Unterschied vergleichsweise gering und erst nach dem Ende der Fahrt 605 steigt die Stoßfängertemperatur wieder stark an, wenn die Umgebungstemperatur nur schwach ansteigt, da der Fahrtwind nunmehr fehlt. Auf der Ordinate ist wie angegeben die Temperatur υ und auf der Abszisse die Zeit t angegeben.
