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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. ein Steuergerät zur
Ansteuerung eines Personenschutzsystems für ein Fahrzeug
nach der Gattung der unabhängigen Patentansprüche.
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Aus
DE 10 2004 042 0381
A1 ist bereits ein Verfahren zur Erzeugung eines Auslösesignals
für eine Fußgängerschutzvorrichtung bekannt.
Dabei kann die Fahrzeugeigengeschwindigkeit bei der Bestimmung dieses
Auslösesignals berücksichtigt werden, wobei die
Fahrzeugeigengeschwindigkeit über den CAN-Bus verfügbar
ist, beispielsweise aufgrund einer Raddrehzahluntersuchung, die
zur Bestimmung der Fahrzeugeigengeschwindigkeit führt.
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Es
kann jedoch vorkommen, dass bei einem Bremsvorgang ein sogenannter
Schlupf auftritt, so dass die mittels der Raddrehzahl bestimmte
Fahrzeugeigengeschwindigkeit nicht die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit
ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Verfahren bzw. das erfindungsgemäße
Steuergerät zur Ansteuerung eines Personenschutzsystems
für ein Fahrzeug mit den Merkmalen der unabhängigen
Patentansprüche haben demgegenüber den Vorteil,
dass durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene
Funktion zur Korrektur der Geschwindigkeit ein besonders einfaches Verfahren
bzw. Steuergerät vorgeschlagen wird, das leicht zu implementieren
ist.
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Die
longitudinale Fahrzeuggeschwindigkeit wird mittels der Raddrehzahl
bzw. der Raddrehzahlen bestimmt. Wird keine Korrektur vorgenommen, ergeben
sich bei einer Vollbremsung für die Geschwindigkeit Abweichungen,
die zu Fehlern führen können. Die Abweichung ist
beispielsweise auf ein kurzes Blockieren des Rades zurückzuführen,
wobei dieses Blockieren mittels Regelung des Antiblockiersystems
wieder gelöst wird. Die Funktion zur Korrektur der Fahrzeuggeschwindigkeit
ist der Kern der Erfindung. Dabei ist kennzeichnend, dass das Maximum
der vier verfügbaren Raddrehzahlgeschwindigkeiten genommen
wird. Sollten unüblicherweise mehr Räder zur Verfügung
stehen, werden anstatt vier verfügbaren Raddrehzahlgeschwindigkeiten mehr
verwendet. Sollten nicht alle vier Räder hinsichtlich ihrer
Raddrehzahl überwacht werden, werden weniger Raddrehzahlen
verwendet. Dem Gedanke, das Maximum zu verwenden liegt die Annahme
zugrunde, dass die üblicherweise vier Räder nicht immer
zur gleichen Zeit blockieren, weshalb des Maximum bereits eine sehr
gute Korrektur darstellt. Dann wird die Verzögerung zum
Zeitpunkt t_i bestimmt. Dazu kann folgende Gleichung verwendet werden: a(t – i)
= (v(t_i) – v(t_i1))Δt . Δt ist die Abtastrate und beträgt in der
Regel 20 ms. Dann wird die Verzögerung a(t_i) mit einer
Schwelle a_max von ca. 1,5 g verglichen. Diese Schwelle kann auch
adaptiv ausgeführt sein. In Abhängigkeit von diesem
Vergleich wird die Fahrzeuggeschwindigkeit korrigiert. Damit wird
dann insgesamt die Fahrzeuggeschwindigkeit in Abhängigkeit
von dem Vergleich der Verzögerung mit der Schwelle bestimmt.
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Die
Raddrehzahlgeschwindigkeiten können so zum Steuergerät übertragen
werden und dann von einer Schnittstelle bereitgestellt werden. Das
Maximum wird dann im Steuergerät ausgewählt. Es
kann jedoch vorgesehen sein, dass bereits ein anderer Baustein,
beispielsweise in einem anderen Steuergerät das Maximum
bestimmt und nur dann dieses Maximum zum Steuergerät für
die Ansteuerung der Personenschutzmittel übertragen wird.
Damit liegen also mehrere Möglichkeiten vor, dieses Maximum
zu bestimmen, entweder im erfindungsgemäßen Steuergerät
oder außerhalb. Das Steuergerät weist weiterhin
eine Auswerteschaltung auf, auf der die erfindungsgemäße
Funktion ausgeführt wird. Diese Auswerteschaltung ist üblicherweise
ein Mikrocontroller, ein anderer Mikroprozessor oder eine andere
logische integrierte oder diskrete Schaltung oder eine Mischung
daraus, die in der Lage ist, die Funktion auszuführen.
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Die
Ansteuerschaltung, üblicherweise ein oder mehrere integrierte
Zündschaltkreise, erhält von der Auswerteschaltung
den Befehl zur Bestromung von Zündelementen, um die Zündelemente
auszulösen. Es sind jedoch auch reversible Personenschutzmittel
möglich. Insbesondere ist unter Personenschutzmitteln passiver
Personenschutz zu verstehen.
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Durch
die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten
Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen
des in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen
Verfahrens zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln für
ein Fahrzeug bzw. des in den unabhängigen Patentansprüchen
angegebenen Steuergeräts zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln
für ein Fahrzeug möglich.
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Besonders
vorteilhaft ist, dass die maximale oder alle Raddrehzahlgeschwindigkeiten
tiefpassgefiltert werden. Diese Tiefpassfilterung, in der Regel liegt
die obere Grenzfrequenz bei 3–5 Hz, vorzugsweise 5 Hz,
sorgt dafür, dass die Raddrehzahlgeschwindigkeiten, also
die Geschwindigkeiten, die sich aus der Raddrehzahl ergeben, geglättet
werden. D. h. im Verlauf der Zeit werden Schwankungen, das sind
Ober- und Unterschwinger, geglättet.
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Es
ist weiterhin vorteilhaft, dass die Schwelle, mit der die Verzögerung
bestimmt wird, die aus der maximalen Raddrehzahlgeschwindigkeit
ermittelt wird, bei 1–1,5 g, vorzugsweise 1,5 g liegt.
Ist die tatsächliche Verzögerung nämlich
größer als dieser Schwellwert, dann ist die Verzögerung
unphysikalisch, so dass der bestimmte Fahrzeuggeschwindigkeitswert
nicht die Longitudinalgeschwindigkeit repräsentiert. Aufgrund
der endlichen Reibungskraft können bei Fahrdynamikvorgängen
nur Beschleunigungen unterhalb von ca. 1,5 g auftreten, sofern keine
aerodynamischen Hilfsmittel verwendet werden. Alternativ ist es
möglich, dass diese Schwelle adaptiv ausgeführt
wird. Die Adaption kann in Abhängigkeit von Signalmerkmalen
und/oder von der Zeit ausgeführt werden.
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Vorteilhafter
Weise wird in Abhängigkeit von dem Vergleich die Fahrzeuggeschwindigkeit
korrigiert. Diese Korrektur kann mittels einer korrigierten Verzögerung
durchgeführt werden, die beispielsweise einen festen Wert,
beispielsweise die 1,5 g aufweist. Es ist möglich, diese
korrigierte Verzögerung aus vorangegangenen Verzögerungen,
die sich unterhalb der Schwelle befunden haben, zu bestimmen, beispielsweise
als Extrapolation oder indem der letzte Wert noch mal genommen wird.
Diese Korrektur der Beschleunigung tritt nur auf, wenn die Schwelle überschritten
wird. Ist die Schwelle unterschritten, dann wird die aus der maximalen
Raddrehhzahl bestimmte Verzögerung verwendet, um die Fahrzeuggeschwindigkeit
zu bestimmen. In die Fahrzeuggeschwindigkeit geht auch die Geschwindigkeit
ein, die zuvor bestimmt wurde.
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Diese
vorangegangen Verzögerungen, mit denen die korrigierte
Verzögerung bestimmt wird, kann aus einem vorbestimmten
Zeitfenster, beispielsweise 400 ms entnommen werden. Es kann auch
festgelegt werden, wie viel vorherbestimmte Verzögerungen
verwendet werden, um die korrigierte Verzögerung zu bestimmen.
Diese Bestimmung kann dann als Extrapolation, Mittelwert oder mit
anderen Techniken, um auf diesen Wert zu schließen, bestimmt
werden.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargstellt und werden in der
nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es
zeigen
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1 ein
erstes Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Steuergerts
mit angeschlossenen Komponenten,
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2 ein
zweites Blockschaltbild des erfindungsgemäßen
Steuergeräts mit angeschlossenen Komponenten,
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3 eine
schematische Darstellung der Softwarestruktur auf den Mikrocontroller,
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4 ein
Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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5 ein
erstes Geschwindigkeitszeitdiagramm und
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6 ein
zweites Geschwindigkeitszeitdiagramm.
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1 zeigt
das erfindungsgemäße Steuergerät SG mit
angeschlossenen Komponenten. Das Steuergerät SG weist als
zentrales Element einen Mikrocontroller μC auf, der mit
einem Speicher M über einen Datenein-/ausgang verbunden
ist. Dieser Speicher wird zur Bestimmung der Ansteuerungsentscheidung
verwendet. Der Speicher M weist jedoch auf fest abgespeicherte Daten
auf, wie beispielsweise den Auswertealgorithmus. Auch andere Funktionen
können in diesem Speicher M abgespeichert sein, um dann
bei Bedarf geladen zu werden. An den Mikrocontroller μC
sind jedoch weiterhin Schnittstellen IF1 und IF2, sowie CAN angeschlossen.
Diese Schnittstellen stellen Daten bereit. Die Schnittstelle IF1,
die wie die anderen Schnittstellen aus einem oder mehreren integrierten
Bausteinen besteht, stellt die maximale Raddrehzahlgeschwindigkeit
für den Mikrocontroller μC bereit. Die Schnittstelle
IF2 stellt die Signale einer Unfallsensorik U bereit. Die Schnittstelle
CAN steuert die Fahrzeuggeschwindigkeit, wie sie vom CAN-Bus zur
Verfügung steht, bereit. Die Schnittstellen können
auch aus diskreten oder einer Mischung aus diskreten und integrierten
Bausteinen oder als Softwaremodule ausgebildet sein.
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An
die Schnittstelle IF1 ist ein Baustein vmax angeschlossen,
der aus den Raddrehzahlgeschwindigkeiten v1, v2, v3 und v4 die maximale
Geschwindigkeit heraussucht. Es kann sich hier um ein Steuergerät
oder um einen anderen Auswertebaustein handeln. Die maximale Raddrehzahlgeschwindigkeit wird
dann in den Baustein IF1 übertragen, um weiter zum Mikrocontroller μC
zu gelangen.
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An
die Schnittstelle IF2 ist die Unfallsensorik U angeschlossen, bei
der es sich um eine Beschleunigungssensorik, Drucksensorik, Kontaktsensorik, Umfeldsensorik
oder anderer bekannten Unfallsensoriken handelt. Auch eine Fahrdynamiksensorik kann
hier angeschlossen sein, da auch sie zur Bestimmung von kritischen
Situationen dient. Der Baustein CAN ist konsequenter Weise über
ein Datenein-/ausgang mit einem CAN-Bus Bus verbunden.
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Die
Schnittstellen IF1, IF2 und CAN sind vorwiegend über den
SPI-Bus mit dem Mikrocontroller μC verbunden. Auch eine
andere Verbindung ist denkbar. Der Mikrocontroller μC bestimmt
aus all den Daten letztlich die Ansteuerungsentscheidung, die an die
Ansteuerungsschaltung FLIC übertragen wird. Bei der Ansteuerungsschaltung
FLIC sind üblicherweise ein oder mehrere integrierte Bausteine
vorgesehen, die Leistungsschalter enthalten, wobei die Leistungsschalter
im geschlossenen Zustand zu einer Bestromung der Zündelemente
führen und damit zur Auslösung der Personenschutzmittel.
Bei den Personenschutzmitteln, die im Fahrzeug verteilt sind, handelt
es sich um Airbags, Gurtstraffer, Überrollbügel,
eine anhebbare Fronthaube, Außenairbags und weitere bekannte
Personenschutzmittel.
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Erfindungsgemäß bestimmt
der Mikrocontroller μC in Abhängigkeit von der
maximalen Raddrehzahlgeschwindigkeit vmax eine
Verzögerung und vergleicht diese Verzögerung mit
einer Schwelle. Ist die Verzögerung unter der Schwelle,
dann bestimmt der Mikroncontroller μC aus der Verzögerung
die Fahrzeuggeschwindigkeit. Liegt die Verzögerung über
der Schwelle, dann bestimmt der Mikrocontroller μC aus
einer Korrekturbeschleunigung die Fahrzeuggeschwindigkeit. Diese
Korrekturbeschleunigung ist beispielsweise ein vorgegebener Wert
oder ein Wert, der sich aus vergangenen Beschleunigungswerten errechnet.
In Abhängigkeit von den Signalen der Unfallsensorik U und
der Fahrzeuggeschwindigkeit wird dann die Ansteuerungsentscheidung
für die Ansteuerung der Personenschutzmittel PS gebildet.
Die Fahrzeuggeschwindigkeit, die über den CAN-Bus zum Mikrocontroller μC
gelangt, wird durch die erfindungsgemäß bestimmte
Verzögerung korrigiert, so dass ein Schlupf zumindest teilweise kompensiert
werden kann.
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2 zeigt
ein weiteres Blockschaltbild des erfindungsgemäßen
Steuergeräts SG mit den angeschlossenen Komponenten. Gleiche
Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Der einzige Unterschied
ist vorliegend, dass die Raddrehzahlgeschwindigkeit v1 bis v4 nunmehr
direkt an die Schnittstelle IF1 angeschlossen sind und damit der
Mikrocontroller μC direkt die maximale Raddrehzahlgeschwindigkeit
bestimmt. Die Kommunikation innerhalb des Steuergeräts
kann über den sogenannten SPI (Serial Peripherial Interface
Bus) erfolgen.
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3 erläutert
schematisch einige Softwarekomponenten, die auf den Mikroconroller μC
angeordnet sind. Das Softwaremodul 30 kann die maximale
Raddrehzahlgeschwindigkeit aus den einzelnen Raddrehzahlgeschwindigkeiten
bestimmen. Das Softwaremodul 31 kann als Schnittstelle
IF3 verwendet werden, um beispielsweise die maximale Raddrehzahlgeschwindigkeit
an den Algorithmus weiterzugeben. Der Algorithmus 32 verarbeitet
diese maximale Raddrehzahlgeschwindigkeit in der erfindungsgemäßen
Art und Weise, um die Verzögerung zu bestimmen und daraus
letztlich die Fahrzeuggeschwindigkeit, die vom CAN-Bus kommt, zu
korrigieren. Mit dem Softwaremodul 33 wird letztlich das
Ansteuerungssignal für die Ansteuerschaltung FLIC erzeugt.
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4 zeigt
in einem Flussdiagramm den Ablauf des erfindungsgemäßen
Verfahrens. Die Raddrehzahlgeschwindigkeiten v_rad 1 bis 4 aus den Blöcken 400 bis 403 liefern
ihre Daten der Funktion 404, die das Maximum v_rad_max
bestimmt. In Verfahrensschritt 405 erfolgt eine Tiefpassfilterung
dieser maximalen Geschwindigkeit, so dass dann das tiefpassgefilterte
V_rad_max_tp in Block 405 entsteht. Im Block 406 wird
laufend die Verzögerung bestimmt, und zwar nach der Gleichung a(t)
= (v_rad_max_tp(t – 1) – v_rad_max_tp(t))Δt . Im Verfahrensschritt 407 wird dann geprüft,
ob diese Beschleunigung a(t) > a_max
ist. Ist das nicht der Fall, dann wird in Verfahrensschritt 409 die
Fahrzeuggeschwindigkeit als v_out = v_rad_max_tp gesetzt. Ist es
jedoch der Fall, dass die Beschleunigung über dieser Schwelle
liegt, dann wird in Verfahrensschritt 408 die Ausgangsgeschwindigkeit
v_out = v_0 ± a_corr × Δt bestimmt.
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5 erläutert
in einem ersten Geschwindigkeitszeitdiagramm eine typische Unterschätzung der
wahren Fahrzeuggeschwindigkeit 500 durch die Raddrehzahlgeschwindigkeit 501.
Ein nahezu konstanter Offset liegt vorliegend vor.
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6 erläutert
in einem weiteren Geschwindigkeitszeitdiagramm die Wirkung eines
Filters. Mit 600 ist die wahre Geschwindigkeit bezeichnet
und mit 601 die Raddrehzahlgeschwindigkeit und mit 602 eine
gefilterte Raddrehzahlgeschwindigkeit, die mit einem 5 Hz Tiefpassfilter
gefiltert wurde. Deutlich ist zu sehen, wie die Kurve sich geglättet
hat.
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Sowohl
die 5 als auch die 6 bezeichnen
Vollbremsungssituationen. Typischerweise verläuft diese
Situation in einigen Sekunden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 1020040420381
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