DE102007019432A1

DE102007019432A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln

Info

Publication number: DE102007019432A1
Application number: DE102007019432A
Authority: DE
Inventors: Roland Galbas; Marc-Andre Golombeck
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-04-25
Filing date: 2007-04-25
Publication date: 2008-10-30
Anticipated expiration: 2027-04-26
Also published as: DE102007019432B4

Abstract

Es werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln vorgeschlagen, wobei die Ansteuerung in Abhängigkeit von einem Sensorsignal erfolgt. Die Ansteuerung wird jedoch in Abhängigkeit von einem Plausibilitätssignal freigegeben. Es ist eine Schnittstelle vorgesehen, die als das Plausibilitätssignal ein Radkraftsignal einer Radkraftsensorik bereitstellt.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln nach der Gattung der unabhängigen Patentansprüche.
Aus DE 102 004 008 602 A1 ist es bekannt, mittels eines Federwegsensors einen Überrollvorgang zu erfassen. Aus DE 102 004 038 000 A1 ist es bekannt, zur Plausibilisierung einer Überrollerkennung Informationen über Raddrehzahlsensoren und den Lenkwinkel zu berücksichtigen.
Zahlen aus den USA belegen die Bedeutung der passiven Sicherheit bei Fahrzeugüberschlägen: Im Jahr 1998 war die Hälfte aller tödlichen Einzelfahrzeugunfälle auf einen Überschlag zurückzuführen. Im gesamten Unfallgeschehen nimmt der Fahrzeugüberschlag einen Anteil von rund 20% ein.
Vor diesem Hintergrund wurde durch die Anmelderin ein Konzept für die Überrollsensierung entwickelt, das Fahrzeugüberschläge bereits zu einem frühen Zeitpunkt erkennt. Dadurch ist gewährleistet, dass Sicherheitsvorrichtungen wie Gurtstraffer, Kopfairbag und Überrollbügel rechtzeitig aktiviert werden und sich somit das Verletzungsrisiko verringert. Bisherige Systeme zur Überschlagserkennung betrachten die Wankbewegung und die Beschleunigungen in x-, y- und z-Richtung des Fahrzeugs. Mit x ist die Fahrzeuglängs-, mit y die Fahrzeugquer-, mit z die Fahrzeugvertikalrichtung gemeint. Auf dieser Basis ist eine sichere Erkennung eines Fahrzeugüberschlags möglich. Die Entscheidung kann jedoch erst zu einem späteren Zeitpunkt des Überschlags sicher getroffen werden, der typischerweise bei einem Wankwinkel von 20 bis 40° liegt. Bei bestimmten Fällen von Fahrzeugüberschlägen, sogennanten Soiltrips, ist dies aber zu spät, um den Insassen hinreichend zu schützen, der durch eine hohe laterale Beschleunigung bereits eine Seitwärtsverlagerung erfahren hat, die den Nutzen von z. B. Windowbags einschränken.
Aus EP 1 258 399 B1 ist ein Verfahren bekannt, welches auf der Auswertung eines Drehratensensors und zwei Beschleunigungssensoren basiert, wobei diese Sensoren 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 dem Messwert der Beschleunigungssensoren lässt sich zum einen die Art des Überschlags erkennen, zum anderen dienen diese Werte der Plausibilitätsprüfung. Erkennt der Drehratenalgorithmus einen Überschlag, werden die Sicherheitsvorrichtungen nur bei gleichzeitiger Freigabe durch die Plausibilitätskontrolle aktiviert.
Aus EP 1 436 172 B1 ist ein Verfahren bekannt, das eine rechtzeitige Auslöseentscheidung bei Überschlägen mit hoher Lateralbesebleunigung 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 zeitlichen Abdriften in den Grünstreifen ein Maß für die Überrollwahrscheinlichkeit des Fahrzeugs darstellt.
Obwohl mit Hilfe der Quergeschwindigkeit und dem Schwimmwinkel eine verbesserte Auslösung bei Soltrips erreicht werden kann, sind doch durch die in den oben genannten Veröffentlichung bekannten Verfahren Grenzen bei niedrigen Wankwinkeln einen Fahrzeugüberschlag sicher zu plausibilisieren gesetzt. Bekannte Plausibilisierungsverfahren ergeben sich beispielsweise bei Verwendung eines Drehratensensors. Steht dieser nicht zur Verfügung oder ist die Signalqualität aufgrund eines heftigeren Seitenaufpralls nicht verlässlich, so müssen entweder die Schwellen robuster eingestellt werden, was zu einem Verlust an Leistungsfähigkeit führt, oder aber auf andere Sensorinformationen zurückgegriffen werden.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln haben demgegenüber den Vorteil, dass die Plausibilisierung in einem Ansteuerungsfall insbesondere bei Fahrzeugüberschlägen durch die Verwendung einer Radkraftsensorik, Federwegsensorik oder Raddrehzahlsensorik, wie sie z. B. bei Fahrzeugen mit aktiver Fahrwerksregelung oder Rollovermitigation (Rolloververmeidung) eingebaut sind, verbessert wird.
Dabei liegt der Vorteil insbesondere darin, dass eine Misuse-Stabilität, insbesondere bei der Abgrenzung eines Fahrzeugüberschlags von einem Seitencrash verbessert wird. Ein Seitencrash kann unter ungünstigen Umständen ähnliche Signale wie ein Fahrzeugüberschlag in den Sensoren erzeugen und könnte dann fälschlicherweise zu einem Rolloververhalten des Sicherheitssytems im Fahrzeug führen.
Bei einem Fahrzeugüberschlag kommt es zu einem Abheben eines Vorder- und Hinterrades auf der gleichen Fahrzeugseite, welches signifikante Signale in der Radkraftsensorik, Federwegsensorik oder Raddrehzahlsensorik erzeugt. Die beiden Räder an der Rollachse zeigen zeitgleich ebenfalls einen signifikanten Signalverlauf, der durch die Radkraftsensorik, die Federwegsensorik oder die Raddrehzahlsensorik erfasst wird.
Bei einem Fahrzeugüberschlag ergibt sich ein eindeutiges Reifenkraftverhalten, das von einem Algorithmus ausgewertet werden kann. Dazu wird zusätzlich zu einem bestehenden Auslösealgorithmus, der beliebig aufgebaut sein kann, eine zusätzliche Plausibilisierungsfunktion erstellt, die anhand der Zeitkraftverläufe einen Überschlag erkennt und plausibilisiert.
Die Auswerteschaltung ist üblicherweise ein Mikrocontroller, während die Schnittstelle soft- oder hardwaremäßig im Steuergerät ausgebildet sein kann.
Die Radkraftsensorik, die Federwegsensorik oder die Raddrehzahlsensorik messen die auftretenden Radkräfte bzw. Federwege bzw. Radbeschleunigungen. Dem Stand der Technik entsprechende Radkraft bzw. Federwegsensoren und Drehzahlsensoren können zur Anwendung kommen.
Beim Abheben eines Rades tritt bei angetriebenen Rädern eine Beschleunigung auf, die messbar unterscheidbar zu nicht abhebenden Rädern ist. Nicht angetriebene Räder haben in der Regel nur geringe Beschleunigungsänderungen aufgrund der erfahrenen Momentenänderung. Es treten jedoch Beschleunigungen auf, die Aufgrund des Kraftausgleichs am Federbein entstehen.
Zur Verstärkung der Messbarkeit des Abhebens an nicht angetriebenen Rädern kann ein Bremsspuls (kurze Druckerhöhung mittels kleiner Drücke aufgrund der Detektion einer Gefahr zum Überrollen) genutzt werden.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Vorrichtung zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln bzw. des in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Verfahrens zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln möglich.
Vorteilhaft ist, dass das Radkraftsignal durch eine Filterung so verarbeitet wird, dass es als Plausibilitätssignal verwendet werden kann. Der Filter kann hardwaremäßig oder softwaremäßig ausgebildet sein. Zur Anwendung kommen herkömmliche Filtertypen wie FFT, Kalman-Filter, FIR, usw. Aus den Filtersignalen lassen sich Schwellwertgrenzen innerhalb eines Applikationsprozesses ableiten, welche ein Merkmal für die Plausibilisierung darstellen.
Das Radkraftsignal wird zur Plausibilisierung verwendet, um das Ansteuerungssignal für die Personenschutzmittel freizugeben. Dafür kann das Radkraftsignal mittels Frequenzbildern und unter zeitlichen Referenzbildern untersucht werden, um festzustellen, ob diese Freigabe stattfinden kann.
Mittels des Reifenkraftsignals kann im Weiteren eine Klassifizierung eines Überrollvorgangs erfolgen. Dies ermöglicht eine bessere gezielte Ansteuerung der Personenschutzmittel. Dabei kann dies insbesondere im Zusammenhang mit der Klassifizierung durch das Sensorsignal gesehen werden, das beispielsweise vom Drehratensensor und/oder der Beschleunigungssensorik stammt. Es wird dadurch das Plausibilisierungssignal, damit also die Klassifizierung des Überrollvorgangs zusätzlich gestützt.
Das Radkraftsignal kann als Plausibilisierungssignal auch zur Beeinflussung der Verarbeitung des Sensorsignals verwendet werden, indem beispielsweise in Abhängigkeit von dem Plausibilitätssignal Schwellen im Algorithmus für das Sensorsignal verändert werden. Damit ist eine genauere Auswertung des Sensorsignals, und damit eine präzisere Ansteuerung möglich.
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 Signalablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens und 3 eine schematische Darstellung zur Platzierung der Sensoren.
1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung mit angeschlossenen Radkraftsensoren und Personenschutzmitteln als Steuergerät für die Ansteuerung der Personenschutzmitteln. An eine Schnittstelle IF im Steuergerät SG sind eine Radkraftsensorik RKS und/oder eine Federwegsensorik FWS und/oder eine Raddrehzahlsensorik RDS angeschlossen. Die Sensordaten können beispielsweise über einen Bus, wie den CAN-Bus an das Steuergerät SG übertragen werden, wobei dann die Schnittstelle IF als Buscontroller wirkt. Es ist jedoch auch eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung möglich, wobei insbesondere eine Stromschnittstelle sich als besonders geeignet erwiesen hat.
Die Radkraftsensorik, die Federwegsensorik bzw. die Raddrehzahlsensorik sind gemäß dem Stand der Technik aufgebaut.
Die Schnittstelle IF ist, wie oben dargestellt, software- oder hardwaremäßig ausgebildet. Vorliegend ist sie als integrierter Schaltkreis vorhanden. Die Schnittstelle IF überträgt die Radkraftsensordaten weiter, beispielsweise über einen SPI-Bus an einen Mikrocontroller μC, der die Radkraftsensorsignale zur Plausibilisierung eines Überrollvorgangs nutzt. Dazu wird das Radkraftsignal durch den Mikrocontroller μC mittels abgespeicherter Daten, beispielsweise mittels Frequenzbildern oder zeitlichen Referenzbildern untersucht, ob ein entsprechender Überrollvorgang sich auch im Signal der Radkraftsensorik zeigt. Der eigentliche Überrollvorgang wird jedoch anhand der Signale der Drehratensensorik DR und der Beschleunigungssensorik BS festgestellt. Diese Sensoriken sind direkt an den Mikrocontroller μC angeschlossen. Es ist möglich, dass auch diese Sensoriken sich außerhalb des Steuergeräts SG befinden und ebenfalls über Stromschnittstellen oder Busverbindungen an das Steuergerät SG angeschlossen sind. Es ist dabei insbesondre möglich, dass die Drehratensensorik DR und die Beschleunigungssensorik BS, die sowohl in Fahrzeugquer- und Fahrzeugvertikalrichtung empfindlich ist, in einer Sensorbox auf dem Fahrzeugtunnel angeordnet sind.
Der Mikrocontroller μC lädt aus dem Speicher S seinen Algorithmus zur Verarbeitung der Sensordaten. Dabei wird anhand der Daten eine im Stand der Technik beschriebene Art und Weise verwendet, um festzustellen, ob ein Überrollvorgang vorliegt oder nicht. Anhand des Radkraftsignals wird dann bestimmt, ob durch das Radkraftsignal ein solcher Überrollvorgang plausibilisiert werden kann. Ist das der Fall, dann wird vom Mikrocontroller μC ein Ansteuersignal erzeugt, das, wie gesagt, durch die Plausibilisierung freigegeben wird. Dieses Ansteuersignal wird beispielsweise ebenfalls über den SPI-Bus an den Zündkreisbaustein FLIC übertragen. Der Zündkreisbaustein FLIC weist Leistungsschalter auf, die im Fall des Ansteuerns derart angesteuert werden, dass ein Ansteuerstrom zu den Personenschutzmitteln PS, wie ein Zündstrom, übertragen wird. Dieser Ansteuerstrom ist beispielsweise aus einer Energiereserve abrufbar, also einem großen Kondensator. Andere Bausteine, die hier der Einfachheit halber weggelassen wurden aber für den Betrieb des Steuergeräts SG notwendig sind, sind für die Erfindung nicht wesentlich.
Bei den Personenschutzmitteln PS handelt es sich beispielsweise um Gurtstraffer, Airbags, Kopfairbags, Windowairbags, Überrollbügel usw.
2 erläutert in einem Signalablaufdiagramm die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens. In Verfahrensschritt 200 wird das Signal der Radkraftsensorik RKS oder der Federwegsensorik oder der Raddrehzahlsensorik bereitgestellt. Dieses Signal wird in Verfahrensschritt 201 für eine Plausibilisierung untersucht, beispielsweise durch Filterfrequenzbilder oder zeitlicher Referenzbilder. Genutzt werden können Kreuzkorrelationen der unterschiedlichen der Signale der Radsensorik z. B. Federweg und Radkraftsensor. Typische Auslösebilder im Zeitbereich in Verbindung mit einer Schwellenabfrage sind hier möglich.
In Verfahrensschritt 202 wird wenigstens ein Sensorsignal einer Drehratensensorik und/oder Beschleunigungssensorik bereitgestellt. In Verfahrensschritt 203 wird dieses Sensorsignal gefiltert, beispielsweise mit einem Tiefpassfilter.
Die Beeinflussung der Signalverarbeitung dieses Sensorsignals kann in Verfahrensschritt 204 dahingehend durchgeführt werden, dass Schwellen abgesenkt oder erhöht werden. Gleichbedeutend damit sind Zuschläge auf das Sensorsignal, wobei die Zuschläge positiv oder negativ sein können.
Wurde in Verfahrensschritt 204 nunmehr festgestellt, dass sowohl die Plausibilisierung, als auch die eigentliche Auswertung des Sensorsignals einen Überrollvorgang erkennen, der die Ansteuerung von Personenschutzmitteln notwendig macht, wird dies als Feuersignal empfangen und folgerichtig eine entsprechende Feuerflagge gesetzt, die durch den Zündkreisbaustein FLIC dann zur Zündung verwendet wird. Damit wird ein Auslösealgorithmus auf Basis der herkömmlichen Sensorsignale aus Verfahrensschritt 202 und der Radkraftsensorik 200 ausgeführt.
Wurde in Verfahrensschritt 204 jedoch festgestellt, dass entweder die Plausibilisierung oder die Auswertung in Verfahrensschritt 203 nicht dazu führt, dass ein Überrollvorgang erkannt wurde, dann wird derart weitergesprungen, dass damit das Verfahren endet, ohne dass es zu einer Ansteuerung der Personenschutzmittel kommt.
3 zeigt schematisch Platzierungen der Radkraftsensoren 300, Federwegsensoren 301 und der Raddrehzahlsensoren 302 am Fahrzeug. Dargestellt ist die Ansicht eines Fahrzeugs, das sich in einer Kurvenfahrt befindet, so dass das Chassis 303 gegenüber der Fahrzeugachse 309 geneigt ist. An den Reifen 307 und 308 greifen die eingezeichneten Kräfte F an. In den Reifen sind die Raddrehzahlsensoren 307 und 308 angeordnet. Die Raddrehzahlsensoren 307 und 308 sind nach dem Stand der Technik ausgebildet, so dass sie beispielsweise aktiv oder passiv sein können.
Schematisch sind die Fahrzeugfedern 306 angebracht, an denen die Federwegsensoren 301 angeordnet sind. Zwischen Chassis 303 und Feder 306 sind dann die Kraftsensoren 300 vorgesehen. Dargestellt ist weiterhin der Fahrzeugschwerpunt 305, die Kraft aufgrund der Fahrzeugquerbeschleunigung ay sowie der Überrollpunkt 304 und die entsprechenden Höhen dieser Punkte zueinander h1 sowie über der Fahrbahn h2 und h3. Gezeigt ist weiterhin der Winkel φ, der die Neigung zur Hochachse angibt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102004008602 A1 [0002]
- DE 102004038000 A1 [0002]
- EP 1258399 B1 [0005]
- EP 1436172 B1 [0006]
- DE 10303149 A1 [0006]

Claims

Vorrichtung zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln (PS) in Abhängigkeit von einem Sensorsignal, wobei eine Auswerteschaltung (μC) die Ansteuerung in Abhängigkeit von einem Plausibilitätsignal freigibt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schnittstelle (IF) vorgesehen ist, die als das Plausibilitätssignal ein Radkraftsignal einer Radkraftsensorik (RKS) bereitstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung (μC) ein Filter für das Radkraftsignal aufweist.
Verfahren zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln (PS) in Abhängigkeit von einem Sensorsignal, wobei die Ansteuerung in Abhängigkeit von einem Plausibilitätssignal freigegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass als das Plausibilitätssignal ein Radkraftsignal verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Radkraftsignal für die Freigabe gefiltert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass für die Freigabe das Radkraftsignal mittels Frequenzbildern und/oder zeitlichen Referenzbildern untersucht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Radfkraftsignals eine Klassifizierung eines Überrollvorgangs erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Plausibilitätssignal zur Beeinflussung einer Verarbeitung des Sensorsignals verwendet wird.