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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. ein Steuergerät zur
Ansteuerung von Personenschutzmitteln nach der Gattung der unabhängigen
Patentansprüche.
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Aus
DE 199 10 596 A1 ist
es bereits bekannt, eine Anpassung von Parametern für einen
Airbagauslösealgorithmus aufgrund eines Soll-Ist-Vergleichs
fahrdynamischer ESP-Werte vorzunehmen. Der Soll-Zustand bezeichnet
dabei den vom Fahrer gewünschten fahrdynamischen Zustand.
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Offenbarung der Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Verfahren bzw. das erfindungsgemäße
Steuergerät zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln mit
den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche
haben demgegenüber den Vorteil, dass tatsächliche
Situationen beurteilt werden und dass diesen Situationen jeweilige Crash-Szenarien
zugeordnet werden. Diesen Crash-Szenarien werden dann bestimmte
Parametersätze zugeordnet, sodass das Auswertemodul optimal
parametrisiert ist, um die Ansteuerung der Personenschutzmittel
effektiv zu gestalten. Damit wird eine statistisch bessere Schutzfunktion
erreicht.
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Somit
ist die Parametrierung nicht wie im Stand der Technik direkt an
eine Abweichung des Ist- vom Soll-Zustand gekoppelt, sondern die
Fahrzustände an sich werden statistisch analysiert und Crash-Szenarien
zugeordnet. Diese Crash-Szenarien bestimmen dann, welcher Parametersatz
verwendet wird. Als Beispiel ist dabei die Sensibilisierung einer
Heck-Crash-Funktion nach einer Vollbremsung zum Stillstand anzugeben,
denn dabei wird analysiert, dass eine Bremsung erfolgt und ein Stillstand danach
vorliegt, sodass ein Heck-Crash eine hohe Wahrscheinlichkeit aufweist.
Daher wird die Heck-Crash-Funktion weiter sensibilisiert.
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Folglich
ist es eine Grundeigenschaft der vorliegenden Erfindung, die bestmögliche
Leistungsfähigkeit des Auswertemoduls durch Umschalten zwischen
einer endlichen Zahl von Parametersätzen zu erreichen.
Es kann nämlich auch im Verlauf eines Crashs eine Adaption
an verschiedene Crash-Szenarien vorgenommen werden, und damit können
verschiedene Parametersätze nacheinander geladen werden.
Die Umschaltung zwischen den Parametersätzen erfolgt durch
Auswertung der Fahrdynamikdaten im direkten Vorfeld zum Crash. Daher
wird die Auslöse-Performance des Auswertemoduls in einem geeignet
definierten Crash-Fall je nach dem verwendeten Parametersatz variiert.
Durch eine Kombination eines geeignet definierten Crash-Hallentests
mit unterschiedlichen vorgeschalteten Fahrdynamikdaten kann diese
diskrete Variation der Auslöse-Performance simuliert werden.
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Gemäß dem
Stand der Technik ist es weiterhin bekannt, dass ein Ansteuerungsmodul
auf Basis einer spezifizierten Anforderung in einem Crash-Hallentest
parametriert wird. Aus diesem Crash-Hallentest wird die Auslöse-Performance
des Ansteuerungsmoduls auf reale Crash-Situationen extrapoliert.
Dies geschieht in der Regel über physikalische Modelle,
die den entsprechenden Ansteuerungsmodulkonzepten zugrunde liegen. Über
diese Extrapolation kann es zu einem suboptimalen Verhalten kommen.
Die Erfindung verschafft hier Abhilfe. Verschiedene Fahrdynamikzustände
erfordern für eine bestmögliche Leistungsfähigkeit
des Ansteuerungsmoduls unterschiedliche Parametrierungen, wobei
alle zugelassenen Parametersätze die Anforderungen der
Crash-Hallentests erfüllen. Kennzeichnend für die
Erfindung ist, dass durch einen Fahrdynamikbeobachter entsprechend
der Fahrsituation eine geeignete Parametrierung gewählt
wird, indem anhand von Fahrdynamikdaten eine statistische Analyse
dahingehend durchgeführt wird, dass ein Crash-Szenario
bestimmt wird, das der vorliegenden Fahrsituation entspricht. Anhand
des Crash-Szenarios wird dann der entsprechende Parametersatz ausgewählt.
Damit ist es vorteilhaft, dass durch die Nutzung von fahrdynamischen
Daten im Vorfeld des Crashs die Auslöse-Performance des
Ansteuerungsmoduls in der realen Crash-Situation erhöht
wird, während die geforderte Auslöse-Performance
der Crash-Hallentests gewahrt bleibt.
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Ansteuern
bedeutet vorliegend das Aktivieren der Personenschutzmittel wie
Airbags, Gurtstraffer, Bremsen, Fahrdynamikregelungen, crash-aktive Kopfstützen
und so weiter.
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Das
Ansteuerungsmodul ist hard- und/oder softwaremäßig
ausgebildet. Die fahrdynamischen Daten, die gemäß den
abhängigen Ansprüchen definiert werden, können
von innerhalb oder außerhalb des Steuergeräts
stammen.
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Die
Parameter beeinflussen das Ansteuerungsmodul oder auch den Auslösealgorithmus
derart, dass bei gegebenen Sensordaten unterschiedliche Auslöseentscheidungen
getroffen werden. Das heißt, die Parameter beeinflussen
beispielsweise Kennlinien, die Adaption von Kennlinien, Filterparameter,
Signalberechnungsparameter, Signalskalierungsfaktoren, Signalstartwerte,
Werthalteglieder, logische Schalter, logische Zustandswerte und
so weiter.
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Die
Unfallsignale sind Signale von bekannten Crash-Sensoriken wie Beschleunigungssensoren,
Luftdrucksensoren, Überrollsensoren, Körperschallsensoren
und Kraftsensoren.
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Auch
der Fahrdynamikbeobachter kann hard- und/oder softwaremäßig
auf dem Ansteuerungsmodul vorhanden sein.
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Die
statistische Analyse gibt einen oder mehrere statistische Parameter
aus, die es ermöglichen, die Fahrsituation, die durch die
fahrdynamischen Daten definiert ist, einem Crash-Szenario, das in
einem Speicher abgelegt ist, zuzuordnen. Nach dieser Zuordnung des
Crash-Szenarios werden dann in Abhängigkeit von diesen
die Parameter für das Ansteuerungsmodul ausgewählt.
Der Begriff „Crash-Szenario" wird durch die abhängigen
Ansprüche näher definiert.
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Unter
einem Steuergerät wird vorliegend eine elektrische Einrichtung
verstanden, die Sensorsignale auswertet und danach Ansteuerungssignale für Personenschutzmittel
erzeugt. Die Schnittstellen sind vorliegend hard- und/oder softwaremäßig
ausgebildet. Auch eine Kombination aus integrierten und/oder diskreten
Bauelementen ist für die Realisierung der Schnittstellen
möglich. Auch der Speicher im Steuergerät kann
sich innerhalb des Mikrocontrollers als integrierter Speicher oder
als externer Speicher im Steuergerät befinden.
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Auch
die Auswerteschaltung kann hard- und/oder softwaremäßig
ausgebildet sein. Insbesondere sind auf der Auswerteschaltung das
Ansteuerungsmodul und der Fahrdynamikbeobachter angeordnet. Dabei
können beispielsweise der Fahrdynamikbeobachter und das
Ansteuerungsmodul unterschiedliche Hardware bevölkern.
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Durch
die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten
Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen
des in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen
Verfahrens bzw. Steuergeräts zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln
möglich.
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Vorteilhaft
ist es, dass folgende Crash-Szenarien verwendet werden: Der Einfach-Crash,
der insbesondere durch die Crash-Hallentests abgefangen wird, der
Einfach-Crash mit nicht auslöserelevanter Vorgeschichte,
der Mehrfach-Crash, die Untersteuerung, die Vollbremsung und/oder
ein Schleudervorgang.
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Vorteilhafterweise
können als fahrdynamische Daten die Bremssignale einer
Fahrzeuggeschwindigkeit, Beschleunigung, Drehraten, Schwimmwinkel,
Spurwechselverhalten und/oder eine Unfallvermeidungsstrategie verwendet
werden.
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Es
ist schließlich auch von Vorteil, dass der Fahrdynamikbeobachter
einen Korrelator und/oder einen Schätzer aufweist, wobei
diese Elemente für eine statistische Analyse vergeben werden.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der
nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es
zeigen
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1 in
einem Blockschaltbild das erfindungsgemäße Steuergerät
mit angeschlossenen Komponenten,
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2 eine
Softwarestruktur auf dem Mikrocontroller,
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3 ein
Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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4 ein
Blockschaltbild für das erfindungsgemäße
Verfahren und
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5 das
Verhalten des Gesamtsystems im Fahrzeugzustandsraum.
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1 zeigt
in einem Blockschaltbild das erfindungsgemäße
Steuergerät SG mit angeschlossenen Komponenten im Fahrzeug
FZ. An das Steuergerät sind über Datenausgänge
die ESP-Sensorik und die Unfallsensorik US an die jeweiligen Schnittstellen
IF1 und IF2 angeschlossen. Die Schnittstellen IF1 und IF2 stellen
die fahrdynamischen Signale und die Unfallsignale für die
Auswerteschaltung μC, also den Mikrocontroller μC,
bereit. Zusätzlich verfügt das Steuergerät
SG jedoch vorliegend über eine interne Unfallsensorik AC,
beispielsweise eine Beschleunigungssensorik, die in Fahrzeuglängsrichtung
ihre Empfindlichkeitsachse aufweist und eine Fahrdynamiksensorik
FD, die direkt an den Mikrocontroller μC angeschlossen
sind, wobei der Mikrocontroller μC hierfür Softwareschnittstellen
aufweist. Darüber hinaus ist der Mikrocontroller μC über
einen Datenein- und -ausgang mit einem Speicher S verbunden, aus dem
der Mikrocontroller μC entsprechend seinem Ablauf Daten
lädt. Ein Ansteuerungsbefehl wird von der Ansteuerungsschaltung μC über
einen sogenannten SPI-(Serial Peripherial Interface-)Bus angeschlossen.
Die Ansteuerungsschaltung FLIC weist Leistungsschalter auf, die
elektrisch steuerbar sind. Durch das Schließen dieser Leistungsschalter kommt
es zum Aktivieren der Personenschutzmittel PS.
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Der
Mikrocontroller μC führt statistische Analysen
anhand der Fahrdynamikdaten durch, um das Crash-Szenario zu erkennen.
Diese Szenario-Prüfung wird fortlaufend durchgeführt,
sodass eine Anpassung gegebenenfalls notwendig sein kann. Anhand
der Unfallsignale der Unfallsensorik US und insbesondere der Beschleunigungssensorik
AC wird bestimmt, ob ein solcher Aufprall vorliegt, der das Ansteuern
von Personenschutzmitteln notwendig macht. Dies wird unter Berücksichtigung
des Parametersatzes erledigt, der aufgrund der statistischen Analyse
und des entsprechenden Crash-Szenarios ausgewählt wurde.
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Der
Einfachheit halber sind hier nur die für das Verständnis
der Erfindung notwendigen Bauelemente dargestellt. Andere für
den Betrieb notwendige Bauelemente sind der Einfachheit halber weggelassen
worden.
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2 zeigt
die Softwarestruktur, die der Mikrocontroller μC erfindungsgemäß aufweist.
Abweichungen von dieser Struktur sind jedoch möglich. Insbesondere
können mehrere Softwaremodule zusätzlich auf dem
Mikrocontroller μC angeordnet sein. Für die Sensoren
FD und AC weist der Mikrocontroller μC die Softwareschnittstellen
IF3 und IF4 auf. Diese Signale werden dann im Ansteuerungsmodul
AM ausgewertet, wobei dieses Ansteuerungsmodul AM einen Fahrdynamikbeobachter
B aufweist, der beispielsweise einen Korrelator K und/oder einen
Schätzer E aufweist. Wenn das Ansteuerungsmodul AM erkennt,
dass ein Ansteuerungsfall vorliegt, wird dies dem Modul AL übergeben,
das die Übertragung des Befehls an die Ansteuerungsschaltung
FLIC durchführt. Diese Übertragung erfolgt üblicherweise über den
SPI-Bus. Weitere Softwaremodule können auf dem Mikrocontroller μC
angeordnet sein. Diese Softwaremodule können auf einem
internen Speicher vorliegen. Die Softwaremodule werden jedoch aus dem
Speicher S geladen, wie auch die jeweiligen Parametersätze,
wenn das entsprechende Crash-Szenario bestimmt wurde.
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3 zeigt
ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In Verfahrensschritt 300 werden die fahrdynamischen Daten
der Fahrdynamiksensorik ESP bzw. FD bereitgestellt. In Verfahrensschritt 301 werden
die Unfallsignale der Unfallsensorik US bzw. AC bereitgestellt.
In Verfahrensschritt 302 erfolgt die statistische Analyse
der fahrdynamischen Daten, wobei beispielsweise der Korrelator K
oder der Schätzer E oder beide zum Einsatz kommen können.
Mit dem Ergebnis der statistischen Analyse wird in Verfahrensschritt 303 eine
Zuordnung zu einem Crash-Szenario durchgeführt. Die Crash-Szenarien
sind im Speicher S abgespeichert, und anhand beispielsweise eines
Korrelationswerts wird das Crash-Szenario bestimmt, das dem Ergebnis
der statistischen Analyse entspricht. Anhand dieses Crash-Szenarios
wird in Verfahrensschritt 304 der Parametersatz ausgewählt,
mit dem das Ansteuerungsmodul die Unfallsignale bearbeitet. Diese
Bearbeitung kann mit herkömmlichen Algorithmen, die für
die Ansteuerung von Personenschutzmitteln bekannt sind, durchgeführt
werden. Beispielsweise kann dabei ein Merkmalsvektor aus der Vorverlagerung
und der Beschleunigung und/oder der integrierten Beschleunigung
mit Klassen bzw. Schwelllinien verglichen werden, um zu bestimmen,
ob ein Auslösefall vorliegt oder nicht. Dies wird in Verfahrensschritt 305 durchgeführt.
In Verfahrensschritt 306 wird geprüft, ob ein
solcher Auslösefall anhand der Auswertung vorliegt oder
nicht. Ist das der Fall, wird in Verfahrensschritt 307 die
Ansteuerung der Personenschutzmittel in der beschriebenen Weise
durchgeführt. Ist das nicht der Fall, dann endet das Verfahren
in Verfahrensschritt 308.
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4 zeigt
in einem Signalablaufdiagramm, wie das erfindungsgemäße
Verfahren funktioniert. Sensordaten 400 werden sowohl dem
Auslösealgorithmus 406, das ist das Ansteuerungsmodul,
und dem Fahrdynamikbeobachter 401 zugeführt. Das heißt,
die fahrdynamischen Sensordaten können auch zur Auswertung
verwendet werden, ob die Personenschutzmittel angesteuert werden
oder nicht. Der Fahrdynamikbeobachter 401 ermittelt damit
den Fahrzeugzustand, indem er das entsprechende Crash-Szenario anhand
der statistischen Analyse bestimmt. Dieses Ergebnis wird dem Schaltmechanismus 405 zugeführt,
der darauf einen der Parametersätze 404, 403 oder 402 auswählt.
Dieser Parametersatz wird dem Auslösealgorithmus am Eingang 408 zugeführt.
So wie die Sensordaten am Eingang 409 zugeführt
wurden. Anhand der Parameter und der Sensordaten bestimmt dann der
Auslösealgorithmus 406 die Auslöseentscheidung,
um die Rückhaltemittel 407 anzusteuern.
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5 zeigt
das Verhalten des Airbagsystems in einem Fahrzeugzustandsraum gemäß der Erfindung.
Der innere Kreis 500 bezeichnet die Fälle, die
durch den Crash-Hallentest erfasst werden. Über den nächsten
Kreisring 501 werden Einfach-Crashs erfasst, die durch
Extrapolation, beispielsweise über simulierte Fahrzeugdynamik
inklusive Fahrzeug-Crash und der Crash-Daten, bei vorgegebener Fahrzeugdynamik
ermittelt werden. Hier wird bereits die Erfindung eingesetzt. In
den weiteren Strukturen 504 Spurwechsel, 503 die
aktive Crash-Vermeidungsstrategie, 502 Kurvenfahrten im
Grenzbereich und 505 Mehrfach-Crashs wird durch die statistische Analyse
der Fahrdynamikdaten ein Crash-Szenario erfasst, und das bedingt
das entsprechende Laden des jeweiligen Parametersatzes. Beispielhaft
sind hier nur einige Crash-Szenarien aufgeführt. Es können
jedoch mehr oder weniger Crash-Szenarien vorhanden sein. Diese Crash-Szenarien
sind bereits im Speicher S abgespeichert und anhand der Fahrdynamikdaten
wird das Crash-Szenario bestimmt, das zu diesen Fahrdynamikdaten
am besten passt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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