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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. ein Steuergerät zur
Ansteuerung von Personenschutzmitteln für ein Fahrzeug
nach der Gattung der unabhängigen Patentansprüche.
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Aus
DE 101 34 331 C1 ist
die Problematik der Unterscheidung von Aufprallarten bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten
bekannt. Insbesondere fordert die US-Behörde NHTSA in einer
Vorschrift das sogenannte Low-Risk-Deployment, bei dem ein Aufprall
gegen eine starre Barriere als Hindernis bei 26 km/h und bei 32
km/h zu unterscheiden ist. Als Lösung für dieses
Problem wird vorgeschlagen, die Aufprallgeschwindigkeit dadurch
zu ermitteln, dass eine Zeitdifferenz zwischen dem Aufprallbeginn
und dem Zeitpunkt, bei dem die Beschleunigung von einer geringfügigen
Beschleunigung zu einer starken Beschleunigung übergeht,
gemessen wird. Damit kann dann eine Unterscheidung zwischen diesen
beiden Aufprallarten durchgeführt werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Verfahren bzw. das erfindungsgemäße
Steuergerät zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln für
ein Fahrzeug mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche
haben demgegenüber den Vorteil, dass eine zuverlässige
Lösung dafür gefunden wird, die Trennung zwischen
einem 26 km/h-Frontalaufprall von einem 32 km/h-Frontalaufprall
zu erreichen. Dafür wird erfindungsgemäß die
Constant-Fraction-Discrimination-Methode verwendet.
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Dabei
ist es von Vorteil, dass der Zeitpunkt des Maximums des Beschleunigungssignals
nahezu unabhängig von der Signalamplitude ermittelt werden
kann. Die Constant-Fraction-Discrimination-Methode ist eine Methode
aus der elektronischen Signalverarbeitung, die die Zuordnung exakter
Zeitmarkierungen zu breiten Pulsen mit variierender Signalstärke
bei immer gleichen Anstiegszeiten ermöglicht. Die Analyse
des Unfallsignals mittels der Constant-Fraction-Discrimination-Methode
kann jedoch nicht nur für Beschleunigungssignale, sondern
auch von abgeleiteten Signalen vom Beschleunigungssignal oder von
anderen Unfallsensorsignalen angewendet werden. Zu diesen Signalen
gehören Beschleunigungssignale von Beschleunigungssensoren
in verschiedenen Einbaupositionen und verschiedenen Empfindlichkeitsrichtungen.
Es gehören weiterhin dazu die Signale von Luftdrucksensoren
zur Seitenaufprallsensierung von Körperschallsensoren und
auch von Umfeldsensoren. Weiterhin ist es möglich, in bevorzugten
Ausgestaltungen diese Methode zur Unterscheidung von Crashtypen
oder Crashschweren unterschiedlichster Art zu verwenden.
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Ansteuern
von Personenschutzmitteln bedeutet vorliegend das Aktivieren dieser
Personenschutzmitteln wie Airbags, Gurtstraffer, crashaktive Kopfstützen
oder andere passive Personenschutzmittel, aber auch aktive Personenschutzmittel
wie Bremsen oder einer Fahrdynamikregelung. Die Analyse des wenigstens
einen Unfallsignals, beispielsweise eines Beschleunigungssignals
oder eines integrierten oder zweifach integrierten Beschleunigungssignals
mittels der Constant-Fraction-Discrimination-Methode ermöglicht
die Ermittilung von Zeitmarkierungen in dem Unfallsignal. Damit
können dann Zeitpunkte, die charakteristisch für
das Unfallsignal sind, sehr zuverlässig ermittelt werden,
so dass die Ansteuerung, die in Abhängigkeit von dieser
Analyse stattfindet, ebenso zuverlässig wird. Die Constant-Fraction-Discrimination-Methode
wird in einer Ausprägung in den abhängigen Ansprüchen
definiert.
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Unter
einem Steuergerät ist vorliegend ein elektrisches Gerät
zu verstehen, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit
davon Ansteuersignale für die Personenschutzmittel erzeugt.
Insbesondere ist ein solches Steuergerät eine eigene bauliche Einheit.
Es kann jedoch auch in einer Wohngemeinschaft mit anderen Steuergeräten
innerhalb eines Gehäuses angeordnet sein.
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Dabei
kann die Schnittstelle hard- und/oder softwaremäßig
ausgeprägt sein. Die Schnittstelle kann insbesondere Teil
eines System-ASICs sein, der viele Funktionen des Steuergeräts
auf einem Chip beinhaltet. Zu dieser Funktion zählt beispielsweise
die Ansteuerschaltung; das ist eine Logik, die das Ansteuersignal
verarbeitet und in Abhängigkeit davon elektrisch steuerbarer
Leistungsschalter schließt, um beispielsweise einen Zündstrom
zu einem Zündelement eines Airbags zu schalten, so dass das
Zündelement zum Zünden gebracht wird und damit
der Airbag aufgeblasen wird. Die Ansteuerschaltung kann jedoch auch
als eigene bauliche Einheit vorhanden sein, beispielsweise als ein
eigener ASIC oder eine Kombinaton von mehreren elektrischen und/oder
elektronischen Bausteinen. Weiterhin kann die Auswerteschaltung
wie auch das Analysemodul hard- und/oder softwaremäßig
ausgeprägt sein. Eine bevorzugte Ausgestaltung ist ein
Prozessor, beispielsweise ein Mikrocontroller, der es ermöglicht,
die Funktionen der Auswerteschaltung und dabei insbesondere des
Analysemoduls in der Software dieses Mikrocontrollers zu realisieren.
Neben dem Analysemodul sind noch weitere Module vorhanden, beispielsweise
auch Schnittstellenmodule, um das Ansteuersignal für die
Ansteuerschaltung über einen Ausgang in der Auswerteschaltung
zur Ansteuerschaltung weiterzuleiten. Das Ansteuersignal kann dabei
als Softwarebefehl, aber auch über Hardwareleitungen redundant übertragen
werden, um eine zuverlässige Übertragung dieses
Ansteuersignals zu gewährleisten. Damit liegt eine besonders
zuverlässige Übertragung dieses Ansteuersignals
vor.
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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
für ein Fahrzeug möglich.
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Dabei
ist es vorteilhaft, dass, wie oben bereits angedeutet, Constant-Fraction-Discrimination-Methode
insbesondere zur Unterscheidung von einem 26 km/h- und einem 32
km/h-Frontaufprall verwendet wird, wobei die Ansteuerung der Personenschutzmittel
nur bei dem 32 km/h-Frontaufprall durchgeführt wird. Die
Ansteuerung erfolgt nur, wenn auch andere Bedingungen wie ein Mindestgewicht der
jeweiligen Fahrzeuginsassen erfüllt sind. Diese Anwendung
zeigt die Leistungsfähigkeit dieser Methode.
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Es
ist weiterhin vorteilhaft, dass die Ansteuerung in Abhängigkeit
von der Analyse in Verbindung mit einer Überprüfung
einer Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs und mit einer Crashtyperkennung
erfolgt. D. h. die Analyse führt im Ergebnis nur zur Ansteuerung,
wenn auch die Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs und eine Crashtyperkennung
dieses Ansteuerergebnis freigeben. Beispielsweise kann die Eigengeschwindigkeit
daraufhin überprüft werden, ob sie in einem vorgegebenen
Geschwindigkeitsband liegt. Bei der Crashtyperkennung kann eine Überprüfung
daraufhin erfolgen, ob solche Crashtypen vorliegen, die eine Ansteuerung
der Personenschutzmittel notwendig machen.
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Darüber
hinaus ist es von Vorteil, dass für die Analyse des wenigstens
einen Unfallsignals eine erste und eine zweite Komponente des Unfallsignals verwendet
werden und dass die erste Komponente verzögert und die
zweite Komponente invertiert und bewertet wird und dass die so veränderten
Komponenten wieder addiert werden, wobei der erste Nulldurchgang
mit positiver erster Ableitung als Crashzeit erkannt wird und die
Ansteuerung in Abhängigkeit von dieser Crashzeit erfolgt.
Die Komponenten sind also vorliegend lediglich das Unfallsignal
selbst, das dann in einem Pfad verzögert wird und im zweiten
Pfad invertiert und bewertet wird, also beispielsweise gedämpft
wird. Zählt man diese Signal wieder zusammen, dann zeigt
dieses Signal einen Nulldurchgang mit positiver erster Ableitung
beim Maximum beispielsweise des Beschleunigungssignals. Damit hat
man die Crashzeit, die beispielsweise zwischen dieser Zeitmarkierung
und dem Überschreiten einer Rauschschwelle durch das wenigstens
eine Unfallsignal gegeben ist. Diese Crashzeit dient dann beispielsweise
als Maß, um den 20 km/h-Frontalaufprall vom 32 km/h-Frontalaufprall
zu unterscheiden. Die Crashzeit ist demnach die Zeit, zu der ein
erstes charakteristisches Deformationsereignis auftritt, wie beispielsweise
der Anstieg der Verzögerung infolge des Auftreffens auf
den Motorblock bei einem Frontalcrash. Diese Zeit wird ab Crashbeginn
ermittelt, wobei der Crashbeginn dadurch definiert ist, dass eine
Rauschschwelle von bspw. 3–6 g durch das Beschleunigungssignal überschritten
wird. Es sind jedoch auch andere Möglichkeiten gegeben,
den Crashbeginn zu definieren.
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Es
ist weiterhin vorteilhaft, dass die Crashzeit durch eine Zeitdauer
zwischen einem Überschreiten einer Rauschschwelle durch
das wenigstens eine Unfallsignal und dem ersten Nulldurchgang bestimmt
wird, wie es eben angegeben wurde. Neben dem Überschreiten
der Rauschschwelle können jedoch auch andere Kriterien
als Beginn der Zeitdauer verwendet werden.
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Das
wenigstens eine Unfallsignal ist vorteilhafter Weise vor der Analyse
tiefpassgefiltert und/oder hinsichtlich seiner Anstiegsflanke begrenzt. Dies
eliminiert Signalanteile, die die Analyse stören können.
Damit wird das erfindungsgemäße Verfahren zuverlässiger
gestaltet.
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Vorteilhafter
Weise kann, wie oben bereits angedeutet, die Analyse mit der Constant-Fraction-Discrimination-Methode
zur Crashtyp- und/oder Crashschwerebestimmung verwendet werden,
um auch hier eine genaue Auflösung zwischen benachbarten
Crashklassen oder Crashtypen zu erreichen. Unter einem Crashtyp
ist beispielsweise ein Front-/, ein Schräg-/, ein Offset-/,
ein Seitenaufprall-/ oder ein Überrollvorgang oder ein
Heckaufprall zu verstehen. Unter einer Crashschwere ist die Größe
der Einwirkung auf den Fahrzeuginsassen zu verstehen, also welche
Beschleunigung der Fahrzeuginsasse aufgrund des Unfalls erfährt.
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Des
Weiteren ist es vorteilhaft, dass als das wenigstens eine Unfallsignal
ein Beschleunigungssignal und/oder dessen erstes oder zweites Integral verwendet
wird. Bei dem ersten Integral wird der Geschwindigkeitsabbau, und
bei dem zweiten Integral die Vorverlagerung des Fahrzeuginsassen
bestimmt. Die Vorverlagerung wird unter der Annahme bestimmt, dass
der Insasse als frei fliegender Massenschwerpunkt idealisiert wird.
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Schließlich
ist es auch von Vorteil, dass für das wenigstens eine Unfallsignal
eine zeitunabhängige Freigabeschwelle für eine
zweite Airbagstufe verwendet wird. Dies ermöglicht beispielsweise
für den Fall einer fehlerhaften Referenzzeit im Algorithmus
z. B. bei einem Folgeevent, dass eine zeitunabhängige Rückfallschwelle
implementiert ist, um bei hohen Crashschweren diese zweite Airbagstufe
oder andere geeignete Personenschutzmittel definitiv nicht zu unterdrücken.
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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 ein
erfindungsgemäßes Steuergerät mit angeschlossenen
Komponenten in einem Fahrzeug,
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2 ein
Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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3 ein
Beschleunigungszeitdiagramm,
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4 ein
weiteres Beschleunigungszeitdiagramm,
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5 ein
Blockschaltbild,
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6 ein
weiteres Blockschaltbild,
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7 ein
weiteres Blockschaltbild,
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8 ein
weiteres Blockschaltbild,
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9 ein
weiteres Blockschaltbild und
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10 ein
weiteres Blockschaltbild.
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1 zeigt
in einem Blockschaltbild ein Fahrzeug FZ, schematisch dargestellt,
mit einem Steuergerät SG gemäß der Erfindung,
an das eine Unfallsensorik US angeschlossen ist und Personenschutzmittel
PS. Vorliegend sind lediglich die Komponenten dargestellt, die für
das Verständnis der Erfindung unerlässlich sind.
Weitere Komponenten, die für den Betrieb des erfindungsgemäßen
Steuergeräts notwendig sind, aber zum Verständnis
der Erfindung nicht beitragen, sind der Einfachheit halber weggelassen
worden. Dazu gehören beispielweise die Energieversorgung
oder ein redundanter Auswertepfad.
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Das
Steuergerät SG erhält Unfallsignale von der Unfallsensorik
US über die Schnittstelle IF, die beispielsweise Teil eines
System-ASICs im Steuergerät SG sein kann. Bei der Unfallsensorik
US kann es sich um alle möglichen Arten von Unfallsensoren handeln,
insbesondere auch aus Kombinationen von solchen Unfallsensoren,
zu denen Beschleunigungssensoren in den Fahrzeugseiten, an der Fahrzeugfront,
am Fahrzeugtunnel, ESP-Beschleunigungssensoren, die für
niedrige Beschleunigungen ausgelegt sind, Drehbewegungssensoren
in allen Raumrichtungen, Körperschallsensoriken, Luftdrucksensoren
zur Erfassung eines Seitenaufpralls sowie die verschiedenen Arten
der Umfeldsensorik wie Radar, Lidar oder Ultraschall. Auch Video
kann hierzu gezählt werden.
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Die
Daten von dieser Umfeldsensorik werden vorzugsweise digital übertragen,
beispielsweise über Punkt-zu-Punkt-Verbindungen, aber auch
Sensorbusse sind vorliegend möglich. Ein Teil der Sensorik
kann sich auch im Steuergerät SG selbst befinden. Insbesondere
Körperschallsensoren, Beschleunigungssensoren für
hohe und niedrige Beschleunigung und auch Drehbewegungssensoren
können sich im Steuergerät SG selbst befinden
und können dabei mit einer höheren Abtastrate
abgetastet werden. Beispielhaft sind jedoch hier die Unfallsensoriken
außerhalb des Steuergeräts SG dargestellt.
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Die
Schnittstelle IF formatiert die empfangenen Daten in für
ein Übertragungsverfahren im Steuergerät geeignetes
Format um. Beispielsweise für eine Übertragung über
den sogenannten SPI (serial peripherial interface bus). Der Mikrocontrller μC
als AUswerteschatung erhält diese Daten dann von der Schnittstelle
IF. Der Mikrocontroller μC führt diese Unfallsignale
insbesondere dem Analysemodul AM zu, um mit der Constrant-Fraction-Discrimination-Methode
die Zeitmarkierung zu bestimmen, um daraus die Crashzeit seit Crashbeginn
abzueiten. Das Unfallsignal ist beispielsweise in der Unfallsensorik
US selbst oder in der Schnittstelle IF oder im Mikrocontroller μC
vor dieser Analyse bereits vorverarbeitet. Zu dieser Vorverarbeitung
zählt beispielsweise eine Tiefpassfilterung, die auch softwaretechnisch,
d. h. digital durchgeführt werden kann und/oder eine Filterung
durch Begrenzung der Signalanstiegsflanken, die als sogenannte Slew-Rate-Begrenzung
bekannt ist. Weitere Vorverarbeitungen, beispielweise unterschiedlichste
Filterungen im Frequenz- und Zeitbereich sind möglich.
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Das
Analysemodul AM führt dann die Constant-Fraction-Discrimination-Methode
an dem Unfallsignal durch und bestimmt damit die Zeitmarkierung,
woraus dann die Crashzeit letztlich abgeleitet werden kann. Die
Crashzeit bestimmt dann beispielsweise, ob es sich um einen 26-
oder 32 km/h-Frontalaufprall handelt. Bei einem 32 km/h-Frontalaufprall wird
ein Ansteuersignal vom Mikrocontroller μC erzeugt und der
Ansteuerschaltung FLIC, die, wie oben dargestellt, auch Teil des
SystemASICs sein kann, übermittelt.
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In
Abhängigkeit von diesem Ansteuersignal bewirkt die Ansteuerschaltung
FLIC die Aktivierung bestimmter Personenschutzmittel, die durch
das Ansteuersignal indiziert sind und gegebenenfalls auch die Stärke
der Ansteuerung. Auch zeitliche Abfolgen können im Ansteuersignal
hinterlegt sein.
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Dies
führt dann zu einer zuverlässigen und zeitlich
optimierten Ansteuerung von Personenschutzmitteln, um die Fahrzeuginsassen
zu schützen.
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2 illustriert
das erfindungsgemäße Verfahren in einem Flussdiagramm.
Im Verfahrensschritt 200 wird das Unfallsignal von der
Schnittstelle IF nach Empfang von der Unfallsensorik US bereitgestellt.
Dies wird im Verfahrensschritt 201 vorverarbeitet, wobei
die Vorverarbeitung bereits in der Unfallsensorik oder in der Schnittstelle
IF oder einem anderen dazwischengeschalteten Baustein oder dem Mikrocontroller μC
als der Auswerteschaltung erfolgen kann. Die Vorverarbeitung ist,
wie oben angedeutet, meist eine Tiefpassfilterung. Es kann sich
jedoch auch um eine Begrenzung der Anstiegsflanke handeln oder eine
andere Signalvorverarbeitung, bspw. eine Bandpassfilterung.
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In
Verfahrensschritt 202 erfolgt dann im Analysemodul AM die
Anwendung der Constant-Fraction-Discrimination-Methode auf das so
vorverarbeitete Unfallsignal. Damit kann dann die Crashzeit bestimmt
werden, und diese Crashzeit wird im Verfahrensschritt 203 daraufhin
geprüft, ob ein Auslösefall für die Personenschutzmittel
PS vorliegt oder nicht. Ist das nicht der Fall, dann endet das Verfahren
in Verfahrensschritt 204. Ist es jedoch der Fall, dann wird
in Verfahrensschritt 205 die entsprechende Ansteuerung
der Personenschutzmittel erfolgen.
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3 zeigt
ein Beschleunigungszeitdiagramm, um die verschiedenen Signale und
die Anwendung der Constant-Fraction-Discrimination-Methode zu illustrieren.
Als Eingangssignal 300 dient das beispielsweise durch Tiefpassfilterung
vorverarbeitete Beschleunigungssignal in Fahrzeuglängsrichtung,
das innerhalb des Steuergeräts SG durch einen Beschleunigungssensor
oder eine Sensorik ermittelt wurde. Die Alternativen dazu sind bereits
oben angegeben worden.
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In
zwei parallelen Pfaden wird dieses Eingangssignal 300 einerseits
mit Hilfe eines Verzögerungsgliedes zeitlich verzögert, 301.
Diese Verzögerung ist als Applikationsparameter verstellbar:
Sie kann auch im Betrieb adaptiv eingestellt werden.
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Im
anderen Teilpfad wird das Eingangssignal invertiert und mit einem
Faktor < 1 gedämpft, 304. Auch
der Dämpfungsfaktor ist ebenfalls als Applikationsparameter
oder adaptiv verstellbar.
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Durch
Addition der Signale 301 und 304 entsteht das
Constant-Fraction-Discrimination-Signal 302. Der Zeitpunkt
des Maximums im Eingangssignal 300 wird mit Hilfe des Constant-Fraction-Discrimination-Signals 302 detektiert,
und zwar dann, wenn dieses einen positiven Nulldurchgang aufweist.
Dies ist durch die gestrichelte Parallele zur Koordinate 305 dargestellt.
Dabei ist zu bemerken, dass das Maximum und der Nulldurchgang nicht
genau aufeinander fallen. Jedenfalls bleibt der Zeitpunkt des Nulldurchgangs
relativ zum Maximum näherungsweise konstant und zwar unabhängig
von der Signalamplitude des Eingangsignals.
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Die
Auswertung der Crashsignale für unterschiedliche Fahrzeugplattformen
zeigt, dass der zu detektierende Peak bei 32 km/h-Frontaufprall
zeitlich früher, d. h. bei einem geringeren Wert des Algorithmustimers
als Referenzzeit für den Crashbeginn auftritt als bei einem
20 km/h-Frontaufprall.
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Dies
zeigt 4 in einem weiteren Beschleunigungszeitdiagramm.
Die Kurve 400 zeigt einen 32 km/h-Frontaufprall mit seinem
ersten Maximum bei der Zeit T1. Die Kurve 401 dagegen zeigt
einen 20 km/h-Frontaufprall mit einem Maximum T2, das nach der Zeit
T1 auftritt.
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Liegt
der detektierte Zeitpunkt des Maximums innerhalb oder außerhalb
eines applizierbaren Minimum-Maximum-Intervalls, erfolgt die Zuordnung der jeweiligen
Unfallarten in eine der beiden Klassen 20 km/h-Frontalcrash bzw.
32 km/h-Frontalcrash.
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5 zeigt
ein Blockschaltbild mit verschiedenen Teilpfaden für das
erfindungsgemäße Steuergerät. Nur wenn
alle Teilpfade 500 bis 504 ein entsprechendes
vorbestimmtes logisches Signal aufweisen, wird durch das Und-Gatter 509 eine
Flagge 510 gesetzt, die die Ansteuerung der Personenschutzmittel
bewirkt. Dieses sogenannte Low-Risk-Flag 510, das im Ansteuerungsalgorithmus
zur Unterdrückung der zweiten Airbagstufe verwendet wird,
ist nur dann erfüllt, wenn alle Teilpfade erfüllt
sind.
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Der
Pfad 500 zeigt eine logische 1 an, wenn die Eigengeschwindigkeit
des Fahrzeugs innerhalb eines applizierbaren Geschwindigkeitsbands
liegt.
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Der
Pfad 501 zeigt eine logische 0 an, wenn der durch Integration
aus dem Beschleunigungssignal in Fahrzeuglängsrichtung
seit Crashbegihn ermittelte Geschwindigkeitsabbau geringer als eine
applizierbare Obergrenze ist. Diese logische 0 oder wenn der Fall
nicht eingetreten ist, die logische 1 wird dann durch den Inverter 506 invertiert,
bevor es an das Und-Gatter 509 geht.
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Der
Pfad 502 schließt Winkel- und Offsetcrashs aus,
so dass es sich dann um einen Frontalcrash, einen sogenannten Flat-Frontalcrash
handelt, der die entsprechende Ansteuerung bedingt. D. h. ist ein
Offset oder ein Winkel detektiert, dann liegt eine logische 1 vor,
die durch den Inverter 505 invertiert wird.
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Beim
Pfad 503 handelt es sich um die erfindungsgemäße
Analyse, die eine logische 1 ausgibt, wenn ein 32 km/h-Frontaufprall
detektiert wurde. Dies wird dann invertiert und führt dann
entsprechend zur Nichtunterdrückung der zweiten Airbagstufe
im Low-Risk-Flag 510. Im Pfad 504 ist eine Rückfallebene
vorgesehen, die eine zeitunabhängige Rückfallschwelle
aufweist, um bei hohen Crashschwellen die zweite Airbagstufe definitiv
nicht zu unterdrücken. D. h., ist diese Schwelle überschritten, liegt
eine logische 1 vor. Dies wird invertiert im Inverter 508 und
führt dann ebenfalls dazu, dass nicht das Low-Risk-Flag
gesetzt wird, d. h. die zweite Airbagstufe wird nicht unterdrückt.
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6 zeigt
ein weiteres Blockschaltbild der erfindungsgemäßen
Constant-Fraction-Methode zur Analyse des Unfallsignals. Die erfindungsgemäße Analyse
sucht nach einem charakteristischen Maximum im beispielsweise tiefpassgefilterten
Beschleunigungssignal des Beschleunigungssensors im Steuergerät,
der in Fahrzeuglängsrichtung misst und prüft,
ob der Zeitpunkt des Maximums in einem applizierbaren Zeitfenster
liegt. Das Rohsignal dieser Beschleunigung wird zunächst
tiefpassgefiltert, wobei auch hier die Grenzfrequenz applizierbar
ist. Durch den Multiplexer 605 wird das entsprechende Signal aus
den Signalquellen 600 bis 604 ausgewählt.
Die Signalquellen 600 bis 604 sind tiefpassgefilterte
Beschleunigungssignale des Beschleunigungssensors im Steuergerät
mit jeweils unterschiedlicher Grenzfrequenz. Vereinfachend könnte
man 600–605 ersetzen durch einen einzigen Block Vorverarbeitung
der stellvertretend für Tiefpass-/Slewrate oder eine andere
Filterung steht. Eine anschließende Signalbegrenzung 606 begrenzt
das Signal nach oben und nach unten (unteres Limit = 0 zur Unterdrückung
negativer Signalanteile). Das tiefpassgefilterte und begrenzte Beschleunigungssignal
kann dann auf den Pfade 608 und auf den Ausgang 612 gegeben
werden.
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Im
Pfad 608 erfolgt die Signalverzögerung im Block 611,
so dass dann das zeitverzögerte Signal 613 vorliegt.
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Die
weitere Signalverarbeitung ist in 7 in einem
weiteren Blockschaltbild dargelegt. Dabei wird das tiefpassgefilterte
Beschleunigungssignal 701 und das zeitverzögerte
Beschleunigungssignal 700 verwendet. Dies geht dann in
den Block 702, der die Berechnung des Constant-Fraction-Discrimination-Signals
durchführt. Dies wird in 8 näher
erläutert. Im Schwellwertvergleicher 706 wird
das Beschleunigungssignal 701 mit einer Schwelle 705 verglichen,
um unerwünschte Peaks im Beschleunigungssignal auszublenden.
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Im
Block 703, der das Constant-Fraction-Discrimination-Signal
vom Block 702 erhält, wird dieses Signal anschließend
hinsichtlich eines positiven Null-Durchgangs geprüft. Dies
wird näher in 9 erläutert. Dieser
Nulldurchgang vom Block 703 wird dann auf ein Und-Gatter 704 gegeben,
in den auch das Ausgangssignal des Schwellwertvergleichers 706 eingeht,
der nur dann das Und-Gatter freigibt, wenn die Schwelle 705 überschritten
wurde. Das Ausgangssignal des Und-Gatters 704 geht dann an
den Block 707, der die Zeitmarkierung bestimmt, wobei darin
zusätzlich die Signale 708 und 709 eingehen.
Das Signal 708 ist der Algorithmustimer, der beispielweise
mit dem Überschreiten der Rauschschwelle gestartet wurde.
Das Signal 709 ist der zeitlich um einen Zyklus verzögerte
Wert des Ausgangssignals 710, welches dem in 5 dargestellten
Signal 503 entspricht. Es handelt sich hierbei um jenes Signal,
das eine logische 1 ausgibt, wenn ein 32 km/h-Frontaufprall detektiert
wurde.
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8 zeigt
in einem Blockschaltbild die Bestimmung des Constant-Fraction-Discriminator-Signals.
Das tiefpassgefilterte Beschleunigungssignal 800 geht auf
einen Multiplizierer 802 und wird dabei mit einem Dämpfungsfaktor 801 multipliziert,
wobei dieser Dämpfungsfaktor 801 < 1 ist, so dass
eine Dämpfung vorliegt. Dieses gedämpfte Signal
geht dann zum Einen auf einen Inverter 805, so dass dann die
Inversion vorliegt.
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Das
invertierte Signal nach dem Inverter 805 wird dann mit
dem verzögerten Beschleunigungssignal 806 im Summierer 807 zusammengezählt.
Damit liegt dann der gesuchte Wert 808 vor.
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9 erläutert
den Block 703 im Detail. Dabei geht das berechnete Constant-Fraction-Discriminator-Signal 900 auf
ein Verzögerungsglied 901 und einen Schwellwertvergleicher 904.
Im Schwellwertvergleicher 904 findet der Vergleich mit
dem Wert 0 statt. Der zeitverzögerte Wert 901 geht
in den Schwellwertvergleicher 902, wo mit dem Schwellwert 0
geprüft wird, ob der verzögerte Schwellwert > 0 ist. Die Ausgänge
der Schwellwerte 902 und 904 gehen in das Und-Gatter 906.
Damit wird erreicht, dass ein positiver Null-Durchgang genau dann
erreicht wird, wenn das Signal 900 sein Vorzeichen von – nach
+ wechselt.
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Nach
erfolgreicher Maximumerkennung wird der Algorithmustimer 708 gegen
applizierbare Schwellen ausgewertet. Dies wird in 10 erläutert.
Der Algorithmustimer 100 wird dabei vom Schalter 106 durchgelassen,
falls das Nulldurchgangserkennungssignal 101 einen logischen
Wert 1 annimmt, andernfalls liefert der Schalter 106 den
konstanten Ausgangswert 105 = 0. Das Ausgangssignal des
Schalters 106 wird im Schwellwertentscheider 112 gegen
die Schwelle 107 sowie gleichzeitig im Schwellwertentscheider 113 gegen
die Schwelle 108 geprüft. Die Ausgangssignale
dieser Schwellwertentscheider werden im Und-Gatter 114 miteinander
verknüpft und das Ausgangssignal dieses Und-Gatters 114 geht
in das Oder-Gatter 115. Das Oder-Gatter 115 nimmt
weiterhin das Signal 109 als zweiten Eingang, welches durch
zeitliche Verzögerung des Signals 116 des Oder-Gatters 115 bis
zum nächsten Algorithmus-Reset Übergang, bei dem
das Signal 109 auf 0 zurückgesetzt wird. Aus Vereinfachungsgründen
wird das Zurücksetzen des Signals 109 auf 0 nicht
explizit dargestellt. Insgesamt gibt der Ausgang 116 des
Oder-Gatters an, ob der aktuelle Wert des Algorithmustimers 100 innerhalb
eines applizierten Zeitbereichs, definiert durch die Schwellwerte 107 und 108 liegt.
Ist das der Fall, dann wird die Flagge 116 immer auf wahr,
d. h. logisch 1 gesetzt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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