DE102010008954A1 - Verfahren zur Überschlagserkennung aus der Beschleunigung in Richtung der Hochachse des Fahrzeugs - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Verfahren zur Überschlagserkennung aus der Beschleunigung in Richtung der Hochachse des Fahrzeugs, insbesondere zur Steuerung der Stromabschaltung für ein Fahrzeug mit einem Hochspannungsbordnetz sowie ein entsprechendes Steuergerät vorgestellt. Dazu wird die Beschleunigung in Richtung der Hochachse des Fahrzeugs mit einem Tiefpassfilter gefiltert und über eine vorgegebene Zeitdauer bewertet, wobei vorzugsweise ein IIR-Tiefpassfilter mit einer Grenzfrequenz von kleiner oder gleich 5 Hz nur genau ein Beschleunigungssensor und kein Drehratensensor verwendet wird.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überschlagserkennung aus der Beschleunigung in Richtung der Hochachse des Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
- Aus der
DE 26 57 738 A1 ist beispielsweise eine Sicherheitsvorrichtung zum trennen einer Kraftfahrzeugbatterie vom Bordnetz bekannt, die ebenfalls auf einer Überschlagserkennung basiert, wobei zur Überschlagserkennung ein Überschlagschalter vorgesehen ist. - Ferner ist aus der
DE 29 08 885 A1 eine Sicherheitsvorrichtung bekannt, bei der der Schalter zum trennen der Stromversorgung durch den Einfluss einer trägen Masse gesteuert wird, wenn das Fahrzeug unfallbedingt hohen Verzögerungs- oder Beschleunigungskräften ausgesetzt ist. Mittels derartiger Sicherheitsvorrichtungen wird eine automatische Batterieabschaltung vorgenommen, um bei Unfällen und damit verbundenen eventuell nicht vermeidbaren Kabelquetschungen oder Kabelbrüchen Kabelbrände, Funkenbildung oder gar Stromschläge zu vermeiden. - Aus der
WO 98/37488 - Zudem sind eine Reihe von Verfahren zur Erkennung von Überrollvorgängen (sogenannten Roll-Over-Situationen) bekannt, bei denen in der Regel auf Basis eines Drehratensignals ein beginnender Überrollvorgang erkannt wird, wobei zur Plausibilisierung und Signalanpassung auch die Beschleunigung in Richtung der Hochachse des Fahrzeugs berücksichtigt wird. Zudem beschreiben beispielsweise die
DE 41 10 374 A1 oderDE 199 62 687 C2 Verfahren zur Bestimmung der Winkelgeschwindigkeit auf Basis einer Mehrzahl von Beschleunigungssignalen, welche an unterschiedlichen Orten des Fahrzeugs erfasst werden. - Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein möglichst einfaches und kostengünstiges und zugleich sicheres Verfahren zur Überschlagserkennung, insbesondere zur Steuerung der Stromabschaltung für ein Fahrzeug mit einem Hochspannungsbordnetz sowie ein Steuergerät auf Basis eines solchen Verfahrens anzugeben.
- Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sind aus den Unteransprüchen, wobei auch Kombinationen und Weiterbildungen einzelner Merkmale miteinander denkbar sind.
- Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass im Gegensatz zur Auslösung von Insassenschutzeinrichtungen in einem Überrollvorgang keine hoch dynamische Bewertung des beginnenden Rollvorgangs erforderlich ist, sondern eine einfachere Bewertung der Beschleunigung in Richtung der Hochachse des Fahrzeugs gegenüber der normalen Erdbeschleunigung ausreicht, wobei andererseits durch eine entsprechende Signalverarbeitung sichergestellt wird, dass Beschleunigungsimpulse in Richtung der Hochachse des Fahrzeugs, wie diese beim Fahren über unebene Straßen, Hügel und dergleichen auftreten, nicht bereits zur Auslösung der Stromabschaltung führen.
- Die Stromabschaltung ist besonders wichtig für ein Fahrzeug mit einem Hochspannungsbordnetz, also Spannungen deutlich über 60 Volt (bei reinen Elektrofahrzeugen werden bis über 500 Volt in Betracht gezogen), wegen der leichteren Funkenbildung und Stromschlaggefahr. Solche Fahrzeuge benötigen jedoch keineswegs immer die deutlich teurere Überrollerkennung auf Basis von Drehratensensoren und kann das hier vorgestellte einfache Verfahren Anwendung finden.
- Dazu wird die Beschleunigung in Richtung der Hochachse des Fahrzeugs mit einem Tiefpassfilter gefiltert und über eine vorgegebene Zeitdauer bewertet, wobei vorzugsweise ein IIR-Tiefpassfilter mit einer Grenzfrequenz von kleiner oder gleich 5 Hz verwendet wird.
- Zudem wird in einer bevorzugten Ausgestaltung das gefilterte Beschleunigungssignal mit einem Schwellwert verglichen und in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis ein Zähler verändert und ein Überschlag erkannt, wenn der Zählerstand einen Zählerschwellwert übersteigt. Dabei entspricht der Schwellwert in etwa der Hälfte der Erdbeschleunigung. Vorzugsweise wird das gefilterte Signal für eine Zeitdauer von mindestens 1 Sekunde bewertet, dergestalt dass das so bewertete Signal bspw. innerhalb von 1 Sekunde zumindest für 250 Millisekunden über bzw. unter dem Schwellwert liegen muss, wobei dieser entsprechend der Definition des Vorzeichens der Beschleunigung in Hochachse zu wählen ist.
- Ein besonderer Vorteil dieses Verfahrens und eines entsprechenden Steuergeräts ist, dass in Hochachse nur genau ein Beschleunigungssensor und kein Drehratensensor erforderlich ist.
- Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles unter Zuhilfenahme der Figuren näher erläutert. Im Folgenden können funktional gleiche und/oder gleiche Elemente mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sein. Es zeigen
- Figur: Blockskizze eines erfindungsgemäßen Steuergeräts
- Die Figur zeigt ein Steuergerät
1 für eine Stromabschaltung in einem Fahrzeug mit einem Hochspannungsbordnetz, hier skizzenhaft durch eine entsprechende Batterie und einen Motor M sowie den vom Steuergerät1 gesteuerten Schalter3 dargestellt, wobei der Schalter3 selbst verständlich als ein hochspannungsfester elektronischer Schalter ausgebildet sein kann. - Das Steuergerät
1 weist einen Beschleunigungssensor Z zum Messen der Beschleunigung in Richtung der Hochachse des Fahrzeugs und vorzugsweise zudem auch noch Beschleunigungssensoren X und Y in Fahrtrichtung und Querrichtung auf, wobei mittels vektorieller Verknüpfung auch aus abweichend gerichteten Sensoren entsprechende Signalanteile in Richtung der Hoch-, Längs- und Querachse erzeugt werden können. Während die Beschleunigungssensoren X und Y primär für eine normale, unfallbedingte Abschaltung der Stromzufuhr vorgesehen und mit einer herkömmlichen Signalverarbeitung zu realisieren sind, wird für die Beschleunigung in Hochachse das erfindungsgemäße Verfahren verwendet. - Das Steuergerät
1 weist dazu einen Tiefpassfilter, hier ausgestaltet als ein digitales IIR-Tiefpassfilter IIR-TP 2. oder 4. Ordnung mit einer Grenzfrequenz von unter 5 Hz, insbesondere ca. 1 Hz auf. Das so gefilterte Beschleunigungssignal z(t) in Richtung der Hochachse des Fahrzeugs wird nun mit einem Schwellwert z0 verglichen wird, der in etwa der Hälfte der Erdbeschleunigung in Überschlagsrichtung entspricht. Definiert man die Richtung der Beschleunigung bei normal stehendem Fahrzeug als positive Richtung, so ist bei einem Überschlag eine Vorzeichenumkehr zu erwarten. In Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis wird ein Zähler verändert und ein Überschlag erkannt, wenn der Zählerstand einen Zählerschwellwert übersteigt. - Alternativ sind auch andere Bewertungen über eine vorgegebene Zeitdauer möglich. Liegt beispielsweise das gefilterte Beschleunigungssignal über ein vorgegebenes Zeitfenster dauerhaft oder zumindest hinreichend häufig und stark in einer Zeitdauer von ca. 1 Sekunde über beziehungsweise unter dem Schwellwert an, kann von einem Überschlag sicher ausgegangen werden.
- 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
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- DE 2908885 A1 [0003]
- WO 98/37488 [0004]
- DE 4110374 A1 [0005]
- DE 19962687 C2 [0005]
Claims (8)
- Verfahren zur Überschlagserkennung aus der Beschleunigung in Richtung der Hochachse des Fahrzeugs, insbesondere zur Steuerung der Stromabschaltung für ein Fahrzeug mit einem Hochspannungsbordnetz, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschleunigung mit einem Tiefpassfilter gefiltert und über eine vorgegebene Zeitdauer bewertet wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein IIR-Tiefpassfilter verwendet wird.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das gefilterte Beschleunigungssignal mit einem Schwellwert verglichen und in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis ein Zähler verändert und, wenn der Zählerstand einen Zählerschwellwert übersteigt, ein Überschlag erkannt wird.
- Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das gefilterte Beschleunigungssignal mit einem Schwellwert verglichen wird, der in etwa der Hälfte der Erdbeschleunigung entspricht.
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Tiefpass mit einer Grenzfrequenz von kleiner oder gleich 5 Hz verwendet wird.
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das gefilterte Signal für eine Zeitdauer von mindestens 500 Millisekunden bewertet wird.
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Hochachse nur genau ein Beschleunigungssensor und kein Drehratensensor verwendet wird.
- Steuergerät für eine Stromabschaltung in einem Fahrzeug mit einem Hochspannungsbordnetz, insbesondere einem Elektrofahrzeug mit einem Beschleunigungssensor zum Messen der Beschleunigung in Richtung der Hochachse des Fahrzeugs sowie Mitteln zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |