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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausführen einer automatischen Fahrdynamikfunktion an einem Kraftfahrzeug nach einer Kollision gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie ein Steuergerät mit einem entsprechenden Algorithmus gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Fahrdynamikfunktionen bekannt, die ein Fahrzeug nach einer Kollision automatisch abbremsen oder in eine bestimmte Richtung führen, um Folgekollisionen zu vermeiden. Derartige Systeme umfassen in der Regel mehrere Beschleunigungssensoren und/oder einen Gierratensensor zum Erkennen einer Kollision. Ein zugehöriges Steuergerät verarbeitet die Sensorsignale und löst einen automatischen Stell- oder Regeleingriff aus, wenn eine Kollision erkannt wurde. Durch den Eingriff können potentielle Folgekollisionen vermieden oder zumindest abgeschwächt werden. Bekannte Funktionen nutzen üblicherweise die Radbremsen oder einen Lenksteller, um das Fahrzeug zu bremsen oder zu stabilisieren. Da eine automatische Abbremsung eines Pkw im fließenden Verkehr auch mit Risiken verbunden ist – es könnte ein Auffahrunfall provoziert werden – sollte es nicht zu Fehlauslösungen kommen.
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Ein aus dem Stand der Technik bekanntes System zum Vermeiden von Folgekollisionen umfasst ein Steuergerät (z. B das Airbag-Steuergerät) mit einem Kollisionserkennungsalgorithmus, der aus den Sensorsignalen der zugehörigen Sensorik ermittelt, ob eine Kollision stattgefunden hat. Sobald der Kollisionserkennungsalgorithmus eine Kollision erkannt hat, wird dies einem anderen Steuergerät (z. B. dem ESP-Steuergerät) mitgeteilt. Zur Absicherung der Kommunikation zwischen den beiden Steuergeräten fordert das zweite Steuergerät eine Bestätigung an. Erst wenn das erste Steuergerät die Bestätigung gesendet hat, wird ein automatischer Stabilisierungseingriff ausgelöst.
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Während des vorstehend beschriebenen „Handshake-Verfahrens” vergeht relativ viel Zeit für eine mehrmalige, bidirektionale Kommunikation zwischen den Steuergeräten Somit kann die automatische Bremsung erst nach einer gewissen Verzögerungszeit ausgeführt werden. Da der zeitliche Abstand zwischen einer Initialkollision und einer Folgekollision oftmals sehr gering ist, geht durch das „Handshake-Verfahren” wertvolle Zeit für die Stabilisierung des Fahrzeugs verloren.
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Offenbarung der Erfindung
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Es Ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum automatischen Stabilisieren eines Fahrzeuges nach einer Kollision zu schaffen, das wesentlich schneller auslöst, ohne jedoch die Zuverlässigkeit des Systems zu beeinträchtigen.
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Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, mit Hilfe mehrerer Kollisionserkennungsalgorithmen, die jeweils die Sensorsignale einer zugehörigen Sensorik auswerten, zu ermitteln, ob eine vorgegebene Auslösebedingung für das Auslösen einer Fahrdynamikfunktion erfüllt ist. Falls einer der Kollisionserkennungsalgorithmen die Auslösebedingung als erfüllt erkannt hat, wird die Fahrdynamikfunktion unmittelbar ausgelöst und ein automatischer Brems- und/oder Lenkeingriff ausgeführt. Das unmittelbare Auslösen der Fahrdynamikfunktion hat den Vorteil, dass bereits sehr frühzeitig auf das Fahrzeug eingewirkt werden kann und somit die Chance deutlich verbessert wird, eine Folgekollision zu vermeiden bzw. das Fahrzeug zu stabilisieren. Die Auslösung der Fahrdynamikfunktion durch einen einzigen Kollisionserkennungsalgorithmus, ohne nochmalige Bestätigung, bringt aber ein erhöhtes Risiko einer Fehlauslösung mit sich. Um dieses Risiko zu minimieren, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, mittels wenigstens eines Abbruchalgorithmus zu überprüfen, ob eine vorgegebene Abbruchbedingung erfüllt ist. Wenn die Abbruchbedingung erfüllt ist, wird die Fahrdynamikfunktion abgebrochen oder in abgeschwächter Form fortgesetzt. Ist die Abbruchbedingung dagegen nicht erfüllt, wird die Fahrdynamikfunktion vorzugsweise unverändert fortgesetzt. Da die von der Fahrdynamikfunktion ausgelösten Stell- oder Regeleingriffe, wie z. B. ein hydraulischer Bremseingriff, relativ langsam ablaufen, ist der Effekt eines solchen Eingriffs auf die Fahrzeugbewegung bis zum möglichen Abbruch relativ gering, so dass im Falle einer Fehlauslosung keine potentiell gefährliche Fahrsituation entsteht. Die Vorteile einer unmittelbaren Auslösung der Fahrdynamikfunktion, ohne nochmalige Bestätigung, überwiegen somit deren Nachteile.
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Für das Auslösen der Fahrdynamikfunktion können verschiedene Bedingungen vorgegeben werden: Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird die Fahrdynamikfunktion ausgelöst, wenn eine Kollision erkannt wurde. Eine Kollision wird z. B. erkannt, wenn die am Fahrzeug gemessene Beschleunigung größer ist als ein vorgegebener erster Schwellenwert und außerdem die Geschwindigkeitsänderung Δv innerhalb einer bestimmten Zeit größer ist als ein zugehöriger zweiter Schwellenwert Wenn beide Bedingungen erfüllt sind, wird z. B. ein Flag C gesetzt und die Fahrdynamikfunktion ausgelöst. Die Geschwindigkeitsänderung Δv kann beispielsweise durch Integration der Beschleunigung während der Zeit berechnet werden, in der sie größer ist als der vorgegebene Schwellenwert.
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Gemäß einer zweiten Ausführungsform wird die Fahrdynamikfunktion bereits bei einem Kollisionsverdacht ausgelöst, z. B. wenn die gemessene Beschleunigung bzw. Verzögerung größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert. Eine weitere Bedingung wird in diesem Fall nicht überpruft. Diese Methode erhöht zwar die Wahrscheinlichkeit einer Fehlerkennung, führt aber zu einer noch schnelleren Auslösung der Fahrdynamikfunktion, da die Berechnung der Geschwindigkeitsänderung entfällt.
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Alternativ oder zusätzlich können auch andere Auslösebedingungen definiert werden, die sich z. B. auf die Gierrate des Fahrzeugs oder andere Größen beziehen, die auf das Vorliegen einer Kollision hinweisen.
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Für das Abbrechen bzw. Ausführen der Fahrdynamikfunktion in abgeschwächter Form können ebenfalls verschiedene Bedingungen vorgegeben werden: Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Fahrdynamikfunktion abgebrochen oder in abgeschwächter Form fortgesetzt, wenn wenigstens ein Kollisionserkennungsalgorithmus innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne nach dem Auslösen der Fahrdynamikfunktion keine Kollision erkannt hat. Alternativ oder zusätzlich können auch andere Abbruchbedingungen definiert werden, wie z. B. das Auftreten eines Sensor-, Datenübertragungs- oder -Verarbeitungsfehlers.
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Die vorstehend genannte Zeitspanne für die Kollisionserkennung kann beispielsweise 50 ms bis 100 ms betragen.
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Wenn die Fahrdynamikfunktion in abgeschwächter Form fortgesetzt wird, kann z. B. der Druckaufbau an den Radbremsen, ein einzustellender Soll-Druck oder ein anderer Parameter auf einen kleineren Wert eingestellt oder mit geringerer Dynamik erhöht werden als im fehlerfreien Fall
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind zwei Kollisionserkennungsalgorithmen vorgesehen. Der erste Kollisionserkennungsalgorithmus verarbeitet vorzugsweise die Sensorsignale einer zugehörigen ersten Sensorik, und der zweite Kollisionserkennungsalgorithmus die Sensorsignale einer zweiten Sensorik. Die erste Sensorik kann dabei identisch mit der zweiten Sensorik sein, teilweise dieselben Sensoren umfassen oder völlig unterschiedliche Sensoren aufweisen.
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Die Kollisionserkennungsalgorithmen laufen vorzugsweise auf unterschiedlichen Steuergeräten, wie z. B. dem ESP- und dem Airbag-Steuergerät.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verarbeitet ein erster Kollisionserkennungsalgorithmus die Sensorsignale wenigstens eines Beschleunigungssensors und ein zweiter Kollisionserkennungsalgorithmus die Sensorsignale wenigstens eines anderen Beschleunigungssensors, sowie gegebenenfalls eines Drehratensensors Der zweite Kollisionserkennungsalgorithmus könnte alternativ auch auf den bzw. die Beschleunigungssensoren der ersten Sensorik zurückgreifen.
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Die Fahrdynamikfunktion führt vorzugsweise einen automatischen Bremseingriff aus. Im Falle einer hydraulischen Bremsanlage wird z. B. an bestimmten Radbremsen Druck aufgebaut, um z. B. eine nach der Kollision einsetzende Drehbewegung des Fahrzeugs zu hemmen. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Lenkeingriff mittels eines Lenkstellers oder einer Eingriff mittels eines aktiven Feder-/Dämpfersystems durchgeführt werden.
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Wenn die Sensorik zur Kollisionserkennung einen Drehratensensor umfasst, kann das Signal des Drehratensensors beispielsweise mittels der Rad-Drehzahlen plausibilisiert werden. Dabei kann in bekannter Weise überprüft werden, ob sich aus den Rad-Drehzahl-Differenzen auf der linken und rechten Fahrzeugseite eine ähnliche Drehrate ergeben würde, ob die angezeigte Drehrate in einem plausiblen Wertebereich liegt, oder ob die zeitliche Veränderung der Drehrate plausibel ist. Wenn eine vorgegebene Bedingung nicht erfüllt ist, wird das Signal des Drehratensensors vorzugsweise als nicht plausibel eingestuft und die automatische Fahrdynamikfunktion vorzugsweise abgebrochen oder in abgeschwächter Form fortgesetzt. Andere Sensorsignale können ebenfalls plausibilisiert bzw. auf Fehler überprüft werden.
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Ein erfindungsgemäßes Steuergerät, das zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist, umfasst wenigstens einen Kollisionserkennungsalgorithmus, der die Sensorsignale einer jeweils zugehörigen Sensorik verarbeitet und ermittelt, ob eine vorgegebene Auslösebedingung für das Auslesen einer Fahrdynamikfunktion erfüllt ist. Falls der Kollisionserkennungsalgorithmus die Auslösebedingung als erfüllt erkannt hat, wird die Fahrdynamikfunktion unmittelbar ausgelöst und ein automatischer Brems- und/oder Lenkeingriff ausgeführt.
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Das erfindungsgemäße Steuergerät umfasst vorzugsweise auch einen Abbruchalgorithmus, der die Fahrdynamikfunktion abbricht oder in abgeschwächter Form fortsetzt, wenn eine vorgegebene Abbruchbedingung erfüllt ist oder wenn ein Fehlerzustand vorliegt, weil z. B. ein Sensorsignal als nicht plausibel eingestuft wird.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 Ein schematische Blockschaltbild eines Systems zum Ausführen einer Fahrdynamikfunktion an einem Fahrzeug nach einer Erstkollision gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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1 zeigt eine schematische Blockdarstellung der wesentlichen Komponenten eines Systems zum automatischen Ausführen einer Fahrdynamikfunktion an einem Fahrzeug nach einer Erstkollision. Das System umfasst zwei Steuergeräte 1, 2, nämlich ein Airbag-Steuergerät 1 mit einem zugehörigen Airbag Algorithmus 17 und ein ESP-Steuergerät 2 mit einem bekannten ESP-Algorithmus 14 (ESP: Elektronisches- Stabilitäts-Programm). Die Steuergeräte 1, 2 sind dazu eingerichtet, Kollisionen des Fahrzeugs, wie z. B. eines Pkws, mit anderen Objekten erkennen zu können. Zu diesem Zweck umfassen sie entsprechende Kollisionserkennungsalgorithmen 3 bzw. 4, welche die Sensorsignale einer zugehörigen Sensorik 5, 6, 7 bzw. 10 verarbeiten und bewerten.
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Die Sensorik des Airbag-Steuergeräts 1 umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Längsbeschleunigungssensor 5 und einen Querbeschleunigungssensor 6, die auf einer Leitplatte im Steuergerat 1 mit integriert sind. Alternativ oder zusätzlich können auch externe Beschleunigungssensoren 7 vorgesehen sein, wie sie hier beispielhaft als ein Block 7 dargestellt sind. Die Sensorsignale werden von einem Algorithmus 8 vorverarbeitet. Der Kollisionserkennungsalgorithmus 3 überpruft anhand der Sensorsignale, ob eine Auslösebedingung für das Auslösen der Fahrdynamikfunktion 15 vorliegt oder nicht.
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Die Sensorik 10 des ESP-Steuergeräts 2 umfasst im vorliegenden Beispiel einen Längsbeschleunigungssensor, einen Querbeschleunigungssensor sowie einen Drehratensensor zum Messen der Gierrate um die Hochachse des Fahrzeugs. Sämtliche Sensoren sind hier in einem Block 10 zusammengefasst.
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Die Sensorsignale der ESP-Sensorik 10 werden von einer Einheit 9 vorverarbeitet, wobei die Sensorsignale z. B. gefiltert werden. Optional können auch die Beschleunigungsmesswerte des Airbag-Steuergeräts 1 verarbeitet werden, die z. B. über eine Datenverbindung 18 an das ESP-Steuergerät 2 übermittelt werden. Der Kollisionserkennungsalgorithmus 4 überprüft anhand der Sensorsignale, ob eine Auslösebedingung für das Auslösen der Fahrdynamikfunktion 15 vorliegt oder nicht.
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Die Auslösebedingung kann in unterschiedlicher Weise definiert werden. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird die Fahrdynamikfunktion 15 bereits bei einem Kollisionsverdacht ausgelöst. Ein Kollisionsverdacht liegt vor, wenn der Betrag der gemessenen Beschleunigung größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert. In diesem Fall erzeugt der Kollisionserkennungsalgorithmus 3 bzw. 4. ein Flag S1 bzw. S2.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird die Fahrdynamikfunktion 15 erst ausgehst, wenn eine Kollision tatsächlich erkannt wurde. In diesem Fall wird ermittelt, ob die gemessene Beschleunigung bzw. Verzögerung großer ist als ein vorgegebener Schwellenwert und zusätzlich überpruft, ob die Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit innerhalb einer bestimmten Zeit betragsmäßig größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert. Die Geschwindigkeitsänderung Δv kann beispielsweise durch Integration der gemessenen Beschleunigung während der Zeit berechnet werden, in der sie größer ist als der vorgegebene Schwellenwert. Wenn beide Bedingungen erfüllt sind, gilt eine Kollision als erkannt. Der Kollisionserkennungsalgorithmus 3 bzw. 4 erzeugt dann ein Flag C1 bzw. C2.
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Fur das Erkennen einer Kollision können auch andere Bedingungen vorgegeben werden, die sich z. B auch auf andere Größen beziehen können. Zur Erkennung einer Kollision können z. B. auch andere, aus dem Stand der Technik bekannte Sensoren, wie z. B. Druck- oder Kontaktsensoren eingesetzt werden.
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Das Ergebnis der Kollisionserkennung aus den Blöcken 3 bzw. 4, d. h. die Signale S1, S2 oder C1, C2, wird von einem Aktivierungsalgorithmus 12 im ESP-Steuergerät 2 eingelesen. Die Signale S1 bzw. C1 werden dabei z. B. über einen CAN-Bus an das ESP-Steuergerät 2 übertragen. Sobald einer der Kollisionserkennungsalgorithmen 3, 4 ein Signal S1, S2 bzw. C1, C2 erzeugt, löst der Algorithmus 12 eine Fahrdynamikfunktion 15 aus, die daraufhin einen Brems- und/oder Lenkeingriff ausführt.
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Im Folgenden überprüft ein Abbruchalgorithmus 13, der ebenfalls im ESP-Steuergerät 2 implementiert ist, ob eine vorgegebene Abbruchbedingung vorliegt. Wenn die Abbruchbedingung erfüllt ist, wird die Fahrdynamikfunktion 15 abgebrochen oder in abgeschwächter Form fortgesetzt. Ist die Abbruchbedingung dagegen nicht erfüllt, wird die Fahrdynamikfunktion 15 unverändert fortgesetzt.
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Als Abbruchbedingung kann z. B. vorgegeben sein, dass beide Kollisionserkennungsalgorithmen 3, 4 innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne Δt, z. B. 50 ms oder 100 ms, nach dem Auslösen der Fahrdynamikfunktion eine Kollision erkannt haben müssen. Erkennt einer der Kollisionserkennungsalgorithmen 3, 4 innerhalb der vorgegebenen Zeit Δt keine Kollision (Abfrage „NOT (C1 AND C2)” in Block 13), wird die Fahrdynamikfunktion 15 abgebrochen oder in abgeschwächter Form fortgesetzt.
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Eine fehlerhafte Kollisionserkennung kann z. B. auf einem Defekt eines der beteiligten Steuergeräte, einer gestörte Signalübertragung zwischen den Steuergeräten oder einem Ausfall eines zugeordneten Sensors beruhen.
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Eine weiterer Grund, die Fahrdynamikfunktion frühzeitig abzubrechen, kann auch in einem fehlerhaften Signal eines der Sensoren 5–7; 10, insbesondere des Gierratensensors, liegen. Zur Überwachung der Sensorsignale ist hier ein Algorithmus 11 vorgesehen, der zumindest eine Plausibilitätsprüfung des Signals des Gierratensensors durchführt.
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Im Rahmen der Plausibilitätsprüfung durch den Algorithmus 11 wird das Signal des Gierratensensors mit einer aus den Rad-Drehzahlen gewonnenen Gierrate verglichen und auf Übereinstimmung geprüft. In diesem Zusammenhang kann z. B. überprüft werden, ob die Signale das gleiche Vorzeichen haben oder die Abweichung der Gierraten voneinander nicht zu groß ist. Dies wird durch ein Signal YrP angezeigt. Ferner wird ermittelt, ob das Signal des Gierratensensors grundsätzlich innerhalb eines vorgegebenen Wertebereichs liegt (Signal YrR) und ob die zeitliche Veränderung des Signals plausibel ist (Signal YaR). Wenn eine der vorstehend genannten Bedingungen nicht erfüllt ist ((NOT YrP) OR (NOT YrR) OR (NOT YrR)), erzeugt der Algorithmus 13 ein Signal, das die Fahrdynamikfunktion 15 deaktiviert oder in abgeschwächter Form fortsetzt.
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Im Fehlerfall kann somit die Fahrdynamikfunktion 15 frühzeitig wieder abgebrochen werden, ohne dass gravierende Auswirkungen auf das Fahrverhalten des Fahrzeuges entstehen.
