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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Stand-Aufprall-Detektionseinrichtung zur Detektion eines Aufpralls eines Objekts auf das Kraftfahrzeug im Stillstand des Kraftfahrzeugs, wobei die Stand-Aufprall-Detektionseinrichtung ein Airbagsteuergerät aufweist, welches dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit von der Detektion des Aufpralls eine vorbestimmte Maßnahme auszulösen. Zur Erfindung gehört auch ein Verfahren zum Detektieren eines Aufpralls eines Objekts auf ein Kraftfahrzeug im Stillstand.
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Elektrifizierte Fahrzeuge können auch ohne Anwesenheit des Fahrers aktiv sein, wobei insbesondere das aktive Hochvoltsystem besonders absicherungsrelevant ist. Da das System nicht nur für die Insassen, sondern auch für die Umgebung eines beschädigten Fahrzeugs eine Gefährdung darstellen kann, wäre es also vorteilhaft sicherzustellen, dass es nicht zu einer solchen Gefährdung kommen kann.
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Grundsätzlich sind Systeme zur Aufprallerkennung, auch Crash-Erkennung genannt, aus dem Stand der Technik bekannt, wie zum Beispiel in der
WO 2014/040814 A2 beschrieben. Dort ist eine Vorrichtung zur Deaktivierung von Hochvoltkomponenten eines Fahrzeugs beschrieben, um nach der Detektion einer Erschütterung eine Fehleranalyse der Hochvoltkomponenten vorzunehmen und die Hochvoltkomponenten abzuschalten, wenn sich bei der Fehleranalyse ein Fehler der Hochvoltkomponenten ergibt. Eine Detektion von Erschütterungen ist dabei jedoch lediglich während der Fahrt, das heißt im aktiven Zustand des Kraftfahrzeugs, möglich.
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Eine Standcrash-Erkennung kann beispielsweise durch die in der
DE 10 2012 013 497 A1 beschriebene Batterie umgesetzt werden. Dabei ist eine Auswerteeinrichtung zur Auswertung von Sensorsignalen derart mit zumindest einer Batteriezelle gekoppelt, dass die Auswerteeinrichtung mit der in der zumindest einen Batteriezelle gespeicherten elektrischen Energie versorgbar ist. Allerdings ist es bedenklich, die Energieversorgung für eine Auswerteeinheit durch diejenige Komponente, die durch die Auswerteeinheit überwacht werden soll, bereitzustellen, zumindest ausschließlich. Die Batteriezelle soll weiterhin die Auswerteeinrichtung auch bei abgeschalteter Zündung mit Energie versorgen, sodass auch eine Erkennung stattfinden kann, ob im Stand des Fahrzeugs ein Unfall stattgefunden hat.
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Die
DE 10 2017 002 583 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Schadenserkennung für ein Fahrzeug, welches in einem Deformationsbereich eine Fahrzeugstruktur und eine HV-Komponente aufweist. Dabei ist eine Abstandsmesseinrichtung vorgesehen, welche einen Sender, einen Empfänger und eine Steuereinheit umfasst, mittels derer zur Detektion einer ungewollten Deformation ein Abstand und/oder die Änderung eines Abstands zwischen der Fahrzeugstruktur und der HV-Komponente oder ein Abstand und/oder die Änderung eines Abstands innerhalb der HV-Komponente ermittelbar ist. Auch mittels eines solchen Sensors sollen eine Detektion einer Deformation und damit eine Schadenserkennung auch dann feststellbar sein, wenn der Schaden entstand, während das Fahrzeug inaktiv war.
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Weiterhin beschreibt die
DE 10 2009 039 913 A1 ein Kraftfahrzeug mit automatischer Abschaltung des Hochvoltsystems in Abhängigkeit von einem von einem Steuergerät bereitgestellten Sensorsignal. Dabei sollen die Sensorik und das Steuergerät ausschließlich zum Abschalten des Hochvoltsystems im Kraftfahrzeug eingesetzt werden. Dabei können unterschiedliche Auslöseschwellen zum Auslösen eines Airbags und zum Abschalten des - HV-Systems realisiert werden, da das Steuergerät unabhängig von einem im Kraftfahrzeug vorgesehenen Airbagsteuergerät sein soll.
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Bei diesen Ausführungsformen sind also zusätzliche Steuergeräte erforderlich, sodass eine Standcrash-Erkennung in der Regel enorme Zusatzkosten verursacht.
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Dagegen beschreibt die
DE 10 2011 078 687 A1 ein Verfahren zum Betrieb einer Steuerungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs mit einer Hochvolt-Batterie, wobei die Steuerungsvorrichtung ein Airbagsteuergerät darstellen kann. Die Steuerungsvorrichtung wird dabei aktiviert, sobald die Hochvolt-Batterie geladen wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeug mit einer Stand-Aufprall-Detektionseinrichtung und ein Verfahren zum Detektieren eines Aufpralls eines Objekts auf das Kraftfahrzeug im Stillstand bereitzustellen, welche es ermöglichen, die Sicherheit weiter zu erhöhen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist eine Stand-Aufprall-Detektionseinrichtung zur Detektion eines Aufpralls eines Objekts auf das Kraftfahrzeug im Stillstand des Kraftfahrzeugs auf, wobei die Stand-Aufprall-Detektionseinrichtung ein Airbagsteuergerät aufweist, welches dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit von der Detektion des Aufpralls eine vorbestimmte Maßnahme auszulösen. Dabei ist die Stand-Aufprall-Detektionseinrichtung derart eingerichtet, dass ein Zuschalten einer ersten Batterie des Kraftfahrzeugs, die vorzugsweise als Hochvolt-Batterie ausgebildet ist, von einem von einem Kraftfahrzeugbordnetz des Kraftfahrzeugs entkoppelten Zustand in einen mit dem Kraftfahrzeugbordnetz gekoppelten Zustand im Stillstand des Kraftfahrzeugs ein Überführen des Airbagsteuergeräts von einem inaktiven Zustand in einen aktiven Zustand auslöst.
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Mit anderen Worten bedingt ein Zuschalten der ersten Batterie, insbesondere einer Hochvolt-Batterie, zum Kraftfahrzeugbordnetz das Aufwecken des Airbagsteuergeräts, wodurch dieses nunmehr die Funktion der Standcrash-Detektion ausführt. Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass ein Zuschalten der Hochvolt-Batterie zum Kraftfahrzeugbordnetz nicht nur beim Laden des Kraftfahrzeugs beziehungsweise der Hochvolt-Batterie erfolgt, sondern auch in zahlreichen weiteren Situationen, in welchen das Kraftfahrzeug abgestellt ist und kein Fahrer oder sonstiger Insassen anwesend sein muss. Solche Situationen sind zum Beispiel die Standklimatisierung des Kraftfahrzeugs oder auch das sogenannte 12-Volt-Stützen, bei welchem die 12-Volt-Batterie im abgestellten Zustand des Kraftfahrzeugs durch die Hochvolt-Batterie nachgeladen wird. Damit ist es also besonders vorteilhaft, das Aufwecken des Airbagsteuergeräts zur Aktivierung der Standcrash-Überwachung nicht mit der Aktivierung oder Ausführung eines Ladevorgangs zu korrelieren, sondern stattdessen mit dem Zuschalten der Hochvolt-Batterie. Hierdurch lässt sich in deutlich mehr Situationen eine Standcrash-Überwachung umsetzen und dadurch die Sicherheit deutlich erhöhen.
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Im Allgemeinen soll dabei das Airbagsteuergerät den Aufprall eines Objekts auf das Kraftfahrzeug nicht nur im Stillstand des Kraftfahrzeugs bei zugeschalteter Hochvolt-Batterie detektieren können, sondern insbesondere, wenn sich das Kraftfahrzeug in einem inaktiven Zustand befindet, das heißt wenn der Motor des Kraftfahrzeugs abgeschaltet ist und insbesondere zusätzlich auch die Zündung des Kraftfahrzeugs abgeschaltet ist. Wird also in solch einer Ausgangssituation nun die Hochvolt-Batterie, zum Beispiel in einer der oben genannten Situationen, nun zum Hochvoltbordnetz des Kraftfahrzeugs zugeschaltet, so wird auch das Airbagsteuergerät und insbesondere auch der CAN-Bus des Kraftfahrzeugs aufgeweckt und die Standcrash-Überwachungsfunktion vom Airbagsteuergerät ausgeführt, insbesondere solange, bis die Hochvolt-Batterie wiederum vom Bordnetz entkoppelt wird, zum Beispiel durch Öffnen der Hauptschütze, über welche eine solche Hochvolt-Batterie typischerweise mit dem Hochvoltbordnetz koppelbar ist und von diesem entkoppelbar ist.
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Der große Vorteil der Verwendung des Airbagsteuergeräts zur Standcrash-Überwachung besteht zudem darin, dass im Kraftfahrzeug keinerlei zusätzliche Komponenten zur Ausführung dieser Überwachungsaufgabe vorgesehen sein müssen. Es können selbst die Crash-Sensoren, die üblicherweise auch während der Fahrzeugcrash-Detektion verwendet werden, weiterhin im Stand ganz analog verwendet werden. Dies erlaubt eine besonders kostengünstige Umsetzung dieser die Sicherheit enorm steigernden Überwachungsfunktion. Auch bedarf es lediglich geringfügiger Änderungen im Anschluss beziehungsweise der Energieversorgung des Airbagsteuergeräts, welches üblicherweise durch die Klemme 15 im Kraftfahrzeug verriegelt ist, das heißt nur bei eingeschalteter Zündung aktiv sein kann.
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Unter einem Aufprall ist im Allgemeinen eine Krafteinwirkung auf das Kraftfahrzeug in vorbestimmtem oder vorbestimmbarem Ausmaß zu verstehen. Eine leichte Berührung des Kraftfahrzeugs führt also nicht gleich zu einer Detektion eines Aufpralls. Auch ein leichter Aufprall muss nicht notwendigerweise zur Auslösung der vorbestimmten Maßnahme führen, zum Beispiel wenn eine vorbestimmte Schwelle zur Quantifizierung der Stärke des Aufpralls nicht überschritten ist.
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Daher stellt es eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar, wenn eine Energieversorgung des Airbagsteuergeräts auch bei abgeschaltetem Kraftfahrzeug über einen Klemme-30-Anschluss bereitgestellt ist. Damit kann das Airbagsteuergerät auch bei abgeschaltetem Motor und bei abgeschalteter beziehungsweise deaktivierter Zündung weiter mit Energie versorgt werden und entsprechend aufgeweckt werden, sobald die Hochvolt-Batterie zum restlichen Bordnetz zugeschaltet wird. Somit kann also das Airbagsteuergerät vorteilhafterweise auch ohne Anwesenheit eines Fahrers aktiv sein und dadurch zuverlässig die Standcrash-Überwachung ausführen.
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Die Energieversorgung des Airbagsteuergeräts kann dadurch durch eine zweite Batterie, zum Beispiel eine Niedervolt-Batterie, insbesondere eine 12-Volt-Batterie, bereitgestellt sein, zumindest zum Teil. Das Airbagsteuergerät kann auch durch eine Wandlereinrichtung, welche das Niedervoltbordnetz aus dem Hochvoltbordnetz versorgt, entsprechend mit Energie versorgt werden. Eine solche Versorgung ist jedoch nur dann möglich, wenn auch die Hochvolt-Batterie mit dem restlichen Bordnetz gekoppelt ist. Ist sie das nicht, so ist eine Stromversorgung zumindest noch durch die zweite Batterie für das Airbagsteuergerät sichergestellt.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wie bereits erwähnt, wenn die Stand-Aufprall-Detektionseinrichtung derart eingerichtet ist, dass ein Überführen des Airbagsteuergeräts vom inaktiven Zustand in den aktiven Zustand unabhängig von einer Anwesenheit eines Insassen im Kraftfahrzeug und/oder unabhängig von einem Durchführen oder eines Starts eines Ladevorgangs der ersten Batterie und/oder unabhängig von einem Klemme-15-Signal erfolgt. Wie beschrieben, kann also vorteilhafterweise das Airbagsteuergerät auch aktiv sein, wenn die Zündung abgeschaltet ist und damit unabhängig von einem Klemme-15-Signal. Auch die Anwesenheit eines Insassen oder Fahrers im Kraftfahrzeug ist damit also vorteilhafterweise nicht erforderlich und eine Überwachung kann vor allem auch dann stattfinden, wenn das Kraftfahrzeug irgendwo abgestellt ist. Auch eine direkte Abhängigkeit zu einer Durchführung oder eines Starts eines Ladevorgangs ist, wie eingangs beschrieben, nicht vorteilhaft, da es vielzählige weitere Situationen gibt, in denen eine Standcrash-Überwachung vorteilhaft und sicherheitsrelevant ist, insbesondere eben Zustände, in denen die Hochvolt-Batterie zum Hochvoltbordnetz zugeschaltet ist, obwohl zum Beispiel aktuell gar kein Ladevorgang durchgeführt oder ein Insasse sich im Kraftfahrzeug befindet.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Airbagsteuergerät dazu ausgelegt, während der Fahrt bei einem detektieren Aufprall auf das Kraftfahrzeug gemäß einem ersten, eine erste Auslöseschwelle bestimmenden Parametersatz zumindest ein Rückhaltesystem des Kraftfahrzeugs auszulösen, wobei das Airbagsteuergerät dazu ausgelegt ist, im Stillstand in Abhängigkeit von der Detektion des Aufpralls die vorbestimmte Maßnahme gemäß einem zweiten, vom ersten verschiedenen und eine zweite Auslöseschwelle, die ebenfalls von der ersten verschieden ist, bestimmenden Parametersatz auszulösen. Um die Auslösekriterien für die Standcrash-Überwachung festzulegen, kann also vorteilhafterweise ein zweiter Parametersatz dienen, der vom ersten Parametersatz, der die Auslösekriterien während der Fahrt zum Auslösen zumindest eines Rückhaltesystems verschieden ist. Ein solcher Parametersatz beziehungsweise beide Parametersätze können in einer Speichereinrichtung des Airbagsteuergeräts abgelegt sein. Damit ist das Airbagsteuergerät bei der Ausführung der Standcrash-Überwachung keinerlei Einschränkungen bedingt durch die durch das Airbagsteuergerät ausgeführte Doppelfunktion zur Ansteuerung eines Airbags oder anderer Rückhaltesysteme wie ein Gurtstraffungssystem oder ähnliches unterlegen. Das Airbagsteuergerät kann also vorteilhafterweise Maßnahmen während der Fahrt und im Stand nach unterschiedlichen Kriterien ausführen, die damit an die jeweilige Situation angepasst und damit optimiert festgelegt sein können. Während der Fahrt gilt es beispielsweise, Insassen des Kraftfahrzeugs optimal bei einem Aufprall zu schützen. Entsprechend können zum Beispiel aufprallpositionsabhängige Auslöseschwellen, zum Beispiel für Druck und/oder Beschleunigung, vorgesehen sein, die auf den Insassenschutz hin optimiert sind. Andererseits geht es bei der Standcrash-Überwachung weniger um den Schutz von Insassen, die bei abgestelltem Fahrzeug sich üblicherweise ohnehin nicht im Kraftfahrzeug befinden. Stattdessen soll hier das Hochvoltsystem mit diversen Hochvoltkomponenten auf eine Beschädigung hin überwacht werden. Entsprechend sind entsprechenden Auslöseschwellen in Abhängigkeit von den jeweiligen für die Hochvoltkomponenten relevanten Aufprallpositionen festzulegen. Findet zum Beispiel ein Aufprall eines Objekts auf das Kraftfahrzeug an einer sehr weit von jeglicher Hochvoltkomponente des Kraftfahrzeugs entfernten Position statt, so muss nicht notwendigerweise die Maßnahme durch das Airbagsteuergerät ausgelöst werden, denn für diese spezielle Aufprallposition können die Schwellwerte für die Auslösung der Maßnahme geringer gewählt sein, als zum Beispiel für Positionen, die sich in der Nähe von Hochvoltkomponenten des Hochvoltsystems befinden. Eine besonders empfindliche Stelle stellt zum Beispiel auch die Ladedose des Kraftfahrzeugs zum Anschließen des Ladesteckers dar. Findet beispielsweise ein Aufprall in diesem Bereich statt, so sollten hier die Auslöseschwellen zum Auslösen der Maßnahme deutlich niedriger gesetzt werden, da eine Beschädigung in diesem Bereich auch bei geringen Aufprallkräften bereits deutlich wahrscheinlicher ist. All dies kann nun vorteilhafterweise durch die betreffenden Parametersätze berücksichtigt werden. So kann es also vorgesehen sein, dass das Airbagsteuergerät bei aktivem Hochvoltsystem zusammen mit dem CAN-Bus im Fahrzeug aufwacht und die Crash-Sensoren im Fahrzeug mit einem speziellen Parametersatz für die Standcrash-Erkennung, zum Beispiel Heckaufprall mit 25 Kilometern pro Stunde, überwacht.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Kraftfahrzeug mehrere Druck- und/oder Beschleunigungssensoren auf, die dazu ausgelegt sind, einen durch den Aufprall verursachten Druck auf zumindest einen Bereich des Kraftfahrzeugs und/oder eine durch den Aufprall verursachte Beschleunigung zumindest eines Bereichs des Kraftfahrzeugs zu erfassen. Die Verwendung von Druck- und/oder Beschleunigungssensoren hat den großen Vorteil, dass derartige Sensoren zur CrashÜberwachung ohnehin in einem Kraftfahrzeug vorgesehen sind. Hierdurch lässt sich die Umsetzung der Standcrash-Überwachung wiederum auf besonders kostengünstige Weise umsetzen. Es kann also vorteilhafterweise ausschließlich bereits im Fahrzeug verfügbare Sensorik zur Detektion eines Aufpralls, auch im Stand, verwendet werden. Sofern erforderlich, können aber auch besonders schätzenswerte Fahrzeugteile, zum Beispiel im Bereich der Ladedose, wie bereits erwähnt, mit zusätzlichen Beschleunigungs- oder Drucksensoren bestückt werden. Zudem können auch, falls gewünscht, dedizierte Systemreaktionen durch unterschiedliche Triggersignale der Airbagsensoren, das heißt der Beschleunigungs- und/oder der Drucksensoren, erfolgen. Mit anderen Worten kann das Airbagsteuergerät zur Auslösung verschiedener Maßnahmen ausgebildet sein, wobei das Airbagsteuergerät die betreffende Maßnahme in Abhängigkeit von dem Sensor und/oder dessen Verbauposition wählt, welche eine Kraftbeaufschlagung beziehungsweise Beschleunigung detektiert hat. Die Airbagsensoren, das heißt die Druck- und/oder Beschleunigungssensoren, können aber auch unterschiedliche Signale an das Airbagsteuergerät liefern, zum Beispiel in Abhängigkeit von der Höhe der erfassten Kraft und/oder Beschleunigung, deren Dauer oder anderer Parameter und das Airbagsteuergerät ordnet diesen empfangenen Signalen eine entsprechende Maßnahme zu und löst diese aus.
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Es können aber auch andere und/oder weitere Sensoren verwendet werden. Beispielsweise kann das Kraftfahrzeug mindestens einen als Kamera und/oder Ultraschallsensor und/oder Radar und/oder Laserscanner ausgebildeten Umfeldsensor aufweisen, der dazu ausgelegt ist, den Aufprall zu detektieren. Die von dem betreffenden zumindest einen Umfeldsensor erfassten Sensorsignale können vom Airbagsteuergerät oder von einer Steuereinrichtung des betreffenden Sensors selbst ausgewertet werden. So lassen sich also vorteilhafterweise auch andere Sensoriken, zum Beispiel Ultraschallsensoren aus Einparksystemen, oder eine optische Erkennung durch sogenannte Birdview-Systeme, die das Kraftfahrzeug und dessen Umgebung aus der Vogelperspektive darstellen, wozu in der Regel mehrere Umfeldkameras verwendet werden, deren aufgenommene Bilder dann synthetisiert werden, oder aktive Überwachungen durch Lidarsensoren bei autonom fahrenden Fahrzeugen verwenden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Airbagsteuergerät dazu ausgelegt, als Maßnahme bei detektiertem Aufprall ein Deaktivierungssignal an ein Hochvoltsystem des Kraftfahrzeugs zu übermitteln, sodass das Hochvoltsystem deaktiviert wird und insbesondere nur von bestimmten autorisierten Personen wieder aktivierbar ist. Das Hochvoltsystem kann also werkstattreversibel deaktiviert werden. Dies bedeutet, dass das Hochvoltsystem vom Benutzer oder Fahrer selbst nicht mehr aktivierbar ist, sondern nur von ausgebildetem Werkstattpersonal. Durch das Abschalten des Hochvoltsystems bei detektiertem Aufprall kann eine Gefährdung, zum Beispiel ein Brand, elektrischer Schlag oder ähnliches, durch defekte Ladeinfrastruktur, defekte Ladekabel oder ein beschädigtes Hochvoltsystem an sich vermieden werden.
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Zum Hochvoltsystem zählen insbesondere eine Hochvolt-Batterie, wie die erste Batterie des Kraftfahrzeugs, sowie diverse Hochvoltverbraucher, wie zum Beispiel die Leistungselektronik zur Versorgung des Elektromotors oder ein elektrischer Klimakompressor oder ähnliches, sowie Hochvoltkabel zur Verbindung der einzelnen Komponenten miteinander, eine Ladeeinrichtung zum Laden der Hochvolt-Batterie, nämlich die beschriebene Ladedose, und optionale weitere Komponenten. Sofern keine Diagnosemöglichkeit bereitgestellt ist, ob oder welche dieser Komponenten tatsächlich vom Aufprall betroffen ist beziehungsweise einen Defekt davongetragen hat, ist es besonders vorteilhaft, das komplette Hochvoltsystem inklusive aller Komponenten zu deaktivieren. Läuft also beispielsweise gerade ein Ladevorgang, so wird auch dieser unterbrochen. Die Hochvoltschütze werden geöffnet und die Hochvolt-Batterie vom restlichen Bordnetz abgetrennt. Auch übrige Hochvoltverbraucher werden durch das Abkoppeln der Hochvolt-Batterie ohnehin stromlos geschaltet und können auch nicht mehr aktiviert werden, zumindest nicht ohne autorisiertes Personal wie oben beschrieben. Auf diese Weise kann eine eventuelle Gefährdung besonders zuverlässig ausgeschlossen werden.
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Andererseits kann es aber auch vorgesehen sein, dass das Airbagsteuergerät dazu ausgelegt ist, als Maßnahme bei detektiertem Aufprall ein Detektionssignal an ein Hochvoltsystem des Kraftfahrzeugs zu übermitteln, wobei das Hochvoltsystem dazu ausgelegt ist, bei Empfang des Detektionssignals eine Eigendiagnose zumindest einer Komponente des Hochvoltsystems durchzuführen, und, falls bei der Eigendiagnose eine Beschädigung der zumindest einen Komponente festgestellt wird, nur die zumindest eine Komponente zu deaktivieren. Eine solche Diagnosemöglichkeit kann zum Beispiel in jeder einzelnen Hochvoltkomponente selbst umgesetzt sein. Wird also durch ein solches Eigendiagnosesystem einer Hochvoltkomponente signalisiert, dass diese betreffende Komponente beschädigt ist, so kann gezielt diese Komponente deaktiviert werden. Beispielsweise kann es auch vorgesehen sein, dass nur manche der Hochvoltkomponenten oder auch nur eine einzelne solche Hochvoltkomponente über eine solche Eigendiagnosemöglichkeit verfügt. In einem solchen Fall kann es vorgesehen sein, dass alle übrigen Komponenten ausgelöst durch ein entsprechendes Signal des Airbagsteuergeräts deaktiviert werden, falls ein Aufprall detektiert wurde, während diese eine betreffende Hochvoltkomponente mit der Eigendiagnosemöglichkeit nur dann abgeschaltet wird, wenn ihr Eigendiagnoseergebnis besagt, dass die betreffende Komponente beschädigt ist. Mit anderen Worten lassen sich oben beschriebene Ausführungsformen auch in beliebiger Weise kombinieren.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Airbagsteuergerät dazu ausgelegt, als Maßnahme bei detektiertem Aufprall ein Entladungssignal an ein Hochvoltsystem des Kraftfahrzeugs zu übermitteln, und das Hochvoltsystem ist vorzugsweise dazu ausgelegt, ein Entladen der ersten Batterie bei Empfang des Entladungssignals auszulösen. Durch eine solche Notentladung kann ein Benutzer innerhalb weniger Sekunden vorteilhafterweise vor gefährlicher Spannung geschützt werden.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Detektieren eines Aufpralls eines Objekts auf ein Kraftfahrzeug im Stillstand des Kraftfahrzeugs, wobei ein Airbagsteuergerät in Abhängigkeit von der Detektion des Aufpralls eine vorbestimmte Maßnahme auslöst. Darüber hinaus löst ein Zuschalten einer ersten Batterie des Kraftfahrzeugs von einem von einem Kraftfahrzeugbordnetz des Kraftfahrzeugs entkoppelten Zustand in einem mit dem Kraftfahrzeugbordnetz gekoppelten Zustand im Stillstand des Kraftfahrzeugs ein Überführen des Airbagsteuergeräts von einem inaktiven Zustand in einen aktiven Zustand aus.
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Die für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug und seine Ausführungsformen genannten Vorteile gelten in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Verfahren.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
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Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.
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Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Stand-Aufprall-Detektionseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
- 2 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Detektieren eines Aufpralls gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 10, insbesondere eines Elektrofahrzeugs in diesem Beispiel, welches im Allgemeinen aber auch als Hybridfahrzeug ausgebildet sein kann, mit einer Stand-Aufprall-Detektionseinrichtung 12 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Stand-Aufprall-Detektionseinrichtung 12 zur Detektion eines Aufpralls eines Objekts auf das Kraftfahrzeug 10 im Stillstand des Kraftfahrzeugs 10 weist dabei zunächst ein Airbagsteuergerät 14 auf. Dieses Airbagsteuergerät 14 ist im Allgemeinen dazu ausgelegt, im Betrieb des Kraftfahrzeugs, das heißt bei angeschalteter Zündung und insbesondere bei aktiviertem Motor, zum Beispiel während der Fahrt, einen Aufprall auf das Kraftfahrzeug 10 zu detektieren und zumindest ein Rückhaltemittel des Kraftfahrzeugs 10, wie in diesem Beispiel ein dargestellter Airbag 16, auszulösen. Dieses Airbagsteuergerät 14 wird nun vorteilhafterweise auch dazu verwendet, eine Standcrash-Überwachung des Kraftfahrzeugs 10 durchzuführen. Zur Detektion eines Aufpralls auf das Kraftfahrzeug 10 können sowohl während der Fahrt beziehungsweise im Allgemeinen im Betrieb des Kraftfahrzeugs 10 sowie auch im inaktiven Zustand des Kraftfahrzeugs 10 während des Stillstands Kraftfahrzeugsensoren verwendet werden. Vorzugsweise werden zu diesem Zweck bestehende Kraftfahrzeugsensoren verwendet, wie zum Beispiel üblicherweise ohnehin vorhandene Crashsensoren 18. Diese Crashsensoren 18 können zum Beispiel als Drucksensoren und/oder Beschleunigungssensoren ausgeführt sein und sind in der Regel derart am Kraftfahrzeug 10 beziehungsweise am Außenbereich des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet, sodass diese von außen nicht sichtbar sind.
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Um eine Standcrash-Überwachung bereitzustellen, ist das Airbagsteuergerät 14 dazu ausgelegt, auch im deaktivierten Zustand des Kraftfahrzeugs 10, das heißt bei abgeschaltetem Motor 20 sowie bei abgeschalteter Zündung, aktiv zu sein. Zu diesem Zweck ist die Energieversorgung des Airbagsteuergeräts 14 auch bei abgeschaltetem Kraftfahrzeug 10 über einen Klemme-30-Anschluss bereitgestellt. Besonders vorteilhaft ist es nun, dass das Airbagsteuergerät 14 im inaktiven Zustand des Kraftfahrzeugs 10 aufgeweckt wird, sobald ein Zuschalten der Hochvolt-Batterie 22 des Kraftfahrzeugs 10 erfolgt. Im Allgemeinen ist dabei die Hochvolt-Batterie 22 über Hauptschütze 24 mit dem restlichen Hochvoltbordnetz 26 oder zumindest einem Teil des restlichen Hochvoltbordnetzes 26 koppelbar und von diesem entkoppelbar. Eine Kopplung mit einer Ladeeinheit 28 des Kraftfahrzeugs 10 kann über separate Schaltelemente 30 erfolgen. In einer weniger bevorzugten Ausführungsform, die entsprechend in 1 gestrichelt dargestellt ist, kann die Hochvolt-Batterie 22 auch mit der Ladeeinheit 28 über diese Schaltelemente 30 gekoppelt werden, selbst wenn die Hauptschütze 24 geöffnet sind. Dies muss jedoch nicht notwendigerweise der Fall sein. Bevorzugt ist die Hochvolt-Batterie 22 nur dann mit der Ladeeinheit 28 durch Schließen der Schaltelemente 30 koppelbar, wenn auch die Hauptschütze 24 geschlossen sind. Auch die Ladeeinheit 28 ist als Teil des Hochvoltbordnetzes 26 aufzufassen, sodass in der oben erstgenannten weniger bevorzugten Variante der Anordnung der Schaltelemente 30 auch ein Schließen dieser Schaltelemente 30 zum Koppeln mit der Ladeeinheit 28 als ein Koppeln der Hochvolt-Batterie 22 mit dem Kraftfahrzeugbordnetz 26, insbesondere mit dem Hochvoltbordnetz 26, aufgefasst werden soll. In der bevorzugten zweiten Variante wird die Hochvolt-Batterie 22 genau dann mit dem Hochvoltbordnetz 26 gekoppelt, wenn die Hauptschütze 24 geschlossen werden. Das Schließen der Hauptschütze 24 kann in diesem Fall das aufwecken des Airbagsteuergeräts 14 veranlassen bzw. auslösen.
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Das Hochvoltbordnetz 26 kann darüber hinaus auch diverse Hochvoltverbraucher 32 aufweisen, wie zum Beispiel einen elektrischen Klimakompressor oder ähnliches, von denen exemplarisch lediglich ein Hochvoltverbraucher illustriert ist. Weiterhin umfasst das Hochvoltbordnetz auch eine durch die Hochvolt-Batterie 22 versorgbare Leistungselektronik 34 zum Versorgen des Motors 20. Die Leistungselektronik 34 kann zum Beispiel als Pulswechselrichter ausgebildet sein. Weiterhin kann auch eine Wandlereinrichtung 36 mit dem Hochvoltbordnetz 26 gekoppelt sein, welche die Hochvoltspannung auf eine Niedervoltspannung wandelt und dadurch ein Niedervoltbordnetz 38 des Kraftfahrzeugs 10 versorgt. Darüber hinaus kann dieses Niedervoltbordnetz 38 als zusätzliche Energiequelle auch eine zweite Batterie 40, insbesondere eine Niedervolt-Batterie, wie zum Beispiel eine 12-Volt-Batterie, aufweisen. Auch die Spannungslage des Niedervoltbordnetzes 38 beträgt üblicherweise 12 Volt, kann jedoch auch beliebig anders definiert sein. Wie zu sehen ist, wird die Energieversorgung des Airbagsteuergeräts 14 damit einerseits durch diese Zusatzbatterie 40 sowie auch durch die Wandlereinrichtung 36 bereitgestellt, zumindest im Falle, dass die Hauptschütze 24 geschlossen sind. Im geöffneten Zustand der Hauptschütze 24 kann das Airbagsteuergerät 14 bei Bedarf noch durch die Zusatzbatterie 40 mit Energie versorgt werden.
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Grundsätzlich geht, solange die Hochvolt-Batterie 22 vom restlichen Bordnetz, insbesondere Hochvoltbordnetz 26, entkoppelt ist, auch im inaktiven Zustand beziehungsweise im Stillstand des Kraftfahrzeugs keine Gefahr aus, selbst bei einem Aufprall eines Objekts, wie zum Beispiel eines anderen Verkehrsteilnehmers, auf das Kraftfahrzeug 10. Anders ist dies jedoch im Falle, dass die Hochvolt-Batterie 22 mit zumindest einem Teil des Hochvoltbordnetzes 26 gekoppelt ist. Eine solche Situation kann auch im inaktiven Zustand des Kraftfahrzeugs 10, das heißt also, wenn dieses abgeschaltet ist, insbesondere auch die Zündung deaktiviert ist und auch kein Insasse oder Fahrer anwesend ist, vorkommen. Typische Situationen sind zum Beispiel während eines Ladens der Kraftfahrzeugbatterie 22, zu welchem Zweck dann die Schaltelemente 30 und je nach Bordnetztopologie auch die Hauptschütze 24 entsprechend geschlossen werden, ein Nachladen der Hilfsbatterie 40 des Niedervoltbordnetzes 38 durch die Wandlereinrichtung 36, zu welchem Zweck dann die Hauptschütze 24 geschlossen werden, aber nicht die Schaltelemente 30, oder auch eine Standklimatisierung, zu welchem Zweck ebenfalls die Hauptschütze 24 geschlossen werden. Gerade in solchen Situationen kann nun vorteilhafterweise durch das Airbagsteuergerät 14 eine Standcrash-Überwachung ausgeführt werden, da nunmehr das Airbagsteuergerät 14 vorteilhafterweise aufgeweckt wird, sobald die Hochvolt-Batterie 22 mit zumindest einem Teil des Hochvoltbordnetzes 26 gekoppelt wird, insbesondere im inaktiven Zustand des Kraftfahrzeugs 10. Dies bedeutet also, sobald detektiert wird, dass die Hauptschütze 24 und/oder die Schaltelemente 30 geschlossen werden, oder bevorzugt, sobald detektiert wird, dass die Hauptschütze 24 geschlossen werden, geht das Airbagsteuergerät 14 vom inaktiven Zustand in den aktiven Zustand über und auch der CAN-Bus des Kraftfahrzeugs 10 wacht auf. Entsprechend kann eine Verbindung, wie zum Beispiel eine Kommunikationsverbindung, zwischen einer Steuereinheit zum Steuern der Hauptschütze 24 und/oder der Schaltelemente 30, zum Beispiel ein Batteriemanagementsystem, mit dem Airbagsteuergerät 14 verbunden sein. Auch die Crashsensoren 18 sind mit dem Airbagsteuergerät 14 gekoppelt, wobei diese Kopplung durch die gestrichelte Linie 42 veranschaulicht ist. Hierüber können also Sensorsignale der Crashsensoren 18 an das Steuergerät 14 übermittelt werden. Zudem kann das Steuergerät 14 auch die Crashsensoren 18 mit Energie versorgen, wenn das Airbagsteuergerät 14 aufgeweckt wird. Diese Verbindung beziehungsweise kommunikative Kopplung 42 kann beispielsweise ebenfalls durch den CAN-Bus des Kraftfahrzeugs 10 bereitgestellt sein.
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Sobald also die Hochvolt-Batterie 22 in den aktiven Zustand übergeht, aus welchem Grund auch immer, so werden auch der CAN-Bus und das Airbagsteuergerät 14 sowie die zugehörigen Sensoren 18 aktiv geschaltet und die Standcrash-Überwachung somit ausgelöst beziehungsweise ebenfalls aktiviert. Wird nun ein Aufprall eines Objekts auf das Kraftfahrzeug 10 detektiert, so kann das Airbagsteuergerät 14 eine oder mehrere Maßnahmen auslösen, wie zum Beispiel kann das HV-System, also das Hochvoltbordnetz 26 inklusive aller zugehörigen Komponenten, werkstattreversibel deaktiviert werden. Zum HV-System zählen also beispielsweise die Hochvolt-Batterie 22, die über die Hauptschütze 24 vom restlichen Hochvoltbordnetz 26 entkoppelt wird, und auch die Schalteinrichtungen 30 werden im Falle eines aktuellen Ladevorgangs geöffnet und dieser Vorgang unterbrochen. Weitere Komponenten stellen, wie bereits beschrieben, die Ladedose 28, diverse Hochvoltverbraucher 32, die Leistungselektronik 34 und so weiter dar. Dadurch werden also korrespondierend auch alle laufenden Ladevorgänge und sonstigen Betriebsvorgänge, zum Beispiel eine Standheizung, unterbrochen. Zusätzlich kann auch eine Notentladung ausgelöst werden, wodurch innerhalb von wenigen Sekunden die Hochvolt-Batterie 22 vollständig entladen werden kann, und ein Benutzer damit vorteilhafterweise vor gefährlicher Spannung geschützt wird.
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In welchem Ausmaß ein Aufprall beziehungsweise eine Erschütterung des Kraftfahrzeugs 10 vorliegen muss, um als solcher Aufprall detektiert zu werden beziehungsweise damit infolge eines solchen Aufpralls das Airbagsteuergerät 14 die entsprechenden Maßnahmen auslöst, kann durch einen geeigneten Parametersatz für die Standcrash-Erkennung gesteuert beziehungsweise vorgegeben werden. Dieser Parametersatz ist vorzugsweise ein anderer als derjenige, der die Auslöseschwellen der Crasherkennung während der Fahrt beziehungsweise im aktiven Zustand des Kraftfahrzeugs 10 zum Auslösen der Rückhaltesysteme wie zum Beispiel des Airbags 16 festlegt. Dabei können auch dedizierte Systemreaktionen durch unterschiedliche Triggersignale der Airbagsensoren, das heißt der Crashsensoren 18, erfolgen.
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Zur Detektion eines Aufpralls, insbesondere im Stand, kann auch eine andere im Kraftfahrzeug verfügbare Sensorik verwendet werden, wie zum Beispiel Umfeldsensoren wie Kameras, Ultraschallsensoren, Lidarsensoren oder ähnliches. Zudem ist es auch denkbar, dass bei der Abschaltung nicht notwendigerweise das vollständige Hochvoltsystem, also das komplette Hochvoltbordnetz 26, deaktiviert werden muss, sondern zum Beispiel auch nur ein Teil dieses Hochvoltsystems, wie zum Beispiel eine beschädigte Komponente des Hochvoltbordnetzes 26. Zu diesem Zweck können die entsprechenden Hochvoltkomponenten des Hochvoltsystems über eine Sensorik oder Eigendiagnose verfügen, um eine kritische Beschädigung feststellen zu können. Dann können gezielt diejenigen betroffenen Komponenten des Hochvoltbordnetzes 26 im Fall einer Standcrash-Detektion abgeschaltet werden.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Detektieren eines Aufpralls auf ein Kraftfahrzeug 10 im Stillstand des Kraftfahrzeugs 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Ausgangssituation ist hierbei mit S10 bezeichnet. In dieser Situation befindet sich das Kraftfahrzeug 10 im inaktiven Zustand. Die Hauptschütze 24 der Hochvolt-Batterie 22 sind geöffnet, insbesondere auch die Schaltelementen 30. Dadurch ist die Hochvolt-Batterie 22 vom übrigen Hochvoltbordnetz 26 vollständig abgekoppelt. Zudem sind die Zündung sowie der Motor 20 des Kraftfahrzeugs 10 deaktiviert. Ein Benutzer oder Fahrer kann sich zwar im Kraftfahrzeug 10 befinden, ist jedoch ebenfalls nicht nötig. Das Kraftfahrzeug 10 kann dazu auch verriegelt sein. In Schritt S12 werden nun die Hauptschütze 24 geschlossen und somit die Hochvolt-Batterie 22 mit dem Hochvoltbordnetz 26 oder zumindest mit einem Teil des Hochvoltbordnetzes 26 gekoppelt. Dies kann beispielsweise eine Folge einer Aktivierung der Standklimatisierung des Kraftfahrzeugs 10 durch den Benutzer sein. Das Schließen dieser Hauptschütze 24 beziehungsweise im Allgemeinen das Koppeln der Hochvolt-Batterie 22 mit zumindest einem Teil des Hochvoltbordnetzes 26 löst im Schritt S14 die Aktivierung der Standcrash-Überwachung aus. Dies bedeutet, dass das Airbagsteuergerät 14 zusammen mit dem CAN-Bus des Kraftfahrzeugs 10 aufwacht und nun das Airbagsteuergerät 14 zusammen mit den Crashsensoren 18 im Kraftfahrzeug 10 mit einem entsprechenden Parametersatz für die Standcrash-Erkennung, zum Beispiel Heckaufprall mit 25 Kilometern pro Stunde, das Kraftfahrzeug 10 auf einen Aufprall eines Objekts auf das Kraftfahrzeug 10 hin überwacht.
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Dazu wird in Schritt S16 auf Basis der von den Sensoren 18 bereitgestellten Sensorsignalen überprüft, ob ein Aufprall in vorbestimmtem Ausmaß stattgefunden hat. Ist dies nicht der Fall, wird in Schritt S18 überprüft, ob die Hochvolt-Batterie 22 immer noch mit zumindest einem Teil des Hochvoltbordnetzes 26 gekoppelt ist oder nicht. Ist die Hochvolt-Batterie 22 immer noch mit zumindest einem Teil des Hochvoltbordnetzes 26 gekoppelt, so wird wieder zu Schritt S16 übergegangen und weiterhin überprüft, ob ein Aufprall in vorbestimmtem Ausmaß stattgefunden hat. Wurde zwischenzeitlich immer noch kein Aufprall detektiert und wird beispielsweise in Schritt S18 festgestellt, dass die Hauptschütze 24 wieder geöffnet wurden, so wird wieder zu Schritt S10 übergegangen. Eine Beendigung der Standcrash-Überwachung kann auch dann stattfinden, sobald der Benutzer das Kraftfahrzeug 10 aktiviert, also zum Beispiel die Zündung beziehungsweise den Motor 20 startet. In diesem Moment kann das Airbagsteuergerät 14 auf den zweiten Parametersatz zur Crashüberwachung während des Betriebs des Kraftfahrzeugs 10 umschalten und die herkömmliche Crashüberwachung ausführen. Wird jedoch in Schritt S16 nun ein Crash beziehungsweise ein Aufprall auf das Kraftfahrzeug 10, insbesondere in vorbestimmtem Ausmaß und/oder an vorbestimmter Position, detektiert, so wird in Schritt S20 durch das Airbagsteuergerät 14 eine bestimmte Maßnahme ausgelöst, zum Beispiel die Hochvolt-Batterie 22 entladen und/oder die Hochvolt-Batterie 22 sowie alle übrigen oder auch nur die betroffenen Hochvoltkomponenten in den inaktiven Zustand überführt.
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Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung eine Standcrash-Überwachung bereitgestellt werden kann, die durch die Korrelation des Aufwachens des Airbagsteuergeräts mit dem Aktivschalten der Hochvolt-Batterie eine deutliche Erhöhung der Sicherheit bei gleichzeitig besonders kostengünstiger Umsetzung der Standcrash-Überwachung ohne die Notwendigkeit irgendwelcher zusätzlicher Hardwarekomponenten erlaubt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kraftfahrzeug
- 12
- Stand-Aufprall-Detektionseinrichtung
- 14
- Airbagsteuergerät
- 16
- Airbag
- 18
- Crashsensoren
- 20
- Motor
- 22
- Hochvolt-Batterie
- 24
- Hauptschütze
- 26
- Hochvoltbordnetz
- 28
- Ladedose
- 30
- Schalteinrichtungen
- 32
- Hochvoltverbraucher
- 34
- Leistungselektronik
- 36
- Wandlereinrichtung
- 38
- Niedervoltbordnetz
- 40
- zweite Batterie
- 42
- Kopplung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2014/040814 A2 [0003]
- DE 102012013497 A1 [0004]
- DE 102017002583 A1 [0005]
- DE 102009039913 A1 [0006]
- DE 102011078687 A1 [0008]
