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Stand der Technik
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In der Fahrzeugtechnik sind verschiedene System bekannt, welche die Verletzungsgefahr der Fahrzeuginsassen bei einem Unfall reduzieren. Bekannt sind beispielsweise
- – das Schließen der Seitenfenster,
- – das Schließen des Schiebedachs,
- – das Geradestellen der Sitze oder
- – das Straffen der Sicherheitsgurte.
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Mit den beiden letztgenannten Maßnahmen wird der Fahrer in eine aufrechte Position manövriert, um dadurch die Intensität der Kopfbewegungen zu reduzieren. Das Straffen des Gurtes macht jedoch keinen Sinn mehr, wenn der Fahrer durch einen Unfall schon zu weit nach vorne geworfen worden ist. Für ein optimales Funktionieren der Gurtstraffer muss das System entsprechend schnell reagieren. Jedoch darf das System nicht vorschnell aktiviert werden, da jede Aktivierung des Gurtstraffers eine Komforteinbuße bedeutet.
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Nach Beendigung der kritischen Phase wird ein Lösesignal an den Gurtstraffer gegeben.
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Aus der
DE 101 21 386 C1 ist ein Verfahren zum Ansteuern eines reversiblen Insassenschutzmittels in einem Kraftfahrzeug mit einer Fahrzustandssensorik bekannt. Das reversible Insassenschutzmittel kann vor dem Kollisionszeitpunkt ausgelöst und dadurch in Wirkstellung gebracht werden. Hierzu werden die Fahrzustandsdaten hinsichtlich eines Zustands Notbremsung überwacht und bei ermitteltem Zustand Notbremsung wird das Insassenschutzsystem angesteuert. Von der Datenverarbeitungseinrichtung wird zusätzlich ein Zustand Untersteuern und ein Zustand Übersteuern ermittelt. Wenn von der Datenverarbeitungseinrichtung der Zustand Notbremsung und/oder der Zustand Übersteuern und/oder der Zustand Untersteuern erkannt wird, wird das reversible Insassenschutzsystem angesteuert.
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Aus der
DE 101 21 386 C1 ist ein Verfahren zum Ansteuern eines reversiblen Insassenschutzmittels in einem Kraftfahrzeug, welches mit einer Fahrzustandssensorik und einem reversiblen Insassenschutzmittel ausgestattet ist, bekannt. Das reversible Insassenschutzmittel kann vor dem Kollisionszeitpunkt ausgelöst und dadurch in Wirkstellung gebracht werden. Hierzu werden die Fahrzustandsdaten hinsichtlich eines Zustands Notbremsung überwacht und bei ermitteltem Zustand Notbremsung wird das Insassenschutzsystem angesteuert. Von der Datenverarbeitungseinrichtung wird zusätzlich ein Zustand Übersteuern und ein Zustand Untersteuern ermittelt. Wenn von der Datenverarbeitungseinrichtung der Zustand Notbremsung und/oder der Zustand Untersteuern und/oder der Zustand Übersteuern erkannt wird, wird das reversible Insassenschutzsystem angesteuert.
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Aus der
DE 197 53 163 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bildung eines robusten und zuverlässigen Auslösekriteriums für ein Rückhaltesystem in einem Fahrzeug bekannt. Dieses wird mit Hilfe eines Fuzzy-Klassifikators gebildet, dem mindestens zwei Eingangsgrößen zugeführt werden. Die erste Eingangsgröße ist eine Laufzeit, welche mit Überschreiten einer vorgegebenen Schwelle durch eine gemessene Beschleunigung beginnt und eine zweite Eingangsgröße berücksichtigt die aus der gemessenen Beschleunigung ermittelte Geschwindigkeitsänderung des Fahrzeugs.
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Die
DE 197 36 840 A1 bezieht sich auf ein Verfahren zum situationsabhängigen Auslösen eines Rückhaltesystems zum Schutz von Insassen in einem Fahrzeug. Dieses ist gekennzeichnet durch die Schritte: Erfassen der mehreren Sensorsignale durch eine Rückhaltesystemsteuerung, erzeugen eines Ausgangssignals für jeweils einen der mehreren Aktoren als Funktion von den mehreren Sensorsignalen, vergleichen des Ausgangssignals mit vorgegebenen Schwellenwerten und Ausgeben eines Ansteuerungssignals an jeden der Aktoren in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis.
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Die Merkmale der Oberbegriffe der unabhängigen Ansprüche sind der
DE 101 21 386 C1 entnommen.
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Vorteile der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Ansteuersignalen für passive Sicherheitseinrichtungen eines Kraftfahrzeugs, bei dem
- – aus Signalen und/oder Sensorsignalen ermittelt wird, ob entweder ein übersteuernder Fahrzustand oder ein untersteuernder Fahrzustand vorliegt und
- – abhängig vom ermittelten Fahrzustand wenigstens ein Ansteuersignal für eine passive Sicherheitseinrichtung erzeugt wird.
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Der Kern der Erfindung besteht darin,
- – dass das wenigstens eine Ansteuersignal aus den Signalen und/oder Sensorsignalen durch ein auf Fuzzy-Logik basierendes Verfahren ermittelt wird.
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Durch die Verwendung der Fuzzy-Logik ist eine robustere und zuverlässigere Erzeugung der Ansteuersignale möglich.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
- – dass aus Sensorsignalen ermittelt wird, ob ein besonders starker oder besonders rascher Fahrerbremswunsch vorliegt,
- – dass abhängig vom ermittelten Fahrerbremswunsch mittels eines auf Fuzzy-Logik beruhenden Verfahrens ein die längsdynamische Gefährlichkeit des vorliegenden Fahrzustandes charakterisierendes erstes Ansteuersignal erzeugt wird und
- – dass abhängig davon, ob entweder ein übersteuernder Fahrzustand oder ein untersteuernder Fahrzustand vorliegt, ein die querdynamische Gefährlichkeit des vorliegenden Fahrzustandes charakterisierendes zweites Ansteuersignal erzeugt wird.
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Dadurch ist es möglich, die jeweiligen Sicherheitseinrichtungen individuell angepasst anzusteuern, d. h. abhängig von der querdynamischen oder der längsdynamischen Gefährlichkeit.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei beiden Ansteuersignalen um binäre Signale handelt,
- – welche beinhalten, ob ein Fahrzustand gefährlich ist oder nicht,
- – welche jedoch keine Information über den Grad der Gefährlichkeit beinhalten.
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Die binären Signale sind besonders einfach zur Weiterverarbeitung in Steuergeräten geeignet.
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Hier soll betont werden, dass es sich bei den erzeugten Signalen nicht zwangsläufig um binäre Signale handeln muss
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
- – dass das die querdynamische Gefährlichkeit des vorliegenden Fahrzustandes kennzeichnende Ansteuersignal durch eine Defuzzifizierung erhalten wird.
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Bei der Defuzzifizierung handelt es sich um eine Rücktransformation aus dem Fuzzy-Bereich. Die Defuzzifizierung eignet sich ganz besonders gut dazu, in die Ermittlung des Ansteuersignals weitere Bedingungen wie beispielsweise Bewegungsrichtung des Fahrzeugs oder den Zustand verschiedener Fahrzeugregler (ABS, FDR, ...) einzubringen.
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Weiter ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass in die Defuzzifizierung
- – wenigstens eine Größe eingeht, welche im Falle eines übersteuernden Fahrzustandes ein Maß für die Intensität der Übersteuerung ist und
- – wenigstens eine Größe eingeht, welche anzeigt, ob eine Untersteuerung vorliegt oder nicht.
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Da ein Untersteuerungszustand fahrdynamisch unkritischer als ein Übersteuerungszustand ist, muss dessen Intensität nicht ermittelt werden.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der querdynamischen Gefährlichkeit
- – durch Fuzzifizierung einer die Abweichung des Ist-Fahrverhaltens vom Soll-Fahrverhalten beschreibenden Größe eine Abweichungsfuzzygröße ermittelt wird,
- – durch Fuzzifizierung des Lenkwinkels eine Lenkwinkelfuzzygröße ermittelt wird,
- – dass wenigstens aus der Lenkwinkelfuzzygröße und der Abweichungsfuzzygröße durch Defuzzifizierung das die querdynamische Gefährlichkeit des vorliegenden Fahrzustandes kennzeichnende Ansteuersignal ermittelt wird.
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Durch diese Vorgehensweise wird eine besonders einfache Erkennung von Untersteuern oder Übersteuern ermöglicht.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass
- – dass das die längsdynamische Gefährlichkeit des vorliegenden Fahrzustandes kennzeichnende Ansteuersignal durch eine Defuzzifizierung erhalten wird.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
- – dass durch Fuzzifizierung einer die Intensität der Bremspedalbetätigung beschreibenden Größe eine Bremskraftfuzzygröße ermittelt wird und/oder
- – dass durch Fuzzifizierung einer die Geschwindigkeit der Bremspedalbetätigung beschreibenden Größe eine Bremsgeschwindigkeitsfuzzygröße ermittelt wird,
- – dass aus wenigstens der Bremskraftfuzzygröße und/oder der Bremsgeschwindigkeitsfuzzygröße eine fuzzifizierte, die längsdynamische Gefährlichkeit des vorliegenden Fahrzustandes kennzeichnende Längsdynamikfuzzygröße ermittelt wird und
- – dass das die längsdynamische Gefährlichkeit des vorliegenden Fahrzustandes kennzeichnende Ansteuersignal durch eine Defuzzifizierung der Längsdynamikfuzzygröße erhalten wird.
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Dadurch wird berücksichtigt, dass eine längsdynamisch gefährliche Fahrsituation sowohl durch starkes als auch durch schnelles Bremsen charakterisiert sein kann. Anstelle der Bremskraft kann selbstverständlich auch das Bremsmoment betrachtet werden.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von dem wenigstens einen Ansteuersignal
- – das Schließen des Schiebedachs des Fahrzeugs ausgelöst wird, und/oder
- – das Schließen der Seitenscheiben des Fahrzeugs ausgelöst wird, und/oder
- – der Fahrersitz in eine vorbestimmte Position gebracht wird und/oder
- – wenigstens ein Gurtstraffer aktiviert wird.
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Dadurch wird die Fahrersicherheit in kritischen Situationen erhöht.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung von Ansteuersignalen für passive Sicherheitseinrichtungen eines Kraftfahrzeugs umfasst
- – Fahrzustandserfassungsmittel, in denen aus Signalen und/oder Sensorsignalen ermittelt wird, ob entweder ein übersteuernder Fahrzustand oder ein untersteuernder Fahrzustand vorliegt sowie
- – Ansteuersignalermittlungsmittel, in denen abhängig vom ermittelten Fahrzustand wenigstens ein Ansteuersignal für eine passive Sicherheitseinrichtung erzeugt wird,
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Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet.
- – dass die Ansteuersignalermittlungsmittel so ausgestaltet sind, dass das wenigstens eine Ansteuersignal aus den Signalen und/oder Sensorsignalen durch ein auf Fuzzy-Logik basierendes Verfahren ermittelt wird.
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Dabei wird
- – aus Sensorsignalen (dMbFahVorgabe, MbFahVorgabe) ermittelt wird, ob ein besonders starker oder besonders rascher Fahrerbremswunsch vorliegt,
- – abhängig vom ermittelten Fahrerbremswunsch mittels eines auf Fuzzy-Logik beruhenden Verfahrens ein die längsdynamische Gefährlichkeit des vorliegenden Fahrzustandes charakterisierendes erstes Ansteuersignal (PSLLongitudinal) erzeugt wird und
- – abhängig davon, ob entweder ein übersteuernder Fahrzustand oder ein untersteuernder Fahrzustand vorliegt, ein die querdynamische Gefährlichkeit des vorliegenden Fahrzustandes charakterisierendes zweites Ansteuersignal (PSLLateral) erzeugt wird,
wobei
- – das die querdynamische Gefährlichkeit des vorliegenden Fahrzustandes kennzeichnende Ansteuersignal (PSLLateral) durch eine Defuzzifizierung erhalten wird und in die Defuzzifizierung
- – wenigstens eine Größe (FLateralF) eingeht, welche im Falle eines übersteuernden Fahrzustandes ein Maß für die Intensität der Übersteuerung ist und
- – wenigstens eine Größe (PSLLwSchwelle) eingeht, welche anzeigt, ob eine Untersteuerung vorliegt oder nicht.
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Die vorteilhaften Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung äußern sich auch als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und umgekehrt.
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Zeichnung
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 1 dargestellt.
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1 zeigt den grundlegenden Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 besteht aus den beiden Teilfiguren 1A und 1B
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Ausführungsbeispiele
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung werden zwei Signale PSLLongitudinal und PSLLateral erzeugt. Dieses Signale können im Ausführungsbeispiel jeweils die Werte 0 oder 1 annehmen. Dabei bedeuten
PSLLongitudinal = 0: Es liegt keine längsdynamisch gefährliche Fahrzeugsituation vor.
PSLLongitudinal = 1: Es liegt eine längsdynamisch gefährliche Fahrzeugsituation vor.
PSLLateral = 0: Es liegt keine querdynamisch gefährliche Fahrzeugsituation vor.
PSLLateral = l: Es liegt eine querdynamisch gefährliche Fahrzeugsituation vor.
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Diese erfindungsgemäß erzeugten Ausgangssignale können an Sicherheitssysteme des Fahrzeugs weitergeleitet werden.
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In 1, welche den grundlegenden Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt, sind diese beiden Ausgangssignale rechts dargestellt.
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Auf der linken Seite sind 6 Eingangssignale dargestellt, welche beispielsweise auch bei einem Fahrdynamikregelungssystem benötigt werden.
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Dabei bedeuten:
- – MbFahVorgabe: vom Fahrer über das Bremspedal angefordertes Bremsmoment.
- – dMbFahVorgabe: Anstiegsgeschwindigkeit des vom Fahrer über das Bremspedal angeforderten Bremsmoments, d. h. die Änderung des angeforderten Bremsmomentes pro Zeiteinheit.
- – uFzr stellt ein Maß dar, wie stark das querdynamische Istverhalten des Fahrzeugs vom querdynamischen Sollverhalten abweicht. Dies kann insbesondere die Abweichung zwischen Ist- und Sollgierrate sein. alVA stellt den ermittelten Schräglaufwinkel der Vorderräder dar. Dabei muß unterschieden werden, ob der Schräglaufwinkel positiv (als „alVA pos” gekennzeichnet) oder negativ (als „alVA neg” gekennzeichnet) ist.
- – LwFine stellt den z. B. mittels eines Lenkwinkelsensors ermittelten Lenkwinkel dar.
- – vGi stellt die mittels eines Sensors gemessene Ist-Gierrate dar.
- – vFzRef stellt die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit (vFzRef) dar.
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Die Größen dMbFahvorgabe und MbFahvorgabe werden den Blöcken 100 und 101 zugeführt, in welchen sie fuzzifiziert werden. Anschließend wird in Block 120 eine ODER-Verknüpfung (genauer gesagt: eine Fuzzy-oder-Verknüpfung) dieser beiden fuzzifizierten Signale durchgeführt. Damit wird eine Größe FcriticalityLongitudinal ermittelt, deren Wert ein Indikator dafür ist, dass entweder die Größe MbFahvorgabe kritisch ist („Fahrer drückt Bremspedal weit durch”) oder die Größe dMbFahvorgabe kritisch ist („Fahrer betätigt Bremspedal sehr rasch”). Diese Größe FcriticalityLongitudinal wird in Block 130 noch gefiltert, um hochfrequente Anteile herauszubekommen. Dabei handelt es sich im Ausführungsbeispiel um einen PT1-Tiefpass.
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Anschließend wird in Block 140 die longitudinale Defuzzifizierung durchgeführt. Am Ausgang von Block 140 ergibt sich die Größe PSLLongitudinal, welche die Werte 0 oder 1 annehmen kann. Die Defuzzifierungsvorschriften sind in Block 140 angegeben. Dabei bedeuten
FcriticalityLongitudinalF_sw : gefilterter Fuzzywert, welcher die Kritikalität in Längsrichtung darstellt.
axTpPSL: Längsverzögerung des Fahrzeugs
vorw: vorw = 1 kennzeichnet eine erkannte Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs
Not standstill: Das Fahrzeug ist nicht im Stillstand bzw. die Fahrzeugräder bewegen sich.
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Bzgl. der querdynamischen Gefährlichkeit des aktuellen Fahrzustandes wird untersucht, ob und wie stark das Fahrzeug untersteuert oder übersteuert.
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Die Untersuchung bzgl. der Übersteuerung erfolgt anhand der Eingangssignale der Blöcke 102 und 103, die Untersuchung bzgl. der Untersteuerung erfolgt anhand der Eingangssignale der Blöcke 122, 123, 124 und 125.
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Abhängig vom Vorzeichen des Schräglaufwinkels der Vorderachse alVA wird in den Blöcken 102 (falls Schräglaufwinkel negativ) bzw. 103 (falls Schräglaufwinkel positiv) eine Fuzzifizierung der Größe uFzr durchgeführt. Über das Vorzeichen der Schräglaufwinkel wird zwischen dem Vorliegen einer Linkskurve und einer Rechtskurve unterschieden. Die Ausgangssignale der Blöcke 102 und 103 werden anschließend in Block 121 mit ODER verknüpft (genauer gesagt: mit einer Fuzzy-oder-Verknüpfung), damit ergibt sich das Signal Flateral. In Block 131 findet wieder eine Filterung (vorzugsweise eine PT1-Filterung) statt. Damit ergibt sich das Signal FlateralF.
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In Block 122 wird aus der Gierrate vGi und der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit vFzRef mittels eines Einspurmodells der sogenannte Ackermann-Lenkwinkel LwAck ermittelt. In Block 125 wird die Differenz DeltaLw zwischen dem Ackermann-Lenkwinkel LwAck und dem gemessenen Lenkwinkel LwFine gebildet.
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Diese Differenz DeltaLw wird in Block 126 mit einem Schwellenwert LwSchwelle verglichen. Dabei wird der Schwellenwert LwSchwelle in Block 123 aus dem Lenkwinkel LwFine ermittelt, d. h. es handelt sich um einen lenkwinkelabhängigen Schwellenwert.
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Wird in Block 126 festgestellt, dass DeltaLw größer als LwSchwelle ist, dann wird die Größe CountLw auf einen vorbestimmten Wert (z. B. 1) gesetzt. Anschließend wird in Block 127 die Länge CountLw1 desjenigen Zeitintervalls ermittelt, während dessen DeltaLw den Wert LwSchwelle überschreitet, d. h. bei Block 127 handelt es sich um einen Integrator.
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In Block 124 wird abhängig von der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit vFzRef ein Schwellenwert LwTimeSchwelle ermittelt. Anschließend wird in Block 128 überprüft, ob das Zeitintervall CountLw1 länger als der Schwellenwert LwSchwelle ist. Ist dies der Fall; dann, wird PSLLwSchwelle = 1 gesetzt.
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PSLLwSchwelle kann zwei Werte annehmen:
PSLLwSchwelle = 0: Fahrzeug untersteuert nicht
PSLLwSchwelle = 1: Fahrzeug untersteuert.
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Zur Erkennung des Untersteuerns wird die Differenz zwischen dem mittels eines Lenkwinkelsensors gemessenen Lenkwinkel und dem aus der Giergeschwindigkeit geschätzten Ackermann-Lenkwinkel (auch als Giergeschwindigkeits-Lenkwinkel bezeichnet) ausgewertet.
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In Block 141 wird die Größe PSLLateral aus den Größen FlateralF und LwSchwelle durch eine Defuzzifizierung erzeugt. Die Verknüpfungen sind in Block 141 eingezeichnet. Dabei bedeuten
PSLLwSchwelle: Untersteuerungsflag
not ABS: Antiblockiersystem nicht aktiv
not FZR: Fahrdynamikregelung nicht aktiv
Small vGi: Gierrate klein
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Wenn FlateralF groß ist oder wenn PSLLwSchwelle = 1 ist sowie das Fahrzeug sich vorwärtsbewegt und nicht stillsteht, nimmt PSLLateral den Wert 1 an.
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PSLLateral wird auf den Wert 0 zurückgesetzt, wenn FlateralF klein ist und PSLLwSchwelle = 0 ist sowie weder das Antiblockiersystem noch das Fahrdynamikregelungssystem aktiv sind. Außerdem darf die Giergeschwindigkeit nur kleine Werte annehmen.
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Außerdem wird PSSLateral auf den Wert 0 zurückgesetzt, wenn das Fahrzeug sich im erkannten Stillstand befindet und der Gierratensensor nur eine geringe Gierrate misst.
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Bei einem stillstehenden Fahrzeug nimmt die Gierrate den Wert Null an. Allerdings kann bei einem „erkanntem” Stillstand (d. h. alle Räder weisen nur noch eine minimale Gierschwindigkeit auf) das Fahrzeug dennoch schleudern. Deshalb ist die zusätzliche Bedingung, dass der Gieratensensor nur eine geringe Gierrate messen soll, erforderlich.
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Es soll nochmals festgehalten werden, dass in den Blöcken 100, 101, 102 und 103 die Fuzzifizierung der Eingangsgrößen stattfindet. In den Blöcken 120, 121, 130 und 131 finden die Rechenoperationen im Fuzzy-Bereich statt. Die Defuzzifizierung findet in den Blöcken 140 und 141 statt.
