DE19749857B4

DE19749857B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Umschalten des Betriebszustandes eines Steuergerätes für Rückhaltesysteme aus einem Bereitschaftszustand in einen Aktivzustand

Info

Publication number: DE19749857B4
Application number: DE1997149857
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr. Schelter; Günther Dr. Achhammer; Gerhard Gerl; Michael DÖRICHT
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 1997-11-11
Filing date: 1997-11-11
Publication date: 2006-03-30
Anticipated expiration: 2017-11-12
Also published as: DE19749857A1

Abstract

Verfahren zum Umschalten des Betriebszustandes eines in einem Kraftfahrzeug befindlichen Steuergerätes (6) für Rückhaltesysteme aus einem Bereitschaftszustand, in dem Diagnosefunktionen zur Funktionstüchtigkeitsüberprüfung des Rückhaltesystems durchgeführt werden, in einen Aktivzustand, in dem Algorithmen für eine mögliche Auslösung des Rückhaltesystems gestartet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung wenigstens eines Bedienelements (1, 2) des Fahrzeugs von einem Sensor (3, 4) erfaßt wird und das Umschalten erfolgt, wenn bei der Betätigung wenigstens ein vorgegebener Schwellwert (s1, s2) überschritten wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Umschalten des Betriebszustandes eines in einem Kraftfahrzeug befindlichen Steuergerätes für Rückhaltesysteme aus einem Bereitschaftszustand in einen Aktivzustand.

Rückhaltesysteme, bei denen im Falle eines Unfalls ein oder mehrere Airbags ausgelöst werden, Gurtstraffer aktiviert werden usw. gehören inzwischen zur Standardausrüstung moderner Kraftfahrzeuge und sind beispielsweise in der DE 43 04 847 A1 beschrieben. Das dortige Rückhaltesystem wird von einem Steuergerät gesteuert, das sich bei in Betrieb befindlichem Fahrzeug im Bereitschaftszustand oder im Aktivzustand befindet. Im Bereitschaftszustand werden Diagnosefunktionen durchgeführt, in denen zyklisch die Funktionstüchtigkeit von Sensoren und/oder von Zündeinrichtungen der Rückhaltesysteme überprüft werden. Bei einem Crashereignis geht der Betriebszustand des Steuergeräts aus dem Bereitschaftszustand in den Aktivzustand über, bei dem in einem nicht flüchtigen Speicher des Steuergerätes abgelegte Algorithmen für eine eventuelle Auslösung des Rückhaltesystems gestartet werden.

Vom Bereitschaftszustand wird in den Aktivzustand umgeschaltet, wenn ein oder mehrere Beschleunigungssensoren eine über einem Schwellwert liegende Beschleunigung (bzw. Verzögerung) des Fahrzeugs erfaßt, was auf eine unmittelbare Aufprallgefahr hindeutet. Die Zeitdauer, die nach einem solchen Umschalten für die Auslösung des Rückhaltesystems zur Verfügung steht, ist unter Umständen zu kurz, um eine gezielte Ansteuerung eines Airbags oder eines Gurtstraffers zu ermöglichen. Moderne Airbags mit mehrstufigen Gasgeneratoren beispielsweise ermöglichen ein an den Unfall angepaßtes Aufblasen des Airbags, wodurch die Chancen einer möglichst geringen Verletzungsschwere erhöht werden.

Aus der US 4,548,94 ist ein Airbagsystem bekannt, bei dem ein Airbag ausgelöst wird, sobald der Bremspedaldruck über einem normalen Wert liegt. Eine Auslösung des Airbags bereits bei einer Panikbremsung, die nicht zu einem Unfall führt, kann gefährlich sein, da die Reaktionsfähigkeit des Fahrers augenblicklich beeinträchtigt ist.

Aus der DE 37 37 554 A1 ist eine Anordnung zum Insassenschutz bei Fahrzeugen bekannt, bei der Informationen, die beispielsweise in einem Anti-Blockiersystem vorliegen, in einem Auslöse-Prozessor zur Auslösung der Sicherheitsmaßnahmen für den Insassenschutz ausgewertet werden. Hierzu muss jedoch bereits vom Bereitsschafts- in den Aktivmodus umgeschaltet worden sein, was das oben angeführte Problem der möglicherweise zu kurzen Zeit für den Auslösealgorithmus mit sich bringt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, mit dem bzw. der es möglich ist, den Betriebszustand des Steuergeräts zu einem früheren Zeitpunkt vor einem Crash aus dem Bereitschaftszustand in den Aktivzustand umzuschalten, sodaß mehr Zeit zur Berechnung einer optimalen Auslösung des jeweiligen Rückhaltesystems zur Verfügung steht.

Der das Verfahren betreffende Teil der Erfindungsaufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird die Betätigung wenigstens eines Bedienelements des Kraftfahrzeugs von einem Sensor erfaßt, wobei eine über einem Schwellwert liegende Betätigung als auf eine Gefahrensituation hindeutend gewertet wird, bei der der Betriebszustand des Steuergeräts in den Aktivzustand umgeschaltet wird. Das Bedienelement kann beispielsweise das Lenkrad sein, wobei ein Verreißen der Lenkung, d. h. eine schnelle Lenkbewegung, als kritischer Zustand erfaßt wird. Die Bedienelemente können auch die Pedale des Fahrzeugs sein, beispielsweise das Gaspedal und/oder das Bremspedal.

Die Ansprüche 2 und 3 geben zwei Beispiele an, wie der Betriebszustand des Steuergeräts aus dem Aktivzustand in den Breitschaftszustand zurückgeschaltet wird, wenn sich der zunächst als kritisch eingeschätzte Zustand nicht fortsetzt und zu keinem Unfall führt.

Die Ansprüche 4 bis 6 geben drei Beispiele von Bedingungen an, unter denen der Betriebszustand des Steuergeräts vom Bereitschaftszustand in den Aktivzustand geschaltet wird.

Der die Vorrichtung betreffende Teil der Erfindungsaufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 8 und entsprechenden Auswertealgorithmen lassen sich kritische Zustände verhältnismäßig sicher erkennen.

Gemäß dem Anspruch 9 kann ein dem Lenkrad zugeordneter Sensor zum Erkennen kritischer Zustände verwendet werden.

Gemäß dem Anspruch 10 kann die Vergleichseinrichtung, die das Vorliegen eines kritischen Zustandes ermittelt, dem Bremssystem eines Kraftfahrzeugs zugeordnet sein und dort im Falle eines kritischen Zustands bestimmte Funktionen auslösen. Auf diese Weise wird zur Ansteuerung des Steuergerätes des Rückhaltesystems keine eigene Vergleichseinrichtung benötigt.

Alternativ können gemäß dem Anspruch 11 die Sensoren zur Erfassung der Betätigung der Bedienelemente auch unmittelbar mit dem Steuergerät für das Rückhaltesystem verbunden sein, wobei dann die Vergleichsalgorithmen zum Erkennen eines kritischen Zu stands in einem nicht flüchtigen Speicher des Steuergeräts abgelegt sind.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.
Es stellen dar:
1 bis 3 Schaltbilder dreier unterschiedlicher Ausführungen der erfindungs gemäßen Vorrichtung,
4 Signalverläufe und mögliche Auswertezeitpunkte zum Erkennen kritischer Zustände, und
5 einen Ablaufplan zur Erkennung einer Notbremssituation.
Gemäß 1 sind als Bedienelemente eines Kraftfahrzeugs ein Gaspedal 1 und ein Bremspedal 2 dargestellt, deren Betätigung von einem Gaspedalsensor 3 bzw. einem Bremspedalsensor 4 erfaßt wird. Die Sensoren 3 und 4, beispielsweise Drehpotentiometer oder berührungslos arbeitende Drehstellungssensoren, sind über Leitungen 5 mit einem Steuergerät 6 eines nichtdargestellten Fahrzeugrückhaltesystems verbunden. Das Steuergerät 6 enthält einen Mikroprozessor mit zugehörigen Speichereinrichtungen, zu denen ein nichtflüchtiger Speicher gehört, in dem Auswertealgorithmen für die Signale der Sensoren 3 und 4 abgelegt sind.
2 zeigt eine Ausführungsform, die sich von der der 2 dadurch unterscheidet, daß ein Notbremssteuergerät 7 vorgesehen ist, das die Signale der Sensoren 3 und 4 auswertet und bei Erkennung einer Notbremsung ein Signal an das Steuergerät 6 sendet, welches zu einer Umschaltung des Steuergeräts 6 aus dem Bereitschaftszustand in den Aktivzustand führt. Das Notbremssteuergerät 7 ist Bestandteil des Bremssystems des Fahrzeugs und beeinflußt dessen Funktion bei Erkennung einer Notbremssituation. Diese Beeinflußung kann darin bestehen, daß das Notbremssteuergerät 7 selbst eine Notbremsung herbeiführt, bei der mit maximalem Bremsdruck gebremst wird. Sie kann auch darin bestehen, daß das Notbremssteuergerät 7 im Bremssystem einen erhöhten Bremsdruck aufbaut, der schon bei geringen Pedalkräften zu einer maximalen Bremsung führt.
Die Anordnung gemäß 3 unterscheidet sich von der der 2 dadurch, daß ein eigenes Notbremserkennungsgerät 8 vorgesehen ist, das bei Erkennen einer Bremsung einerseits das Steuergerät 6 umschaltet und andererseits ein Bremssteuergerät 9 des Fahrzeugs ansteuert.
Die wesentlichen Unterschiede zwischen den Ausführungsformen der 1 bis 3 liegen somit darin, daß bei der Ausführungsform gemäß 1 im Steuergerät 6 selbst die Algorithmen zur Erkennung eines kritischen Zustandes bzw. Notbremszustandes abgelegt sind; daß bei der Ausführungsform gemäß 2 die Auswertung in dem Notbremssteuergerät 7 erfolgt, das Bestandteil des Bremssystems des Fahrzeugs ist, wohingegen bei der Ausführungform gemäß 3 ein eigenes Notbremserkennungsgerät 8 vorgesehen ist, in dem die Auswertung der Pedalbetätigungen erfolgt, wobei bei Erkennung einer Notbremsung von den Notbremserkennungsgerät 8 das Bremssteuergerät 9 und das Steuergerät 6 des Rückhaltesystems angesteuert werden.
4 zeigt in vier übereinanderliegenden Darstellungen ein Beispiel einer Betätigung des Gaspedals und des Bremspedals.
4a zeigt den Weg w_G des Gaspedals, 4b zeigt den Weg w_B des Bremspedals, 4c zeigt die Geschwindigkeit v_G des Gaspedals und 4d zeigt die Geschwindigkeit v_B des Bremspedals jeweils über der Zeit. Wie ersichtlich, folgt einer raschen Zurücknahme des Gaspedals (Schwelle s1 in 4c überschritten) eine rasche Betätigung des Bremspedals (Schwelle s2 in 4b überschritten). Die Zeitpunkte t1 bis t8 geben den Beginn und das Ende der jeweiligen Bewegungsabläufe an.
5 zeigt einen Ablaufplan bzw. einen Auswertealgorithmus zum Erkennen, ob eine Notbremssituation vorliegt.
Nach dem Start der Auswertung wird in Stufe 20 festgestellt, ob der Gaspedalweg w_G Null ist, falls "nein" wird in Stufe 22 festgestellt, ob die Betätigungsgeschwindigkeit des Gaspedals v_G unterhalb des Schwellwertes s1 liegt. Falls "nein" wird in Stufe 24 der Zeitpunkt t4 ermittelt, zu dem das Gaspedal seine Nullstellung erreicht. Anschließend wird in Stufe 26 ermittelt, ob sich das Bremspedal in Ruhestellung befindet. Falls "ja" wird in Stufe 28 ein Zeitfenster tf eröffnet, das typischerweise zwischen 0,1 und 0,3 Sekunden beträgt. Innerhalb des Fensters kehrt das System zur Stufe 26 zurück, um festzustellen, ob das Bremspedal weiterhin nicht betätigt ist. Außerhalb des Zeitfensters kehrt das System zur Stufe 20 zurück.
Wenn in Stufe 20 festgestellt wird, daß das Gaspedal nicht betätigt ist, wird in Stufe 30 festgestellt, ob das Bremspedal sich in der Nullstellung befindet. Falls "ja" kehrt das System zur Stufe 20 zurück. Falls "nein" wird in Stufe 32 festgestellt, ob die Geschwindigkeit der Bremspedalbetätigung v_G unterhalb des Schwellwertes s2 liegt. Ist dies nicht der Fall, so wird dies in Stufe 34 als Notbremssituation definiert. Bei Erkennen der Notbremssituation erzeugt das System einen Impuls, der das Steuergerät 6 aus dem Bereitschaftszustand in den Aktivzustand umschaltet. Die Notbremssituation hält solange an, wie in Stufe 36 nicht festgestellt wird, daß sich das Bremspedal in Ruhestellung befindet. Sobald sich das Bremspedal in Ruhestellung befindet, tritt die Resetstufe 38 in Tätigkeit und stellt das Steuergerät in den Bereitschaftszustand zurück.
Wenn in Stufe 32 festgestellt wird, daß die Geschwindigkeit der Bremspedalbetätigung v_G unter dem Schwellwert s2 liegt, wird ebenfalls die Resetstufe 38 aktiviert.
Wenn in Stufe 20 festgestellt wird, daß die Gaspedalstellung w_G Null beträgt, läuft das System zur Stufe 30. Ebenso läuft das System zur Stufe 30, wenn in Stufe 22 festgestellt wird, daß die Geschwindigkeit der Gaspedalbetätigung unterhalb der Schwelle s1 liegt.
Wenn in Stufe 26 festgestellt wird, daß sich das Bremspedal nicht in Ruhelage befindet, wird in Stufe 40 innerhalb des Zeitfensters tf die Notbremssituation 34 solange aktiviert, wie sich das Bremspedal außerhalb seiner Ruhestellung befindet. Zusätzlich wird die Stufe 32 aktiviert, die die Geschwindigkeit der Bremspedalbetätigung überprüft.
Es versteht sich, daß der Algorithmus in vielfältiger Weise abgeändert werden kann. Typische Situationen zum Definieren einer Notbremssituation sind folgende:

– rasches Loslassen des Gaspedals und Wechseln zum Bremspedal t4 – t3 < 0,1 sec. ... 0,3 sec. und t5 – t4 < 0,1 sec. ... 0,3 sec.
– Gaspedalrückgeschwindigkeit < s1 und Bremspedalbetätigungsgeschwindigkeit > s2
– schnelles Betätigen des Bremspedals, t6 – t5 < 0,1 sec. ... 0,3 sec. oder Bremspedalbetätigungsgeschwindigkeit > s2 (ggf. abhängig vom Pedalweg)

Alternativ kann ein Kraftsensor zum Messen der Kraft vorgesehen sein, mit dem das Bremspedal betätigt wird und das Betätigen des Bremspedals mit einer überschwelligen Kraft als Notbremssituation gewertet werden.
Nicht dargestellt ist ein dem Lenkrad zugeordneter Sensor. Ein Verreißen der Lenkung, d. h. ein Bewegen des Lenkrades mit einer über einem Schwellwert liegenden Drehgeschwindigkeit, kann als kritischer Zustand gewertet werden, der zu einem Umschalten des Steuergeräts 6 führt.
Auch für das Rückschalten des Steuergerätes aus dem Aktivzustand gibt es neben den geschilderten zahlreiche weitere mögliche Kriterien, z. B. auf eine auf ein Verreißen der Lenkung folgende Drehung des Lenkrades mit unter einem Schwellwert liegender Geschwindigkeit usw..

Claims

Verfahren zum Umschalten des Betriebszustandes eines in einem Kraftfahrzeug befindlichen Steuergerätes (6) für Rückhaltesysteme aus einem Bereitschaftszustand, in dem Diagnosefunktionen zur Funktionstüchtigkeitsüberprüfung des Rückhaltesystems durchgeführt werden, in einen Aktivzustand, in dem Algorithmen für eine mögliche Auslösung des Rückhaltesystems gestartet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung wenigstens eines Bedienelements (1, 2) des Fahrzeugs von einem Sensor (3, 4) erfaßt wird und das Umschalten erfolgt, wenn bei der Betätigung wenigstens ein vorgegebener Schwellwert (s1, s2) überschritten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebszustand des Steuergeräts (6) aus dem Aktivzustand in den Bereitschaftszustand zurückgeschaltet wird, wenn eine Betätigung des Bremspedals (2) endet.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebszustand des Steuergeräts (6) aus dem Aktivzustand in den Bereitschaftszustand zurückgeschaltet wird, wenn eine erneute Betätigung eines Bedienelements (1, 2) unterhalb eines Schwellwertes liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschalten erfolgt, wenn die Geschwindigkeit (v_G), mit der das Gaspedal (1) in seine Ruhelage zurückkehrt, einen Schwellwert s1 überschreitet und das Bremspedal (2) innerhalb eines Zeitintervals (t5 – t4) betätigt wird, nachdem das Gaspedal (1) in seine Ruhelage zurückgekehrt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschalten erfolgt, wenn das Bremspedal (2) mit einer über einem Schwellwert s2 liegenden Geschwindigkeit v_B betätigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschalten erfolgt, wenn das Bremspedal (2) mit einer über einem Schwellwert liegenden Kraft betätigt wird.
Vorrichtung zum Umschalten des Betriebszustandes eines in einem Kraftfahrzeug befindlichen Steuergerätes (6) für Rückhaltesysteme aus einem Bereitschaftszustand, in dem Diagnosefunktionen zur Funktionstüchtigkeitsüberprüfung des Rückhaltesystems durchgeführt werden, in einen Aktivzustand, in dem Algorithmen für eine mögliche Auslösung des Rückhaltesystems gestartet werden, gekennzeichnet durch wenigstens einen Sensor (3, 4), der die Betätigung eines Bedienelements (1, 2) des Kraftfahrzeugs erfaßt und ein entsprechendes Ausgangssignal erzeugt, und eine Vergleichseinrichtung (6; 7; 8), die ermittelt, ob das Ausgangssignal einen in der Vergleichseinrichtung gespeicherten Schwellwert überschreitet und bei Überschreiten des Schwellwerts ein Signal erzeugt, das den Betriebszustand des Steuergerätes (6) umschaltet.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gaspedal (1) und dem Bremspedal (2) je ein Sensor (3, 4) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Lenkrad ein Sensor zugeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung Bestandteil eines Bremssystems (7; 8, 9) des Kraftfahrzeugs ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (3, 4) mit dem Steuergerät (6) verbunden sind und die Vergleichsalgorithmen in einem nicht flüchtigen Speicher des Steuergerätes (6) abgelegt sind.