DE60217741T2

DE60217741T2 - Überrolldetektionssystem für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE60217741T2
Application number: DE60217741T
Authority: DE
Inventors: W. Todd Belleville Watson; Alan Ann Arbor Riggs
Original assignee: Automotive Systems Laboratory Inc
Current assignee: Automotive Systems Laboratory Inc
Priority date: 2001-03-01
Filing date: 2002-03-01
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2022-03-02
Also published as: JP4053789B2; US20020152012A1; EP1236620A3; US6529811B2; JP2002356138A; EP1236620B1; EP1236620A2; DE60217741D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Überrollerfassungssystem.
Die WO 98/29280 offenbart ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Die DE-A-196 09 176 offenbart ein Kipperfassungsverfahren, das auf Messungen von Beschleunigungssensoren entlang der Gier-, Roll- und Nickachse und auf zumindest eine Messung der Kippwinkelgeschwindigkeit von zumindest einem Rotationsratensensor reagiert.
Die GB-A-2,314,187 offenbart ein Verfahren zum Erfassen eines Kippens eines Fahrzeuges, das die Erfassung des Kippwinkels und der Kippwinkelgeschwindigkeit umfasst.
Die DE-A-196 09 717 offenbart ein Verfahren, das eine Drehung um die Gier-, Roll- und Nickachse erfasst und bei dem eine Winkelgeschwindigkeit über einem vorbestimmten Schwellenwert eine Erfassung eines Überrollens anzeigt.
Die DE-A-196 09 717 offenbart ein Verfahren, das eine Drehung um alle drei Achsen erfasst und bei dem eine Winkelgeschwindigkeit über einem vorbestimmten Schwellenwert eine Erfassung eines Überrollens anzeigt.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Bereitstellen einer Überrollzustandserfassung bei einem Fahrzeug, das Folgendes umfasst: (a) Vorsehen einer Erfassung eines Maßes einer Querbeschleunigung des Fahrzeuges; (b) Vorsehen einer Erfassung eines Maßes einer Winkelgeschwindigkeit des Fahrzeuges; (c) Vorsehen einer Bestimmung eines Anfangszeitpunktes in Reaktion auf das zumindest eine Maß der Querbeschleunigung und des Maßes der Winkelgeschwindigkeit; (d) Vorsehen einer Bestimmung einer Zeitspanne, die mit dem Anfangszeitpunkt beginnt; und (e) Vorsehen einer Bestimmung eines Schwellenwertes eines Bewertungskriteriums; gekennzeichnet durch (f) Vorsehen einer Bestimmung des Bewertungskriteriums in Reaktion auf das Maß der Querbeschleunigung und das Maß der Winkelgeschwindigkeit; und (g) Vorsehen einer Erfassung des Überrollzustandes durch Vergleichen des Bewertungskriteriums mit dem Schwellenwert des Bewertungskriteriums; wobei der Schwellenwert des Bewertungskriteriums entweder eine Funktion der Zeitspanne oder eine Konstante ist.
In den begleitenden Zeichnungen gilt:
1a stellt eine Rückansicht eines Fahrzeuges vor dem Anfang eines Überrollereignisses dar;
1b stellt eine Rückansicht eines Fahrzeuges während eines Überrollereignisses dar;
2 stellt ein Blockdiagramm eines Überrollerfassungssystems dar;
3 stellt ein Flussdiagramm eines Überrollerfassungsalgorithmus dar;
4 stellt ein Flussdiagramm einer Datenerfassung und eines Vorverarbeitungsalgorithmus dar, die von dem Überrollerfassungsalgorithmus umfasst werden;
5 stellt ein Flussdiagramm eines Sicherungsalgorithmus dar, der von dem Überrollerfassungsalgorithmus umfasst wird;
6 stellt ein Flussdiagramm des Überrollerfassungsalgorithmus dar;
7 stellt ein Flussdiagramm eines Algorithmus dar, der von dem Überrollerfassungsalgorithmus zum Bestimmen, ob eine Sensorkalibrierung erforderlich ist, umfasst wird;
8a, 8b und 8c sind Tabellen, die Details des Überrollerfassungsalgorithmus darstellen;
9a und 9b sind Tabellen, die Beispiele von Parameterwerten des Überrollerfassungsalgorithmus darstellen;
10 stellt eine Tabelle von Zuständen dar, die verschiedenen Überrollereignissen und Nicht-Überrollereignissen zugeordnet sind;
11a stellt ein Diagramm einer gefilterten Kipprate, eines Kippwinkels und einer gefilterten Querbeschleunigung eines Fahrzeuges dar, das einem Korkenzieherüberrollversuch unterzogen wird, der als Versuch A bezeichnet wird und zu einem Überrollereignis führt;
11b stellt ein Diagramm einer gefilterten Kipprate, eines Kippwinkels und einer gefilterten Querbeschleunigung eines Fahrzeuges dar, das einem Korkenzieherüberrollversuch unterzogen wird, der als Versuch B bezeichnet wird und zu keinem Überrollereignis führt;
11c stellt ein Diagramm einer gefilterten Kipprate, eines Kippwinkels und einer gefilterten Querbeschleunigung eines Fahrzeuges dar, das einem Verzögerungsschlitterversuch unterzogen wird, der als Versuch C bezeichnet wird und zu keinem Überrollereignis führt;
11d stellt ein Diagramm einer gefilterten Kipprate, eines Kippwinkels und einer gefilterten Querbeschleunigung eines Fahrzeuges dar, das einem Verzögerungsschlitterversuch unterzogen wird, der als Versuch D bezeichnet wird und zu einem Überrollereignis führt;
12 stellt Diagramme eines Bewertungskriteriums und eines zugeordneten Auslöseschwellenwerts für ein Überrollmaß als Funktion der Zeit gemäß einem Maßalgorithmus für das Überrollereignis des Versuchs D und für das Nicht-Überrollereignis des Versuchs C dar;
13 stellt ein Diagramm der Kipprate als Funktion der Zeit für ein Signal mit einem Kippraten-Offset dar;
14 stellt Diagramme des Kippwinkels als eine Funktion der Zeit basierend auf den Daten von 13 für verschiedene zugeordnete Verfahren zur Erfassung des Kippwinkels aus der Kipprate dar; und
15 stellt Diagramme der Kipprate als Funktion des Kippwinkels und Diagramme von zugeordneten Überrollschwellenwerten gemäß einem Energiealgorithmus für das Überrollereignis des Versuchs A und des Nicht-Überrollereignisses des Versuchs B dar.
Es besteht ein Bedarf nach einem Fahrzeugüberrollerfassungssystem, das eine ausreichend schnelle Unterscheidung eines Überrollens eines Fahrzeuges bereitstellt, um zu ermöglichen, dass zugeordnete Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtungen, z.B. Sicherheitsgurtvorspanneinrichtungen, Airbags oder Überrollvorhänge, vor einer anfänglichen Berührung des Kopfes mit dem Inneren des Fahrzeuges, insbesondere bei den Typen von Überrollvorgängen, die relativ schnelle Kopfraumeinengungszeiten (head closure times) nach sich ziehen, ausgelöst werden. Es gibt beispielsweise einige Überrollereignisse, bei denen die Kopfraumeinengung auftreten kann, bevor aus der Physik des Kippereignisses zuverlässig bestimmt werden kann, ob das Fahrzeug vollständig überrollen wird. Es besteht ferner ein Bedarf nach einem robusten Fahrzeugüberrollerfassungssystem, das eine ausreichend schnelle Unterscheidung eines Überrollens eines Fahrzeuges in Reaktion auf entweder relativ langsame oder relativ schnelle Überrollereignisse bereitstellt.
Bezugnehmend auf 1a ist ein Überrollerfassungssystem 10 zu sehen, das in einem Fahrzeug 12 angebracht ist. Das Fahrzeug 12 ist mit einem lokalen kartesischen Koordinatensystem gezeigt, wobei die X-Achse mit der Längsachse des Fahrzeuges – die positive Richtung zeigt nach vorne – ausgerichtet ist, die Y-Achse mit der Querachse des Fahrzeuges – die positive Richtung zeigt nach links – ausgerichtet ist und die Z-Achse mit der Vertikalachse des Fahrzeuges – die positive Richtung zeigt nach oben – ausgerichtet ist. Das Fahrzeug 12 hat eine Masse M, und dessen zugehöriger Schwerpunkt CG ist bei einer Höhe Z₀ über dem Boden angeordnet. Es wird gezeigt, dass das Fahrzeug 12 mit einer Geschwindigkeit U in der negativen Y-Richtung auf ein Hindernis 14 zuschlittert.
Es wird auf 1b Bezug genommen. Sobald ein Rad 16 oder mehrere Räder 16 des Fahrzeuges 12 mit dem Hindernis 14 zusammenwirken, verursacht die daraus resultierende Reaktionskraft F, dass sich das Fahrzeug 12 um die X-Achse relativ zu einem Bewegungspunkt 13 mit einer zeitabhängigen Winkelgeschwindigkeit ω_x(t) bewegt, was eine zeitabhängige Winkelposition θ(t) verursacht, wobei das Fahrzeug 12 ein Trägheitsmoment I_X um die zugeordnete Drehachse aufweist, die parallel zur X-Achse ist und den Bewegungspunkt 13 schneidet. Die Drehung des Fahrzeuges 12 erhöht die Höhe Z_CG des Schwerpunktes relativ zu dessen Höhe Z₀ vor dem Zusammenwirken mit dem Hindernis 14, was so die Potentialenergie M·g·(Z_CG – Z₀) des Fahrzeuges 12 relativ zur Position und zur Orientierung vor dem Zusammenwirken erhöht. Demgemäß hängt die Potentialenergie des Fahrzeuges 12 von dessen Winkelposition θ ab. Das Fahrzeug 12 erhält außerdem mit der Drehung eine winkelba sierte kinetische Energie von
Die Reaktionskraft F verursacht auch eine lineare Beschleunigung A = FM des Schwerpunktes CG, wie durch den Querbeschleunigungsanteil A_y(t) entlang der lokalen Y-Achse angezeigt wird. Obwohl 1a und 1b ein Überrollereignis darstellen, das durch den Aufprall eines schlitternden Fahrzeuges auf ein Hindernis verursacht wird, versteht es sich, dass Kippereignisse durch andere Szenarien verursacht werden können, beispielsweise durch ein Platzen eines Reifens gefolgt von einem anschließenden Zusammenwirken des zugehörigen Felgenkranzes mit dem Boden. Demgemäß ist das Überrollerfassungssystem 10 nicht auf einen bestimmten Typ von Kippereignis beschränkt.
Unter Bezugnahme auf 2 umfasst das Überrollerfassungssystem 10 ein Querbeschleunigungsmesseinrichtung 18 und einen Winkelratensensor 20, die vorzugsweise aber nicht notwendigerweise in der Nähe des Schwerpunktes CG des Fahrzeuges 12 angeordnet sind. Die Querbeschleunigungsmesseinrichtung 18 spricht auf einen zeitabhängigen Querbeschleunigungsanteil A_y(t) der Beschleunigung entlang der lokalen Y-Achse an. Die Querbeschleunigungsmesseinrichtung 18 kann beispielsweise eine Beschleunigungsmesseinrichtung, z.B. eine mikrobearbeitete Beschleunigungsmesseinrichtung mit zumindest einer Empfindlichkeitsachse, aufweisen, wobei eine Empfindlichkeitsachse im Wesentlichen mit der lokalen Y-Achse ausgerichtet ist. Der Winkelratensensor 20, beispielsweise ein Gyroskop, ist derart ausgerichtet, dass er auf einen zeitabhängigen Anteil der Winkelgeschwindigkeit ω_x(t) um die lokale X-Achse anspricht. Die Querbeschleunigungsmesseinrichtung 18 und der Winkelratensensor 20 sind mit einem Filter 22 bzw. 24 gekoppelt, die das Signal A_y(t) bzw. ω_x(t) zur Verarbeitung durch einen Prozessor 26 mit einem Speicher 28 filtern. Es versteht sich, dass die Filter 22, 24 entweder von dem Prozessor 26 getrennt sein können oder von diesem umfasst sein können und dass sie entweder analog oder digital oder eine Kombination daraus sein können, wie dem Fachmann bekannt ist. Außerdem können die Filter 22, 24 derart ausgebildet sein, dass sie Teil der Querbeschleunigungsmesseinrichtung 18 bzw. des Winkelratensensors 20 sind. Der Prozessor 26 verarbeitet die gefilterten Signale A_y(t) bzw. ω_x(t), um zu unterscheiden, ob es wahrscheinlich ist oder nicht, dass das Fahrzeug überrollen wird, und um in Reaktion darauf die Betätigung geeigneter Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtungen 30 zu steuern, um eine durch das Überrollen verursachte Verletzung eines Insassen des Fahrzeuges 12 zu verringern. Der Prozessor 26 kann beispielsweise einen digitalen Computer, einen Mikroprozessor oder eine andere programmierbare Einrichtung, einen Analogprozessor, eine Analogschaltung oder eine Digitalschaltung oder eine Kombination daraus umfassen. Außerdem können die Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtungen 30 eine Sicherheitsgurtvorspanneinrichtung 32, die mit einem Sicherheitsgurt 34 betriebsmäßig verbunden ist, eine Thorax-Airbag-Aufblaseinrichtung 36, die dazu ausgebildet ist, sowohl einen Schutz bei einem Überrollunfall als auch einem Seitenaufprallunfall bereitzustellen, einen Kippvorhang 38, der dazu ausgebildet ist, zwischen dem Insassen und dem Seitenfenster 39 des Fahrzeuges 12 auszufahren, oder eine Überkopfairbagaufblaseinrichtung 40, die dazu ausgebildet ist, einen Airbag vom Dach oder vom Himmel des Fahrzeuges 12 auszufahren, aufweisen, ohne aber darauf beschränkt zu sein. Obwohl 2 die Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtungen 30 für eine Sitzposition des Fahrzeuges 12 darstellt, versteht es sich, dass die Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtungen 30 bei jeder Sitzposition bereitgestellt werden können und dass das Überrollerfassungssystem 10 dazu ausgebildet sein kann, eine beliebige oder alle Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtungen 30 in Reaktion auf Überrollvorgänge in einer beliebigen Richtung zu steuern, für die die zugeordnete Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtungen 30 dazu ausgebildet sind, eine Verletzung eines Insassen zu reduzieren. Außerdem müssen der spezielle Satz von Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtungen 30 nicht notwendigerweise alle der zuvor beschriebenen Typen umfassen oder kann andere Typen von Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtungen 30 umfassen, die hierin nicht zuvor beschrieben wurden.
Es wird auf 3 Bezug genommen. Gemäß einer Ausführungsform eines Überrollerfassungsalgorithmus 100 zum Erfassen eines Überrollens eines Fahrzeuges und zum Steuern der Betätigung einer oder mehrerer Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung(en) 30 – z.B. gemäß der in 2 dargestellten Vorrichtung – umfasst die Kombination aus einer Datenerfassung und einem Vorverarbeitungsalgorithmus 150, einen Maßalgorithmus 300.1, einen Energiealgorithmus 300.2, einen Sicherungsalgorithmus 200 und eine zugehörige Logik 330', 340, die ein Signal 342 erzeugt, das in Reaktion darauf die Betätigung der Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung(en) 30 steuert.
Der Maßalgorithmus 300.1 verwendet ein heuristisches Unterscheidungsverfahren in der Zeitdomäne, um einen Überrollzustand zu erfassen und kann beim Verkürzen der Auslösezeiten für die meisten Überrollereignisse behilflich sein, die durch relativ schnelle Kopfraumeinengungszeiten (beispielsweise < 250 msec) gekennzeichnet sind, die typischerweise größeren seitlichen Fahrzeugkräften zugeordnet sind. Der Maßalgorithmus 300.1 verwendet sowohl das gefilterte Querbeschleunigungsanteils signal Ã_y als auch das gefilterte Winkelgeschwindigkeitssignal ῶ_x, um eine Funktion auszuwerten, die mit einem Schwellenwert verglichen wird, der zusammen mit anderen Kriterien verwendet wird, um eine Auslöseentscheidung zu treffen.
Der Energiealgorithmus 300.2 verwendet ein Phasenraumunterscheidungsverfahren – das auf der einem Fahrzeugüberrollvorgang zugeordneten Physik basiert – um einen Überrollzustand zu erfassen und kann beim Bereitstellen zuverlässiger Auslöseentscheidungen bei langsameren Überrollzuständen hilfreich sein, die hauptsächlich durch Vertikalkräfte auf das Fahrzeug oder durch Seitenkräfte mit geringer Größe auf das Fahrzeug 12 verursacht werden. Der Energiealgorithmus 300.2 verwendet das gefilterte Winkelgeschwindigkeitssignal ῶ_x, um den Kippzustand des Fahrzeuges 12 zu bestimmen und um dessen Momentangesamtenergie (kinetische Rotationsenergie und Potentialenergie) mit derjenigen zu vergleichen, die erforderlich ist, um zu verursachen, dass das Fahrzeug 12 über eine zugeordnete Gleichgewichtsposition weiter überrollt. Der Energiealgorithmus 300.2 verwendet sowohl das gefilterte Querbeschleunigungsanteilssignal Ã_y als auch das gefilterte Winkelbeschleunigungssignal ῶ_x bei den zugeordneten Eintritts- und Austrittskriterien.
Obwohl 3 darstellt, dass der Maßalgorithmus 300.1 und der Energiealgorithmus 300.2 zusammen verwendet werden, versteht es sich, dass dies nicht wesentlich ist und dass der Maßalgorithmus alleine verwendet werden kann. Jedoch erhöht die Kombination der Algorithmen die Robustheit des zugeordneten Überrollerfassungssystems 10, weil bei einigen Zuständen, beispielsweise den "Randsteinanfahr"-Zuständen, der Maßalgorithmus 300.1 eine schnellere Unterscheidung als der Energiealgorithmus 300.2 bereitstellen kann, wogegen bei anderen Zuständen, beispielsweise den "Korkenzieher"-, "Rampen"- oder "Umkipp"-Zuständen, der Energiealgorithmus 300.2 eine schnellere Unterscheidung als der Maßalgorithmus 300.1 bereitstellen kann.
Der Maßalgorithmus 300.1 und der Energiealgorithmus 300.2 sind voneinander unabhängig, obwohl sie jeweils gemeinsame gefilterte Daten von der Datenerfassung und dem Verarbeitungsalgorithmus 150, d.h. einen gefilterten Querbeschleunigungsanteil Ã_y und eine gefilterte Winkelgeschwindigkeit ῶ_x, verwenden. Sowohl der Maßalgorithmus 300.1 als auch der Energiealgorithmus 300.2 sind durch zugeordnete Eintritts- und Austrittskriterien gekennzeichnet, wobei die dem entsprechenden Algorithmus zugeordneten Berechnungen begonnen werden, falls die entsprechenden zugeordneten Eintrittskriterien erfüllt sind und diese Berechnungen werden beendet, falls die entsprechenden zugeordneten Austrittskriterien erfüllt sind, und anschließend zurückgesetzt, falls und wenn die Eintrittskriterien nachfolgend erfüllt sind.
Der Sicherungsalgorithmus 200 kann die Zuverlässigkeit des Überrollerfassungssystems 10 verbessern, indem ein unabhängiger Satz von Bedingungen oder Sicherungskriterien bereitgestellt wird – die von dem gefilterten Querbeschleunigungsanteil Ã_y und/oder von der gefilterten Winkelgeschwindigkeit ῶ_x abhängen – die erfüllt sein müssen, damit das Auslösen einer oder mehrerer zugeordneter Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung(en) 30 ermöglicht wird. Sowohl der Maßalgorithmus 300.1 als auch der Energiealgorithmus 300.2 werden jeweils durch einen gemeinsamen Sicherungsalgorithmus 200 "abgesichert". Obwohl der Sicherungsalgorithmus 200 eine zusätzliche Unterscheidung bereitstellt, um gegen eine unerwünschte Betätigung der Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtungen 30 in Reaktion auf Nicht-Überrollereignisse vorzubeugen, versteht es sich, dass der Sicherungsalgorithmus 200 nicht wesentlich ist und dass entweder der Maßalgorithmus 300.1 oder der Energiealgorithmus 300.2 alleine oder in Kombination miteinander mit oder ohne Sicherungsalgorithmus 200 verwendet werden können.
Im Betrieb des Überrollerfassungsalgorithmus 100 werden in Reaktion auf Daten von der Datenerfassung und dem Vorverarbeitungsalgorithmus 150, falls entweder der Maßalgorithmus 300.1 oder (ODER 330') der Energiealgorithmus 300.2 einen Fahrzeugüberrollzustand erfasst und (UND 340) falls der Sicherungsalgorithmus 200 feststellt, dass ein zugeordneter unabhängiger Sicherungszustand erfüllt ist, dann im Schritt 350 eine oder mehrere Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung(en) 30 betätigt, ob das Fahrzeug 12 tatsächlich überrollt oder nicht, um eine Verletzung bei einem zugeordneten Insassen des Fahrzeuges abzuschwächen, die von dem Überrollereignis verursacht werden könnte.
Die Datenerfassung und der Vorverarbeitungsalgorithmus 150, der Sicherungsalgorithmus 200, der Maßalgorithmus 300.1 und der Energiealgorithmus 300.2 werden hierin nachstehend unter Bezugnahme auf die in 3–7 dargestellten Flussdiagramme beschrieben. 6 stellt ein Flussdiagramm einer allgemeinen Algorithmenstruktur sowohl des Maßalgorithmus 300.1 als auch des Energiealgorithmus 300.2 dar, wobei die speziellen Details des Maßalgorithmus 300.1 und des Energiealgorithmus 300.2 in 8a–c im Tabellenformat dargestellt werden. Die Algorithmen werden mathematisch beschrieben, wobei zum Anwenden spezieller Konstanten Parameter verwendet werden und diese Parameter in 9a und 9b zusammen mit Beispielwerten für einen speziellen Fahrzeugtyp aufgelistet sind. Es versteht sich, dass die Parameter im Allgemeinen an eine spezielle Anwendung, beispielsweise eine Fahrzeugplattform, angepasst sind und dass die speziellen Werte der Parameter in 9a und 9b lediglich veranschaulichend sind und nicht als den Bereich der vorliegenden Erfindung beschränkend aufzufassen sind.
Unter Bezugnahme auf 4 erfasst die Datenerfassung und der Vorverarbeitungsalgorithmus 150 eine Messung des Querbeschleunigungsanteils A_y von der Querbeschleunigungsmesseinrichtung 18 im Schritt 152 und erfasst eine Messung der Längswinkelgeschwindigkeit ω_x oder der Kipprate von dem Winkelratensensor 20 im Schritt 158. Die Daten von mehr als 100 Überrollversuchen zeigten, dass sich die einem Überrollen zugeordnete Winkelgeschwindigkeit ω_x im Allgemeinen in Bereichen zwischen +300 Grad/sec (±|ω_x ^max|) und sich der dem Überrollen zugeordnete Querbeschleunigungsanteil A_y(t) im Allgemeinen in einen Bereich zwischen +20 g (±|ω_x ^max|) befindet. Entsprechende Messungen des Querbeschleunigungsanteils A_y(t) und der Winkelgeschwindigkeit ω_x, die diese entsprechenden Grenzwerte überschreiten, werden an diesen in den Schritten 154 bzw. 160 entsprechend abgeschnitten. Beispielsweise würde der Wert einer Messung eines Querbeschleunigungsanteils A_y(t), der weniger als –20 g beträgt, im Schritt 154 auf –20 g gesetzt werden, als Beispiel für einen zugeordneten Bereich von +20 g. Die Polaritäten der Querbeschleunigungsmesseinrichtung 18 und des Winkelratensensors 20 sind so gesetzt, dass die entsprechenden Polaritäten der Signale der Winkelgeschwindigkeit ω_x und des Querbeschleunigungsanteils A_y während eines Kippereignisses zueinander gleich sind. Im Allgemeinen wird der Pegel |A_y ^max| zum Begrenzen der Signale von der Querbeschleunigungsmesseinrichtung 18 auf das Minimum aus entweder 20 g oder dem Bereich der Querbeschleunigungsmesseinrichtung 18 festgelegt. Ähnlich wird der Pegel |ω_x ^max| zum Begrenzen der Signale von dem Winkelratensensor 20 auf das Minimum von entweder 300 Grad/sec oder dem Bereich des Winkelratensensors 20 festgelegt.
Die Rohdaten des Querbeschleunigungsanteils A_y und der Winkelgeschwindigkeit ω_x von der Querbeschleunigungsmesseinrichtung 18 bzw. dem Winkelratensensor 20 werden durch entsprechende Filter 22, 24 in den Schritten 156 bzw. 162 gefiltert, um einen gefilterten Querbeschleunigungsanteil Ã_y bzw. eine gefilterte Winkelgeschwindigkeit ω_x bereitzustellen. Die Verwendung gefilterter Messungen ist zum Vermeiden eines falschen Eintritts in den Kippunterscheidungsalgorithmus und beim Verbessern des zugeordneten Unterscheidungsverfahrens durch den Maßalgorithmus 300.1 und den Energiealgorithmus 300.2 hilfreich. Die Filter 22, 24 sind beispielsweise Gleitende-Mittelwert-Filter mit einem gleitenden Mittelwertfenster von T_Avg, beispielsweise zwischen 10 und 15 msec, um einen geeigneten Kompromiss zwischen einer schnellen Signalantwort und einer Rauschreduzierung bereitzustellen. Beispielsweise würde bei einem Prozessor 26, der die Signale der Winkelgeschwindigkeit ω_x und des Querbeschleunigungsanteils A_y – wie hierin nachstehend angenommen wird – mit einer Abtastrate von 2500 Hz (was einem Abtastintervall dt von 0,4 ms entspricht) und einem Fenster von 12,8 ms gleichmäßig abtastet, ein gleitender Mittelwert für jedes Signal aus den letzten 32 erfassten Abtastwerten berechnet werden. Die einzelnen Abtastwerte des gleitenden Mittelwertes werden typischerweise gleichmäßig gewichtet, aber sie könnten alternativ nicht gleichmäßig gewichtet werden.
Im Allgemeinen können die Querbeschleunigungsmesseinrichtung 18 und der Winkelratensensor 20 einen Offsetfehler und/oder einen Driftfehler (die im Allgemeinen hierin als Sensoroffsetfehler bezeichnet werden) aufweisen, die, wenn sie nicht andernfalls kompensiert werden, darauf beruhende Kipperfassungsfehler verursachen können. Die Sensoroffsetfehler werden durch Filtern der zugeordneten Sensormessungen mit zugeordneten Filtern mit einer effektiven Grenzfrequenz gefiltert, die wesentlich niedriger ist – oder, anders ausgedrückt, mit einer effektiven Filterzeitkonstante, die wesentlich größer ist – als diejenige der zugeordneten zuvor beschriebenen Filter mit dem gleitenden Mittelwert, die einen gefilterten Querbeschleunigungsanteil Ã_y und die gefilterte Winkelgeschwindigkeit ῷ_x bereitstellen.
Beispielsweise werden der Beschleunigungsoffset Ã_y ^Offset und der Winkelgeschwindigkeitsoffset ῷ_x ^Offset aus den zugeordneten Rohmessungen der Winkelgeschwindigkeit ω_x bzw. des Querbeschleunigungsanteils A_y durch entsprechende Filter mit einem gleitenden Mittelwert in den Schritten 168 bzw. 170 herausgefiltert, wobei jedes Filter mit einem gleitenden Mittelwert ein zugeordnetes Filterfenster mit einer Breite von T_{Avg_Offset} z.B. etwa 4 sec, umfasst. Ausgehend vom Schritt 164 werden die gefilterten Werte des Beschleunigungsoffsets Ã_y ^Offset und des Winkelgeschwindigkeitsoffsets ῷ_x ^Offset nur aktualisiert, falls weder in den Maßalgorithmus 300.1 noch in den Energiealgorithmus 300.2 eingetreten wurde, was dadurch angezeigt wird, dass keiner der zugeordneten LAUFENDES_EREIGNIS_INDIKATORen – d.h. weder ein LAUFENDES_MASS_EREIGNIS_INDIKATOR noch ein LAUFENDES_ENERGIE-EREIGNIS_INDIKATOR – gesetzt ist. Demgemäß werden im Schritt 166 die über einen relativ langen Zeitraum gefilterten Werte des Beschleunigungsoffsets Ã_y ^Offset und des Winkelgeschwindigkeitsoffsets ῷ_x ^Offset nicht während der Zeiträume aktualisiert, bei denen sich der zugeordnete Querbeschleunigungsanteil A_y und Winkelgeschwindigkeit ω_x wesentlich von den zugeordneten Sensoroffsetwerten unterscheiden könnten.
Obwohl 4 die Erfassung und die Verarbeitung des Querbeschleunigungsanteils A_y vor derjenigen der Winkelgeschwindigkeit ω_x dargestellt ist, versteht es sich, dass die Reihenfolge umgekehrt werden könnte oder diese Vorgänge parallel ausgeführt werden könnten.
Der Maßalgorithmus 300.1, der Energiealgorithmus 300.2 und der Sicherungsalgorithmus 200 verwenden je Werte des gefilterten Querbeschleunigungsanteils Ã_y und der gefilterten Winkelgeschwindigkeit ῶ_x, die durch Subtrahieren der entsprechenden Sensoroffsets, d.h. des Beschleunigungsoffsets Ã_y ^Offset bzw. des Winkelgeschwindigkeitsoffsets ῷ_x ^Offset, kompensiert sind, um einen entsprechenden kompensierten Querbeschleunigungsanteil (A'y (t) = Ãy(t) – Ãy Offset(t)) bzw. eine kompensierte Winkelgeschwindigkeit (ω'x(t) = ῶx(t) – ῶx Offset(t)) bereitzustellen.
Unter Bezugnahme auf 5 beginnt der Sicherungsalgorithmus 200 mit dem Schritt 202, wobei zugehörige SICHERUNGS_EREIGNIS_INDIKATORen, d.h. ein BESCHLEUNIGUNGS_SICHERUNGS_EREIGNIS_INDIKATOR und ein KIPP_SICHERUNGSEREIGNIS_INDIKATOR, anfänglich gesetzt sind. Falls dann im Schritt 204 wieder entweder in den Maßalgorithmus 300.1 oder in den Energiealgorithmus 300.2 eingetreten wurde, was dadurch angezeigt wird, dass einer der zugeordneten LAUFENDES_EREIGNIS_INDIKATORen (d.h. der LAUFENDES_MASS_EREIGNIS_INDIKATOR oder der LAUFENDES_ENERGIEEREIGNIS_INDIKATOR) gesetzt sind und falls dann im Schritt 206 die Größe des kompensierten Querbeschleunigungsanteils A'_y größer als ein dritter Beschleunigungsschwellenwert AThr_3y ist, wird anschließend im Schritt 208 der BESCHLEUNIGUNGS_SICHERUNGS_EREIGNISINDIKATOR gesetzt. Andernfalls wiederholt sich das Verfahren ausgehend vom Schritt 204 mit dem Schritt 202. Nach dem Schritt 208 oder andernfalls ausgehend vom Schritt 206 wird, falls im Schritt 210 die Größe der kompensierten Winkelgeschwindigkeit ω'_x größer als ein dritter Winkelgeschwindigkeitsschwellenwert ωThr_3x ist, der KIPP_SICHERUNGS_EREIGNIS_INDIKATOR im Schritt 212 gesetzt. Anschließend oder andernfalls ausgehend vom Schritt 210 wiederholt sich das Verfahren mit dem Schritt 204. Demgemäß werden, falls die Zustände der Querbeschleunigung und der Winkelgeschwindigkeit, die dem Sicherungsalgorithmus 20 zugeordnet sind – nicht notwendigerweise gleichzeitig – erfüllt wurden, nachdem der Maßalgorithmus 300.1 oder der Energiealgorithmus 300.2 begonnen wurde und bevor beide beendet wurden, anschließend die entsprechenden zugeordneten SICHERUNGSEREIGNIS_INDIKATORen gesetzt, um ein Auslösen einer oder mehrerer zugeordneter Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung(en) 30 in Reaktion auf die Erfassung eines Kippereignisses entweder durch den Maßalgorithmus 300.1 oder den Energiealgorithmus 300.2 zu ermöglichen. Jeder der SICHERUNGS_EREIGNIS_INDIKATORen wird unabhängig gesetzt oder verriegelt, aber beide werden gleichzeitig zurückgesetzt und beide müssen gesetzt sein, damit eine oder mehrere zugeordnete Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung(en) 30 in Reaktion auf den Maßalgorithmus 300.1 oder den Energiealgorithmus 300.2 betätigt werden.
Alternativ kann der Sicherungsalgorithmus 200 derart ausgebildet sein, dass er nur einen der zuvor beschriebenen SICHERUNGS_EREIGNIS_INDIKATORen und die zugeordneten Kriterien umfasst, so dass das Sicherungskriterium auf eine Größe des kompensierten Querbeschleunigungsanteils A'_y reagiert, der zu einem ersten Zeitpunkt nach dem Anfangszeitpunkt entweder des Maßalgorithmus 300.1 oder des Energiealgorithmus 300.2 größer als ein dritter Beschleunigungsschwellenwert AThr_3y ist, oder eine Größe der kompensierten Winkelgeschwindigkeit ω'_x reagiert, die zu einem zweiten Zeitpunkt nach dem Anfangszeitpunkt größer als ein dritter Winkelgeschwindigkeitsschwellenwert ωThr_3x ist, wobei der Anfangszeitpunkt der Zeitpunkt ist, zu dem die zugeordneten Eintrittskriterien für den zugeordneten Maßalgorithmus 300.1 oder Energiealgorithmus 300.2 erfüllt sind, und der erste und der zweite Zeitpunkt nach dem Anfangszeitpunkt zueinander willkürlich sind. Beispielsweise könnte der Energiealgorithmus 300.2 lediglich in Reaktion darauf „gesichert" werden, dass der kompensierte Querbeschleunigungsanteil A'_y zu einem Zeitpunkt nach einem Anfangszeitpunkt des Energiealgorithmus 300.2 größer als ein dritter Beschleunigungsschwellenwert AThr_3y ist.
Das Überrollerfassungssystem 10 kann für eine verbesserte Zuverlässigkeit ausgebildet sein, indem der Sicherungsalgorithmus 200 auf einem Mikroprozessor implementiert wird, der von demjenigen getrennt ist, der zum Implementieren entweder des Maßalgorithmus 300.1 oder des Energiealgorithmus 300.2 verwendet wird, wobei in diesem Fall, falls der Sicherungsalgorithmus 200 nicht die LAUFENDES_EREIGNIS_INDIKATORen kennt, dann anstelle davon, dass er in Reaktion auf diese Indikatoren zurückgesetzt wird, die SICHERUNGS_EREIGNIS_INDIKATORen nach einer Verzögerung, beispielsweise ΔtEmax (z.B. 12 sec), nach einem Zeitpunkt zurück gesetzt werden, zu dem entweder das Sicherungskriterium zuletzt erfüllt war, so dass der Sicherungszustand aktiv bleibt, bis entweder ein Auslösen einer zugeordneten oder mehrerer zugeordneter Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung(en) 30 stattfand oder bis beide Algorithmen beendet wurden.
Der Maßalgorithmus 300.1 und der Energiealgorithmus 300.2 arbeiten jeweils gemäß der in 6 dargestellten allgemeinen Algorithmenstruktur, wobei jeder dieser Algorithmen allgemein durch das Bezugszeichen 300 gekennzeichnet wird. Eine dezimale Kennzeichnung für ein spezielles Bezugszeichen wird hierin verwendet, um einen speziellen Algorithmus zu bezeichnen. Obwohl beispielsweise das allgemeine Gesamtverfahren mit dem Bezugszeichen 300 bezeichnet wird, wird das Bezugszeichen 300.1 verwendet, um den Maßalgorithmus zu bezeichnen, und das Bezugszeichen 300.2 verwendet, um den Energiealgorithmus zu bezeichnen. Während als ein anderes Beispiel der allgemeine Berechnungsschritt des Algorithmus durch das Bezugszeichen 326 bezeichnet wird, wird das Bezugszeichen 326.1 verwendet, um den Algorithmusberechnungsschritt des Maßalgorithmus 300.1 im Speziellen zu bezeichnen, und das Bezugszeichen 326.2 wird verwendet, um den Algorithmusberechnungsschritt des Energiealgorithmus 300.2 zu bezeichnen. Die speziellen Gleichungen, die den speziellen Algorithmenschritten für jeden der Algorithmen zugeordnet sind, sind in Tabellenform in 8a–c bereitgestellt und die zugeordneten Parameter und deren Beispielwerte sind in Tabellenform in 9a–c bereitgestellt.
Unter Bezugnahme auf 6 beginnt der allgemeine Kippverarbeitungsalgorithmus mit Schritt 302, wobei ein zugeordneter LAUFENDES_EREIGNIS_INDIKATOR zurückgesetzt wird. Wenn er gesetzt ist, zeigt der LAUFENDES_EREIGNIS_INDIKATOR an, dass das Eintrittskriterium für den Kippverarbeitungsalgorithmus erfüllt wurde und dass das entsprechende Austrittskriterium nicht erfüllt wurde, so dass der zugeordnete Algorithmus aktiv ist. Anschließend werden im Schritt 150 die zugeordneten Daten, die von dem Algorithmus verwendet werden, gemäß einer Datenerfassung und einem Verarbeitungsalgorithmus 150, der vorstehend beschrieben wurde, erfasst und vorverarbeitet. Falls dann im Schritt 304 der LAUFENDES_EREIGNIS_INDIKATOR nicht gesetzt wurde – was anzeigt, dass Daten von einem potentiellen Überrollereignis nicht verarbeitet wurden und dass das Fahrzeug 12 dann nicht in ein Überrollereignis verwickelt ist – wird anschließend im Schritt 306 ein Satz von Eintrittskriterien ausgewertet und mit den zugeordneten Schwellenwerten verglichen, und falls die Eintrittskriterien erfüllt sind, dann wird im Schritt 308 der LAUFENDES_EREIGNIS_INDIKATOR gesetzt und im Schritt 310 der Algorithmus initialisiert, beispielsweise durch Initialisieren verschiedener dem Algorithmus zugeordneter dynamischer Variablen.
Andernfalls wird ausgehend vom Schritt 304, falls der LAUFENDES_EREIGNIS_INDIKATOR gesetzt wurde – was anzeigt, dass Daten von einem potentiellen Überrollereignis verarbeitet werden – dann im Schritt 312 ein zugeordnetes Zeitmaß, beispielsweise eine Abtastwertanzahl, aktualisiert, und im Schritt 400 werden die erneut erfassten Daten ausgewertet, um zu bestimmen, ob ein Sensor (d.h. die Querbeschleunigungsmesseinrichtung 18 oder der Winkelratensensor 20) rekalibriert werden müssen. Das mit dem Schritt 400 zusammenhängende Verfahren wird in 7 dargestellt und wird hierin nachstehend vollständiger beschrieben.
Falls ausgehend vom Schritt 400 ein oder mehrere Sensor(en) eine Rekalibrierung erfordern, dann werden im Schritt 314 der eine oder die mehreren Sensor(en), der bzw. die die Rekalibrierung erfordert bzw. erfordern, rekalibriert. Beispielsweise können sowohl die Querbeschleunigungsmesseinrichtung 18 als auch der Winkelratensensor 20 überprüfbar sein, wobei ein bekannter Stimulus an den Sensor angelegt werden kann und das entsprechende Sensorausgangssignal kalibriert werden kann, um den bekannten Stimulus darzustellen. Beispielsweise kann die Querbeschleunigungsmesseinrichtung 18 ein mikrobearbeitetes Massenelement aufweisen, das durch Federelementbalken gestützt wird, und ein elektrostatisches Feld kann zwischen dem Massenelement und einem Gehäuse angelegt werden, um den Balken um einen Betrag zu biegen, der einem Differenzbeschleunigungspegel entspricht. Anschließend wird ein Kalibrierungsfaktor berechnet, so dass das kalibrierte Ausgangssignal von den Dehnungserfassungselementen, die betriebsmäßig mit den Federelementbalken verbunden sind, dem Referenzbeschleunigungspegel entspricht. Falls im Schritt 316 das Verfahren von Schritt 314 anzeigt, dass ein oder mehrere Sensor(en) ausgefallen sind – falls es beispielsweise im Wesentlichen keine Änderung des Ausgangssignals in Reaktion darauf gibt, ob das Teststimulus an dem Sensor angelegt wird oder nicht, dann wird im Schritt 318 ein Fehlerzustand gesetzt, eine Warneinrichtung, beispielsweise Licht aktiviert, um den Fahrer des Fahrzeuges 12 zu alarmieren, und das Überrollerfassungssystem 10 wird davon abgehalten, irgendeine der Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtungen 30 auszulösen. Andernfalls werden ausgehend vom Schritt 316, d.h., falls weder die Querbeschleunigungsmesseinrichtung 18 noch der Winkelratensensor 20 ausgefallen sind, dann im Schritt 320 beide LAUFENDES_EREIGNIS_INDIKATORen – d.h. der LAUFENDES_MASS_EREIGNIS_INDIKATOR und der LAUFENDES_ENERGIE_EREIGNISINDIKATOR – in Reaktion darauf, dass es zumindest eine Sensorrekalibrierung gegeben hat, zurückgesetzt und das Verfahren beginnt wieder mit dem Schritt 150.
Andernfalls wird ausgehend vom Schritt 400, falls keiner der Sensoren eine Rekalibrierung erfordert, anschließend im Schritt 322 ein Austrittskriterium ausgewertet, um zu bestimmen, ob der Algorithmus bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das Eintrittskriterium des Schritts 306 wieder erfüllt ist, beendet werden sollte, um zu ermöglichen, dass in den Algorithmus wieder eingetreten werden kann. Falls ausgehend vom Schritt 322 die Austrittskriterien erfüllt sind, falls anschließend im Schritt 324 der Algorithmus der Energiealgorithmus 300.2 ist und falls anschließend im Schritt 306 in den Energiealgorithmus 300.2 eingetreten wurde und dieser anschließend im Schritt 322 infolge eines Timeouts (d.h. Δt > ΔtEmax ) verlassen wurde und in diesen anschließend über den Schritt 306 kurz wieder eingetreten wurde – d.h. während der nächsten Iteration des Algorithmus – nachdem er im Schritt 322 beendet wurde, fährt anschließend nach der p-ten aufeinanderfolgenden Beendigung im Schritt 322 – beispielsweise p = 3 – das Verfahren mit Schritt 314, wie hierin vorstehend beschrieben wurde, fort, wobei die Sensoren überprüft werden, und falls erforderlich rekalibriert werden. Andernfalls wird ausgehend vom Schritt 324 der zugeordnete LAUFENDES_EREIGNIS_INDIKATOR – d.h. der LAUFENDES_MASS_EREIGNIS_INDIKATOR oder der LAUFENDES_ENERGIE_EREIGNIS_INDIKATOR – im Schritt 320 zurückgesetzt, und das Verfahren beginnt von neuem mit Schritt 150.
Andernfalls werden ausgehend vom Schritt 322, falls im Schritt 306 in den Algorithmus eingetreten wurde und dieser nicht im Schritt 322 verlassen wurde, anschließend die zugeordneten Algorithmusberechnungen für die spezielle Iteration des Algorithmus durchgeführt, die einem speziellen Wert des Zeitmaßes entweder vom Schritt 310 oder vom Schritt 312 zugeordnet ist. Falls anschließend im Schritt 330 die zugeordneten Algorithmuserfassungskriterien in der speziellen Iteration des Algorithmus erfüllt sind und falls im Schritt 340 die SICHERUNGS_EREIGNIS_INDIKATOR(en) – d.h. der BESCHLEUNIGUNGS_SICHERUNGS_EREIGNIS_INDIKATOR und der KIPP_SICHERUNGSEREIGNIS_INDIKATOR – gesetzt wurden, dann wurde im Schritt 350 ein Überrollereignis erfasst, und die zugeordneten Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtungen 30 werden betätigt. Andernfalls fährt anschließend das Verfahren wiederholend mit dem Schritt 150 für die nächste Iteration entweder ausgehend vom Schritt 330, falls die Algorithmuserfassungskriterien nicht erfüllt sind, oder vom Schritt 340 fort, falls keiner der SICHERUNGS_EREIGNIS_INDIKATOR(en) gesetzt wurde – so dass das zugeordneten Sicherungskriterium zu einem Zeitpunkt entweder während des Maßalgorithmus 300.1 oder des Energiealgorithmus 300.2 nicht erfüllt war.
Obwohl sowohl der Maßalgorithmus 300.1 als auch der Energiealgorithmus 300.2 von den Messungen des Querbeschleunigungsanteils A_y und der Längswinkelgeschwindigkeit ω_x von der Datenerfassung und dem Vorverarbeitungsalgorithmus 150 abhängen, sind die anderen Variablen und Parameter, die jedem Algorithmus zugeordnet sind, ansonsten unabhängig voneinander, wie es auch die zugeordneten Eintrittskriterien im Schritt 306, die Algorithmusinitialisierungen im Schritt 310, die Austrittskriterien im Schritt 322, die Algorithmusberechnungen im Schritt 326 und die Algorithmusentscheidungskriterien im Schritt 330 sind, wobei Beispiele von allen zusammen in 8a, 8b, 8c, 9a und 9b detailliert dargestellt werden. Obwohl beispielsweise jeder Algorithmus ein Maß der Zeit seit dem Anfang bestimmt und ein Maß des Kippwinkels durch Integrieren der Messung der Längswinkelgeschwindigkeit ω_x berechnet, sind diese entsprechenden Zeitmaße unabhängig voneinander, wie es auch die entsprechenden Maße des Kippwinkels sind. Sowohl der Maßalgorithmus 300.1 als auch der Energiealgorithmus 300.2 nehmen an, dass sich das Fahrzeug anfänglich waagrecht befindet (d.h. θ(t_Eintritt) = 0), wenn die Verarbeitung durch die entsprechenden Algorithmen beginnt.
Das Verfahren 400 zum Bestimmen, ob entweder die Querbeschleunigungsmesseinrichtung 18 oder der Winkelratensensor 20 eine Rekalibrierung erfordern, oder nicht, ist in 7 dargestellt. Falls in den Schritten 402, 404, 406 und 408 die Größe der gefilterten Winkelgeschwindigkeit ω_x kontinuierlich einen vierten Winkelratenschwellenwert ῶx Thr_4 für einen zugeordneten Zeitraum Δtmaxω überschreitet, dann wird im Schritt 410 eine Rekalibrierung des Winkelratensensors 20 signalisiert. Falls andernfalls in den Schritten 412, 414, 416, 418 und 420 entweder die Größe des Kippwinkels θ^M vom Maßalgorithmus 300.1 oder der Kippwinkel θ^E vom Energiealgorithmus 300.2 kontinuierlich einen Kippwinkelschwellenwert θ^Thr für einen zugeordneten Zeitraum Δtmaxθ überschreitet, dann wird im Schritt 410 eine Rekalibrierung des Winkelratensensors 20 signalisiert. Andernfalls wird im Schritt 422 keine Rekalibrierung des Winkelratensensors 20 signalisiert. Falls in den Schritten 424, 426, 428 und 430 die Größe des gefilterten Seitenbeschleunigungsanteils Ã_y kontinuierlich einen vierten Querbeschleunigungsschwellenwert ÃThr_4y für einen zugeordneten Zeitraum ΔtmaxA überschreitet, dann wird eine Rekalibrierung der Querbeschleunigungsmesseinrichtung 18 im Schritt 432 signalisiert. Andernfalls wird im Schritt 434 keine Rekalibrierung der Querbeschleunigungsmesseinrichtung 18 signalisiert. Falls in einem der Schritte 410 oder 432 eine Rekalibrierung signalisiert wurde, fährt das Verfahren mit Schritt 314 fort, wie hierin vorstehend beschrieben wurde. Andernfalls wird keine Sensorrekalibrierung signalisiert und das Verfahren fährt mit dem Schritt 322 fort, wie hierin vorstehend beschrieben wurde.
Unter Bezugnahme auf 6, 8a–c und 9a–b wird der Maßalgorithmus 300.1 jetzt mit größerer Genauigkeit erläutert, wobei die Schritte von 6 eine Erfindung ".1" aufweisen, um ihre Zuordnung damit anzuzeigen. Der LAUFENDES_EREIGNIS_INDIKATOR für den Maßalgorithmus 300.1 – der als der LAUFENDES_MASSEREIGNIS_INDIKATOR bezeichnet wird – wird im Schritt 308.1 beim Erfüllen der Eintrittskriterien im Schritt 306.1 gesetzt und wird im Schritt 320.1 beim Erfüllen der Austrittskriterien im Schritt 322.1 zurückgesetzt. Der LAUFENDES MASS EREIGNIS INDIKATOR konnte beispielsweise einem speziellen Ort im Speicher 28 des zugeordneten Prozessors 26 entsprechen, der den Maßalgorithmus 300.1 implementiert. Nach dem Eintritt wird nach dem Schritt 306.1 der Maßalgorithmus 300.1 anschließend nicht verlassen, bis entweder das Maßereignisaustrittskriterium im Schritt 322.1 erfüllt ist oder bis ein Überrollereignis erfasst wird, das ein Auslösen der Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtungen 30 bewirkt. Nachdem die Maßereignisaustrittskriterien erfüllt sind und der Maßalgorithmus 300.1 verlassen wurde, kann in den Maßalgorithmus 300.1 nachfolgend wieder eingetreten werden, falls die zugeordneten Maßereigniseintrittskriterien anschließend erfüllt sind.
Im Schritt 306.1 ist das Eintrittskriterium des Maßalgorithmus 300.1 beispielsweise, dass die Größe des kompensierten Querbeschleunigungsanteils A'_y größer als ein erster Beschleunigungsschwellenwert ÃThr_1y ist, d.h.: |A'y(t)| > ÃThr_1y
Für ein Beispiel eines speziellen Fahrzeugtyps wurde basierend auf den tatsächlichen Überrolldaten der erste Beschleunigungsschwellenwert ÃThr_4y auf etwa 1,4 g gesetzt. Man sollte erkennen, dass dieser Schwellenwert sowie der Wert der anderen Parameter des Maßalgorithmus 300.1 im Allgemeinen von den Charakteristika des speziellen zugeordneten Fahrzeuges 12 oder der Klasse von Fahrzeugen abhängt und dass der spezielle Wert, der für ein spezielles Überrollerfassungssystem 10 verwendet wird, zum Verbessern der Unterscheidung in Abhängigkeit von der Art des zugeordneten Fahrzeuges 12 oder Klasse von Fahrzeugen eingestellt werden kann.
Im Schritt 310.1 wird beim ersten Eintritt in den Maßalgorithmus 300.1 nach dem Schritt 308.1 der Maßalgorithmus 300.1 initialisiert. Ein Abtastereigniszähler n^M und die Werte der Winkelpositionen θ^M(n^M – 1) und eine Maßfunktion R(n^M-1) werden initialisiert – beispielsweise mit Werten von Null. Auch wird der Abtastreitpunkt t^M(-1) kurz vor dem Zeitpunkt des Eintrittsereignisses auf einen Wert eines Zeitpunktes des Maßereigniseintrittes t^M(0) initialisiert, der auf einen Wert des aktuellen Zeitpunkts t initialisiert wird, und der Zeitraum Δt^M(0) seit dem Eintritt des Algorithmus wird auf einen Wert von Null initialisiert. Der hierin verwendete hochgestellte Buchstabe "M" bezieht sich auf Variablen, die dem Maßalgorithmus 300.1 zugeordnet sind.
Bei der nachfolgenden Iteration des Maßalgorithmus 300.1 wird, falls im Schritt 304.1 der LAUFENDES MASS EREIGNIS INDIKATOR gesetzt ist, anschließend im Schritt 312.1 die Abtastereignisanzahl n^M inkrementiert, der zugeordnete aktuelle Abtastzeitpunkt t^M(n^M) wird gleich der aktuellen Zeit t gesetzt und die Maßereigniszeit Δt^M wird als der Zeitraum, der sich vom Zeitpunkt des Maßereigniseintritts t^M(0) bis zum aktuellen Zeitpunkt t^M(n^M) erstreckt, wie folgt berechnet: ΔtM(nM) = tM(nM) – tM(0),
Im Schritt 322.1 ist das Austrittskriterium des Maßalgorithmus 300.1 beispielsweise, dass der Zeitraum seit dem Eintritt in den Algorithmus Δt^M(n^M) größer als ein Zeitdauerschwellenwert ΔtMmax ist, d.h.: ΔtM(nM) > ΔtMmax .
Für das Beispiel eines speziellen Fahrzeugtyps wurde basierend auf tatsächlichen Überrolldaten der Zeitraumschwellenwert Δt M / max auf etwa 165 msec gesetzt. Beim Austritt aus dem Maßalgorithmus 300.1 wird im Schritt 320.1 der LAUFENDES_MASS_EREIGNIS_INDIKATOR zurückgesetzt und unter der Voraussetzung der nachfolgenden Erfüllung der Eintrittskriterien im Schritt 306.1 verursacht dies, dass die dem Maßalgorithmus 300.1 zugeordneten Variablen im Schritt 310.1 initialisiert werden.
Falls im Schritt 322.1 das Austrittskriterium nicht erfüllt ist, dann werden die Berechnungen des Algorithmus des im Schritt 326.1 für die spezielle Iteration des Maßalgorithmus 300.1 wie folgt aktualisiert.
Zuerst wird die Winkelposition θ^M durch Integrieren des vorzeichenbehafteten Wertes der kompensierten Winkelgeschwindigkeit ω'_x wie folgt geschätzt: θM(nM) = θM(nM – 1) + ῶ'x(nM)·dt;wobei die Integrationszeitschrittweite dt durch die Differenz zwischen dem Zeitpunkt t^M (n^M) bei der aktuellen Iteration und dem Zeitpunkt bei der vorangegangenen Iteration t^M (n^M – 1) gegeben ist – wobei die Differenz bei einer gleichmäßigen Abtastrate wie folgt konstant wäre: dt = tM(nM) – tM(nM – 1);und die kompensierte Winkelgeschwindigkeit ω'_x gegeben ist durch: ω'x (t) = ῶx (t) – ῷx Offset (t).
Anschließend wird eine Maßfunktion R ausgewertet, die zum Berechnen eines Bewertungskriteriums FOM verwendet wird. Die Maßfunktion R ist gegeben durch:
Der erste Ausdruck der Maßfunktion R ist ein Dämpfungsausdruck, der das Produkt des vorangegangenen Wertes R(n^M – 1) multipliziert mit einem Dämpfungsfaktor
umfasst. Der Dämpfungspegel wird durch eine Konstante τ bestimmt, die von dem speziellen Fahrzeugtyp abhängt. Für ein Beispiel, das auf Überrollversuchsdaten für einen bestimmten Fahrzeugtyp basiert, wurde der Wert von τ auf etwa 400 sec festgelegt. Der Dämpfungsausdruck stellt sicher, dass das resultierende Bewertungskriterium FOM bei Ereignissen abnimmt, bei denen die Werte des kompensierten Querbeschleunigungsanteils A'_y oder der kompensierten Winkelgeschwindigkeit ω'_x nicht länger signifikant sind.
Der verbleibende Ausdruck der Maßfunktion R, der zu dem ersten Ausdruck addiert wird, ist das Produkt der folgenden drei Maße: Eines Kraftmaßes F^*, eines kinetischen Rotationsenergiemaßes KE^* und eines Potentialenergiemaßes PE^*.
Das Kraftmaß F^* ist als der aktuelle Abtastwert des kompensierten Querbeschleunigungsanteils A'_y gegeben, der gegeben ist durch: A'y(nM) = Ãy(t) – ÃOffsety (t).
Im Allgemeinen hängen Kraft und Beschleunigung durch das zweite Newtonsche Gesetz (F = M·A) zusammen. Das Kraftmaß F^* ist nicht notwendigerweise ein exaktes Maß der Kraft – was im Allgemeinen erfordern würde, dass die Vektornatur der Kraft und der Beschleunigung berücksichtigt wird – aber ist stattdessen ein Maß, das zumindest mit der Reaktionskraft F zusammenhängt, die auf das Fahrzeug 12 wirkt. Während eines typischen Kippereignisses des Fahrzeuges wird der kompensierte Querbeschleunigungsanteil A'_y durch eine Seitenkraft auf die Reifen oder den Radfelgenkranz verursacht. Diese Seitenkraft ist die gleiche Kraft, die für das Rotationsdrehmoment um das Zentrum der Fahrzeugmasse verantwortlich ist, die letztendlich zu einem Überrollen führt. Der kompensierte Querbeschleunigungsanteil A'_y stellt nicht notwendigerweise ein vollständiges Maß der tatsächlichen Reaktionskraft F dar. Beispielsweise kann der kompensierte Querbeschleunigungsanteil A'_y nicht notwendigerweise die Auswirkungen der Dynamik nicht starrer Körper, beispielsweise von Dämpfungskräften in dem/den Reifen oder anderen Dämpfungselementen oder von der Dynamik des Dämpfungssystems, berücksichtigen. Jedoch ist der kompensierte Querbeschleunigungsanteil A'_y – bei kleinen Winkeln und unter Ausschluss der Auswirkungen der Dynamik nicht starrer Körper – heuristisch proportional zur Reaktionskraft F, die verursacht, dass das Fahrzeug 12 kippt. Die Daten von schnellen oder ausgelösten Überrollversuchen zeigten, dass der kompensierte Querbeschleunigungsanteil A'_y etwa 20 msec früher signifikant wird, bevor eine signifikante kompensierte Winkelgeschwindigkeit ω'_x von dem Winkelratensensor 20 beobachtet wird. Obwohl das Kraftmaß F^* hierin bezüglich dem kompensierten Querbeschleunigungsanteil A'_y als linear dargestellt ist, versteht es sich, dass das Kraftmaß F^* eine andere Funktion (eine andere als eine lineare) oder einen andere Potenz (einen anderen als 1) des kompensierten Querbeschleunigungsanteils A'_y aufweisen kann.
Das kinetische Rotationsenergiemaß KE^* ist durch ω'_x gegeben. Im Allgemeinen besteht ein Zusammenhang zwischen dem kinetischen Rotationsenergiemaß KE^* und der kinetischen Rotationsenergie des Fahrzeuges. Beispielsweise ist für KE* = ῶ'2x das kinetische Rotationsenergiemaß KE^* mit der Proportionalitätskonstante I_x/2 proportional zur kinetische Rotationsenergie des Fahrzeuges 12. Jedoch könnte das kinetische Rotationsenergiemaß KE^* auch unterschiedlich dargestellt werden. Bei spielsweise könnten Potenzen von ῶ'x verwendet werden, die einen anderen Wert als 2 aufweisen, um das kinetische Rotationsenergiemaß KE^* aus der kompensierten Winkelgeschwindigkeit ω'_x zu bilden, oder das kinetische Rotationsenergiemaß KE^* könnte eine andere Funktion der kompensierten Winkelgeschwindigkeit ω'_x aufweisen.
Das Produkt des Kraftmaßes F^* und des kinetische Rotationsenergiemaßes KE^* schaffen ein Maß, das ein Überrollen schneller als die kompensierte Winkelgeschwindigkeit ω'_x alleine vorhersagt. Dies ermöglicht auch ein vorhersagendes Maß einer letztendlich kompensierten Winkelgeschwindigkeit ω'_x, weil beobachtet wurde, dass eine signifikante Seitenkraft, die aus einem kompensierten Querbeschleunigungsanteil A'_y ermittelt wurde, üblicherweise etwa 20 msec danach als eine erhöhte kompensierte Winkelgeschwindigkeit ω'_x erscheint. Außerdem erhöht das stärkere Gewichten der kompensierten Winkelgeschwindigkeit ω'_x als den kompensierten Querbeschleunigungsanteil A'_y, beispielsweise durch Verwendung des Quadrates der kompensierten Winkelgeschwindigkeit ω'_x, den Einfluss der aktuellen kompensierten Winkelgeschwindigkeit ω'_x bei dem resultierenden Bewertungskriterium FOM.
Das Potentialenergiemaß PE^* ist mit PE^* = sign(A'_y(n^M))·θ₀ + θ^M(n^M) als eine Konstante plus dem aktuellen Abtastwert der Winkelposition θ^M(n^M) gegeben. Die Konstante θ₀ hängt von dem speziellen Fahrzeug ab. Basierend auf Überrollversuchsdaten für einen speziellen Fahrzeugtyp beträgt beispielsweise der Wert von θ₀ etwa 0,1 Grad. Der konstante Ausdruck hat das selbe Vorzeichen wie entweder die kompensierte Winkelgeschwindigkeit ω'_x oder der kompensierte Querbeschleunigungsanteil A'_y unter der Annahme, dass beide Signale solche Vorzeichen haben, dass sie bei einem gegebenen Kippereignis das gleiche Vorzeichen haben. Das Einbeziehen des Potentialenergiemaßes PE^* im Produktausdruck der Maßfunktion R erhöht den Einfluss der Überrolldynamik bei dem resultierenden Bewertungskriterium FOM und erhöht dessen Größe bei Überrollereignissen mittlerer Geschwindigkeit, beispielsweise Ereignisse mit zugeordneten Auslösezeiten (time-to-fire: TTF) der Betätigungseinrichtung von typischerweise zwischen 140 bis 230 msec. (Die Grenzen dieses Bereiches können um 20 % vergrößert werden oder stärker von den Charakteristika des Fahrzeuges abhängen und könnten ferner für unterschiedliche Fahrzeugtypen unterschiedlich sein). Verglichen mit dem Kraftmaß F^* und mit dem kinetischen Rotationsenergiemaß KE^* ist das Potentialenergiemaß PE^* relativ wenig signifikant und könnte in einem reduzierten Überrollerfassungssystem ignoriert werden (indem beispielsweise PE^* = 1 gesetzt wird). Jedoch erscheint das Potentialenergiemaß PE^* bei der Unterauswahl von Überrollereignisfällen hilfreich, die mittlere Auslösezeiten der Betätigungseinrichtung vorweisen.
Das Bewertungskriterium FOM ist dann gegeben durch: FOM(nM) = |R(nM)|·(|R(nM)| – |R(nM – 1)|).
Das Bewertungskriterium FOM wird aus den Absolutwerten der zugeordneten Ausdrücke R(n^M) und R(n^M – 1) berechnet, so dass das Bewertungskriterium FOM von der Kipprichtung unabhängig ist. Der Ausdruck (|R(n^M)| – |R(n^M – 1)|) schafft ein Maß der Ableitung oder Steigung der Maßfunktion R bezüglich der Zeit, wobei die tatsächliche Steigung durch Dividieren dieses Ausdrucks durch das Abtastintervall dt (eine Konstante bei gleichmäßig abgetasteten Datensystemen) gegeben wäre. Dieser Steigungsfaktor in Verbindung mit einer nachstehend beschriebenen Schwellenwertfunktion hat den Effekt, dass es erforderlich ist, dass das Bewertungskriterium FOM über die Zeit zunimmt, damit ein Überrollereignis erfasst wird und zwar für ein resultierendes zugeordnetes Auslösen einer oder mehrerer Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung(en) 30.
Alternativ und insbesondere für relativ kleine Werte von (|R(n^M) – |R(n^M – 1)|) kann das Bewertungskriterium FOM gegeben sein durch: FOM(nM) = |R(nM)|.
Nach den Algorithmusberechnungen des Schritts 322.1 umfassen die im Schritt 330.1 ausgewerteten Algorithmuserfassungskriterien eine Mehrzahl von Erfassungsbedingungen, wie beispielsweise in 8c dargestellt ist. Falls alle Erfassungsbedingungen erfüllt sind – so dass im Allgemeinen ein Maßereignisschwellenwert überschritten wird – dann wird ein Auftreten eines Überrollens als wahrscheinlich betrachtet, und falls im Schritt 340 ein zugeordnetes Sicherungskriterium von dem Sicherungsalgorithmus 200 erfüllt ist, dann werden im Schritt 350 die zugeordnete eine oder die zugeordneten mehreren Sicherheitsbetätigungseinrichtung(en) 30 ausgelöst, um eine Verletzung des zugeordneten Insassen oder der zugeordneten Insassen zu verringern. Die Erfassungskriterien werden gemäß einer speziellen Erfassungsphilosophie etabliert. Idealerweise würden die Erfassungskriterien eine Erfassung eines jeglichen Kippereignisses bereitstellen, bei denen der Kopf den Innenraum des Fahrzeuges ausreichend heftig berühren würde (d.h. eine "Kopfraumeinengung" (head closure) auftreten würde), dass eine Verletzung des Insassen dadurch verringert werden könnte, indem rechtzeitig die zugeordnete eine oder die zugeordneten mehreren Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung(en) 30 betätigt werden würden, und würde für ein Ignorieren anderer Ereignisse sorgen. Falls jedoch ein solches ideales Verhalten nicht erreicht werden kann, dann können die Erfassungskriterien so angepasst werden, dass sie einen geeigneten Kompromiss bereitstellen. Um beispielsweise schwere Kippereignisse ausreichend schnell zu erfassen – d.h. ausreichend früher als die zugeordnete Kopfraumeinengungszeit, so dass die zugeordnete eine oder die zugeordneten mehreren Sicherheitsrückhalteeinrichtung(en) 30 rechtzeitig betätigt werden können und mit einer derartigen Rate, um das Verletrungsrisiko des Insassen zu verringern – kann es erforderlich sein, das Auslösen der zugeordneten einen oder der zugeordneten mehreren Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung(en) 30 in Reaktion auf schwere Überrollereignisse zu akzeptieren, bei denen das Fahrzeug nicht vollständig überrollt (beispielsweise das Anfahren eines Randsteins (curb trip) oder Kippereignisse des Typs mit einer Verzögerung im mittleren g-Bereich bis zu einem hohen g-Bereich (mid-to-high-g deceleration type roll events)).
Als eine erste Erfassungsbedingung des Schritts 330.1 wird die Maßereigniszeit Δt^M überprüft, ob sie sich in einem Zeitraum von Maßereigniszeiten (Δt M / min, Δt M / max) wie folgt befindet: ΔtMmin ≤ ΔtM ≤ ΔtMmax .
Beispielsweise betragen die zugeordneten minimalen und maximalen Ereigniszeiten für eine spezielle Fahrzeugklasse ΔtMmin = 40 msec und ΔtMmax = 165 msec, so dass der seit der Ereignisauslösung verstrichene Zeitraum innerhalb eines speziellen Zeitfensters fällt. Die Randbedingung mit der minimalen Maßereigniszeit
vermeidet, dass Ereignisse mit einer harten seitlichen Kraftzufuhr von sehr kurzer Dauer eine unbeabsichtigte Erfassung verursachen, während eine ausreichend frühzeitige Auslösung der Sicherheitsrückhalteeinrichtung ermöglicht wird, um die frühesten beobachteten Kopfraumeinengungszeiten einzuhalten. (Die Kopfraumeinengungszeit ist der Zeitpunkt, zu dem der Kopf eines Insassen den Innenraum des Fahrzeuges berührt.) Typischerweise wird bei einem schwerwiegenden Anfahren eines Randsteins oder bei schwerwiegenden Verzögerungsschlitterereignissen die Eintrittszeit in den Kippunterscheidungsalgorithmus etwa 20 msec nach dem Anfang des Kippereignisses (d.h. der Anfang des physikalischen Ereignisses) auftreten. Der früheste Zeitpunkt, zu dem der Kippunterscheidungsalgorithmus beginnen könnte, die Airbags auszulösen, wäre dann etwa 60 msec nach dem Beginn des Kippereignisses (Eintrittszeitpunkt + 40 msec). Die schnellsten beobachteten Kopfraumeinengungszeiten sind in der Größe von 115 msec nach dem Beginn des Kippereignisses. Unter der Annahme, dass die zugeordnete Datenverarbeitung und das Auslösen der Sicherheitsrückhalteeinrichtung (beispielsweise das Aufblasen des Airbags) etwa 30 msec dauert, wäre die Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung 30 in diesen Fällen bei etwa 90 msec nach dem Beginn des Kippereignisses vollständig eingesetzt. Die minimale Auslösezeit Δt^min stellt sicher, dass die Information, die in den Signalen von der Querbeschleunigungsmesseinrichtung 18 und dem Winkelratensensor 20 bereitgestellt wird, soweit wie möglich genutzt wurde, während immer noch eine Auslöseentscheidung rechtzeitig gemacht wird, so dass eine Kopfraumeinengung bei schwerwiegenden Ereignissen vermieden wird. Der maximale Auslösezeitraum Δt^max reduziert die Anfälligkeit des Kippunterscheidungsalgorithmus auf zusammengesetzte Ereignisse und kann auch ermöglichen, dass der Kippunterscheidungsalgorithmus zurückgesetzt werden kann, und dass eine zweite "wirkliche" Auslösung eines Überrollens bei einem Unfall erfasst werden kann, bei dem das zweite von zwei zeitlich beabstandeten seitlichen Ereignissen zu einem Überrollen führt. Falls sich im Schritt 330.1 die Maßereigniszeit Δt^M innerhalb des spezifizierten Zeitraumes befindet, dann ist die erste Erfassungsbedingung erfüllt und zusätzliche Erfassungskriterien werden im Schritt 330.1 ausgewertet. Anderenfalls fährt das Verfahren für die nächste Interration mit dem Schritt 150 fort.
Als eine zweite Erfassungsbedingung des Schritts 330.1 wird das Bewertungskriterium FOM mit einer Schwellenwertfunktion FOM^Thr(Δt^M) verglichen, die bei der beispielhaften Fahrzeugplattform ausreichend schnelle Unterscheidungszeiten für im Wesentlichen alle Ereignisse bereitstellt, wie es gemäß der zuvor beschriebenen Erfassungsphilosophie erforderlich ist. Die Schwellenwertfunktion FOM^Thr(Δt^M) hat beispielsweise die folgende Form: FOMThr(ΔtM) = A·ΔtM + B
Die zugeordnete zweite Erfassungsbedingung ist gegeben durch: FOM(nM) > FOMThr(ΔtM).
Beispielsweise sind basierend auf Daten von einem Satz von Überrollversuchen eines speziellen Fahrzeugtyps A und B gegeben als A = 6,46*10¹¹(g²deg⁶/ms*s⁴) und B = –2,34*10¹³ (g²deg⁶/s⁴) für (40 msec ≤ Δt^M < 96 msec), und als A = 2,59*10¹¹ (g²deg⁶/ms*s⁴) und B = 1,36*10¹³ (g²deg⁶/s⁴) für (96 msec ≤ Δt^M ≤ 165 msec). Das Bewertungskriterium FOM und die Schwellenwertfunktion FOM^Thr(Δt^M) haben beispielsweise beide die technische Einheit von [g²deg⁶/s⁴]. Im Allgemeinen würden unterschiedliche Fahrzeugtypen entweder unterschiedliche Parameterwerte oder unterschiedliche Funktionsformen für die Schwellenwertfunktion FOM^Thr(Δt^M) haben. Man hat herausgefunden, dass eine Schwellenwertfunktion mit mehreren Segmenten FOM^Thr(Δt^M), die beispielsweise eine Mehrzahl linearerer Segmente umfasst, für das Verhalten des Kippunterscheidungsalgorithmus nützlich ist. Die vorstehende beispielhafte Schwellenwertlinie wurde aus Daten entwickelt, die mit einer Rate von 1250 Hertz mit einem Zeitschritt von 0,8 ms abgetastet wurden. Die Schwellenwertfunktion FOM^Thr(Δt^M) wäre bei unterschiedlichen Datenabtastraten wegen der Unterschiede in den Ergebnissen der Integrationen, die bei der Berechnung des Bewertungskriteriums FOM beteiligt sind, unterschiedlich. Generell könnte die Schwellenwertfunktion FOM^Thr(Δt^M) entweder durch eine Funktion der Zeit, durch eine stückweise Funktion der Zeit oder durch eine Zuordnungstabelle mit Zeitbezug dargestellt werden. Während die Schwellenwertfunktion FOM^Thr(Δt^M) im Allgemeinen eine Funktion der Zeit ist – beispielsweise der Zeitraum seit dem Anfang – versteht es sich außerdem, dass diese Schwellenwertfunktion FOM^Thr(Δt^M) in manchen Fällen konstant sein könnte, d.h. konstant bezüglich der Zeit. Falls im Schritt 330.1 das Bewertungskriterium FOM die Schwellenwertfunktion FOM^Thr(Δt^M) überschreitet, dann ist die zweite Erfassungsbedingung erfüllt und zusätzliche Erfassungskriterien werden im Schritt 330.1 ausgewertet. Anderenfalls fährt das Verfahren für die nächste Interration mit dem Schritt 150 fort.
Als eine dritte Erfassungsbedingung des Schritts 330.1 wird das Bewertungskriterium FOM wie folgt überprüft, um zu erkennen, ob es zum Zeitpunkt der voraussichtlichen Auslösung der Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung(en) 30 zeitlich in der Größe ansteigt: |FOM(nM)| > |FOM(nM – 1)|UND |FOM(nM| > |FOM(nM – m)|, wobei m > 1, z.B. m = 6.
Es ist beabsichtigt, dass die dritte Erfassungsbedingung einen Einsatz in Fällen vermeidet, bei denen beispielsweise die Schwellenwertfunktion FOM^Thr(Δt), z. B. bei Δt = 40 msec, überschritten wird, aber bei denen das Ereignis abgeklungen ist (bei denen beispielsweise entweder die Größe von A_y oder die Größe von ω_x oder beide abnahmen). Falls im Schritt 330.1 das Bewertungskriterium FOM zeitlich zunimmt, dann ist die dritte Erfassungsbedingung erfüllt und zusätzliche Erfassungskriterien werden im Schritt 330.1 ausgewertet. Anderenfalls fährt das Verfahren für die nächste Interration mit dem Schritt 150 fort.
Als eine vierte Erfassungsbedingung des Schritts 330.1 wird die Größe des kompensierten Querbeschleunigungsanteils A'_y zum Zeitpunkt des voraussichtlichen Auslösens der Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung(en) 30 mit einem zweiten Beschleunigungsschwellenwert AThr_2y wie folgt verglichen: A'y (nM)| > AThr_2y .
Die vierte Erfassungsbedingung vermeidet, dass ein Ausfall des Winkelratensensors 20 in einem Modus, der ein Signal mit einer großen, falschen kompensierten Winkelgeschwindigkeit ω'_x verursacht, eine unerwünschte Auslösung der Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung(en) 30 verursacht. Beispielsweise würde ein zweiter Beschleunigungsschwellenwert AThr_2y mit einem Wert von 0,7 g wahrscheinlich nicht während normaler Fahrzustände überschritten werden, bei denen kein seitliches Rutschen des Reifens auf der Fahroberfläche vorhanden ist. Falls im Schritt 330.1 die Größe des kompensierten Querbeschleunigungsanteils A'_y größer als der zweite Beschleunigungsschwellenwert AThr_2y ist, dann ist die vierte Erfassungsbedingung erfüllt und zusätzliche Erfassungskriterien werden im Schritt 330.1 ausgewertet. Anderenfalls fährt das Verfahren für die nächste Interration mit dem Schritt 150 fort.
Als eine fünfte Erfassungsbedingung des Schritts 330.1 wird die Größe der kompensierten Winkelgeschwindigkeit ω'_x mit einem zugeordneten zweiten Kippratenschwellenwert ω^Thr_2 zum Zeitpunkt der voraussichtlichen Auslösung der Sicherheitsbetätigungseinrichtung(en) 30 wie folgt verglichen: ω'x(nM)| > ωThr_2.
Beispielsweise beträgt der zweite Kippratenschwellwert ω^Thr_2 etwa 50 Grad/sec. Die fünfte Erfassungsbedingung stellt sicher, dass das Fahrzeug 12 eine signifikante Winkelgeschwindigkeit zum Zeitpunkt der Auslösung der Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung(en) 30 erfährt. Die zweite und die fünfte Erfassungsbedingung vermeiden in Kombination, dass schwere Seitenaufprallereignisse die Sicherheits rückhaltebetätigungseinrichtung(en) 30 auslösen. Die fünfte Erfassungsbedingung vermeidet auch, dass eine ausgefallene Querbeschleunigungsmesseinrichtung 18 – die ein großes, falsches Querbeschleunigungssignal anzeigt – eine nicht beabsichtigte Auslösung der Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung(en) 30 verursacht. Falls im Schritt 330.1 die Größe der kompensierten Winkelgeschwindgkeit ω'_x größer als der zweite Kippratenschwellenwert ω^Thr_2 ist, dann ist die fünfte Erfassungsbedingung erfüllt und das Verfahren fährt mit dem Schritt 340 fort. Anderenfalls fährt das Verfahren für die nächste Interration mit dem Schritt 150 fort.
Der hierin beschriebene Maßalgorithmus 300.1 wurde mit Daten von einer Serie von Fahrzeugüberrollversuchen erfolgreich getestet, und es wurde gezeigt, dass er eine zuverlässige Vorhersage eines letztendlichen Überrollens des Fahrzeuges bereitstellt. Bei Kippereignissen, die durch eine hohe Querbeschleunigung ausgelöst werden, kann eine Vorhersage relativ schnell gemacht werden, was ermöglicht, dass der Maßalgorithmus 300.1 die Airbags vor einer Kopfraumeinengung bei dem Typ von Kippereignissen einsetzt, wo die Kopfraumeinengung typischerweise am schnellsten auftritt. Im Allgemeinen ist der Maßalgorithmus 300.1 beim Bereitstellen einer relativ frühzeitigen Überrollerfassung und einem relativ frühen Auslösezeitpunkt (time-to-fire; TTF) der zugeordneten Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung(en) 30 bei Kippereignissen in einem kurzen Zeitraum und bei Kippereignissen in einem mittleren Zeitraum, ähnlich wie bei einem Anfahren eines Randsteines und bei Ereignissen des Typs mit einer Querverzögerung mit einem hohen g-Wert nützlich.
Demgemäß stellt das Überrollerfassungssystem 10, das den Maßalgorithmus 300.1 umfasst, eine verbesserte Unterscheidung eines Überrollens eines Fahrzeuges durch Folgendes bereit, was Überrollairbagauslösezeiten erlaubt, die die Kopfraumeinengungszeiten für einen Insassen erfüllen, während unbeabsichtigte Auslösungen minimiert werden:
Verwendung der gemessen Querbeschleunigung, um das Vorhersagen einer zukünftigen (20 bis 30 msec späteren) Kippbewegung zu unterstützen;
Kombinieren der Querbeschleunigung mit der Winkelgeschwindigkeit und dem Gesamtdrehwinkel, um ein Maß des aktuellen Rotationszustandes und der Dynamik und die Anregungsfunktion zu erzeugen, die die Drehung hervorruft, ohne dass es erforderlich ist, die anfängliche Fahrzeugwinkelinformation für Kippereignisse zu verwenden, wo der Anfangswinkel weniger als 20° von der Horizontalen beträgt; und
Verwendung von fahrzeugspezifischer Dynamikeigenschaften, wie sie von Überrollversuchsdaten hergeleitet werden) in Kombination mit früher gemessenen Fahrzeugreaktionen, um eine Vorhersage eines letztendlichen Überrollen des Fahrzeuges zu ermöglichen, bevor eine solche Folge definitiv ist.
Bezugnehmend auf 10 sind vier unterschiedliche Versuchszustände für ein Fahrzeug – die als Versuch A, Versuch B, Versuch C und Versuch D bezeichnet sind, zu Veranschaulichungszwecken und zwecks Vergleich des Maßalgorithmus 300.1 mit dem Energiealgorithmus 300.2 (der Energiealgorithmus 300.2 ist hierin nachstehend vollständiger beschrieben) tabellenartig dargestellt. Die Versuche A und B sind Versuche vom Korkenziehertyp, die Zustände darstellen, bei denen der Energiealgorithmus 300.2 eine schnellere Überrollerfassung zeigt als der Maßalgorithmus 300.1, und die Versuche C und D sind Verzögerungsschlitterversuche, bei denen der Maßalgorithmus 300.1 eine schnellere Überrollerfassung als der Energiealgorithmus 300.2 zeigt. Das Fahrzeug überrollte sich in den Versuchen A und D, aber es überrollte sich nicht in den Versuchen B und C, aber es erreichte jedoch einen maximalen Kippwinkel von 37 Grad bzw. 34 Grad. Die anfängliche Fahrzeuggeschwindigkeit, die durchschnittliche Fahrzeugverzögerung und die zugeordneten Erfassungs- und Ereigniszeiten sind auch in 10 tabellenartig dargestellt, wobei die Kopfraumeinengungszeit der Zeitpunkt ist, zu dem der Kopf des Insassen (des Dummies) tatsächlich gegen den Innenraum des Fahrzeuges geprallt ist.
Unter Bezugnahme auf 11a–d werden die gefilterte Kipprate (Winkelrate) von dem Winkelratensensor 20, der Kippwinkel, und die gefilterte Querbeschleunigung von einer Querbeschleunigungsmesseinrichtung 18 als eine Funktion der Zeit für jeden der Versuche A bis D jeweils gemäß den Zuständen dargestellt, die in 10 tabellenartig dargestellt sind.
Unter Bezugnahme auf 12 wird das berechnete Bewertungskriterium FOM für die Versuche C und D als eine Funktion der Maßereigniszeit Δt^M, d.h. dem Zeitraum seit dem Anfang des Maßalgorithmus 300.1, für die tatsächlichen Schlitterverzögerungsversuche eines speziellen Fahrzeugtyps gemäß der Tabelle von 10 aufgetragen. 12 stellt auch eine zugeordnete Schwellenwertfunktion FOM^Thr(Δt^M) für den speziellen Fahrzeugtyp dar. Der Versuch D verursachte, dass das Fahrzeug übergerollt ist, und der Versuch C erreichte einen maximalen Drehwinkel von etwa 34°. Das Bewertungskriterium FOM(n^M), das durch den hierin beschriebenen Maßalgorithmus 300.1 in Verbindung mit der zugeordneten Schwellenwertfunktion FOM^Thr(Δt^M) be rechnet wurde, ermöglicht eine Auslösezeit (firing time; TTF) von 98 msec nach dem Anfang des Kippereignisses für den Versuch D, bei dem das Fahrzeug überrollte, was sich wesentlich vor der zugeordneten Kopfraumeinengungszeit von 196 msec befindet, was so 98 msec bereitstellt, innerhalb derer der zugeordnete eine oder die zugeordneten mehreren Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung(en) 30 ausgelöst werden können. Die Sicherungskriterien des zugeordneten Sicherungsalgorithmus 200 waren 26 msec nach dem Anfang des Kippereignisses erfüllt, was wesentlich früher stattfand, bevor das Erfassungskriterium von dem Maßalgorithmus 300.1 erfüllt war. Vergleichsweise waren die Erfassungskriterien des hierin nachstehend beschriebenen Energiealgorithmus 300.2 für das Ereignis von des Versuch D bis nach 594 msec nach dem Anfang des Kippereignisses nicht erfüllt, was wesentlich nach der zugeordneten Kopfraumeinengungszeit ist, was so den Nutzen des Maßalgorithmus 300.1 für das Überrollereignis des Versuchs D darstellt.
Bezugnehmend auf 6, 8a–c und 9a–b wird der Energiealgorithmus 300.2 genauer erläutert, wobei die Schritte von 6 die Erfindung ".2" aufweisen, um ihre Zuordnung damit anzuzeigen. Der LAUFENDES_EREIGNIS_INDIKATOR für den Energiealgorithmus 300.2 – der als der LAUFENDES_ENERGIE_EREIGNIS_INDIKATOR bezeichnet wird – wird im Schritt 308.2 beim Erfüllen der Eintrittskriterien im Schritt 306.2 gesetzt und wird im Schritt 320.2 beim Erfüllen der Austrittskriterien im Schritt 322.2 zurückgesetzt. Der LAUFENDES_ENERGIE_ER-EIGNIS_INDIKATOR könnte beispielsweise einem speziellen Ort im Speicher 28 des zugeordneten Prozessors 26 entsprechen, der den Energiealgorithmus 300.2 implementiert. Bei den nach dem Eintritt folgenden Schritten 306.2 wird der Energiealgorithmus 300.2 nachfolgend nicht verlassen, bis entweder das Energieereignisaustrittskriterium im Schritt 322.2 erfüllt ist oder bis ein Kippereignis erfasst wird, das ein Auslösen der Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtungen 30 verursacht. Nachdem das Energieereignisaustrittskriterium erfüllt ist und der Energiealgorithmus 300.2 verlassen wurde, kann in den Energiealgorithmus 300.2 nachfolgend wieder eingetreten werden, falls das zugeordnete Energieeintritteintrittskriterium nachfolgend erfüllt ist.
Der Energiealgorithmus 300.2 verwendet das Signal der Winkelgeschwindigkeit ω_x von dem Winkelratensensor 20, um den Kippzustand des Fahrzeuges zu bestimmen und die Gesamtenergie (kinetische Rotationsenergie und Potentialenergie) des Fahrzeuges 12 mit dem zu vergleichen, was zum vollständigen Überrollen erforderlich ist.
Im Schritt 306.2 ist das Eintrittskriterium des Energiealgorithmus 300.2 beispielsweise, dass die Größe des kompensierten Querbeschleunigungsanteils A'_y größer als ein erster Beschleunigungsschwellenwert AThr_1y ist oder dass die Größe der kompensierten Winkelgeschwindigkeit ω'_x größer als ein erster Kippratenschwellenwert ω^Thr_1 ist, d.h.: |A'y (nE) > AThr_1y oder |ω'x(nE)| > ωThr_1
Bei einem Beispiel eines speziellen Fahrzeugtyps wurden auf Basis tatsächlicher Überrolldaten der erste Beschleunigungsschwellenwert AThr_1y auf etwa 1,4 g (wie für den Maßalgorithmus 300.1) und der erste Kippratenschwellenwert ω^Thr_1 auf etwa 19 Grad/sec gesetzt. Es ist zu erkennen, dass dieser Schwellenwert sowie der Wert der anderen Parameter des Energiealgorithmus 300.2 im Allgemeinen von den Charakteristika des speziellen zugeordneten Fahrzeuges 12 oder der zugeordneten Klasse von Fahrzeugen abhängt und dass der spezielle Wert, der bei einem speziellen Überrollerfassungssystem 10 verwendet wird, für eine verbesserte Unterscheidung in Abhängigkeit von der Art des zugeordneten Fahrzeuges 12 oder der zugeordneten Klasse von Fahrzeugen angepasst werden kann.
Im Schritt 310.2 wird beim anfänglichen Eintritt in den Energiealgorithmus 300.2 nach dem Schritt 306.1 der Energiealgorithmus 300.2 initialisiert. Ein Abtastereigniszähler n^E und der Wert für die Winkelposition θ^E(–1) werden initialisiert – beispielsweise mit Werten von Null. Auch der Abtastzeitpunkt t^E(–1) gerade vor dem Zeitpunkt des Eintrittsereignis wird auf einen Wert des Zeitpunktes des Ereignisenergieeintritts t^E(0) initialisiert, der auf einen Wert des aktuellen Zeitpunkts t initialisiert wird, und der Zeitraum Δt^E(0) seit dem Eintritt in den Algorithmus wird auf einen Wert von Null initialisiert. Außerdem werden ein zweiter Abtastereigniszähler n E / ω sowie ein Zeitraum Δt^E* seit der Änderung der Kipprichtung auf Null initialisiert. Der hierin verwendete hochgestellte Buchstabe "E" bezeichnet die dem Energiealgorithmus 300.2 zugeordneten Variablen.
Falls im Schritt 304.2 der LAUFENDES_ENERGIE_EREIGNIS_INDIKATOR gesetzt ist, dann wird bei der nachfolgenden Iteration des Energiealgorithmus 300.2 im Schritt 312.2 der Abtastereigniszähler n^E inkrementiert, der zugeordnete aktuelle Abtastzeitpunkt t^E(n^E) wird gleich dem aktuellen Zeitpunkt t gesetzt und der Energieereigniszeitraum Δt^E wird wie folgt als der Zeitraum berechnet, der sich vom Zeitpunkt des Energieereigniseintritts t^E(0) zum aktuellen Zeitpunkt t^E(n^E) erstreckt: ΔtE (nE) = tE(nE) – tE(0).
Im Schritt 322.2 ist beispielsweise ein Austrittskriterium des Energiealgorithmus 300.2 ist, dass die Energieereigniszeit Δt^E größer als ein maximaler Zeitdauerschwellenwert Δt E / max ist, d.h.: ΔtE(nE) > ΔtEmax .
Ein weiteres Austrittskriterium des Energiealgorithmus 300.2 ist beispielsweise, dass der Energieereigniszeitraum Δt^E größer als ein minimaler Zeitraumschwellenwert Δt E / min ist und dass der Zeitraum, seit dem das Eintrittskriterium des Schritts 306.2 das letzte Mal erfüllt wurde, größer als ein zweiter Zeitraumschwellenwert Δt E / Event ist, d.h. wie folgt: ΔtE(nE) > ΔtMmin und ΔtE(nE) – ΔtE* > ΔtEEvent .
Der Energiealgorithmus 300.2 erfordert einen wesentlichen längeren Zeitraum als der Maßalgorithmus 300.1, bevor er wieder gestartet wird (d.h. aus ihm ausgetreten wird und zurückgesetzt wird) wegen der Möglichkeit von relativ langsamen Überrollereignissen. Für das Beispiel eines speziellen Fahrzeugtyps wurden basierend auf tatsächlichen Überrolldaten der Zeitraumschwellenwert ΔtMmax auf etwa 12 sec, der minimale Zeitraumschwellenwert ΔtEmin auf etwa 4 sec und der zweite Zeitraumschwellenwert ΔtMEvent auf etwa 2 sec gesetzt. Demgemäß wird bei diesem Beispiel der Energiealgorithmus 300.2 für zumindest 4 sec aber nicht länger als 12 sec ausgeführt und wird in Abhängigkeit von diesen Beschränkungen verlassen, falls der Zeitraum, seit dem das Eintrittskriterium das letzte Mal erfüllt war, 2 sec überschreitet. Beim Austritt aus dem Energiealgorithmus 300.2 wird der LAUFENDES_ENERGIE_EREIGNIS_INDIKATOR im Schritt 320.2 zurückgesetzt, nach welchem die anschließende Erfüllung der Eintrittskriterien im Schritt 306.2 verursacht, dass die dem Energiealgorithmus 300.2 zugeordneten Variablen im Schritt 310.2 initialisiert werden.
Falls im Schritt 322.2 das Austrittskriterium nicht erfüllt ist, dann werden die Algorithmusberechnungen im Schritt 326.2 für die spezielle Iteration des Energiealgorithmus 300.2 wie folgt aktualisiert.
Zuerst wird die Winkelposition θ^E geschätzt, indem der vorzeichenbehaftete Wert der kompensierten Winkelgeschwindigkeit ω'_x wie folgt integriert wird: θE(nE) = θE(nE – 1) + ω'x(nE)·dt;wobei die Integrationszeitschrittweite dt durch die Differenz zwischen dem Zeitpunkt t^E(n^E) bei der aktuellen Iteration und dem Zeitpunkt bei der vorangegangenen Iteration t^E(n^E – 1) – wobei die Differenz bei einer gleichmäßigen Abtastrate konstant wäre – wie folgt gegeben ist: dt = tE(nE) – tE(nE – 1);und die kompensierte Winkelgeschwindigkeit ω'_x gegeben ist durch: ω'x(t) = ῶx(t) – ῶOffsetx (t).
Im Schritt 326.2 sind die Berechnungen des Algorithmus ferner dazu ausgebildet, Offsets in dem Signal der Winkelgeschwindigkeit ω_x entweder aufgrund eines Gyroskopfehlers oder eines Offsets infolge einer signifikanten Fahrzeugbewegung zu kompensieren, die nicht anders in geeigneter Weise in der kompensierten Winkelgeschwindigkeit ω'_x kompensiert werden können, insbesondere bei holprigen Straßenbedingungen, bei denen das Signal der Winkelgeschwindigkeit ω_x ein stark oszillierendes Verhalten zeigen kann. Der Energiealgorithmus 300.2 beendet sich nicht innerhalb von zumindest Δt M / Event Sekunden, beispielsweise 2 Sekunden, nach dem letzten Zeitpunkt, zu dem die Algorithmuseintrittskriterien erfüllt waren, was dadurch für eine ausgedehnte Dauer des Energiealgorithmus 300.2 von bis zu Δt E / max Sekunden, beispielsweise 12 Sekunden, sorgt, die zu wesentlichen Kippwinkelintegrationsfehlern (beispielsweise 24° bis 36°) bei einem relativ kleinen Offset – beispielsweise 2 bis 3 Grad/sec – in dem Signal von dem Winkelratensensor 20 führen kann. Auf einer holprigen Straße kann das Fahrzeug 12 eine starke oszillierende Kippbewegung zeigen und ein "holprige-Straße-Ereignis" würde durch eine Winkelgeschwindigkeit ω_x gekennzeichnet sein, die um den wahren Winkelgeschwindigkeits-Offset ῶ Offsetx (t) oszilliert. Beispielsweise ist unter Bezugnahme auf 13 ein Signal der Winkelgeschwindigkeit ω_x mit einem wahren Winkelgeschwindigkeits-Offset ῶ Offsetx (t) von –6,5 Grad/Sekunde als Funktion der Zeit aufgetragen. Weil typische Kippereignisse keine Änderung des Vorzeichens der kompensierten Winkelgeschwin digkeit ω_x während des Kippereignisses zeigen, ist es möglich, einen Zustand mit einer holprigen Straße aus dem Oszillieren des Signals der kompensierten Winkelgeschwindigkeit ω'_x zu erkennen. Unter diesen Bedingungen wird der integrierte Kippwinkel θ^E jedes Mal, wenn die kompensierte Winkelgeschwindigkeit ω'_x das Vorzeichen ändert, in Richtung 0° gemäß der vorliegenden Gleichung gedämpft:
wobei der Zähler n E / ω gleich dem Ereignisabtastwertzähler n^E zum Zeitpunkt der Umkehr gesetzt wird, was ein Dämpfen des Kippwinkels θ^E um einen Betrag zwischen 0,1 % und 50 % bereitstellt, jedes Mal, wenn die kompensierte Winkelgeschwindigkeit ω'_x die Richtung ändert, und zwar in Abhängigkeit von dem Zeitraum seit der letzten Änderung der Richtung.
Unter Bezugnahme auf 14 wird die Auswirkung der zuvor beschriebenen Kompensation des Kipposzillationseffekts dargestellt, wobei der Kippwinkel θ^E, der von den in 13 dargestellten Daten der Winkelgeschwindigkeit ω_x (Kipprate) integriert wird, als eine Funktion der Zeit für verschiedene Bedingungen aufgetragen wird. Als erste Bedingung wird der wahre Winkelgeschwindigkeits-Offset ῶ Offsetx (t) von –6,5 Grad/Sekunde vor der Integration entfernt. Als zweite Bedingung wird der Kippwinkel θ^E aus den Daten der mit einem systematischen Fehler behafteten Winkelgeschwindigkeit ω_x integriert und dann, wie zuvor hierin beschrieben wurde, hinsichtlich der Kipposzillation kompensiert. Als dritte Bedingung wird der Kippwinkel θ^E aus den Daten der mit dem systematischen Fehler behafteten Winkelgeschwindigkeit ω_x ohne der zuvor beschriebenen Kompensierung für die Kipposzillation kompensiert, was das Potential einer falschen Erfassung eines Kippereignisses infolge eines unkompensierten systematischen Fehlers der Winkelgeschwindigkeit ω_x für relativ lange Integrationsintervalle zeigt. Die zuvor beschriebene Kompensierung der Kipposzillation korrigiert im Wesentlichen die durch die Kipposzillation eingeführten Integrationsfehler, ohne die Erfassung eines tatsächlichen Überrollereignisses nachteilig zu beeinträchtigen, bei dem die Winkelgeschwindigkeit ω_x im Wesentlichen unidirektional ist.
Im Schritt 326.2 sorgen die Berechnungen des Algorithmus ferner für ein Aufzeichnen des letzten Zeitpunkts, zu dem die Eintrittskriterien des Schritts 306.2 erfüllt sind, um eine zusätzliche Basis für die Austrittskriterien des Schritts 322.2 wie folgt bereitzustellen: Falls |A'y (nE)| > AThr_1y oder ω'x (nE) > ωThr_1x dann ΔtE* = ΔtE.
Nach den Berechnungen des Algorithmus im Schritt 322.2 umfassen die Erfassungskriterien des Algorithmus, die im Schritt 330.2 ermittelt werden, eine Mehrzahl von Erfassungsbedingungen, wie beispielsweise in 8c dargestellt sind. Falls alle Erfassungsbedingungen erfüllt sind – so dass im Allgemeinen ein Energieereignisschwellenwert überschritten ist – dann wird es für wahrscheinlich gehalten, dass ein Überrollen auftritt und falls im Schritt 340 ein zugeordnetes Sicherungskriterium von dem Sicherungsalgorithmus 200 erfüllt ist, dann wird im Schritt 350 die zugeordnete eine oder die zugeordneten mehreren Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung(en) 30 ausgelöst, um eine Verletzung der/des zugeordneten Insassen zu verringern. Die Erfassungskriterien des Energiealgorithmus 300.2 werden gemäß einer Erfassungsphilosophie etabliert, die derjenigen ähnelt, die hierin vorstehend für den Maßalgorithmus 300.1 beschrieben wurde.
Die grundsätzlichen Erfassungskriterien des Energiealgorithmus 300.2 basieren auf dem Verhalten der kompensierten Winkelgeschwindigkeit ω'_x und dem Kippwinkel θ^E und der ihnen zugeordneten Bahn in dem zugeordneten Phasenraum der Winkelgeschwindigkeit und des Kippwinkels (d.h. im ω-θ-Phasenraum). Ein Beispiel des ω-θ-Phasenraums ist in 15 dargestellt.
Gemäß der Dynamik starrer Körper gibt es eine theoretische Schwellenwertgrenze in dem Phasenraum, die zwischen Kippereignissen und Nicht-Kippereignissen eines zugeordneten starren Körpers unterscheidet. Beispielsweise ist diese theoretische Schwellenwertgrenze gegeben durch:
wobei mg das Gewicht des Fahrzeuges, T die Fahrzeugspurweite, I das Trägheitsmoment des Fahrzeuges beim Kippen und h_CG die Höhe des Schwerpunktes des Fahrzeuges ist. Diese Gleichung ist in der ω-θ-Ebene über den interessierenden Bereich (region of interest) nahezu linear. Wegen der Auswirkungen nicht starrer Kör per wird jedoch der praktische Schwellenwertgrenzwert als stückweise lineare Grenze vorteilhaft modelliert, die beispielsweise eine Reihe von 5 oder 6 miteinander verbundenen Liniensegmenten aufweist, die im Allgemeinen der zuvor beschriebenen theoretischen Schwellenwertgrenze folgen, die aber für ein spezielles Fahrzeug 12 oder eine spezielle Fahrzeugplattform zugeschnitten sein kann, um die Unterscheidung zwischen einem Kippereignis und einem Nicht-Kippereignis zu verbessern. Im Allgemeinen könnte diese Grenze entweder durch eine Funktion im Phasenraum (z.B. eine Funktion des Kippwinkels θ), durch eine stückweise Funktion im Phasenraum (beispielsweise eine stückweise Funktion des Kippwinkels θ) oder durch eine Zuordnungstabelle im Phasenraum dargestellt werden. Unter Bezugnahme auf 15 werden tatsächliche Überrollversuchsdaten – die unter Verwendung eines hierin zuvor beschriebenen Gleitenden-Mittelwert-Filters gefiltert wurden – für die Versuche A und B von 11a bzw. 11b gemäß den Bedingungen von 10 in dem ω-θ-Phasenraum zusammen mit einem Beispiel der zugeordneten theoretischen Schwellenwertgrenze und einem Beispiel einer praktischen stückweise linearen Schwellenwertgrenze aufgetragen.
Die Distanz zwischen dem aktuell geordneten Paar (ω_x(n^E), θ^E(n^E)) und dem linearen Segment der praktischen Schwellenwertgrenze wird für jede Iteration des linearen Segments berechnet, dessen zugeordnete Endpunktwinkelwerte θ_k, θ_k+1 den aktuellen Kippwinkel θ^E (n^E) begrenzen. Jedes lineare Segment der praktischen Schwellenwertgrenze wird durch seine Endpunkte (ω_k, θ_k) und (ω_k+1, θ_k+1) definiert. Die Distanz D zwischen dem aktuell geordneten Paar und dem geeigneten linearen Segment der praktischen Schwellenwertgrenze ist gegeben durch:
wodurch, falls diese Distanz kleiner als Null ist, folglich die praktische Schwellenwertgrenze überschritten wurde.
Die Steigung der Bahn von (ω'_x(n^E), θ^E(n^E)) in dem ω-θ-Phasenraum ist gegeben durch:
und der zugeordnete Winkel dieser Steigung im ω-θ-Phasenraum ist gegeben durch:
Falls sich im Schritt 330.2 der Winkel β innerhalb der Grenzen befindet (d.h. β^min < β < β^max, wobei beispielsweise β^max = 75° und β^max = 90° ist), falls die Größe der Kipprate mit der Zeit zunimmt (d.h. |ω'_x(n^E)| – |ω_x(n^E – 1)| > 0), falls die Distanz zur praktischen Schwellenwertgrenze kleiner als Null ist (d.h. D(ῶ'_x, θ^E, n^E, k) < 0) und falls der Kippwinkel θ^E größer als ein Kippwinkelschwellenwert θ^Thr ist (d.h. |θ^E| > θ^Thr, wobei beispielsweise θ^Thr = 10° ist), dann sind die Energiedetektionskriterien erfüllt. Andernfalls sind die Energiedetektionskriterien erfüllt, falls die Distanz im ω-θ-Phasenraum kleiner als ein Schwellenwert D^Thr (d.h. D(ῶ'_x, θ^E, n^E, k) < D^Thr ist, wobei beispielsweise
beträgt und der Kippwinkel θ^E größer als der Kippwinkelschwellenwert θ^Thr (d.h. |θ^E| > θ^Thr) ist. Falls die Energiedetektionskriterien im Schritt 330.2 erfüllt sind und falls im Schritt 340 die Sicherheitskriterien erfüllt sind, dann werden im Schritt 350 die zugeordnete eine oder die zugeordneten mehreren Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung(en) 30 ausgelöst, um eine Verletzung des/der zugeordneten Insassen zu verringern.
Die Auslöseentscheidung des Energiealgorithmus 300.2 ist nicht verriegelt, so dass, falls das Sicherungskriterium zu dem Zeitpunkt, zu dem das Erfassungskriterium des Energiealgorithmus 300.2 erfüllt ist, nicht erfüllt ist, der Energiealgorithmus 300.2 weiterhin iteriert wird, bis entweder das Sicherungskriterium erfüllt ist oder andernfalls der Energiealgorithmus 300.2 im Schritt 322.2 verlassen wird.
Es versteht sich, dass der Maßalgorithmus 300.1 und der Energiealgorithmus 300.2 seriell oder parallel auf einem gemeinsamen Prozessor 26 oder auf separaten Prozessoren 26 ausgeführt werden können. Falls sie seriell ausgeführt werden, dann werden die in 6 dargestellten Schritte für eine Iteration für einen der Algorithmen abgeschlossen und dann würde der andere Algorithmus entweder mit dem Schritt 302 für den ersten Durchlauf oder mit dem Schritt 150 für die nachfolgenden Durchläufe beginnen.
Obwohl der Überrollerfassungsalgorithmus mit Gleichungen in einer speziellen Form dargestellt wurde, versteht es sich, dass diese Berechnungen auf einem speziellen Prozessor 26 auf eine Vielfalt von Wegen implementiert werden können, ohne den Bereich der Lehren hierin zu verlassen. Beispielsweise können die speziellen hierin beschriebenen Berechnungen eine Modifikation erfordern, damit sie auf einem speziellen Prozessor praktisch implementiert werden können, beispielsweise in Abhängigkeit von der Auflösung des zugeordneten Analog/Digital-Wandlers und des Typs und der Genauigkeit der mathematischen Operationen, die durch den speziellen Prozessor 26 durchgeführt werden können, und der bevorzugten Wortgröße des speziellen Prozessors 26.
Obwohl der Kippunterscheidungsalgorithmus hierin so dargestellt ist, dass er auf abgetastete Daten angewendet wird, versteht es sich, dass der Algorithmus auch kontinuierlich implementiert werden könnte, beispielsweise unter Verwendung eines analogen Prozessors. Außerdem versteht es sich, dass der Abtastereigniszähler n^M in der tatsächlichen Implementierung des Kippunterscheidungsalgorithmus entweder explizit oder implizit vorhanden sein kann und dass die zugehörigen zeitabhängigen Variablen als Funktionen entweder der Zeit t oder des Abtastereigniszählers n^M, n^E ausgedrückt werden können.
Obwohl der Maßalgorithmus 300.1 und der Energiealgorithmus 300.2 so dargestellt wurden, dass sie ein Maß des Kippwinkels verwenden, das durch Integrieren der zugehörigen kompensierten Winkelgeschwindigkeit ω'_x erhalten wird, versteht es sich, dass ein gemessener Kippwinkel, beispielsweise von einem Neigungssensor, anstelle des berechneten Kippwinkels verwendet werden könnte.
Die Parameter des hierin beschriebenen Kippunterscheidungsalgorithmus werden von den zugehörigen Versuchsdaten hergeleitet und können eine Anpassung erfordern, falls sie bei anderen Fahrzeugtypen als jene, für welche die Parameter hergeleitet wurden, angewendet werden, wobei ein Kriterium für die Anpassung beispielsweise eine robuste und frühe Erfassung von Überrollereignissen ist, während auch in dem möglichen Maß eine falsche Unterscheidung von Nicht-Überrollereignissen als Überrollereignisse vermieden wird. Die speziellen Werte für verschiedene hierin beschriebene Parameter werden nicht als beschränkend aufgefasst und können sich beispielsweise für verschiedene Fahrzeugtypen unterscheiden, die eine unterschiedliche Anfälligkeit für ein Überrollen haben. Beispielsweise wäre ein Fahrzeug mit einem relativ hohen Schwerpunkt oder einem relativ engen Radstand – beispielsweise eine Geländesportlimousine (sport-utility vehicle) für ein Überrollen anfälliger als ein Fahrzeug mit einem relativ niedrigen Schwerpunkt und einem relativ breiten Radstand – beispielsweise eine Limousine. Ferner könnte das Überrollerfassungssystem 10 auch dazu ausgebildet sein, Längskippereignisse, beispielsweise um die lokale Y-Achse des Fahrzeuges, zu erfassen, indem eine zugehörige Längsbeschleunigungsmesseinrichtung und ein Kippratensensor vorgesehen werden.
Obwohl spezielle Ausführungsformen detailliert beschrieben wurden, verstehen Fachleute, dass verschiedene Modifikationen und Alternativen an jenen Details im Lichte der Gesamtlehren der Offenbarung entwickelt werden können. Demgemäß ist beabsichtigt, dass die speziellen offenbarten Anordnungen lediglich als veranschaulichend aufzufassen sind und nicht den Bereich der Erfindung beschränken, der durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.

Claims

Verfahren zum Bereitstellen einer Überrollzustandserfassung bei einem Fahrzeug, aufweisend das: (a) Vorsehen einer Erfassung eines Maßes einer Querbeschleunigung des Fahrzeuges (152); (b) Vorsehen einer Erfassung eines Maßes einer Winkelgeschwindigkeit des Fahrzeuges (158); (c) Vorsehen einer Bestimmung eines Anfangszeitpunktes in Reaktion auf das Maß der Querbeschleunigung und/oder das Maß der Winkelgeschwindigkeit (310); (d) Vorsehen einer Bestimmung einer Zeitspanne, die mit dem Anfangszeitpunkt beginnt (312); und (e) Vorsehen einer Bestimmung eines Schwellenwertes eines Beurteilungskriteriums (330.1); gekennzeichnet durch (f) Vorsehen einer Bestimmung eines Bewertungskriteriums in Reaktion auf das Maß der Querbeschleunigung und das Maß der Winkelgeschwindigkeit (326.1); und (g) Vorsehen einer Detektion des Überrollzustandes durch Vergleichen des Bewertungskriteriums mit dem Schwellenwert des Bewertungskriteriums (330.1); wobei der Schwellenwert des Bewertungskriteriums entweder eine Funktion der Zeitspanne oder eine Konstante ist.
Verfahren zum Bereitstellen einer Überrollzustandserfassung bei einem Fahrzeug nach Anspruch 1, ferner aufweisend das Vorsehen des Filterns des Maßes der Querbeschleunigung und/oder des Maßes der Winkelgeschwindigkeit, wobei der Filtervorgang einen ersten Filtervorgang mit einer ersten Filtercharakteristik und einen zweiten Filtervorgang mit einer zweiten Filtercharakteristik umfasst.
Verfahren zum Bereitstellen einer Überrollzustandserfassung bei einem Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei die erste Filtercharakteristik eine erste Zeitkonstante umfasst, die zweite Filtercharakteristik eine zweite Zeitkonstante umfasst und die zweite Zeitkonstante größer als die erste Zeitkonstante ist.
Verfahren zum Bereitstellen einer Überrollzustandserfassung bei einem Fahrzeug nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei der zweite Filtervorgang nach dem Anfangszeitpunkt unterbrochen wird und der zweite Filtervorgang nach einer zweiten Zeitspanne, die auf den Anfangszeitpunkt folgt, fortgesetzt wird.
Verfahren zum Bereitstellen einer Überrollzustandserfassung bei einem Fahrzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das Maß der Winkelgeschwindigkeit um ein Winkelgeschwindigkeits-Offsetmaß aus dem zweiten Filtervorgang kompensiert wird.
Verfahren zum Bereitstellen einer Überrollzustandserfassung bei einem Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Beurteilungskriterium auf eine Maßfunktion anspricht und die Maßfunktion einen Produktausdruck umfasst, der ein Produkt eines Kraftmaßes und eines Maßes kinetischer Rotationsenergie umfasst.
Verfahren zum Bereitstellen einer Überrollzustandserfassung bei einem Fahrzeug nach Anspruch 6, wobei das Kraftmaß auf das Maß der Querbeschleunigung anspricht.
Verfahren zum Bereitstellen einer Überrollzustandserfassung bei einem Fahrzeug nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei das Maß der kinetischen Rotationsenergie auf das Maß der Winkelgeschwindigkeit anspricht.
Verfahren zum Bereitstellen einer Überrollzustandserfassung bei einem Fahrzeug nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der Produktausdruck ferner ein Produkt eines Maßes der Potentialenergie umfasst.
Verfahren zum Bereitstellen einer Überrollzustandserfassung bei einem Fahrzeug nach Anspruch 9, ferner umfassend den Vorgang des Vorsehens einer Bestimmung oder einer Erfassung eines Maßes des Winkels des Fahrzeuges, wobei das Maß der Potentialenergie auf das Maß des Winkels reagiert.
Verfahren zum Bereitstellen einer Überrollzustandserfassung bei einem Fahrzeug nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei die Maßfunktion ferner einen vorangegangenen Wert der Maßfunktion umfasst.
Verfahren zum Bereitstellen einer Überrollzustandserfassung bei einem Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Vorgang der Detektion des Überrollzustandes ferner auf die Zeitspanne anspricht, die länger als ein ersten Zeitspannenschwellenwert und kürzer als ein zweiter Zeitspannenschwellenwert ist.
Verfahren zum Bereitstellen einer Überrollzustandserfassung bei einem Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Vorgang des Detektierens des Überrollzustandes ferner auf das Beurteilungskriterium reagiert, das über die Zeit an Größe zunimmt.
Verfahren zum Bereitstellen einer Überrollzustandserfassung bei einem Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 13, ferner umfassend das Vorsehen der Bestimmung aus dem Maß der Querbeschleunigung und/oder dem Maß der Winkelgeschwindigkeit, ob ein Sicherungskriterium erfüllt ist.
Verfahren zum Bereitstellen einer Überrollzustandserfassung bei einem Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das Sicherungskriterium erfüllt ist, falls zu einem auf den Anfangszeitpunkt folgenden ersten Zeitpunkt eine Größe des Maßes der Beschleunigung größer als ein erster Beschleunigungsschwellenwert ist und/oder zu einem auf den Anfangszeitpunkt folgenden zweiten Zeitpunkt eine Größe des Maßes der Winkelgeschwindigkeit größer als ein dritter Winkelgeschwindigkeitsschwellenwert ist, wobei der erste Zeitpunkt und der zweite Zeitpunkt bezüglich einander willkürlich sind.
Verfahren zum Bereitstellen einer Überrollzustandserfassung bei einem Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 15, ferner umfassend das Vorsehen einer Rekalibrierung eines Beschleunigungssensors, der das Maß der Querbeschleunigung bereitstellt, und/oder eines Winkelgeschwindigkeitssensors, der das Maß der Winkelgeschwindigkeit bereitstellt, in Reaktion auf eine Größe des Maßes der Winkelgeschwindigkeit, die länger als ein fünfter Zeitspannenschwellenwert ständig größer als ein vierter Winkelgeschwindigkeitsschwellenwert ist, und/oder eine Größe eines Maßes eines Winkels des Fahrzeuges, der länger als ein dritter Zeitspannenschwellenwert ständig größer als ein Winkelschwellenwert ist, und/oder eine Größe des Maßes der Querbeschleunigung, die länger als ein vierter Zeitspannenschwellenwert ständig größer als ein zweiter Beschleunigungsschwellenwert ist.