Crasherkennung bei stillstehendem Kraftfahrzeug
BESCHREIBUNG: Die Erfindung betrifft ein Verfahren, mittels welchem bei einem geparkten Kraftfahrzeug erkannt wird, ob dieses gerammt wurde, ob also eine Kollision stattgefunden hat, und/oder ob das Kraftfahrzeug durch Fremdeinwirkung bewegt wurde. Insbesondere ist das Verfahren zur Kollisionserkennung bei abgeschaltetem Kraftfahrzeug vorgesehen, wenn also das Kraftfahrzeug in einem Zündung-aus-Zustand ist, d.h. dessen Zündsystem abgeschaltet ist, was beispielsweise an einem Klemme-15-aus-Zustand gemäß DIN 72552 erkannt werden kann.
Im Stand der Technik ist hierzu aus der DE 10 2009 039 913 A1 bekannt, ein Hoch oltsystem in einem Kraftfahrzeug abzuschalten, falls das Kraftfahrzeug während des Aufladens einer Traktionsbatterie des Hochvoltsystems gerammt wird. Die Sensorik basiert hierbei auf einer Beschleunigungserkennung. Die Nutzung des zum Auslösen eines Airbags vorhandene Crashsensors ist bei diesem System nicht möglich, da dessen Beschleuni- gungssensor nicht empfindlich genug für die Kollisionserkennung zum Abschalten eines Hochvoltsystems ist. Deshalb sind in dem Kraftfahrzeug eine Sensorik und ein Steuergerät bereitgestellt, die ausschließlich zum Abschalten des Hochvoltsystems eingesetzt werden. Nachteilig bei diesem System ist, dass eine dedizierte Schaltung bereitgestellt werden muss, was das Kraftfahrzeug in der Herstellung verteuert.
Aus der EP 2 362 362 A1 ist ein Verfahren zum Laden von Elektrofahrzeu- gen in geographisch verteilten Lädestationen bekannt. Hierbei wird der Ladevorgang eines Kraftfahrzeugs in der Ladestation überwacht und bei einer Unterbrechung, Störung oder Abweichung des Ladevorgangs von einem vorgegebenen Verlauf wird mittels einer Kamera eine Bildaufnahme des Kraftfahrzeugs in der Ladestation gemacht. Hierdurch kann die Betrugs- und Manipulationssicherheit erhöht werden. Eine Störung beim Ladevorgang wird anhand einer vorgegebenen Ladekennlinie erkannt.
Nachteilig bei diesem System ist, dass durch eine Kollision des Kraftfahrzeug mit einem dieses rammenden Objekts nicht unbedingt der Ladevorgang selbst gestört wird, sondern beispielsweise nur ein Zwischenkreis des Hoch- voltsystems beschädigt wird. Mit anderen Worten ist eine Kollisionserkennung mit dem System nicht möglich.
Eine Kollisionserkennung bei stillstehendem Kraftfahrzeug kann neben der Notabschaltung eines Höchvoltsystems auch noch weitere Vorteile bieten. Beispielsweise kann zuverlässiger ein Airbag ausgelöst werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem geparkten Kraftfahrzeug zuverlässig zu erkennen, ob dieses gerammt und/oder bewegt wurde. Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung' ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Erkenntnis, das in einem Kraftfahrzeug Sensoren verfügbar sind, mittels welchen die relative Lage eines Kraftfahrzeugs bzgl. fahrzeugexternen Referenzobjekten ermittelt werden kann. Bei Erkennen einer Veränderung der relativen Lage zu diesen Referenzobjekten ist bei einem geparkten Fahrzeug klar, dass dieses offenbar von einem anderen Objekt gerammt worden sein muss und/oder durch Fremdeinwirkung bewegt worden ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht entsprechend vor, dass eine Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugs, beispielsweise ein Steuergerät oder eine zentrale Recheneinrichtung, von einer Sensoreinrichtung des Kraftfahrzeugs zumindest ein Sensorsignal empfängt, das eben von einer relativen Lage des Kraftfahrzeugs zu zumindest einem fahrzeugexternen Referenzobjekt abhängig ist. Ein Referenzobjekt ist bevorzugt ein ortsfestes Objekt, insbesondere ein bodenfestes Objekt. Beispielsweise kann also mittels einer Kamera ein vor dem Kraftfahrzeug parkendes Fremdfahrzeug gefilmt werden. Bei · dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das zumindest eine Sensorsignal darauf überprüft, ob es auf eine Kollision und/oder Bewegung hindeutet. Hierzu wird das zumindest eine Sensorsignal gemäß eine Ausführungsform mit zumindest einem vorbestimmten Signalmuster verglichen. Ein Signalmuster beschreibt eine Signalform, wie sie sich ergeben kann, wenn das
Kraftfahrzeug auf eine vorbestimmte Art und Weise gerammt oder bewegt wird. Zusätzlich oder alternativ zu einem Signalmuster kann auch zumindest ein vorbestimmter Schwellenwert verwendet werden. Je nach Sensorsignal kann schon anhand eines Überschreitens oder Unterschreitens eines be- stimmten Schwellenwerts auf eine Kollision geschlossen werden. Der Schwellenwert gibt also ein Werteintervall vor, innerhalb oder außerhalb dessen sich das Sensorsignal befinden muss. Es kann auch ein beidseitig begrenztes Werteintervall zugrunde gelegt werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, zumindest ein Sensorsignal mit zumindest einer vorbestimm- ten Signalschablone zu vergleichen. Eine Signalschablone beschreibt im Unterschied zum Signalmuster keinen genauen Verlauf, sondern gibt ein Intervall oder einen Korridor oder einen Schlauch vor, innerhalb oder außerhalb dessen sich das Sensorsignal befinden muss, damit nicht auf Kollision erkannt wird.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird bei einem durch das Vergleichen ermittelten Unterschied zumindest ein Steuerbefehl zum Einleiten einer Schutzmaßnahme an zumindest ein Gerät des Kraftfahrzeugs ausgesendet. Bevorzugt wird hierbei mittels des zumindest einen Steuerbefehls als das zumindest eine Gerät des Kraftfahrzeugs ein Hochvoltsystem und/oder ein Ladesystem für eine Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs abgeschaltet. Bei dem Ladegerät kann es sich um ein induktives, ein auf Wechselspannung basierendes Ladegerät oder auch ein DC-Ladegerät (DC-Gleichspannung) handeln. Eine Hochvolt-Spannung ist insbesondere eine elektrische Span- nung, die mehr als 60 V beträgt.
Die Erfindung weist den Vorteil auf, dass beim Parken des Kraftfahrzeugs, insbesondere bei abgeschaltetem Kraftfahrzeug, auch dann eine Kollision und/oder Bewegung erkannt werden kann, wenn die Crashsensorik zum Auslösen des Airbags nicht betrieben wird.
Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn jedes Sensorsignal von einer Sensoreinrichtung erzeugt wird, welche ihr Sensorsignal auch an zumindest eine weitere Komponente des Kraftfahrzeugs sendet, die auf Grundlage des Sen- sorsignals eine von der Kollisionserkennung verschiedene Funktion in dem Kraftfahrzeug bereitstellt. Mit anderen Worten wird also auf eine Sensoreinrichtung zurückgegriffen, die bereits für andere Funktionalitäten im Kraftfahrzeug vorhanden ist. Dann ist es nicht nötig, in dem Kraftfahrzeug dedizierte Schaltungstechnik für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
bereitzustellen. Hierbei kann es sich um eine Sensoreinrichtung handeln, die auch bei abgeschaltetem Kraftfahrzeug betrieben wird oder es kann auch vorgesehen sein, dass dauerhaft oder intervallweise eine Sensoreinrichtung zugeschaltet wird, die zum Bereitstellen der anderen Funktionalitäten nicht betrieben wird, während das Kraftfahrzeug stillsteht oder abgeschaltet ist. Beispielsweise kann also für die Erkennung der Kollision und/oder Bewegung auch ein Navigationsgerät aktiviert werden, um einen Drehzahlsensor der Räder des Kraftfahrzeugs auszulesen und so ein Rollen des Kraftfahrzeugs zu erkennen, wie es beispielsweise auch bei Tunnelfahrten genutzt wird, wenn kein GPS-Signal (GPS - Global Positioning System) zur Verfügung steht.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass als ein Sensorsignal ein Positionierungssignal einer Positionierungssensorik eines induktiven Ladesystems genutzt wird. Ein solches Positionierungssignal steht auch bei abgeschaltetem Kraftfahrzeug zur Verfügung, wenn dieses über einer induktiven Ladestation steht und mit einem magnetischen Wechselfeld einer bodenseitigen Primärspule beaufschlagt wird. Die Positionierungssensorik ist im Stand der Technik dafür vorgesehen, das Kraftfahrzeug vor dem Ladevorgang über der Primär- spule richtig zu positionieren, so dass die im Kraftfahrzeug bereitgestellte Sekundärspule des Ladesystems möglichst dicht über der Primärspule angeordnet ist. Mittels dieser Positionierungssensorik kann aber auch nach Beginn des Ladevorgangs überwacht werden, ob sich eine Position oder Lage des Kraftfahrzeugs ändert.
Im Zusammenhang mit einem induktiven Ladesystem besteht eine weitere vorteilhafte Weiterbildung darin, ein Impedanzwertsignal einer Impedanzmesseinrichtung des induktiven Ladesystems auch für die Bewegungserkennung zu nutzen. Der Impedanzwert ändert sich, wenn sich die relative Lage der Sekundärspule bezüglich der Primärspule verändert. So kann auch hieraus ein Rammen und/oder ein Wegrollen des Kraftfahrzeugs abgeleitet werden.
Wie bereits ausgeführt, kann auch ein Navigationssystem oder ein anderes Ortungssystem des Kraftfahrzeugs genutzt werden, um als ein Sensorsignal ein GNSS-Signal zu empfangen (GNSS - Global Navigation Satellite System).
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich, wenn als ein Sensorsignal ein Abstandssignal eines Ultraschallsensors und/oder eines Radarsensors und/oder ein Bildsignal einer Kamera empfangen wird. Anhand dieser Signale kann schon eine Bewegung des Kraftfahrzeug von wenigen Zen- timetern erkannt werden.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens werden Fehlauslösungen wirksam verhindert, indem der zumindest eine Steuerbefehl zum Einleiten der Sicherheitsmaßnahme nur erzeugt wird, falls zumindest eine vorbe- stimmte Plausibilisierungsbedingung erfüllt ist. Eine solche Plausibilisie- rungsbedingung ist, dass ein für das Aufladen einer Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs bereitgestellter Lademodus aktiv sein muss, in welchem elektrische Energie über ein Ladesystem in die Traktionsbatterie übertragen wird. Eine weitere Plausibilisierungsbedingung ergibt sich bei einem kabel- gebundenen Aufladen. Danach wird die Sicherheitsmaßnahme nur eingeleitet, wenn eine Kollision und/oder Bewegung erkannt wird und dabei ein Ladestecker gesteckt ist. Eine weitere Plausibilisierungsbedingung besteht darin, dass eine Parkbremse des Kraftfahrzeugs zugezogen sein muss. Auch dies ist ein Hinweis darauf, dass der Fahrer nicht beabsichtigt, sein Kraft- fahrzeug zu bewegen. Beim Laden einer Traktionsbatterie müssen die Parkbremse zugezogen und/oder der Antrieb anderweitig blockiert sein. Hier sollte dann bevorzugt auch die Bewegungsüberwachung aktiviert sein. Falls eine Hochvoltkomponente bei abgeschalteter Zündung aktiv ist, z.B. eine Standklimatisierung, so ist ebenfalls ein Hinweis auf einen Parkvorgang. Hierbei ist das Airbag-Steuergerät wegen der abgeschalteten Zündung nicht aktiv, so dass auch hier ein besonderer Schutz bei einer Kollision vorteilhaft ist. Welche Plausibilisierungsbedingung oder Kombination aus Plausibilisie- rungsbedingungen für ein bestimmtes Kraftfahrzeug die robusteste Bewegungserkennung ergibt, kann vom Fachmann anhand von Tests ermittelt werden.
Wie bereits beschrieben, werden die Sensorsignale mittels eines Signalmusters, eines Werteintervalls und/oder einer Signalschablone untersucht. Signalmuster, Werteintervalle und Signalschablonen sind dabei bevorzugt da- hingehend ausgestaltet, dass sie einen vorbestimmten Impuls und/oder eine vorbestimmte Beschleunigung und/oder einen vorbestimmten Verschiebeweg und/oder einen vorbestimmten, das jeweilige Sensorsignal betreffenden zeitlichen Verlauf beschreiben. Hierbei kann es sich jeweils um eine Beschreibung eines Normalzustands handeln, in welchem also keine Kollision
vorliegt, oder eben ein Zustand mit Kollision. Insbesondere sollte darauf geachtet werden, dass zwischen einer Kollision und einem Rütteln des Kraftfahrzeugs unterschieden wird, wie es eine Person durch Wippen am Kraftfahrzeug verursachen kann. Geeignete Signalmuster/ Werteintervalle/ Sig- nalschablonen können beispielsweise in Tests und Crashversuchen ermittelt werden.
Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass nach einem Starten des Kraftfahrzeugs ein aktueller Positionswert des Kraftfahrzeugs mit einem vor oder bei einem vorangegangenen Abschalten gespeicherten Positionswert verglichen wird. Es wird also überprüft, ob das Kraftfahrzeug während einer Parkphase seine Position verändert hat. Bei Erkennen eines Unterschieds zwischen den beiden Positionswerten wird dann der zumindest eine Steuerbefehl zum Einleiten der Sicherheitsmaßnahme erzeugt und/oder der Fahrer gewarnt, z.B. durch aktivieren einer Warnlampe. Hierdurch kann zumindest verhindert werden, dass der Fahrer mit einem eventuell beschädigten Hochvoltsystem oder anderweitig beschädigtem Kraftfahrzeug losfährt. Durch die Erfindung ist auch ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, das dazu ausgelegt ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Hierzu weist das Kraftfahrzeug eine entsprechende Steuereinrichtung sowie eine Sensoreinrichtung auf, die dazu ausgelegt ist, bei einem Stillstand des Kraftfahrzeugs ein Sensorsignal zu erzeugen, das von einer relativen Lage des Kraftfahrzeugs bezüglich zumindest eines fahrzeugexternen Referenzobjekts abhängig ist.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs ergibt sich, wenn für eine Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs eine induktive Lade- einrichtung bereitgestellt ist, die eine Sekundärspule für ein induktives Aufladen umfasst. Eine Positionierungseinrichtung zum Positionieren der Sekundärspule bezüglich einer fahrzeugexternen Primärspule ist dazu ausgelegt, ihr Positionierungssignal auch an die Steuereinrichtung auszusenden, so dass auf . Grundlage dieses Positionierungssignals auch eine Kollision am Kraftfahrzeug erkannt werden kann.
Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt die einzige Figur (Fig.) eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.
Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen aber die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform je- weils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschrie- benen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
Die Fig. zeigt ein Kraftfahrzeug 10, bei dem es sich beispielsweise um einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen, handeln kann. Das Kraftfahrzeug 10 weist ein Hochvoltsystem 12 auf, dessen (nicht näher dar- gestellte) Hochvoltbatterie gerade durch ein Ladesystem 14 aufgeladen wird. Das Ladesystem 14 kann eine Sekundärspule 16 aufweisen, die ein magnetisches Wechselfeld von einer stationären Primärspule 18 empfängt. Hierzu ist das Kraftfahrzeug 10 von einem (nicht näher dargestellten) Fahrer über der Primärspule 18 geparkt worden. Zum Positionieren der Sekundärspule 16 über der Primärspule 18 hat der Fahrer ein Positionierungssystem 20 genutzt, das ortsfeste Markierungen 22 der Primärspule 18 als Orientierungspunkte genutzt hat.
Vor dem Kraftfahrzeug 10 ist in dem gezeigten Beispiel ein Fremdfahrzeug 24 geparkt. Neben dem Kraftfahrzeug 10 steht ein weiteres fahrzeugfremdes Objekt 26, beispielsweise eine Straßenlaterne.
Während des Ladevorgangs wird das Kraftfahrzeug 10 von einem weiteren Kraftfahrzeug 28 gerammt, welches hierdurch einen Impuls 30 auf das Kraft- fahrzeug 10 überträgt, der derart groß ist, dass aus Sicherheitsgründen das Hochvoltsystem 12 abgeschaltet werden sollte. Das Kraftfahrzeug 10 erkennt automatisch die Kollision, bei welcher der Impuls 30 auf das Kraftfahrzeug 10 übertragen wird. Hierzu ist in dem Kraftfahrzeug 10 eine Überwachungseinrichtung 32 bereitgestellt, bei der es sich beispielsweise um ein Steuergerät oder eine zentrale Recheneinrichtung des Kraftfahrzeugs handeln kann. Für die Kollisionserkennung kann die Überwachungseinrichtung 32 ein Positionierungssignal P der Positionierungseinrichtung 20 für die Kollisionserkennung nutzen. Des
Weiteren kann die Überwachungseinrichtung 32 beispielsweise ein Bewegungssignal B von einem Navigationsassistenzsystem 34 empfangen, welchem das Bewegungssignal B beispielsweise mittels eines Drehsensors 36 erzeugt, welcher eine durch die Übertragung des Impulses 30 ausgelöste Drehbewegung eines Rades 38 des Kraftfahrzeugs 10 erfasst. Die Überwachungseinrichtung 32 kann auch ein Abstandssignal A von einem Abstandssensor 40, beispielsweise einem Ultraschallsensor oder Radarsensor, empfangen, welcher einen Abstand 42 zum Fremdfahrzeug 24 misst. Die Überwachungseinrichtung 32 kann auch ein Kamerasignal oder Videosignal V von einer Kamera 44 empfangen, deren Erfassungsbereich 46 beispielsweise auf das Objekt 26 gerichtet sein kann. Die Überwachungseinrichtung 32 kann auch ein GPS-Signal G von einer Ortungseinrichtung 48, beispielsweise einem GPS-Empfänger, empfangen, welcher ein Signal von einem oder mehreren GPS-Satelliten 50 empfängt.
Anhand der empfangenen Signale kann die Überwachungseinrichtung 32 ermitteln, dass das Kraftfahrzeug 10 derart stark gerammt worden ist, dass das Hochvoltsystem 12 abgeschaltet werden muss. Die Überwachungseinrichtung 32 erzeugt deshalb einen Steuerbefehl S, durch welchen beispiels- weise Schaltschütze, über welche die Hochvoltbatterie mit einem Zwischenkreis des Hochvoltsystems 12 verbunden ist, geöffnet werden.
Zum Erkennen der Kollision vergleicht die Überwachungseinrichtung 32 die empfangenen Signale mit jeweils vorbestimmten Sollverläufen dieser Signale oder einer Schablone aus beispielsweise zeitabhängigen Maximalwerten und Minimalwerten, die das Signal nicht überschreiten bzw. unterschreiten darf. Es können auch Schwellwerte verwendet werden. Die Markierungen 22, eine Straße 52, über welche das Rad 38 rollt, das Fremdfahrzeug 24, das Objekt 26 und der Satellit 50 stellen dabei Referenzobjekte dar, anhand welcher die Überwachungseinrichtung 32 über die empfangenen Signale jeweils eine Eigenbewegung des Kraftfahrzeugs 10 erkennt und hieraus ein Rollen oder einen Stoß am Kraftfahrzeug 0 erkennt.
So ist es bei dem Kraftfahrzeug 10 nun allgemein durch die Erfindung er- möglicht, eine Kollision oder einen Crash beim Laden eines Elektro-/Plugin- Hybdridfahrzeuges beim kabellosen Laden zu erkennen. Hierdurch ist eine schnelle Abschaltung des Hochvoltsystems bei einem Crash im Stand, insbesondere auch bei Zündung-aus-Zustand des Kraftfahrzeugs, möglich.
Die Detektion der Bewegung des Fahrzeugs durch einen Crash erfolgt bevorzugt, indem eine Bewegung des Kraftfahrzeugs anhand einer Funktionalität zur Positionierung des Kraftfahrzeugs über der induktiven Ladeplatte mit der Primärspule 18 genutzt wird. Alternativ ist es auch möglich, ein weiters vorhandenes System des Kraftfahrzeugs 10 zu nutzen, welches auch bei Zündung-aus aktiv ist oder einfach eingeschaltet werden kann, wie beispielsweise ein Fahrerassistenzsystem 34 oder ein GPS-Ortungssystem 48 zum Erzeugen von GPS-Daten G. Hierdurch kann ebenfalls eine Bewegung des Kraftfahrzeugs erkannt werden, sofern die Bewegung auch ausreichend groß ist. Diese Erkennung kann natürlich ebenfalls zusätzlich bei Zündungein genutzt werden, also redundant zum Steuergerät für die Crasherkennung.
Vorteil ist hierdurch, dass die Verwendung von bereits vorhandenen Funktio- nen zur Erkennung eines Crashereignisses bei Zündung-aus und demzufolge eine Erhöhung der Sicherheit gegeben ist. Ebenfalls kann diese Funktionalität als redundantes System bei Zündung-ein im Stand/beim Laden genutzt werden. Die Erkennung einer Bewegung durch die Positionierungssensorik 20 des kontaktlosen Ladesystems kann auch kombiniert werden mit beispielsweise der Auswertung eines GPS-Signals, was bei ausreichender Bewegung des Fahrzeugs von einer Position zu einer anderen diese Bewegung ebenfalls anzeigt.
Um Fehlauslösungen zu vermeiden, sollte als Eingangsbedingung für die Crasherkennung gelten, dass das Fahrzeug im Lademodus ist. Unter anderem bedarf bei einem gesteckten Ladestecker gemäß Norm und Gesetzgebung das Kraftfahrzeug sich nicht bewegen bzw. es darf nicht möglich sein, die Fahrbereitschaft herzustellen. In der Regel wird entsprechend die Bremse zugezogen. Bei einer diese Eingangsbedingungen oder bei einer Kombination dieser Bedingungen ist es möglich, die Situation richtig und sicher zu erkennen, so dass es keine Fehldiagnose in anderen Betriebszu- ständen gibt.
Auch ohne Laden kann aber die beschriebene erfindungsgemäße Kollisionsund/oder Bewegungserkennung sinnvoll sein, wenn z.B. ein Hochvoltsystem aufgrund einer Standklimatisierung aktiv ist. Es können auch andere Fahrzeugfunktionen vorgesehen sein, bei denen das Hochvoltsystem ohne ein-
geschaltete Zündung des Kraftfahrzeugs und ohne eine Person im Kraftfahrzeug oder in der Nähe des Kraftfahrzeugs aktiviert sind.