WO2004018262A1 - Vorrichtung zur erkennung eines überrollvorgangs - Google Patents

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WO2004018262A1
WO2004018262A1 PCT/DE2003/000781 DE0300781W WO2004018262A1 WO 2004018262 A1 WO2004018262 A1 WO 2004018262A1 DE 0300781 W DE0300781 W DE 0300781W WO 2004018262 A1 WO2004018262 A1 WO 2004018262A1
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vehicle
acceleration
rollover
processor
event
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PCT/DE2003/000781
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Robert Lahmann
Michael Schmid
Mario Kroeninger
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Robert Bosch Gmbh
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    • B60R2021/01122—Prevention of malfunction
    • B60R2021/01184—Fault detection or diagnostic circuits
    • B60R2021/0119—Plausibility check

Definitions

  • the invention relates to a device for detecting a rollover process according to the preamble of the independent claim.
  • the device according to the invention for detecting a rollover process with the features of the independent claim has the advantage that in particular rollovers about the vehicle transverse axis, ie the y-axis, can be detected without additional sensors.
  • the invention dispenses with measuring the acceleration at several points in the vehicle and deriving the rotational movement of the vehicle from the comparison of the measurements. Instead, use is advantageously made of the fact that the acceleration due to gravity causes a change in the measured z-acceleration in the case of a rollover about the y-axis, that is to say in the vehicle vertical direction in the coordinate system fixed to the vehicle. Such a measurement is possible at any point in the vehicle, i.e. also with the sensors in the central airbag control unit.
  • the inertial event with which the measurement or detection of the rollover event is initiated is the triggering of restraint devices.
  • a front trigger algorithm or a side airbag algorithm sends a corresponding signal to the at a specific point
  • Rollover detection algorithm passes.
  • This signal can also only be dependent on a measured acceleration signal in the vehicle longitudinal direction or vehicle transverse direction or an integral of this measured acceleration.
  • the inertial event is consequently the starting event for the method according to the invention.
  • the acceleration must initially be negative in the case of the inertial event, i.e. it must point towards the vehicle floor.
  • the vehicle vertical acceleration must have a positive gradient, since then there is a slow change in the rollover from -lg to 0g.
  • accelerations in the vehicle transverse direction can advantageously be observed in order to determine, for example, by integrating the acceleration in the y direction, that no sideways movement occurs. This would indicate a rollover around the x axis.
  • a rotation rate sensor around the x-axis in the presence of a rotation rate sensor around the x-axis
  • the appropriately processed signal of the acceleration in the longitudinal direction of the vehicle i.e. in the x-direction, must have a small value of below ag with a small proportion of high-frequency vibrations and with a positive gradient until the vehicle ultimately is vertical. This makes it possible to recognize that the vehicle is no longer spinning on the road.
  • Driving operation is slow enough not to falsify the measurement of the y-rollover.
  • This offset readjustment can be switched off depending on the situation.
  • the x acceleration signal can be evaluated, the course of which will look qualitatively as follows:
  • the inertial event is the impact of the front of the vehicle, this leads to high-frequency vibrations, combined with a high value for the integral via the x-acceleration due to the strong braking of the vehicle. Then the x-acceleration signal processed in a suitable form will reach the value of lg, i.e. the vehicle now stands vertically to finally drop back to 0g, the
  • Vehicle is on the roof.
  • Determining the point in time is carried out by suitable detection of the vehicle's own movement. If the vehicle is no longer moving, then it is waited for a predetermined time until a point in time is reached which is predetermined and then the restraining means for the y-rollover can no longer be triggered. Another option is to set this time to a predefined time after the time of the
  • inertial event This point in time can also be determined on the basis of other aspects, for example the availability of the power supply for the activation of the occupant protection systems or for the operation of the required sensors.
  • other events can occur that trigger the y- Fill the provided occupant protection systems so that a further sensation of the y-rollover is not necessary.
  • FIG. 1 shows a block diagram of the device according to the invention
  • FIG. 2 shows a rollover process in the y direction
  • FIG. 3 shows a further block diagram of the device according to the invention.
  • Figure 4 shows a time course of a vehicle rollover in the y direction.
  • Angle of rotation information enables a prediction of the rollover and thus a triggering decision which is more robust and flexible than a triggering via a fixed angle threshold of an inclination sensor.
  • Rollover detection systems based on rotation rate sensors thus also allow the triggering of irreversible restraint devices such as belt tensioners and airbags in addition to the original application of the
  • Rollover detection triggering a rollbar in the Cabriolet.
  • inclination sensors have the advantage that they sense inclinations around the x and y axes as well as any combination, whereas rotation rate sensors have only one sensing direction. In theory, this can be
  • y and z sensors are used as a safety function, i.e. used as an independent plausibility check for the triggering decision based on the rotation rate sensor in the event of rollover events.
  • acceleration sensors are now used in the x and z directions in order to sense rollovers over the y axis and thus to activate corresponding restraint means for protecting the vehicle occupants.
  • the device according to the invention thus enables the detection of y-rollovers without having to install any additional sensors in the vehicle.
  • a coordinate system fixed to the vehicle in which the x-axis points forward, the y-axis points to the left and the z-axis points upwards. If the vehicle is on level ground, then the acceleration due to gravity points in the negative direction, i.e. it has a value of -lg.
  • the y rollover algorithm is activated on the basis of an inertial event.
  • a signal which typically precedes a rollover around the y-axis serves as an inertial event.
  • a vehicle that, for example, drives into a steep trench at high speed runs the risk of rolling over the front of the vehicle, that is, around the y-axis, the vehicle's transverse axis.
  • a suitable inertial event would be the deployment of the front airbags via the front algorithm or a high value for the x acceleration and / or its integral.
  • the y-rollover there is a comparatively slow change in the z-acceleration measured in the vehicle due to the change in the coordinate system fixed to the vehicle compared to the direction of action of the acceleration due to gravity. From the measured value of the z-acceleration in the vehicle-fixed system through a suitable low-pass filter, the share of gravitational acceleration in the total
  • the x acceleration signal can be evaluated, the course of which will look qualitatively as follows:
  • the inertial event is the impact of the front of the vehicle, this leads to high-frequency vibrations, combined with a high value for the integral via the x-acceleration due to the strong braking of the vehicle.
  • the acceleration signal processed in a suitable form will then reach the value of lg.
  • the vehicle is now vertical, to finally drop back to 0g, the
  • the vehicle is then on the roof.
  • an inertial event that activates the y rollover algorithm is thus detected.
  • this event can be a front impact, which is detected by the x acceleration sensor.
  • the time of the inertial event is in
  • tg i.e. as the start time of the y rollover algorithm.
  • the time strip in the further course of the rollover algorithm is shown in FIG. 4. It makes sense to set the time tg, here designated by the reference symbol 25, when the x-acceleration signal is sufficiently strong again. In this way, cases can be covered in which, for example, a vehicle first has a head-on collision on the road, then throws off the road and finally overturns in the roadside ditch.
  • the second impact is the decisive one for the initiation of the y-rollover.
  • t sl ar t can also be equal to tg. From the time t s t ar t to the time t enc ⁇ , here designated by the reference symbol 29, that is the end of the y rollover algorithm, or tfj re by the reference symbol 28, that is the fire decision of the algorithm suitably processed z acceleration az monitored for certain features.
  • Such features can serve:
  • the vertical acceleration az must be negative and, in addition, the signal az processed in a suitable manner must have a positive gradient, that is to say a slow change from -lg to Og.
  • acceleration signals processed in a suitable manner can be monitored in the x and y directions ax and ay:
  • a yaw rate sensor is present around the x-axis, its signal can be evaluated in order to separate a rollover around the x-axis from a rollover around the y-axis.
  • Signal az defined. Suitable occupant protection systems are triggered if the triggering is plausible up to a point in time tf jre 28 with tj ⁇ rjt ⁇ t ⁇ g ⁇ t en (j .
  • the plausibility check is carried out by monitoring the signals ax, ay and az, in a similar manner , as described above for monitoring in the period tstart s * end in general, for example a gradient monitoring by ax and / or az or the consideration of the acceleration values of ax, ay and az.
  • the inertial event is not followed by a rollover of the vehicle around the y-axis, it makes sense to define a point in time t encj up to which the y-rollover algorithm remains activated to the maximum.
  • a preferred way of determining the time t en ( j) is via a suitable detection of the vehicle's own movement. If the vehicle is no longer moving, then a suitable period of time is waited until the time t en (j is reached and thus no triggering of the restraining means for the y-flashover is possible more.
  • a further possibility is, * end o f e i ne predefined time after the time point tg to set. the time t s (j can also be due to other factors, for example the availability of
  • Power supply for the activation of the occupant protection systems or for the operation of the required sensors can be determined.
  • other events can occur which lead to the triggering of the occupant protection systems provided for a y-rollover, so that a further sensing of the y-rollover is not necessary.
  • Figure 4 thus shows a y-rollover in its temporal course.
  • vehicle 22 suffers a frontal impact. This is considered an inertial event.
  • the acceleration in the z direction and the other accelerations are now monitored.
  • the vehicle has reached position 23, ie it is standing vertically on the front.
  • t jre the vehicle 24 now rolls over from the vertical position and the restraint means are triggered if there is a plausibility.
  • time t en ( j 29 the algorithm is terminated if no trigger or fire decision has been made by then.
  • Acceleration sensors 1, 2 and 3 which record the acceleration in the x, y and z directions, are connected to a processor 4.
  • the acceleration sensors 1, 2 and 3 are designed here as digital sensors, i.e. they already emit a digital signal to the processor 4 and thus themselves contain at least one analog
  • a rotation rate sensor about the x-axis can be used.
  • the sensor in the z direction that is, sensor 3.
  • the sensor in the x direction ie sensor 1 or sensor 2 in the y direction
  • the Sensors 1 and 2 and any other sensors that may be present can also be used to check the plausibility of the rollover sensor.
  • the processor 4 carries out the evaluation of the acceleration signals just described. However, the algorithm for the rollover process in the y direction is only activated when an inertial event has been detected.
  • such an inertial event is, for example, a front impact that triggers front airbags.
  • This inertial event must be typical for the start of a rollover in the y direction.
  • a side impact can be an inertial event.
  • the processor 4 If the processor 4 has recognized a rollover process, then at the time t jre , when it makes a triggering decision, it sends a corresponding signal to the ignition circuit control 5, which then triggers restraint devices 6, such as airbags or belt tensioners or rollbars.
  • Figure 1 shows a block diagram of the device according to the invention or a method according to the invention.
  • the accelerations in the x-direction 7 and y-direction 8 and the z-direction 9 are fed into a filter and evaluation unit 10.
  • the filter and evaluation unit 10 also carries out the plausibility.
  • the filter and evaluation unit 11 represents the main path. Only the acceleration signal in the z direction 9 is fed in here.
  • An inertial event 13 starts one
  • Counter 12 This counter can be stopped by an end event 14.
  • the counter 12 is connected to the filter and evaluation unit 11 in the main path. If both filter and evaluation units 10 and 11 determine the triggering of the restraint means, ie both form a trigger decision, then this will result in the link 15 to a signal which leads to the triggering of an occupant protection application 16.
  • the inertial event 13 thus starts the counter 12 and thus the y rollover algorithm.
  • the measured accelerations 7, 8 and 9 are carried out for the filter and evaluation units 10 and 11 for the main path and the plausibility.
  • the counter 12 can influence the filter and evaluation units 11 and 10 by the times t s t ar1;
  • FIG. 2 shows once again how the coordinate system 18, which is fixed to the vehicle, is in a car 17 in a normal position. The acceleration of the earth in the direction of the bottom of the vehicle 21 is determined here. If the vehicle 20 rolls over the y axis, then the coordinate system 18 also rotates. The direction of the

Landscapes

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Erkennung eines Überrollvorgangs vorgeschlagen, die wenigstens einen Beschleunigungssensor in Fahrzeugvertikalrichtung und einen Beschleunigungssensor in Fahrzeughorizontalrichtung aufweist. Ein Prozessor der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird bei einem Inertialereignis einen Überrollalgorithmus starten, um in Abhängigkeit vom Signal des Beschleunigungssensors in Vertikalrichtung den Überrollvorgang zu detektieren und in Abhängigkeit davon Rückhaltemittel auszulösen.

Description

Vorrichtung zur Erkennung eines Uberrollvorgangs
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Erkennung eines Überrollvorganges nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruches.
Aus DE 197 44 083 AI ist es bekannt, einen Überrollvorgang durch Beschleunigungssensoren in mindestens zwei Raumrichtungen und mit mindestens einem Drehratensensor zu detektieren und zu plausibilisieren.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erkennung eines Überrollvorganges mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass insbesondere Überschläge um die Fahrzeugquerachse, also die y-Achse, ohne zusätzliche Sensorik erkannt werden können. Insbesondere wird erfindungsgemäß darauf verzichtet, die Beschleunigung an mehreren Punkten im Fahrzeug zu messen und die Drehbewegung des Fahrzeugs aus dem Vergleich der Messungen herzuleiten. Statt dessen wird vorteilhafter Weise ausgenutzt, dass die Erdbeschleunigung bei einem Überschlag um die y-Achse eine Änderung der gemessenen z-Beschleunigung, also in Fahrzeugvertikalrichtung im fahrzeugfesten Koordinatensystem bewirkt. Eine solche Messung ist an jedem beliebigen Punkt im Fahrzeug möglich, also auch mit der Sensorik im zentralen Airbag-Steuergerät. Dies bedeutet, dass ohne zusätzlichen Kostenaufwand für Hardware der Insassenschutz bei Überschlägen um die y-Achse optimiert wird. Neben dem Hauptnutzen der Erfindung in der Sensierung von y-Überschlägen ist es jedoch möglich, mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch Überschläge um die x-Achse, also die Fahrzeuglängsrichtung zu sensieren. Dafür ist lediglich eine Vertauschung der x- und y-Achsen bei der Sensierung notwendig. Insbesondere bei Überschlägen über die Fahrzeugquerachse werden Beschleunigungssensoren in x- und z-Richtung für die Sensierung des Überschlages verwendet, um dann die entsprechenden Rückhaltemittel zum Schutz der
Fahrzeuginsassen zu aktivieren.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch angegebenen Vorrichtung zur Erkennung eines Überrollvorganges möglich.
Besonders vorteilhaft ist, dass das Inertialereignis, mit dem die Messung bzw. Detektion des Überrollereignisses eingeleitet wird, die Auslösung von Rückhaltemitteln ist. Alternativ ist es möglich, dass ein Frontauslösealgorithmus oder ein Seitenairbagalgorithmus bei einer bestimmten Stelle ein entsprechendes Signal an den
Überrollvorgangdetektionsalgorithmus übergibt. Dieses Signal kann auch nur abhängig von einem gemessenen Beschleunigungssignal in Fahrzeuglängsrichtung oder Fahrzeugquerrichtung oder einem Integral dieser gemessenen Beschleunigung sein. Das Inertialereignis ist folglich das Startereignis für das erfindungsgemäße Verfahren.
Darüber hinaus ist es dann von Vorteil, dass bei der Detektion des Überrollvorgangs folgende Merkmale in Fahrzeugvertikalrichtung bei der Beschleunigung ausgewertet werden. Die Beschleunigung muss zunächst beim Inertialereignis negativ sein, also in Richtung Fahrzeugboden weisen. Gleichzeitig muss die Fahrzeugvertikalbeschleunigung einen positiven Gradienten aufweisen, da dann eine langsame Änderung beim Überschlag von -lg auf 0g stattfindet. Vorteilhafter Weise können zusätzlich Beschleunigungen in Fahrzeugquerrichtung beobachtet werden, um beispielsweise über die Integralbildung der Beschleunigung in y-Richtung festzustellen, dass keine Seitwärtsbewegung vorkommt. Dies würde nämlich auf einen Überschlag um die x-Achse hinweisen. Alternativ oder ergänzend kann bei Vorhandensein eines Drehratensensors um die x-Achse durch
Auswertung dessen Signals ein Überschlag um die x-Achse ausgeschlossen werden. Wenn sich jedoch das Fahrzeug überschlägt, dann muss das in geeigneter Weise verarbeitete Signal der Beschleunigung in Fahrzeuglängsrichtung, also in x-Richtung einen kleinen Wert von unterhalb einem g mit einem geringen Anteil an hochfrequenten Schwingungen und mit einem positiven Gradienten aufweisen, bis das Fahrzeug letztlich senkrecht steht. Dadurch kann erkannt werden, dass sich das Fahrzeug nicht mehr in einem Schleudervorgang auf der Strasse befindet.
Weiterhin ist es von Vorteil, dass aus dem gemessenen Wert der z-Beschleunigung im fahrzeugfesten System durch einen geeigneten Tiefpassfilter der Anteil der
Erdbeschleunigung an der gesamten Beschleunigung in z-Richtung extrahiert wird, so dass sich die gemessene Beschleunigung von -lg (d.h. das Fahrzeug befindet sich in normaler Position, die Erdbeschleunigung zeigt nach unten) über Og (das Fahrzeug steht senkrecht) auf +lg (das Fahrzeug liegt auf dem Dach) ändert. Es muss dabei sicher gestellt werden, dass eine Offsetnachregelung des z-Beschleunigungssignals während des
Fahrbetriebs langsam genug erfolgt, um die Messung des y-Überschlags nicht zu verfalschen. Diese Offset-Nachregelung kann situationsbezogen abgeschaltet werden. Zusätzlich kann das x-Beschleunigungssignal ausgewertet werden, dessen Verlauf qualitativ wie folgt aussehen wird:
Ist das Inertialereignis der Aufprall der Fahrzeugfront, so führt dieser zu hochfrequenten Schwingungen, verbunden mit einem hohen Wert für das Integral über die x- Beschleunigung auf Grund der starken Abbremsung des Fahrzeugs. Anschließend wird das in geeigneter Form verarbeitete x-Beschleunigungssignal den Wert von lg erreichen, d.h. das Fahrzeug steht nun senkrecht, um schließlich wieder auf 0g zu sinken, das
Fahrzeug liegt auf dem Dach.
Schließlich ist es auch von Vorteil, wenn auf das Inertialereignis kein Überschlag des Fahrzeugs um die y-Achse folgt, dass dann ein Zeitpunkt definiert wird, bis zu dem der y- Überroll-Algorithmus maximal aktiviert bleibt. Eine bevorzugte Möglichkeit, den
Zeitpunkt festzulegen, erfolgt über eine geeignete Detektierung der Eigenbewegung des Fahrzeugs. Wenn sich das Fahrzeug nicht mehr bewegt, dann wird für eine vorgegebene Zeit gewartet, bis ein Zeitpunkt erreicht wird, der vorgegeben ist und dann keine Auslösung der Rückhaltemittel für den y-Überschlag mehr möglich ist. Eine weitere Möglichkeit ist, diesen Zeitpunkt auf eine vordefϊnierte Zeit nach dem Zeitpunkt des
Inertialereignisses festzulegen. Dieser Zeitpunkt kann auch aufgrund anderer Gesichtspunkte, zum Beispiel der Verfügbarkeit der Stromzufuhr für die Aktivierung der Insassenschutzsysteme bzw. für den Betrieb der benötigten Sensoren festgelegt werden. Außerdem können andere Ereignisse eintreten, die zur Auslösung der für einen y- Überschlag vorgesehenen Insassenschutzsysteme füliren, so dass eine weitere Sensierung des y-Überschlages nicht notwendig ist.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen
Figur 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Figur 2 einen Überrollvorgang in y-Richtung,
Figur 3 ein weiteres Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
Figur 4 einen Zeitverlauf eines Fahrzeugüberschlages in y-Richtung.
Beschreibung
Moderne Systeme zur Überrollsensierung arbeiten üblicher Weise mit mikromechanischen Drehratensensoren, die über eine numerische Integration auch die Berechnung des Drehwinkels erlauben. Die Kombination von Drehraten- und
Drehwinkelinformation ermöglicht eine Vorhersage des Überrollens und somit einer Auslöseentscheidung, die robuster und flexibler ist als eine Auslösung über eine feste Winkelschwelle eines Neigungssensors. Auf Drehratensensoren beruhende Überroll- Sensierungssysteme erlauben somit auch die Auslösung irreversibler Rückhaltemittel wie Gurtstraffer und Airbags zusätzlich zu der ursprünglichen Anwendung der
Überrollsensierung, dem Auslösen eines Überrollbügels im Cabriolet.
Dennoch haben Neigungssensoren den Vorteil, dass sie sowohl Neigungen um die x- als auch um die y-Achse, sowie jede beliebige Kombination sensieren, wohingegen Drehratensensoren nur eine Sensierrichtung aufweisen. Theoretisch lässt sich dieser
Nachteil leicht beheben, indem man zwei Drehratensensoren verwendet, je einen für die x- und die y-Achse. Statistisch handelt es sich jedoch bei der überwiegenden Anzahl aller Überrollvorgänge im Feld um Überschläge um die x-Achse, also die Fahrzeuglängsachse, so dass aus Kostengründen nur ein Drehratensensor üblicher Weise verwendet wird. Eine Sensierung von Überschlägen um die y-Achse wird somit in derzeitigen Systemen üblicherweise nicht vorgenommen.
Moderne Systeme zur Auslösung von Rückhaltemitteln enthalten neben Drehratensensoren auch eine Sensorik zum Messen der x- und y-Beschleunigung für die Sensierung von Front- und Seitenchrashes. Des weiteren werden in vielen Fällen y- und z-Sensoren als Sicherheitsfunktion, d.h. als unabhängiger Plausibilisierungspfad für die auf dem Drehratensensor basierende Auslöseentscheidung bei Überroll-Ereignissen eingesetzt.
Erfindungsgemäß werden nun Beschleunigungssensoren in x- und z-Richtung eingesetzt, um eine Sensierung von Überschlägen über die y-Achse vorzunehmen und somit entsprechende Rückhaltemittel zum Schutz der Fahrzeuginsassen zu aktivieren. Insbesondere ermöglicht damit die erfindungsgemäße Vorrichtung die Sensierung von y- Überschlägen ohne eine weitere zusätzliche Sensorik im Fahrzeug verbauen zu müssen.
Eine solche Messung ist an jedem beliebigen Punkt im Fahrzeug möglich, also auch mit der Sensorik im zentralen Airbagsteuergerät. Das bedeutet, dass ohne zusätzlichen Kostenaufwand für Hardware der Insassenschutz bei Überschlägen um die y-Achse optimiert wird. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es jedoch auch möglich, Überschläge über die x-Achse zu sensieren. Dafür müssen nur in der Anmeldung die x- und die y-Achse vertauscht werden.
Im Folgenden wird ein fahrzeugfestes Koordinatensystem benutzt, bei dem die x-Achse nach vorne, die y-Achse nach links und die z-Achse nach oben zeigt. Wenn das Fahrzeug auf ebener Erde steht, dann zeigt die Erdbeschleunigung also in negativer Richtung, d.h. sie hat einen Wert von -lg.
Zunächst wird auf Grund eines Inertialereignisses der y-Überrollalgorithmus aktiviert. Als Inertialereignis dient ein Signal, das typischer Weise einem Überschlag um die y- Achse vorausgeht. Ein Fahrzeug, das beispielsweise mit hoher Geschwindigkeit in einen abschüssigen Graben fährt, läuft Gefahr, sich über die Fahrzeugfront, also um die y- Achse, die Fahrzeugquerachse, zu überschlagen. Ein geeignetes Inertialereignis wäre in diesem Fall die Auslösung der Frontairbags über den Frontalgorithmus oder ein hoher Wert für die x-Beschleunigung und/oder deren Integral. Während des y-Überschlags ergibt sich eine vergleichsweise langsame Änderung der im Fahrzeug gemessenen z-Beschleunigung auf Grund der Änderung des fahrzeugfesten Koordinatensystems gegenüber der Wirkungsrichtung der Erdbeschleunigung. Wird aus dem gemessenen Wert der z-Beschleunigung im fahrzeugfesten System durch einen geeigneten Tiefpassfilter der Anteil der Erdbeschleunigung an der gesamten
Beschleunigung in z-Richtung extrahiert, so erwartet man eine Änderung von -lg über 0g auf lg. Dies entspricht dann, dass sich zunächst das Fahrzeug in der normalen Position befindet, dann senkrecht steht, und schließlich auf dem Dach liegt. Es muss dabei sicher gestellt werden, dass eine Offsetnachregelung des z-Beschleunigungssignals entweder situationsbezogen abgeschaltet ist oder während des Fahrbetriebs langsam genug erfolgt, um die Messung während des y-Überschlags nicht zu verfälschen.
Zusätzlich kann das x-Beschleunigungssignal ausgewertet werden, dessen Verlauf qualitativ wie folgt aussehen wird:
Ist das Inertialereignis der Aufprall der Fahrzeugfront, so führt dieser zu hochfrequenten Schwingungen, verbunden mit einem hohen Wert für das Integral über die x- Beschleunigung auf Grund der starken Abbremsung des Fahrzeugs. Anschließend wird das in geeigneter Form verarbeitete Beschleunigungssignal den Wert von lg erreichen. Hier steht nun das Fahrzeug senkrecht, um schließlich wieder auf 0g zu sinken, das
Fahrzeug liegt dann auf dem Dach.
Zunächst wird also ein Inertialereignis detektiert, das den y-Überrollalgorithmus aktiviert. Typischer Weise kann dieses Ereignis ein Frontaufprall sein, der über den x- Beschleunigungssensor detektiert wird. Der Zeitpunkt des Inertialereignisses wird im
Folgenden als tg, also als Startzeitpunkt des y-Überroll-Algorithmus definiert. Der Zeitstreifen im weiteren Verlauf des Überrollalgorithmus ist in Figur 4 dargestellt. Es ist sinnvoll, den Zeitpunkt tg, hier mit dem Bezugszeichen 25 bezeichnet, bei erneuter hinreichend starker Aktivität des x-Beschleunigungssignals erneut zu setzen. Auf diese Weise können Fälle abgedeckt werden, in denen ein Fahrzeug beispielsweise zunächst einen Frontalzusammenstoß auf der Straße hat, dann von der Straße schleudert und sich schließlich im Straßengraben überschlägt. Hier ist der zweite Aufprall der für die Einleitung des y-Überschlags entscheidende. Zu einem Zeitpunkt tsχaτt, in Figur 4 mit dem Bezugszeichen 26 bezeichnet, mit
Figure imgf000009_0001
> to, werden die durch das Inertialeigeignis verursachten hochfrequenten Schwingungen in x-, y- und z-Richtung hinreichend stark abgeklungen sein. Abhängig von dem Fahrzeug kann tsl:art auch gleich tg sein. Ab dem Zeitpunkt tstart bis zum Zeitpunkt tencι, hier mit dem Bezugszeichen 29 bezeichnet, das ist das Ende des y-Überrollalgorithmus, bzw. tfjre mit dem Bezugszeichen 28 bezeichnet, das ist die Feuerentscheidung des Algorithmus, wird die in geeigneter Weise verarbeitete z-Beschleunigung az auf bestimmte Merkmale hin überwacht. Als solche Merkmale können dienen:
Zum Zeitpunkt tstart muss die Vertikalbeschleunigung az negativ sein und zusätzlich muss das auf geeignete Weise verarbeitete Signal az einen positiven Gradienten aufweisen, also eine langsame Änderung von -lg auf Og.
Zusätzlich können die auf geeignete Weise verarbeiteten Beschleunigungssignale in x- und y-Richtung ax und ay überwacht werden:
Zum Beispiel kann durch Bildung des Integrals von ay überwacht werden, dass das Fahrzeug keine signifikante Seitwärtsbewegung ausübt, was auf einen Überschlag um die y-Achse hinweisen würde.
Alternativ kann bei Vorhandensein eines Drehratensensors um die x-Achse dessen Signal ausgewertet werden, um einen Überschlag um die x-Achse von einem Überschlag um die y-Achse zu trennen.
Wemi sich das Fahrzeug überschlägt, dann muss das in geeigneter Weise verarbeitete
Signal ax einen kleinen Wert von unterhalb lg mit geringem Anteil an hochfrequenten Schwingungen und mit einem positiven Gradienten aufweisen, bis das Fahrzeug senkrecht steht. Dadurch kann erkannt werden, dass sich das Fahrzeug nicht mehr in einem Schleudervorgang auf der Straße befindet. Der Zeitpunkt
Figure imgf000009_0002
in Figur 4 mit 27 bezeichnet, zu dem das Fahrzeug senkrecht steht, ist durch den Nulldurchgang des
Signals az definiert. Eine Auslösung geeigneter Insassenschutzsysteme erfolgt, wenn bis zu einem Zeitpunkt tfjre 28 mit tjςrjt < t ^g < ten(j die Auslösung plausibel ist. Die Plausibilisierung wird durch die Überwachung der Signale ax, ay und az vorgenommen, und zwar auf ähnliche Weise, wie oben allgemein für die Überwachung im Zeitraum tstart s *end beschrieben. Dies ist beispielsweise eine Gradientenüberwachung von ax und/oder az oder die Betrachtung der Beschleunigungswerte von ax, ay und az. Für den Fall, dass auf das Inertialereignis kein Überschlag des Fahrzeugs um die y-Achse folgt, ist es sinnvoll, einen Zeitpunkt tencj zu definieren, bis zu dem der y-Überrollalgorithmus maximal aktiviert bleibt. Eine bevorzugte Möglichkeit, den Zeitpunkt ten(j festzulegen, erfolgt über eine geeignete Detektierung der Eigenbewegung des Fahrzeugs. Wenn sich das Fahrzeug nicht mehr bewegt, dann wird noch einen geeigneten Zeitraum lang gewartet, bis der Zeitpunkt ten(j erreicht wird und somit keine Auslösung der Rückhaltemittel für den y-Überschlag mehr möglich ist. Eine weitere Möglichkeit ist, *end auf eine vordefinierte Zeit nach dem Zeitpunkt tg festzulegen. Der Zeitpunkt ten(j kann auch aufgrund anderer Gesichtspunkte, zum Beispiel der Verfügbarkeit von
Stromzufuhr für die Aktivierung der Insassenschutzsysteme bzw. für den Betrieb der benötigen Sensoren festgelegt werden. Außerdem können andere Ereignisse eintreten, die zur Auslösung der für einen y-Überschlag vorgesehenen Insassenschutzsysteme führen, so dass eine weitere Sensierung des y-Überschlags nicht notwendig ist.
Figur 4 zeigt also einen y-Überschlag in seinem zeitlichen Verlauf. Zum Zeitpunkt tg erleidet das Fahrzeug 22 einen Frontalaufprall. Dies wird als Inertialereignis gewertet. Zum Zeitpunkt tstart 26 wird nun die Überwachung der Beschleunigung in z-Richtung und der anderen Beschleunigungen durchgeführt. Zum Zeitpunkt tfaft 27 ist das Fahrzeug in der Position 23 angelangt, d.h. es steht senkrecht auf der Front. Zum Zeitpunkt 28, t jre, überschlägt sich nun das Fahrzeug 24 aus der senkrechten Position und die Rückhaltemittel werden ausgelöst, sofern eine Plausibilität vorliegt. Zum Zeitpunkt ten(j 29 wird der Algorithmus beendet, falls bis dahin keine Auslöse- oder Feuerentscheidung getroffen wurde.
Die erfϊndungsgemäße Vorrichtung ist als ein Blockschaltbild in Figur 3 dargestellt. Beschleunigungssensoren 1, 2 und 3, die in x-, y- und z-Richtung die Beschleunigung aufnehmen, sind an einen Prozessor 4 angeschlossen. Die Beschleunigungssensoren 1, 2 und 3 sind hier als digitale Sensoren ausgebildet, d.h. sie geben bereits ein digitales Signal an den Prozessor 4 ab und beinhalten damit selbst wenigstens einen Analog-
Digital- Wandler. Es können mehr als diese drei Sensoren, also beispielsweise auch ein Drehratensensor um die x-Achse, verwendet werden. Für die Überrollsensierung in y- Richtung ist es nur notwendig, den Sensor in z-Richtung, also den Sensor 3 einzusetzen. Um Überschläge in x- und y-Richtung zu unterscheiden, muss zusätzlich der Sensor in x- Richtung, also der Sensor 1 oder der Sensor 2 in y-Richtung verwendet werden. Die Sensoren 1 und 2 sowie möglicherweise vorhandene weitere Sensoren können außerdem zur Plausibilisierung der Überrollsensierung verwendet werden. Der Prozessor 4 führt die eben dargestellt Auswertung der Beschleunigungssignale durch. Dabei wird jedoch der Algorithmus für den Überrollvorgang in y-Richtung erst aktiviert, wenn ein Inertialereignis festgestellt wurde. Wie oben dargestellt, gilt als ein solches inertialereignis beispielsweise ein Frontaufprall, der zur Auslösung von Frontairbags führt. Dieses inertialereignis muss für einen Beginn eines Uberrollvorgangs in y- Richtung typisch sein. Um Überrollvorgänge um die x-Achse zu sensieren ist es notwendig, entsprechende Inertialereignisse festzulegen. Hier kann beispielsweise ein Seitenaufprall ein Inertialereignis sein. Hat der Prozessor 4 einen Überrollvorgang erkannt, dann wird er, wenn er eine Auslöseentscheidung trifft, zum Zeitpunkt t jre ein entsprechendes Signal an die Zündkreisansteuerung 5 übertragen, die dann Rückhaltemittel 6, wie Airbags oder Gurtstraffer oder Überrollbügel auslöst.
Figur 1 zeigt als Blockbild die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. ein erfindungsgemäßes Verfahren. In eine Filter- und Auswerteeinheit 10 werden die Beschleunigungen in x-Richtung 7 und y-Richtung 8, sowie z-Richtung 9 eingespeist. Die Filter- und Auswerteeinheit 10 führt auch die Plausibilität durch. Die Filter- und Auswerteeinheit 11 stellt den Hauptpfad dar. Hier wird lediglich das Beschleunigungssignal in z-Richtung 9 eingespeist. Ein Inertialereignis 13 startet einen
Zähler 12. Dieser Zähler kann durch ein Endereignis 14 angehalten werden. Der Zähler 12 ist mit der Filter- und Auswerteeinheit 11 im Hauptpfad verbunden. Stellen beide Filter- und Auswerteeinheiten 10 und 11 die Auslösung der Rückhaltemittel fest, also bilden beide eine Auslöseentscheidung, dann wird dies in der Verknüpfung 15 zu einem Signal führen, das zur Auslösung einer Insassenschutzanwendung 16 führt.
Das Inertialereignis 13 startet also den Zähler 12 und damit den y-Überrollalgorithmus. Die gemessenen Beschleunigungen 7, 8 und 9 werden den Filter- und Auswerteeinheiten 10 und 11 für den Hauptpfad und die Plausibilität durchgeführt. Der Zähler 12 kann die Filter- und Auswerteeinheiten 11 und 10 beeinflussen, indem er die Zeitpunkte tstar1; und
*end sowie den Zeitraum zwischen t^ft und t jre festlegt. Optional kann der Endzeitpunkt des Algorithmus ten(j durch ein externes Endereignis bestimmt werden. Die Entscheidung der Filter- und Auswerteeinheiten 10 und 11 für den Hauptpfad und die Plausibilität werden in einer bevorzugten Anwendung durch ein logisches UND-Gatter 15 verknüpft und somit eine Auslöseentscheidung für die Insassenschutzanwendung 16 getroffen. Figur 2 zeigt noch einmal, wie sich das fahrzeugfeste Koordinatensystem 18 bei einem in Nonnalposition befindlichen Auto 17 befindet. Hier wird die Beschleunigung der Erde in Richtung des Falirzeugbodens 21 ermittelt. Überschlägt sich nun das Fahrzeug 20 über die y-Achse, dann dreht sich auch das Koordinatensystem 18 mit. Die Richtung der
Erdbeschleunigung 21 ist nun relativ zum Fahrzeug verschieden.
Wie oben dargestellt ist es möglich, durch vertauschen der x- und y-Sensoren und — Richtungen auch Überschläge um die x-Achse, die häufiger vorkommen, durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zu detektieren.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung zur Erkennung eines Überrollvorgangs mit wenigstens einem ersten Beschleunigungssensor (3, 9) in Fahrzeugvertikalrichtung und mit wenigstens einem zweiten Beschleunigungssensor (1, 2) in wenigstens einer Fahrzeughorizontalrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass ein Prozessor (4, 10, 11) derart ausgebildet ist, dass der Prozessor (4, 10, 11) ein Inertialereignis (13) in
Abhängigkeit von einem ersten Signal des wenigstens einen zweiten Beschleunigungssensors (1, 2) erkennt und nach Erkennung des Inertialereignisses (13) ein zweites Signal von dem wenigstens einen ersten Beschleunigungssensor (3, 9) zur Erkennung des Überrollvorganges auswertet und in Abhängigkeit davon Rückhaltemittel (6, 16) ansteuert.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (4, 10, 11) das Inertialereignis (13) als die Auslösung von Rückhaltemitteln (6, 16) bei einem Frontaufprall oder einem Seitenaufprall oder in Abhängigkeit von einem Beschleunigungssignal in Fahrzeuglängsrichtung oder in Fahrzeugquerrichtung erkennt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (4, 10, 11) die Auswertung durch die Prüfung von Merkmalen dadurch durchführt, dass die Beschleunigung in Fahrzeugvertikalrichtung beim Inertialereignis (13) negativ ist und einen positiven Gradienten aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (4, 10, 11) derart ausgebildet ist, dass er zusätzlich die Beschleunigung in Fahrzeugquerrichtung und/oder eine Drehrate um die Fahrzeuglängsrate auswertet, um eine Seitwärtsbewegung zu erkennen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und4, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (4, 10, 11) derart ausgebildet ist, dass er die Fahrzeugbeschleunigung in
Fahrzeuglängsrichtung auswertet.
6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Tiefpass (10,11) zur Filterung der Beschleunigung in Fahrzeugvertikalrichtung aufweist, um die Erdbeschleunigung zu extrahieren.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungssensor (3, 9) in Fahrzeugvertikalrichtung eine Offsetregelung aufweist, die langsam ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (4, 10, 11) derart ausgebildet ist, dass bei einer fehlenden Detektion eines Überrollvorgangs nach einem ersten Inertialereignis (13) eine Überwachung auf ein erneutes Inertialereignis möglich ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Plausibilitätssensoren (7,8) vorgesehen sind.
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