Beschreibung
Verfahren und Steuergerät zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln für ein Fahrzeug
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Steuergerät bzw. ein Verfahren von Personenschutzmitteln für ein Fahrzeug nach der Gattung der unabhängigen Patentansprüche.
Aus DE 102 52 227 Al ist es bekannt, dass die Sensorik zur Erfassung eines Unfallsignals in unterschiedlichen Raumrichtungen orientiert sein kann.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Steuergerät bzw. das erfindungsgemäße Verfahren zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln für ein Fahrzeug mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass bei einem in Bezug auf die Fahrzeuglängsrichtung orientierten Koordinatensystem mit winklig angeordneten Beschleunigungssensoren bezüglich ihrer
Empfindlichkeitsachsen sowohl die Beschleunigungssignale in dieser winkligen Orientierung als auch die transformierten Beschleunigungssignale auf das Koordinatensystem unmittelbar genutzt werden. Damit können Schrägaufprallsituationen sogenannte Winkelcrashs besser erkannt werden. Damit werden mehr Informationen über einen Aufprall genutzt. Die verbesserte
Winkelcrasherkennung hat den Vorteil, dass eine Ansteuerung der Personenschutzmittel bei Crashs gegen eine harte Barriere bei Geschwindigkeiten zwischen 25 und 30 km/h präzise angesteuert werden, da erfindungsgemäß Winkelcrashs besser erkannt werden und damit für solche Ansteuerungen bei sogenannten Low-Risk-Crashs vorher ausgeschlossen
werden müssen. D. h. bei solchen Winkelcrashs darf keine Ansteuerung erfolgen. Weiterhin hat die Erfindung den Vorteil, dass eine bessere Unterscheidung zwischen sogenannten Nicht-Auslöse-Crashs und Auslöse- Winkel-Crashs ermöglicht wird.
Ein weiterer großer Vorteil besteht darin, dass für die im Feld vorkommenden Crashs wesentliche Informationen gewonnen werden können. Weiche Crashs von der Seite können beispielsweise nur schwer erkannt werden. Diese Kollisionen bewirken eine Gierbeschleunigung, die im Steuergerät erkannt und zur Auslöseentscheidung verwendet werden kann. Für einen solchen
Gierbeschleunigungsalgorithmus liefert die vorgeschlagene Erfindung wertvolle Zusatzinformationen z. B. zur Plausibilisierung.
Vorliegend ist ein Steuergerät ein elektrisches Gerät, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Ansteuersignale für die
Personenschutzmittel wie Airbags, Gurtstraffer, crashaktive Kopfstützen usw. erzeugt. Die Ansteuerung bedeutet die Aktivierung solcher Personenschutzmittel.
Eine Schnittstelle ist vorwiegend hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung ist insbesondere eine Ausprägung der
Schnittstellen auf einem System-ASIC möglich. D. h. die Schnittstelle ist Teil eines integrierten Schaltkreises mit mehreren Abschnitten, die verschiedene Funktionen für das Steuergerät erfüllen. Alternativ ist es jedoch möglich, dass die Schnittstelle einen eigenen integrierten Schaltkreis hat oder Teil eines Prozessors ist oder in der softwaremäßigen Ausprägung ein Softwaremodul auf einem solchen Prozessor.
Die Beschleunigungssignale können alle möglichen Formen aufweisen, insbesondere kann auch eine Vorverarbeitung wie eine Glättung, Filterung, Integration usw. vorgenommen werden. Die Beschleunigungssensoren können an allen möglichen Orten am Fahrzeug angeordnet sein. Eine zentrale Anordnung beispielsweise in einem Sensorsteuergerät aber auch eine dezentrale Anordnung beispielsweise im Bereich der Fahrzeugseiten. Die Beschleunigungssensoren sind üblicher Weise mikromechanisch hergestellt, wobei insbesondere eine oberflächenmikromechanische Technik zur Herstellung
verwendet werden kann. Dabei wird dann eine Kapazitätsänderung in eine Spannungsänderung umgesetzt. Die winklige Anordnung ist beispielsweise dadurch gekennzeichnet, dass sie in der Horizontalebene des Fahrzeugs 45° zur Fahrzeuglängsachse jeweils versetzt ist. Aber auch jede andere winklige Anordnung ist möglich, insbesondere auch eine 45°-Anordnung in Bezug auf die
Fahrzeugquerachse von den zwei Beschleunigungssensoren jeweils.
Die Auswerteschaltung ist hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet, wobei hier auch eine Integration als Prozessor mit entsprechender Software bzw. Implementierung der Funktionen der Auswerteschaltung in Hardware als ein sogenannter ASIC vorgesehen sein kann. Als Prozessor sind alle möglichen Prozessortypen gegeben, insbesondere Dualcore- Prozessoren und auch dabei insbesondere Mikrocontroller. Das Transformatormodul und das Vergleichsmodul können ebenfalls hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein, insbesondere kann eine Ausprägung in Softwaremodulen vorgesehen sein. Das
Transformatormodul implementiert die Funktion des Transformierens der Beschleunigungssignale aus der winkligen Anordnung in Beschleunigungssignale, die jeweils auf Achsen des Koordinatensystems orientiert sind. Dies kann durch eine entsprechende Vektoranalyse der Komponenten beispielsweise in Fahrzeuglängs- und Fahrzeugquerrichtung erfolgen. Das Vergleichsmodul hat die Aufgabe einen Vergleich der Beschleunigungssignale und der transformierten Beschleunigungssignale durchzuführen. Dieser Vergleich kann an Hand der vorverarbeiteten Beschleunigungssignale aber auch weiterverarbeiteten Beschleunigungssignale erfolgen beispielsweise an Hand von Integrationen, Ableitungen usw.
Auch die Ansteuerschaltung kann hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein. Insbesondere kann bei einer hardwaremäßigen Ausprägung auch diese Ansteuerschaltung Teil des System-ASICs sein. Die Ansteuerschaltung beinhaltet dabei die entsprechende Logik, um die Ansteuersignale zu verarbeiten, und die Leistungsschalter, um die entsprechende Ansteuerungsenergie zu dem Personenschutzmittel zuzuleiten. Diese Ansteuerungsenergie ist beispielsweise in einer Energiereserve beispielsweise in einem Kondensator gespeichert und wird dann von elektrisch steuerbaren Leistungsschaltern durchgeleitet beispielsweise zu einem Zündelement eines
Airbags. Das Ansteuersignal kann dabei aus einem Signal oder mehreren Signalen bestehen, die auch parallel übertragen werden. Dabei wird eine höhere Redundanz und damit Sicherheit erreicht.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und
Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Steuergeräts bzw. Verfahren zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln für ein Fahrzeug möglich.
Es ist dabei vorteilhaft, dass das Vergleichsmodul zur Bestimmung eines
Crashtyps in Abhängigkeit von einem Vergleich vorgesehen ist und das Ansteuerungssignal in Abhängigkeit von dem Crashtyp erzeugt. Das Vergleichsmodul kann dabei insbesondere den Winkelcrash identifizieren. Dies ermöglicht, wie oben angegeben, eine bessere Verarbeitung der Unfallsignale und hilft eine bessere Unterscheidung zwischen Crashtypen zu erreichen.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass das Vergleichsmodul den Crashtyp einem Hauptalgorithmus zuführt, wobei der Hauptalgorithmus in Abhängigkeit von dem Crashtyp wenigstens eine Schwelle beeinflusst. Damit wird der vom Vergleichsmodul ermittelte Crashtyp zur Beeinflussung zur
Ansteuerungsentscheidung, die der Hauptalgorithmus trifft, verwendet. Denn wird die Schwelle abgesenkt, wird der Hauptalgorithmus empfindlicher und löst damit früher die Personenschutzmittel aus, als es in der Grundeinstellung vorgesehen ist. Auch eine Klassifizierung bei einem entsprechenden Klassifikationsalgorithmus kann entsprechend beeinflusst werden.
Es ist dabei weiterhin vorteilhaft, dass das Vergleichsmodul mit einem Gierbeschleunigungsalgorithmus derart verbunden ist, dass an Hand des Crashtyps ein Ergebnis des Gierbeschleunigungsalgorithmus plausibilisiert wird. Wie oben beschrieben, kann eine Gierbeschleunigung ausgewertet werden und mit dem erfindungsgemäßen Steuergerät bzw. Verfahren kann dieses Ergebnis dann plausibilisiert werden.
Es ist weiterhin vorteilhaft, dass das Vergleichsmodul mit einer zweiten Schnittstelle verbunden ist und über die zweite Schnittstelle der Crashtyp einem
weiteren Steuergerät zur Verfügung gestellt wird. Dabei kann die zweite Schnittstelle beispielsweise ein Bustranceiver wie ein CAN-Transceiver aber auch eine Punkt-Zu-Punkt-Verbindung sein. Die Schnittstelle kann insbesondere hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein. Damit können auch anderen Steuergeräten wie einem Steuergerät zur Beeinflussung der Fahrdynamik der
Crashtyp zugeführt werden, um beispielsweise bei einem Mehrfachcrash eine bessere Stabilisierung des Fahrzeugs zu erreichen.
Es ist weiterhin vorteilhaft, dass das Vergleichsmodul einen ersten Schwellwertentscheider aufweist, der eines der transformierten
Beschleunigungssignale mit einem vorbestimmten Schwellwert vergleicht. Dass das Vergleichsmodul einen zweiten Schwellwertentscheider aufweist, der ein von dem einen der transformierten Beschleunigungssignale abgeleitetes Signal mit einem der wenigstens zwei Beschleunigungssignale vergleicht, dass ein Verknüpfungsglied Ausgangssignale der beiden Schwellwertentscheider miteinander verknüpft und dass das Vergleichsmodul in Abhängigkeit von der Verknüpfung wenigstens eine Flagge setzt, wobei das Vergleichsmodul das Ansteuersignal in Abhängigkeit von der wenigstens einen Flagge erzeugt. Dabei sind die Schwellwertentscheider, das Verknüpfungsglied hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet. Der erste Schwellwertentscheider prüft, ob das transformierte Signal überhaupt eine vorbestimmte Größe überschreitet, um nur dann die weitere Verarbeitung vorzunehmen. Ansonsten ist der Aufprall zu gering, um eine weitere Klassifizierung durchzuführen. Der zweite Schwellwertentscheider führt dann letztlich den Vergleich zwischen dem transformierten Beschleunigungssignal und dem ursprünglichen
Beschleunigungssignal jeweils durch. Das Verknüpfungsglied beispielsweise ein logisches Und-Gatter verknüpft die Ausgangssignale der beiden Schwellwertentscheider, um in Abhängigkeit davon eine Flagge zu setzen. Die Flagge zeigt beispielsweise an, welcher Winkelcrash identifiziert wird und in Abhängigkeit von dieser Flagge kann dann das Ansteuersignal erzeugt werden.
Erzeugen bedeutet vorliegend auch die Beeinflussung, wie das Ansteuersignal erzeugt wird.
Es ist weiterhin vorteilhaft, dass die Flagge einen Winkelcrash und zwar einen vorgegebenen Winkelcrash anzeigt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 eine erste Anordnung der Beschleunigungssensoren im Steuergerät im Fahrzeug,
Fig. 2 die gemessenen und zu verarbeitenden Signale,
Fig. 3 ein Blockschaltbild zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Funktion,
Fig. 4 ein weiteres Blockschaltbild zur Erläuterung des Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 5 ein Flussdiagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 6 ein weiteres Blockschaltbild zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens und
Fig. 7 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Steuergeräts.
Fig. 7 erläutert in einem Blockschaltbild das erfindungsgemäße Steuergerät SG. Die Signale CHI und CH2, die die jeweils gemessenen Beschleunigungssignale in der winkligen Anordnung sind, werden von der Beschleunigungssensorik an die Schnittstelle IFl übertragen. Vorliegend ist die Beschleunigungssensorik außerhalb des Steuergeräts SG angeordnet. Die Schnittstelle I Fl, die wie oben angegeben beispielsweise Teil eines System-ASICs sein kann, überträgt beispielsweise über den SPI-Bus die Signale CHI und CH2 an den
Mikrocontroller μC zur weiteren Verarbeitung. Der Mikrocontroller μC weist als ein Softwaremodul, dass Transformatormodul T auf, das aus den Signalen Chi und CH2 die Signale im Koordinatensystem des Fahrzeugs erzeugt und zwar in Bezug auf die Fahrzeuglängsrichtung und die Fahrzeugquerrichtung. Das Transformatormodul T überträgt dann diese transformierten
Beschleunigungssignale und die gemessenen Beschleunigungssignale auch vorverarbeitet an das Vergleichsmodul V. Das Vergleichsmodul V vergleicht die Signale CHI und CH2 mit jeweils den transformierten Signalen, um zu erkennen ob es sich um einen Winkelcrash handelt oder nicht. Dabei wird auf einen Winkelcrash entschieden, wenn eines der Signale CHI bzw. CH2 größer als das jeweilige transformierte Signal ist. Diese Winkelcrashinformation wird dann zum einen einem Hauptalgorithmus A zugeführt, der in Abhängigkeit davon das Ansteuersignal erzeugt. Weiterhin wird diese Winkelcrashinformation beispielsweise über eine Flagge auch über eine weitere Schnittstelle I F2 auf einen Bus 700 gesetzt, so dass auch andere Steuergeräte wie das
Fahrdynamiksteuergerät diese Information aufnehmen können und in einem Mehrfachcrash beispielsweise damit stabilisierend auf das Fahrzeug einwirken können.
Das Ansteuersignal wird dann vom Mikrocontroller μC über das Modul A an die
Ansteuerschaltung FLIC übertragen, die in Abhängigkeit vom Ansteuersignal elektrisch steuerbare Leistungsschalter ansteuert, um die entsprechende Ansteuerungsenergie den entsprechende Personenschutzmitteln PS zuzuführen. Damit werden die entsprechenden Personenschutzmittel PS angesteuert.
Fig. 1 zeigt in einer Prinzipdarstellung eine Anordnung der Beschleunigungssensoren im Steuergerät ECU, wobei die Beschleunigungssensoren vorliegend mit den Signalbezeichnungen CHI und CH2 bezeichnet sind. Vorliegend sind die Beschleunigungssensoren 45° zur Fahrzeugquerrichtung orientiert. Damit können dann beispielsweise die
Winkelcrashs FL und SLB erkannt werden. Der Winkelcrash FL steht für vorne links und der Winkelcrash SLB für seitlich links hinten. Die Fahrzeuglängsrichtung ist dabei mit x bezeichnet. Das Fahrzeug wird vorliegend von unten betrachtet.
Fig. 2 zeigt prinzipiell zunächst die gemessenen Größen CHI und CH2, die wie in Fig. 1 winklig zur Fahrzeugquerrichtung orientiert sind und die daraus zu verarbeitenden Signale, nämlich die Messsignale selber CHI und CH2 sowie die transformierten Beschleunigungssignale Ecux und Ecuy. Dies gilt für den Fall wie in Fig. 7 dargestellt und dass die Beschleunigungssensorik außerhalb des
Steuergeräts angeordnet ist oder wie in Fig. 1 dargestellt, dass sie innerhalb des Steuergeräts ECU angeordnet ist.
Fig. 3 zeigt prinzipiell die eingehenden Signale, nämlich die Signale CHI, CH2, Ecux und Ecuy, die in die Funktion zur Erkennung von Schrägaufprallen 300 eingehen. Daraus können dann beispielsweise die Signale Wfr, WfI, WSIb, WSrf erzeugt werden. Dabei bedeutet Wfr ein Winkelcrash vorne rechts, WfI ein Winkelcrash vorne links, WSIb ein Winkelcrash seitlich links hinten und WSrf ein Winkelcrash seitlich rechts vorne. Entsprechend können weitere Winkelcrashs identifiziert werden. Die Funktion 300 ist dabei üblicherweise auf den
Mikrocontroller μC implementiert.
Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung dessen, was im Vergleichsmodul V ablaufen kann für eine Anordnung gemäß Fig. 1. Die Anordnung 400 zeigt eine winklige Sensoranordnung zur Fahrzeugquerachse.
Dabei wird das auf die Fahrzeuglängsrichtung transformierte Signal 20 mit einem vorgegebenen Schwellwert Min_Thd 10 im Schwellwertentscheider 401 verglichen. Der Schwellwert ist dabei so bemessen, dass das Signal 20 eine bestimmte Größe erreichen muss, um überhaupt die weitere Verarbeitung freizugeben. Im Block 30 wird das Signal 20 zum Setzen eine
Applikationsparameters verwendet, der bewirkt, dass wenn ein Winkelcrash vorliegend erkannt wird, eine Flagge für einen Winkelcrash vorne links gesetzt wird. Das mit einem Faktor 30 skalierte Signal EcuX wird dann im Schwellwertentscheider 402 mit dem Signal 40, das ist das Signal CHI verglichen. Nur wenn das mit einem Faktor 30 skalierte Signal 20 kleiner als das
Signal 40 und das Signal 20 den Schwellwert Min_Thd 10 überschritten hat, wird durch das Verknüpfungslied 403 vorliegend eine logische Und-Verknüpfung die Flagge 404 für den Winkelcrash vorne links gesetzt.
Fig. 5 zeigt ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die gemessenen Beschleunigungssensorwerte CHI und CH2 gehen in den Verfahrensschritt 01 ein, indem diese Messwerte auf das Koordinatensystem im Fahrzeug wie oben beschrieben transformiert werden. In dem Verfahrensschritt 02 gehen die transformierten Signale und auch die Messsignale CHI und CH2 ein. Im Verfahrensschritt 02 werden Merkmale erzeugt, die beispielsweise durch
eine zeitliche Integration, eine Fensterintegration, eine Hochpassfilterung oder anderweitig erzeugt werden können.
Im Verfahrensschritt 03 kommt es zu einem Schwellwertvergleich, wie er beispielsweise in Fig. 4 oder auch in Fig. 6 zu sehen ist. Damit können dann die entsprechenden Winkelcrashs erkannt werden. Die Information über den Crashtyp kann in nachgeschalteten Algorithmusteilen etwa in einem Beeinflussungsmodul für die Hauptalgorithmusschwelle (Verfahrensschritt 04) oder der Plausibilisierung eines Gierbeschleunigungsalgorithmus (Verfahrensschritt 05) oder in der Weitergabe dieser Crashtypinformation an ein weiteres Steuergerät (Verfahrensschritt 06).
Fig. 6 zeigt ein weiteres Blockschaltbild nunmehr für eine andere Anordnung der Beschleunigungssensoren, nämlich in eine winklige Anordnung in Bezug auf die Fahrzeuglängsachse. Dies ist durch den Block 600 dargestellt. Die Struktur der
Signalverarbeitung ist vorliegend identisch mit der in Fig. 4. Wiederum wird der Betrag des Signals in der Fahrzeuglängsrichtung also das transformierte Beschleunigungssignal 120 mit einem vorgegebenen Schwellwert 110 im Schwel Iwertentscheider 601 verglichen. Nur wenn das Signal 120 über dem Schwellwert 110 liegt, wird eine logische 1 ausgegeben. Im Block 130 wird gesetzt, dass die Flagge für den Winkelcrash seitlich links hinten gesetzt wird, wenn der Winkelcrash vorliegend erkannt wurde. Das mit einem Faktor 130 skalierte Signal 120 wird dann im Schwellwertentscheider 602 auch mit dem Signal CHI 140 verglichen. Nur wenn das mit dem Faktor 130 skalierte Signal 120 unter dem Signal 140 liegt, wird eine logische 1 durch den
Schwellwertentscheider 602 ausgegeben. Das logische Und-Gatter 603 als das Verknüpfungsglied gibt nur eine logische 1 604 aus, wenn beide Schwellwertentscheider 601 und 602 ebenfalls eine solche logische 1 ausgegeben haben. Nur dann wird die Flagge für den Winkelcrash seitlich links hinten gesetzt.