DE10044567A1 - Sicherheitssystem für ein Kraftfahrzeug - Google Patents
Sicherheitssystem für ein KraftfahrzeugInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sicherheitssystem für ein Kraftfahrzeug mit einer Vielzahl von Sensoren, die jeweils ein Sensorsignal bereitstellen, umfassend mindestens einen Beschleunigungssensor (14a bis 14d; 16a bis 16d), einer Verarbeitungsvorrichtung (42 bis 58) zum Verarbeiten einer Vielzahl von Sensorsignalen, einer Steuervorrichtung zum Ansteuern mindestens einer Sicherheitsvorrichtung, wenn die Verarbeitungsvorrichtung (42 bis 58) ein Auslösesignal liefert, das mit einer Situation korreliert ist, in der für das Kraftfahrzeug zumindest die Gefahr eines Überrollvorgangs besteht, wobei die Vielzahl von Sensoren mindestens einen Wegsensor (12a bis 12d) umfaßt, wobei mit dem mindestens einen Wegsensor ein Sensorsignal bereitstellbar ist, das mit der Entfernung zwischen einem Rad des Kraftfahrzeugs und der Karosserie des Kraftfahrzeugs korreliert ist. Sie betrifft überdies ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben eines Sicherheitssystems in einem Kraftfahrzeug.
Description
Die Erfindung betrifft ein Sicherheitssystem für ein Kraftfahrzeug mit einer
Vielzahl von Sensoren, die jeweils ein Sensorsignal bereitstellen, umfassend
mindestens einen Beschleunigungssensor, einer Verarbeitungsvorrichtung
zum Verarbeiten der Vielzahl von Sensorsignalen, einer Steuervorrichtung
zum Ansteuern mindestens einer Sicherheitsvorrichtung, wenn die
Verarbeitungsvorrichtung ein Auslösesignal liefert, das mit einer Situation
korreliert ist, in der für das Kraftfahrzeug zumindest die Gefahr eines
Überrollvorgangs besteht. Sie betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben
eines Sicherheitssystems in einem Kraftfahrzeug, bei dem in einem ersten
Schritt eine Vielzahl von Sensorsignalen erzeugt wird, wobei mindestens
eines der Sensorsignale von einem Beschleunigungssensor stammt, die
Vielzahl von Sensorsignalen in einer Verarbeitungsvorrichtung verarbeitet
werden, wobei ein Auslösesignal an eine Steuervorrichtung erzeugt wird,
wenn sich aufgrund der Sensorsignale ergibt, daß sich das Kraftfahrzeug in
einer Situation befindet, in der zumindest die Gefahr eines Überrollvorgangs
besteht, und mindestens eine Sicherheitsvorrichtung durch die
Steuervorrichtung angesteuert wird, nachdem sie ein Auslösesignal von der
Verarbeitungsvorrichtung empfangen hat.
Ein derartiges Sicherheitssystem ist bekannt aus der EP 0 430 813. Diese
Druckschrift beschreibt ein Sicherheitssystem, das drei
Beschleunigungssensoren für die Aufnahme einer Beschleunigung in x-, in y-
und in z-Richtung umfaßt. Zur Definition der Richtungen siehe Fig. 1, gemäß
der die positive x-Richtung für ein Fahrzeug nach vorne, die positive y-
Richtung nach rechts und die positive z-Richtung nach oben definiert sind.
Gemäß dieser Druckschrift wird kontinuierlich das Verhältnis zweier
Beschleunigungen in unterschiedlicher Richtung gebildet und bei
Überschreiten einer vorbestimmten Schwelle eine Integration zur
Bestimmung der Winkelgeschwindigkeiten gestartet. Eine Ansteuerung einer
Sicherheitsvorrichtung erfolgt, wenn eine der auf diese Weise ermittelten
Winkelgeschwindigkeiten einen vorbestimmten Wert überschreitet oder wenn
das gewichtete geometrische Mittel aus den Beschleunigungen in jeweils
zwei Richtungen einen vorbestimmten Wert überschreitet.
Weiterhin ist aus der DE 198 28 338 ein Verfahren zum Ermitteln einer zu
einem Überrollvorgang führenden kritischen Winkellage eines Fahrzeugs
bekannt, bei dem es darum geht, den Offset eines Drehratensensors
dadurch zu unterdrücken, daß eine bestimmte Drehrate nur dann integriert
wird, wenn die Drehrate innerhalb eines gewissen Bereichs liegt.
Die DE 196 09 717 beschreibt eine Anordnung zum Erkennen von
Überrollvorgängen bei Fahrzeugen, bei der in einem Fahrzeug mittels
Drehratensensoren die Winkelgeschwindigkeiten des Fahrzeugs um die
Gierachse, die Wankachse und die Nickachse gemessen werden. Ein
Überrollvorgang wird dann als erkannt signalisiert, wenn eine
Winkelgeschwindigkeit einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet.
Die DE 198 14 154 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur
Auslösung eines Insassenschutzsystems bei Kraftfahrzeugüberschlag, das
mit einem die Geschwindigkeit einer Fahrzeugverkippung erfassenden
Drehratensensor und einem mechanischen Neigungsschalter ausgestattet
ist, wobei jedoch eine Auslösung des Insassenschutzsystems gesperrt wird,
wenn eine Rückkippbewegung erfaßt wird.
Den im Stand der Technik beschriebenen Sicherheitssystemen ist gemein,
daß die gesamte Installation derartiger Sicherheitssysteme mit einem
erheblichen Aufwand für Material und Einbau verbunden ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein
Sicherheitssystem für ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art sowie
ein Verfahren zum Betreiben eines Sicherheitssystems in einem
Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß sich
eine Reduktion in den Kosten für Material und Einbau erzielen läßt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Sicherheitssystem mit den Merkmalen
von Patentanspruch 1 und ein Verfahren zum Betreiben eines
Sicherheitssystems mit den Merkmalen von Patentanspruch 9.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, Sensoren zu verwenden, die in einem
Kraftfahrzeug ohnehin vorhanden sind, als Bestandteile einer anderen
Vorrichtung des Kraftfahrzeugs, beispielsweise einer Fahrwerksregelung
oder eines Fahrstabilitätssystems. Im Rahmen derartiger Systeme werden
beispielsweise Wegsensoren eingesetzt, um insbesondere im
Zusammenspiel mit Luftfederungssystemen zu ermitteln, wieweit ein Rad
ein- bzw. ausgefedert ist, um durch geeignete Ansteuerung des
Luftfedersystems eine für die jeweilige Situation optimale Dämpfereinstellung
zu erzielen. Wie weiter unten detailliert ausgeführt werden wird, sind Signale
derartiger Wegsensoren, mit oder ohne zusätzliche Verarbeitungsschritte,
hervorragend geeignet, in einem gattungsgemäßen Sicherheitssystem
eingesetzt zu werden. Wenngleich derartige Wegsensoren, wie sie
beispielsweise in Luftfederungssystemen eingesetzt werden, häufig zur
Regelung des Abstands zwischen einem Rad und der Fahrzeugkarosserie
nach vorgegebenen Algorithmen verwendet werden, so lassen sich damit
dennoch Signale bereitstellen - gegebenenfalls durch rechnerische
Eliminierung der Regelung -, die mit der Entfernung zwischen einem
zugehörigen Rad des Kraftfahrzeugs und der Karosserie des Kraftfahrzeugs
korreliert sind.
Bei Verwendung der Signale von bereits vorhandenen Sensoren brauchen
die entsprechenden Signale lediglich einer entsprechenden Einheit,
beispielsweise einem Mikroprozessor des Sicherheitssystems zugeführt
werden, um dort in geeigneter Weise weiterverarbeitet zu werden. Die
Installation und Verkabelung zusätzlicher Sensoren, die ausschließlich dem
Sicherheitssystem dienen würden, kann entfallen. Wie sich gezeigt hat, sind
insbesondere die Signale von Wegsensoren geeignet, zu einem besonders
sicheren und zuverlässigen Sicherheitssystem beizutragen.
Durch geeignete Aufbereitung der Signale der Wegsensoren läßt sich daher
eine äußerst zuverlässige Auslösung von Sicherheitsvorrichtungen, wie
Gurtstraffer, Airbags, Überrollbügel (bei Cabrios) sowie eine Abschaltung der
Kraftstoffzufuhr, erzielen. Insbesondere im Hinblick darauf, daß derartige
Schutzsysteme in der Regel nur zum einmaligen Einsatz vorgesehen sind, ist
es äußerst wichtig, daß eine sichere Auslösung bei Gefahr eines
Überrollvorgangs erfolgt, jedoch auch eine sichere Nichtauslösung im
Normalbetrieb selbst unter extremen Verhältnissen.
Durch die Verwendung von mindestens einem Wegsensor läßt sich
insbesondere eine stabile Fahrsituation, wie sie beispielsweise bei einer
Steilbahneinfahrt auftritt, eindeutig erkennen, obwohl in diesem Fall
gleichzeitig eine erhebliche Drehung des Fahrzeugs stattfindet (die Räder
sind eingefedert). Einseitige Be- oder Entlastungen können eindeutig erfaßt
werden. Beispielsweise lässt sich beim sogenannten AMS-Test, bei dem das
Kraftfahrzeug einseitig auf eine Rampe auffährt, die Auflösung entscheidend
verbessern. Bei dem aus der EP 0 430 813 bekannten Verfahren muß der
Verlust des Bodenkontakts über die Vertikalbeschleunigung detektiert
werden. Aufgrund der benötigten Filter, siehe unten, ist das Signal jedoch
zeitverzögert. Außerdem müssen die entsprechenden Schwellen für die
Schwerelosigkeit für die Schwerelosigkeitserkennung deutlich über Null
gelegt werden. Dies erschwert die Diskriminierung von harmlosen kurzen
Sprüngen und echten Überrrollereignissen. Im Gegensatz hierzu zeigen die
Wegsensoren, wie sie im erfindungsgemäßen Sicherheitssystem verwendet
werden, den Verlust des Bodenkontakts unmittelbar an und können damit
insbesondere in Kombination mit den Signalen von
Beschleunigungsaufnehmern in z-Richtung die Diskriminierung derartiger
Ereignisse deutlich verbessern.
Mit dem erfindungsgemäßen Sicherheitssystem besteht insbesondere auch
die Möglichkeit, Überschläge mit Drehung um die Fahrzeug-x-Achse als
auch Überschläge um die Fahrzeug-y-Achse zu detektieren.
Ein besonders zuverlässig arbeitendes Sicherheitssystem ergibt sich, wenn
das erfindungsgemäße Sicherheitssystem mindesten drei
Beschleunigungssensoren aufweist, wobei die mindestens drei
Beschleunigungssensoren ortsfest mit der Karosserie verbunden sind und
zur Detektion einer Beschleunigung in z-Richtung des Fahrzeugs ausgelegt
sind, wobei entweder ein Beschleunigungssensor vorne rechts, ein
Beschleunigungssensor vorne links, ein Beschleunigungssensor hinten im
Kraftfahrzeug oder ein Beschleunigungssensor hinten rechts, ein
Beschleunigungssensor hinten links und ein Beschleunigungssensor vorne
im Kraftfahrzeug angeordnet ist. Durch geeignete Verarbeitung der
Sensorsignale dieser Beschleunigungssensoren lassen sich Größen
ermitteln, aus denen sich die Gefahr eines Überrollens ableiten läßt: So kann
beispielsweise durch Bildung der Differenz eines linken und eines rechten
Beschleunigungssensors in z-Richtung und einmalige Integration die
Drehrate in x-Richtung ermittelt werden, durch weitere Integration der
Drehwinkel um die x-Achse. Die Beschleunigungssensoren in z-Richtung
geben überdies Aufschluß darüber, ob sich das Fahrzeug gerade in freiem
Fall befindet. Besonders vorteilhaft können diese Größen weiterhin verknüpft
werden mit dem Sensorsignal eines Beschleunigungssensors in y-Richtung,
siehe unten.
Das erfindungsgemäße Sicherheitssystem umfaßt gemäß einer besonders
bevorzugten Ausführungsform mindestens drei Wegsensoren zur Ermittlung
der Entfernung zwischen Rad und Karosserie für mindestens drei Räder des
Kraftfahrzeugs. Die Ursache hierfür liegt in der Erkenntnis, daß sich durch
die Sensorsignale von mindestens drei Wegsensoren eine Ebene bestimmen
läßt und deshalb erkannt werden kann, ob sich und gegebenenfalls wie weit
sich das Kraftfahrzeug aus einer Position mit völlig ebenem Untergrund
bewegt hat.
In der Verarbeitungseinheit können die Sensorsignale mit oder ohne
vorherige Verknüpfung miteinander zur Bereitstellung mindestens eines
potentiellen Auslösesignals verarbeitbar sein, wobei das mindestens eine
potentielle Auslösesignal gegen ein zugehöriges Schwellensignal
vergleichbar ist, und, wenn ein Überschreiten des zugehörigen
Schwellensignals feststellbar ist, ein Auslösesignal an die Steuervorrichtung
erzeugbar ist, wobei mindestens eines der Schwellensignale im Hinblick auf
mindestens ein Sensorsignal modifizierbar ist. Diese Maßnahme ermöglicht,
die Schwellen für das Auslösen und Ansteuern einer Sicherheitseinrichtung
in normalem Fahrzustand zunächst relativ hoch zu legen. Damit wird eine
Fehlauslösung bei Schlechtwegstrecken sowie extremer Fahrweise
verhindert. Andererseits wird eine schnelle und zuverlässige Auslösung
durch niedrige Schwellen ermöglicht, wenn dem Überrollvorgang ein
ungewöhnliches Ereignis vorausgeht, beispielsweise eine schnelle vertikale
Drehung oder eine extrem einseitige Einfederung. Besonders bevorzugt
werden die Schwellensignale im Hinblick auf mindestens ein Signal
modifiziert, das mit einem Sensorsignal mindestens eines der Wegsensoren
korreliert ist.
Insbesondere kommen als modifizierbare Schwellensignale das
Schwellensignal für eine Lateralbeschleunigung und/oder einen statischen
Kippwinkel und/oder eine Beschleunigung in negative z-Richtung und/oder
eine Drehgeschwindigkeit in negative z-Richtung und/oder eine
Drehgeschwindigkeit um die z-Achse und/oder eine Winkeländerung um die
z-Achse in Betracht.
Das von mit dem mindestens einem Wegsensor bereitstellbare Sensorsignal
kann einem absoluten Entfernungswert zwischen Rad des Kraftfahrzeugs
und der Karosserie des Kraftfahrzeugs entsprechen und/oder einem relativen
Entfernungswert zwischen einem Rad des Kraftfahrzeugs und der Karosserie
des Kraftfahrzeugs bezogen auf einen vorgebbaren Entfernungswert
und/oder der ersten und/oder der zweiten Ableitung der Änderung der
Entfernung nach der Zeit.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines
Sicherheitssystems zeichnet sich eine besonders bevorzugte Variante
dadurch aus, daß ein Sensorsignal mindestens eines Wegsensors zur
Durchführung einer Selbstüberprüfung mit einem anderen im Kraftfahrzeug
vorliegenden gleichgearteten Signal verglichen wird, wobei entweder das
Sensorsignal durch Verarbeitung, insbesondere ein- oder zweifache
Differentiation nach der Zeit für den Vergleich aufbereitet wird und/oder das
gleichgeartete Signal durch Verarbeitung, insbesondere ein- oder zweifache
Integration über der Zeit, für den Vergleich aufbereitet wird. Dieser Variante
liegt die Idee zugrunde, daß sich durch geeignete Verarbeitung von
Sensorsignalen eine Redundanz ergibt, die dazu genutzt werden kann, daß
derartige Signale, obwohl mit unterschiedlichen Meßprinzipien erfasst,
miteinander verglichen werden können. Beispielsweise kann der Verlust des
Bodenkontakts eines Kraftfahrzeugs sowohl über Wegsensoren als auch
über z-Beschleunigungssensoren festgestellt werden. Hiermit läßt sich
einerseits eine größere Auslösesicherheit erreichen, beispielsweise kann
eine Auslösung einer Sicherheitseinrichtung nur dann freigegeben werden,
wenn beide Signale eine vorgegebene Schwelle überschritten haben.
Andererseits kann diese Redundanz auch in vorbestimmten zeitlichen
Abständen zu einem wiederholten Selbsttest während der Fahrt
herangezogen werden, wodurch sich in einfacher Weise eine Fehlfunktion
eines Sensors feststellen läßt.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten
Zeichnungen dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs zur Definition
von x-, y- und z-Richtung;
Fig. 2 in schematischer Darstellung eine teilweise geschnittene Darstellung
eines Kraftfahrzeugs in Draufsicht mit darin angeordneten
Wegsensoren, radfesten Beschleunigungssensoren in z-Richtung
und karosseriefesten Beschleunigungssensoren in z-Richtung;
Fig. 3 in Signalflußdiagrammdarstellung den Ablauf von der Aufnahme der
Sensorsignale bis zur Ansteuerung einer Sicherheitseinrichtung;
Fig. 4 in schematischer Darstellung die Verarbeitung der Sensorsignale
von drei Beschleunigungssensoren in z-Richtung und einem
Beschleunigungssensor in y-Richtung;
Fig. 5 in schematischer Darstellung die Anpassung der Schwellensignale in
Abhängigkeit der Sensorsignale von vier Wegsensoren und einem
Drehratensensor; und
Fig. 6 die Erzeugung eines Auslösesignals an die Steuereinrichtung in
Abhängigkeit von fünf potentiellen Auslösesignalen, die mit dem
jeweils zugehörigen Schwellensignal verglichen werden.
Fig. 1 zeigt zunächst, wie erwähnt, in schematischer Darstellung ein
Kraftfahrzeug zur Definition der x-, y- und z-Richtung. Im folgenden werden
Beschleunigungsaufnehmer in Richtung "A" kurz als "A"-Beschleunigungs
aufnehmer bezeichnet. Fig. 2 zeigt in teilweise geschnittener Darstellung
einen Querschnitt durch ein Kraftfahrzeug. Wie mit Bezug auf die in Fig. 2
ebenfalls dargestellte Legende hervorgeht, sind in dem Fahrzeug vorne links,
vorne rechts, hinten links, hinten rechts jeweils ein Wegsensor 12a bis 12d
angeordnet mit dem jeweils ein Sensorsignal erzeugt werden kann, das mit
der Entfernung zwischen dem jeweiligen Rad des Kraftfahrzeugs und der
Karosserie des Kraftfahrzeugs korreliert ist. Korrelation bedeutet in diesem
Zusammenhang, daß es sich um den absoluten Entfernungswert zwischen
einem Rad des Kraftfahrzeugs und der Karosserie des Kraftfahrzeugs
handeln kann und/oder einen relativen Entfernungswert zwischen Rad und
Karosserie, jedoch auch die Möglichkeit, daß es sich um die erste und/oder
zweite Ableitung einer Änderung der Entfernung nach der Zeit handeln kann.
Die erste Ableitung nach der Zeit würde demnach der Geschwindigkeit
entsprechen, mit der sich der Abstand zwischen Rad und Karosserie ändert,
während die zweite Ableitung der Änderung der Geschwindigkeit, d. h. der
Beschleunigung des Rads in Richtung auf die Karosserie zu oder von ihr
weg bedeuten würde.
In dem Fahrzeug sind weiterhin ebenfalls vorne rechts, vorne links, hinten
rechts, hinten links vier radfeste z-Beschleunigungssensoren 14a bis 14d
angeordnet, wobei unter radfest hierbei zu verstehen ist, daß die Sensoren
fest mit dem Rad verbunden sind, d. h. die Bewegungen des jeweiligen Rads
ungefedert mitmachen.
Das Fahrzeug umfaßt weiterhin drei karosseriefeste z-Beschleunigungssen
soren 16a bis 16c, die quasi die entsprechenden Bewegungen gefedert
durch ein entsprechendes Dämpfungssystem detektieren und vorne rechts,
vorne links und hinten in der Karosserie angeordnet sind. Alternativ könnten
die karosseriefesten z-Beschleunigungssensoren zur Definition einer Ebene
auch hinten rechts, hinten links und vorne im Fahrzeug angeordnet sein.
Das Sicherheitssystem verwendet weiterhin das Sensorsignal eines y-
Beschleunigungssensors 18, eines z-Drehratensensors 20, d. h. eines
Sensors zur Detektion einer Drehung um die z-Achse des Kraftfahrzeugs
sowie eines x-Geschwindigkeitssensors 22.
Die in Zusammenhang mit Fig. 2 beschriebenen Sensoren sind
überwiegend, insbesondere jedoch die Wegsensoren, Teil der
Fahrwerksregelung und/oder des Fahrstabilitätssystems des Kraftfahrzeugs.
Sie könnten auch Teil der Airbagsteuerung oder weiterer Einrichtungen des
Kraftfahrzeugs sein. Sie sind nicht explizit für ein Sicherheitssystem zur
Detektion von Überrollvorgängen in dem Kraftfahrzeug installiert, jedoch
werden die ohnehin in dem Fahrzeug vorhandenen Signale der Sensoren für
ein derartiges System verwendet.
Fig. 3 zeigt in Blockschaltbilddarstellung ein Signalflußdiagramm, aus dem
der Ablauf von der Aufnahme der Sensorsignale bis zur Ansteuerung einer
Sicherheitseinrichtung hervorgeht.
In der nachfolgenden Tabelle 1 sind die erwähnten Sensoren der
Übersichtlichkeit halber mit der zugehörigen Detektionsrichtung und der
Position, an der sie im Kraftfahrzeug angeordnet sind, aufgeführt.
In Fig. 3 ist der Ablauf zwischen der Bereitstellung der Sensorsignale und der
Ansteuerung einer Sicherheitseinrichtung in Form eines Signalflußgraphen
dargestellt. Zunächst liefern in Schritt 30 die Sensoren Sensorsignale. Diese
werden in Schritt 32 verarbeitet und aufbereitet. Details hierzu werden im
Zusammenhang mit Fig. 4 beschrieben werden. Insbesondere werden aus
von den Sensoren gelieferten Analogsignalen Digitalsignale erzeugt, wobei
die Sensorsignale zunächst im Hinblick auf das Abtasttheorem einer Anti-
Alias-Tiefpaßfilterung unterzogen werden, anschließend A/D-gewandelt
werden und je nach verwendetem Sensor, d. h. je nach Nullpunktgenauigkeit
des Sensors und den Anforderungen der nachfolgenden Algorithmen an die
Nullpunktgenauigkeit, einer optionalen Hochpaßfilterung unterzogen werden.
In Schritt 34 findet eine Anpassung der Schwellensignale im Hinblick auf
aktuelle Sensorsignale statt, Details hierzu werden im Zusammenhang mit
Fig. 5 ausgeführt werden. Schritt 32 liefert potentielle Auslösesignale, die in
Schritt 36 mit zugehörigen Schwellensignalen, gegebenenfalls nach
Anpassung in Schritt 34, einem Vergleich zugeführt werden. In Schritt 38
wird ermittelt, ob das potentielle Auslösesignal über oder unter dem
zugehörigen Schwellensignal liegt. Details hierzu werden im Zusammenhang
mit Fig. 6 erörtert werden.
Für den Fall, daß alle potentiellen Auslösesignale unterhalb des
Schwellensignals liegen, geht die Abfolge zurück zu Schritt 30. Für den Fall,
daß die Voraussetzungen gegeben sind, um eine Sicherheitseinrichtung
auszulösen, d. h. mindestens ein Schwellensignal von einem zugehörigen
potentiellen Auslösesignal überschritten wurde, wird in Schritt 40 ein
Auslösesignal an eine Steuervorrichtung kreiert, die ihrerseits ein
entsprechendes Ansteuersignal zum Auslösen mindestens einer
Sicherheitseinrichtung im Schritt 42 bereitstellt.
Fig. 4 zeigt die Verarbeitung der von den Beschleunigungssensoren
gelieferten Signale. Im Block 42 wird die Differenz gebildet zwischen der z-
Beschleunigung vorne links und der z-Beschleunigung vorne rechts. Diese
Differenz wird im Block 44 integriert zur Ermittlung der Drehrate um die x-
Achse. Eine zweite Integration im Block 46 liefert den Winkel x, um den sich
das Fahrzeug um die x-Achse gedreht hat. Die z-Beschleunigung vorne
links, die z-Beschleunigung vorne rechts sowie die z-Beschleunigung hinten
werden weiterhin nach Tiefpaßfilterung zur Eliminierung hochfrequenter
Störungen, insbesondere zur Bildung eines Mittelwerts im Block 48
verarbeitet. Hieraus läßt sich feststellen, ob sich das Fahrzeug im freien Fall
nach unten bewegt. Die y-Beschleunigung wird im Block 50 ebenfalls einer
Tiefpaßfilterung zugeführt und dient zur Ermittlung einer
Lateralbeschleunigung. Sie wird weiterhin im Block 52 zusammen mit einem
Mittelwert aus den z-Beschleunigungen zur Berechnung eines Verhältnisses
der z-Beschleunigung zur y-Beschleunigung verwendet, woraus sich der
statische Kippwinkel des Kraftfahrzeugs ermitteln läßt.
Fig. 5 zeigt, daß die Signale der Wegsensoren vorne links, vorne rechts,
hinten links, hinten rechts 12a bis 12d im Block 54 zur Anpassung der
Schwellensignale für die Drehrate x, den Winkel x, den freien Fall, den
statischen Kippwinkel sowie die Lateralbeschleunigung Verwendung finden.
Neben den Signalen der Wegsensoren findet vorliegend außerdem auch die
Drehrate z zur Anpassung der Schwellen Verwendung. Als Eingangssignale
für die Anpassung der Schwellen können weiterhin die radfesten z-
Beschleunigungsaufnehmer und das x-Geschwindigkeitssignal verwendet
werden. Die Anpassung der Schwellen erfolgt dynamisch im Fahrbetrieb des
Kraftfahrzeugs.
Fig. 6 zeigt den Vergleich der modifizierten Schwellensignale mit dem
zugehörigen potentiellen Auslösesignal in jeweiligen Blöcken 56a bis 56e,
wobei die jeweiligen Ausgangssignale vorliegend einem ODER-Gatter 58
zugeführt werden, das bei Vorliegen zumindest eines positiven Vergleichs,
d. h. daß eines der Schwellensignale überschritten wird, ein Auslösesignal
am Ausgang 60 an die Steuervorrichtung bereitstellt.
Bei dem erfindungsgemäßen Sicherheitssystem kann vorgesehen werden,
daß das Signal eines Wegsensors aufbereitet wird, um mit dem
Ausgangssignal eines anderen Sensors verglichen zu werden, bzw.
umgekehrt, daß das Ausgangssignal eines anderen Sensors aufbereitet wird,
um mit einem Ausgangssignal eines Wegsensors verglichen zu werden. Zur
Aufbereitung kommen insbesondere ein- oder mehrfache Differentiation
sowie ein- oder mehrfache Integration in Betracht. Hierdurch können
redundante Signale erzeugt werden, die in ihrer Aussage übereinstimmen
sollten. Durch Vergleich derartiger Signale in vorgegebenen Zeitschritten
kann daher die Funktion der zugehörigen Sensoren überprüft werden. Bei
Vorliegen eines negativen Vergleichs können entsprechende Maßnahmen
eingeleitet werden, beispielsweise ein Warnsignal an den Fahrzeugbenutzer
ausgelöst werden. Es kann jedoch auch vorgesehen werden, zur Erhöhung
der Zuverlässigkeit des Systems ein Auslösesignal an die Steuervorrichtung
nur dann zu erzeugen, wenn beide sich entsprechenden, von
unterschiedlichen Sensoren gelieferten potentiellen Auslösesignale über den
entsprechenden Schwellensignalen liegen.
Claims (12)
1. Sicherheitssystem für ein Kraftfahrzeug mit
einer Vielzahl von Sensoren, die jeweils ein Sensorsignal bereitstellen, umfassend mindestens einen Beschleunigungs sensor (14a bis 14d; 16a bis 16d);
einer Verarbeitungsvorrichtung (42 bis 58) zum Verarbeiten der Vielzahl von Sensorsignalen;
einer Steuervorrichtung zum Ansteuern mindestens einer Sicher heitsvorrichtung, wenn die Verarbeitungsvorrichtung (42 bis 58) ein Auslösesignal liefert, das mit einer Situation korreliert ist, in der für das Kraftfahrzeug zumindest die Gefahr eines Überrollvorgangs besteht;
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vielzahl von Sensoren mindestens einen Wegsensor (12a bis 12d) umfaßt, wobei mit dem mindestens einen Wegsensor ein Sensorsignal bereitstellbar ist, das mit der Entfernung zwischen einem Rad des Kraftfahrzeugs und der Karosserie des Kraftfahrzeugs korreliert ist.
einer Vielzahl von Sensoren, die jeweils ein Sensorsignal bereitstellen, umfassend mindestens einen Beschleunigungs sensor (14a bis 14d; 16a bis 16d);
einer Verarbeitungsvorrichtung (42 bis 58) zum Verarbeiten der Vielzahl von Sensorsignalen;
einer Steuervorrichtung zum Ansteuern mindestens einer Sicher heitsvorrichtung, wenn die Verarbeitungsvorrichtung (42 bis 58) ein Auslösesignal liefert, das mit einer Situation korreliert ist, in der für das Kraftfahrzeug zumindest die Gefahr eines Überrollvorgangs besteht;
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vielzahl von Sensoren mindestens einen Wegsensor (12a bis 12d) umfaßt, wobei mit dem mindestens einen Wegsensor ein Sensorsignal bereitstellbar ist, das mit der Entfernung zwischen einem Rad des Kraftfahrzeugs und der Karosserie des Kraftfahrzeugs korreliert ist.
2. Sicherheitssystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Sicherheitssystem mindestens drei Beschleunigungssensoren
(16a bis 16c) aufweist, wobei die mindestens drei
Beschleunigungssensoren ortsfest mit der Karosserie verbunden sind
und zur Detektion einer Beschleunigung in Z-Richtung des
Kraftfahrzeugs ausgelegt sind, wobei ein Beschleunigungssensor (16a)
vorne rechts, ein Beschleunigungssensor (16b) vorne links und ein Be
schleunigungssensor (16c) hinten im Kraftfahrzeug oder ein
Beschleunigungssensor hinten rechts, ein Beschleunigungssensor
hinten links und ein Beschleunigungssensor vorne im Kraftfahrzeug
angeordnet ist.
3. Sicherheitssystem nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Sicherheitssystem mindestens drei Wegsensoren (12a bis 12d)
umfaßt zur Ermittlung der Entfernung zwischen Rad und Karosserie für
mindestens drei Räder des Kraftfahrzeugs.
4. Sicherheitssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Verarbeitungseinheit (42 bis 58) die Sensorsignale, mit oder
ohne vorherige Verknüpfung miteinander, zur Bereitstellung mindestens
eines potentiellen Auslösesignals verarbeitbar sind, wobei das
mindestens eine potentielle Auslösesignal gegen ein zugehöriges
Schwellensignal vergleichbar ist und, wenn ein Überschreiten des
zugehörigen Schwellensignals festgestellbar ist, ein Auslösesignal an
die Steuervorrichtung erzeugbar ist, wobei mindestens eines der
Schwellensignale im Hinblick auf mindestens ein Sensorsignal
modifizierbar ist.
5. Sicherheitssystem nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens eines der Schwellensignale im Hinblick auf mindestens
ein Signal modifizierbar ist, das mit einem Sensorsignal eines der
Wegsensoren (12a bis 12d) korreliert ist.
6. Sicherheitssystem nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das modifizierbare Schwellensignal das Schwellensignal für eine
Lateralbeschleunigung und/oder einen statischen Kippwinkel und/oder
eine Beschleunigung in negative Z-Richtung und/oder eine
Drehgeschwindigkeit um die Z-Achse und/oder eine Winkeländerung
um die Z-Achse ist.
7. Sicherheitssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das mit dem mindestens einen Wegsensor (12a bis 12d)
bereitstellbare Sensorsignal einem absoluten Entfernungwert zwischen
einem Rad des Kraftfahrzeugs und der Karosserie des Kraftfahrzeugs
entspricht und/oder einem relativen Entfernungswert zwischen einem
Rad des Kraftfahrzeugs und der Karosserie des Kraftfahrzeugs bezogen
auf einen vorgegebenen Entfernungswert und/oder der ersten und/oder
der zweiten Ableitung der Änderung der Entfernung nach der Zeit.
8. Sicherheitssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der mindestens eine Wegsensor (12a bis 12d) und/oder der
mindestens eine Beschleunigungssensor (14a bis 14d; 16a bis 16c)
Bestandteile einer anderen Vorrichtung des Kraftfahrzeugs,
insbesondere einer Fahrwerksregelung und/oder eines Fahrstabilitäts
systems, ist/sind.
9. Verfahren zum Betreiben eines Sicherheitssystems in einem
Kraftfahrzeug, folgende Schritte umfassend:
daß mindestens eines der Vielzahl von Sensorsignalen von einem Weg sensor (12a bis 12d) erzeugt wird, wobei das mit dem Wegsensor bereitgestellte Sensorsignal mit der Entfernung zwischen einem Rad des Kraftfahrzeugs und der Karosserie des Kraftfahrzeugs korreliert ist.
- a) Erzeugen (30) einer Vielzahl von Sensorsignalen, wobei mindestens eines der Sensorsignale von einem Beschleuni gungssensor (14a bis 14d; 16a bis 16d) erzeugt wird;
- b) Verarbeiten (32, 34, 36) der Vielzahl von Sensorsignalen in einer Verarbeitungsvorrichtung (42 bis 58) und Erzeugen (40) eines Auslösesignals an eine Steuervorrichtung, wenn sich aufgrund der Sensorsignale ergibt, daß sich das Kraftfahrzeug in einer Situation befindet, in der zumindest die Gefahr eines Über rollvorgangs besteht;
- c) Ansteuern mindestens einer Sicherheitsvorrichtung durch die Steuervorrichtung nach Empfang des Auslösesignals von der Verarbeitungsvorrichtung (42 bis 58);
daß mindestens eines der Vielzahl von Sensorsignalen von einem Weg sensor (12a bis 12d) erzeugt wird, wobei das mit dem Wegsensor bereitgestellte Sensorsignal mit der Entfernung zwischen einem Rad des Kraftfahrzeugs und der Karosserie des Kraftfahrzeugs korreliert ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest eines der Signale eines Wegsensors und eines
weiteren Sensors derart verarbeitet wird, insbesondere durch ein- oder
zweifache Differentiation und/oder durch ein- oder zweifache Integration,
dass sie sich in ihrem Informationsgehalt entsprechen.
11. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils zwei sich in ihrem Informationsgehalt entsprechende
Signale in vorbestimmten zeitlichen Abständen miteinander verglichen
werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verarbeitungsvorrichtung aus den sich entsprechenden
Sensorsignalen, mit oder ohne vorherige Verknüpfung mit weiteren
Sensorsignalen, zur Bereitstellung mindestens zweier potentieller
Auslösesignale verarbeitet, wobei die mindestens zwei potentiellen
Auslösesignale gegen zugehörige Schwellensignale verglichen
werden und ein Auslösesignal an die Steuervorrichtung nur dann
erzeugt wird, wenn die mindestens zwei potentiellen Auslösesignale
über den zugehörigen Schwellensignalen liegen.
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