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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auslösen eines Insassenschutzsystems
eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 und eine entsprechende Vorrichtung gemäß Anspruch 14.
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Sicherheit
spielt in der Automobiltechnik eine immer größere Rolle, was sich daran
zeigt, dass mittlerweile ein Airbag zur Standardausstattung eines modernen
Kraftfahrzeugs gehört.
Während
bei Airbags und Gurtstraffern, die Aufprallschutzsysteme sind, eine
Marktdurchdringung von fast 100% erreicht worden ist, ist dies beim
automatischen Überrollschutz
, der bei unfallbedingten Überrollvorgängen aktiviert
wird, noch nicht der Fall.
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Unfallbedingte Überrollvorgänge sind
durch Drehungen des Fahrzeugs um seine Längs- und Querachse gekennzeichnet.
Zur rechtzeitigen Auslösung
von Fahrzeuginsassen-Schutzsystemen bei derartigen Überrollvorgängen ist
es erforderlich, dass einerseits eine Drehung des Fahrzeugs um eine
seiner Achsen rechtzeitig erkannt wird und andererseits der mittels
Drehsensoren gemessene Wank- und Nickwinkel der tatsächlichen
Winkellage des Fahrzeugs entspricht. Problematisch sind hierbei
jedoch Offsetfehler von Drehratensensoren, die zu einer fehlerbehafteten
Ermittlung der Winkellage des Fahrzeugs führen können.
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Die
EP 1 089 898 offenbart ein
Verfahren zum exakten Ermitteln einer zu einem Überrollvorgang führenden
kritischen Winkellage eines Fahrzeuges, bei dem ein Offsetfehler
bei einer Drehratenmessung weitgehend unterdrückt wird. Dies wird durch zwei
Maßnahmen
erreicht: erstens wird ein Ausgangssignal eines Drehratensensors
nur dann integriert und damit in die Auslöseentscheidung für ein Überrollschutzsystem
einbezogen, wenn das Signal eine untere Drehratenschwelle überschreitet
und außerdem
unterhalb einer oberen Drehratenschwelle liegt; die Schwellen können hierbei
in Abhängigkeit eines
Offsetfehlers des Sensors vorgegeben werden. Zweitens wird nach
einer vorgegebenen Reset-Zeit eine Integration eines Ausgangssignals
eines Drehratensensors abgebrochen und erneut gestartet. Bei der
Start-Situation handelt es sich um den Initialzustand, bei dem die
Ruhewerte der Startbedingungen bei Null oder nahezu bei Null liegen.
Dadurch soll ausgeschlossen werden, dass durch die ständig laufende
Integration Winkel entstehen, die einen von der tatsächlichen
Winkellage stark abweichenden hohen Wert aufweisen, der als ein
in der Realität
nicht zutreffender Überrollvorgang
interpretiert wird.
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Außerdem ist
es bekannt, Startkriterien für einen
Algorithmus zum Verarbeiten von Signalen von Drehratensensoren und
zum Auslösen
eines Insassenschutzsystems nicht nur von einem zu Beginn ermittelten
statischen Drehraten-Offsetfehler abzuleiten, sondern den Offsetfehler
fortlaufend durch einen bei einer Initialisierungsphase ermittelten „statischen" Offsetfehler und
zusätzlich
durch einen weiteren dynamischen, respektive nachgeführten, Kompensationswert
zu unterdrücken.
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Beide
Verfahren besitzen jedoch den Nachteil, dass bei einem verunfallten,
beispielsweise kopfüber
stehenden Fahrzeug der Sensor in einer Initialisierungsphase einen
Offsetfehler ermittelt, der zwar für das auf dem „Kopf stehende" Fahrzeug richtig, aber
für das
auf den Normalbetrieb des Fahrzeug eingerichtete Insassenschutzsystem
falsch ist. Durch diesen „falschen" Offsetfehler wird
nun das Insassenschutzsystem derart sensibilisiert, dass es zu Fehlauslösungen kommen
kann, wenn ein Fahrzeug nach einem Unfall wieder in seine richtige
Position gebracht wird und Schutzeinrichtungen wie z.B. eine Überrollschutzeinrichtung
bis dahin noch nicht ausgelöst
wurden.
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Um
gegen derartige Fehlauslösungen
robuster zu werden, schlägt
die WO 02/20314 vor, zusätzliche
Information wie z.B. „Federbein
ausgefedert" in die
Auslöseentscheidung
mit einzubeziehen. Allerdings wird diese Information in die Auslösentscheidung
zeitlich einbezogen, wenn der Algorithmus für die Entscheidung bereits
aktiv ist, d.h. bereits aktiv auslösebereit ist. Vom Standpunkt
der Sicherheit aus betrachtet birgt diese späte Einbeziehung ein gewisses
Gefahrenpotential in sich, da die Auslöseentscheidung dadurch verzögert werden
kann.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Auslösen
eines Insassenschutzsystems eines Fahrzeugs vorzuschlagen, das weniger
störanfällig gegen Fehlauslösungen ist
und einen hohen Sicherheitsstandard bietet.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Auslösen eines Insassenschutzsystems
eines Fahrzeugs mit den Merkmalen von Anspruch 1 und durch eine
entsprechende Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 14 gelöst. Bevorzugte
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Ein
wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, die Robustheit
gegenüber
Fehlauslösungen
bei einem Verfahren zum Auslösen
eines Insassenschutzsystems eines Fahrzeugs dadurch zu verbessern,
dass zusätzliche
drehratensensorenunabhängige
Information bezüglich
der Lage des Fahrzeugs in die Auslöseentscheidung dadurch einfließt, dass
abhängig
von ihr eine Auswertung, insbesondere Integration einer von einem
Drehratensensor erfassten Drehrate freigegeben wird. Ist die Freigabe erfolgt,
gehen in die Auslöseentscheidung
nur noch unfallrelevante und drehratensensorabhängige Informationen ein, wodurch
eine mögliche
Auslösung nicht
durch eine zusätzliche
Plausibilisierung von Drehratensensorsignalen nach Auftreten eines
unfallrelevanten Ereignisses wie bei dem Verfahren nach der WO 02/20314
verzögert
wird. Im Unterschied zur WO 02/20314 wird also nicht eine weitere drehratensensorunabhängige Information
als Auslösekriterium,
sondern als Start- oder genauer gesagt als Freigabekriterium für den Auslösealgorithmus
eines Insassenschutzsystems herangezogen, wodurch das zeitlichen
Verhalten des Auslösealgorithmus
wesentlich verbessert wird. Durch die Einbeziehung einer drehratensensorunabhängigen Information
bezüglich
der Lage des Fahrzeugs in die Auslöseentscheidung kann zudem vermieden
werden, dass in bestimmten Situationen eine Auslösung stattfindet, beispielsweise
beim Aufrichten eines überschlagenen
Fahrzeugs, bei dem ein Insassenschutzsystem wie beispielsweise ein
automatischer Überrollschutzbügel noch
nicht ausgelöst
wurde. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn sich ein
Fahrzeug um seine Querachse überschlägt oder
derart überschlägt, dass
es von einem Insassenschutzsystem nicht sensiert wird.
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Unter
einem Überrollvorgang
oder einem Überollen
des Fahrzeugs wird hier jede Drehung des Fahrzeugs um seine Quer-
und/oder Längsachse verstanden.
Hierbei muss das Fahrzeug nicht zwangsläufig auch in umgedrehter Position
zum Liegen kommen, also auf seinem Dach. Vielmehr wird hier unter
einem Überrollvorgang
auch ein Kippen des Fahrzeugs auf eine Seite, z.B. wenn ein Lastkraftwagen
zur Seite kippt, oder ein Überschlag
eines Fahrzeugs um seine Querachse verstanden.
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Die
Erfindung betrifft nun ein Verfahren zum Auslösen eines Insassenschutzsystems
eines Fahrzeugs, bei dem mindestens ein Drehratensensor die Drehrate
des Fahrzeugs um seine Längsachse und/oder
Querachse erfasst und die erfasste Drehrate ausgewertet und einer
Schwellwertentscheidung zugeführt
wird, um eine kritische Winkellage des Fahrzeugs erkennen zu können. Die
Auswertung der Drehrate wird in Abhängigkeit von mindestens einer zusätzlichen
drehratensensorenunabhängigen
Information bezüglich
der Lage des Fahrzeugs freigegeben. Dadurch wird verhindert, dass
das Insassenschutzsystem in bestimmten Lagen des Fahrzeugs auslösen kann,
beispielsweise wenn das Fahrzeug nach einem Überrollvorgang auf seinem Dach
oder auf der Seite liegt.
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Vorzugsweise
wird die Auswertung der Drehrate zu Beginn eines Überrollvorgangs
freigegeben, also zu einem Zeitpunkt, zu dem vom Insassenschutzsystem
erkannt wird, dass ein möglicher Überrollvorgang
beginnt.
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Die
Auswertung der Drehrate kann auch nach Ende einer Initialisierungsphase
des mindestens einen Drehratensensors oder bei einem Übergang
in einen aktiven Auslösebetrieb
des Insassenschutzsystemsfreigegeben werden. Dadurch wird die Plausibilisierung
zu einem bestimmten definierten Zeitpunkt und nicht wie nach der
WO 02/20314 kurz nach Auftreten eines unfallrelevanten Ereignisses vorgenommen,
wodurch der Sicherheitsstandard wesentlich verbessert wird. Außerdem wir
dadurch die Robustheit gegen Fehlauslösungen erhöht.
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Schließlich kann
die Auswertung auch zyklisch freigegeben werden. Das heisst, dass
zu vorgegebenen Zeiten eine Freigabeentscheidung getroffen wird,
beispielsweise alle paar Sekunden. Hat sich die Lage des Fahrzeugs
verändert,
z.B. nach einem Unfall, kann diese neue Lage dann bei einer folgenden
Freigabeentscheidung berücksichtigt
werden und gegebenenfalls ein Auslösen des Insassenschutzsystems
verhindern.
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Vorzugsweise
wird die Auswertung der Drehrate kontinuierlich rückgeführt und/oder
nach einer vorgebbaren Reset-Zeit abgebrochen und neu gestartet,
um zu vermeiden, dass eine fehlerhafte Drehrate durch eine fortlaufende
Auswertung, insbesondere Integration vergrößert wird.
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Bei
der drehratensensorenunabhängigen
Information kann es sich beispielsweise um ein Sensorsignal eines
Federwegsensors handeln. Mit dem Federwegsensor kann gemessen werden,
ob das Fahrwerk des Fahrzeugs belastet oder unbelastet ist. Die
Auswertung, insbesondere Integration der Drehrate kann dann beispielsweise
erst bei Vorhandensein einer vorgegebenen Belastung des Fahrwerks
freigegeben werden, also z.B. wenn sich das Fahrzeug in einer unkritischen
oder normalen Lage und/oder Situation befindet oder wenn ein Überrollvorgang
ausgehend von einer normalen Lage des Fahrzeugs beginnt.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann es sich bei der drehratensensorenunabhängigen Information um ein Sensorsignal
eines Beschleunigungssensors handeln. Damit kann bewirkt werden,
dass beispielsweise bei einem von einem vorgegebenen Signalverlauf)
mehr oder weniger stark abweichenden Beschleunigungssignal keine
Freigabe erfolgt.
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Vorzugsweise
erfasst der Beschleunigungssensor die Beschleunigungen des Fahrzeugs
in Z-Richtung, also im Wesentlichen Erdbeschleunigungskräfte. Anhand
des Vorzeichens des Sensorsignals kann beispielsweise festgestellt
werden, ob das Fahrzeug nach einem Überrollvorgang umgekippt ist.
Wenn das Sensorsignal anzeigt, dass das Fahrzeug umgekippt ist,
also „auf
dem Kopf" steht, kann
verhindert werden, dass die Auswertung, z.B. eine Integration freigegeben
wird, um ein Auslösen eines
noch nicht ausgelösten
Insassenschutzsystems beim Aufrichten des Fahrzeugs zu verhindern.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann es sich bei der drehratensensorunabhängigen Information um ein Sensorsignal
eines auf der Schwerkraft basierenden Sensors handeln. Mit einem
Schwerkraftsensor, beispielsweise einer Kontaktkugel oder einem
Kontaktschalter, kann sehr einfach festgestellt werden, ob sich
das Fahrzeug in einer normalen Lage befindet oder umgekippt ist.
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Vorzugsweise
handelt es sich bei der drehratensensorunabhängigen Information um ein Sensorsignal
einer Informationsquelle, welche mittels eines Fahrzeug-Informationsbusses,
z.B. über
einen CAN-Bus, zur Verfügung
gestellt wird.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann es sich bei der drehratensensorunabhängigen Information um vorwiegend
während
und/oder ausschließlich
während
der Initialisierungsphase erzeugte Information handeln. Dadurch
wird bei der Freigabe vorwiegend aktuelle Information berücksichtigt.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann es sich bei der drehratensensorunabhängigen Information um eine
ausschließlich
vor einem erneuten Unfallereignis und/oder Aufrichten des Fahrzeugs
generierte Information handeln, um beispielsweise zu verhindern, dass
eine „Kopflage" des Fahrzeugs nach
einem Überrollvorgang
als normale Lage des Fahrzeugs angenommen wird. Insbesondere handelt
es sich dabei um eine vor dem erneuten Unfallereignis erzeugte und
gespeicherte drehratensensorunabhängige Information, sofern sie
für die
Freigabe der Integration der Drehrate relevant ist.
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Insbesondere
wird die Drehrate nur dann der Auswertung unterzogen, wenn sie eine
untere Drehratenschwelle überschreitet
und insbesondere unterhalb einer oberen Drehratenschwelle liegt,
wobei die Schwelle(n) in Abhängigkeit
von einem Offsetfehler des jeweiligen Drehratensensors symmetrisch
oder unsymmetrisch vorgegeben wird bzw. werden. Hierdurch wird vermieden,
dass Störungen
in Sensorsignal als Drehrate interpretiert werden.
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Ferner
betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Auslösen eines Insassenschutzsystems
eines Fahrzeugs, mit mindestens einem Drehratensensor zum Erfassen
der Drehrate des Fahrzeugs um seine Längsachse und/oder Querachse,
mindestens einer Informationsquelle für mindestens eine drehratensensorunabhängige Information
bezüglich
der Lage des Fahrzeugs, mindestens einer Auswerteeinheit zum Auswerten
der erfassten Drehrate, und Entscheidungsmitteln, denen die ausgewertete
Drehrate zugeführt
wird, um eine kritische Winkellage des Fahrzeugs erkennen zu können. Zudem
sind Freigabemittel vorgesehen, die ausgebildet sind, um die Auswertung
der Drehrate durch die Auswerteeinheit in Abhängigkeit von der mindestens
einen zusätzlichen
drehratensensorenunabhängigen
Information bezüglich
der Lage des Fahrzeugs freizugeben.
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Insbesondere
sind die Freigabemittel ausgebildet, um die Auswertung nach Ende
einer Initialisierungsphase des mindestens einen Drehratensensors oder
bei einem Übergang
in einen aktiven Auslösebetrieb
des Insassenschutzsystems freizugeben.
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Weiterhin
können
Rücksetzmittel
vorgesehen sein, die ausgebildet sind, um die Auswertung der Drehrate
kontinuierlich rückzuführen und/oder nach
einer vorgebbaren Reset-Zeit abzubrechen und neu zu starten.
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Vorzugsweise
ist die mindestens eine Informationsquelle ein Federwegsensor, ein
Beschleunigungssensor oder ein auf Schwerkraft basierender Sensor.
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Weitere
Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten
der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.
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In
der Beschreibung, in den Ansprüchen,
in der Zusammenfassung und in den Zeichnungen werden die in der
hinten angeführten
Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen
verwendet.
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Die
Zeichnungen zeigen in:
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1 ein
Diagramm mit dem Verlauf von wichtigen Schwellen eines ersten Ausführungsbeispiels
des Auslösealgorithmus
gemäß der Erfindung,
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2 ein
Diagramm mit dem Verlauf von wichtigen Schwellen eines zweiten Ausführungsbeispiels
des Auslösealgorithmus
gemäß der Erfindung,
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2 ein
Diagramm mit dem Verlauf von wichtigen Schwellen eines dritten Ausführungsbeispiels
des Auslösealgorithmus
gemäß der Erfindung,
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4 das
Diagramm von 1 mit dem Verlauf Integrationssignals;
und
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5 ein
Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum
Auslösen
eines Insassenschutzsystems eines Fahrzeugs.
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1 zeigt
anhand eines Diagramms den Verlauf von wichtigen Schwellen eines
Auslösealgorithmus
während
einer Initialisierungsphase eines Drehratensensors und eines aktiven
Betriebs einer Insassenschutzeinrichtung. Der aktive Betriebsbereich)
folgt zeitlich unmittelbar auf die Initialisierungsphase. Während der
Initialisierungsphase wird der Drehratensensor und die dazugehörige Signalverarbeitungselektronik
auf Funktionsfähigkeit
durch eine Eigendiagnose bzw. einen Selbsttest überprüft und ein Offsetwert „Offset-IST" des Drehratensensors
ermittelt.
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Auf
der Ordinatenachse sind eine „Offset-SOLL-Marke" und symmetrisch
dazu angeordnete Drehratenschwellen +ωo, –ωo, +ωu, –ωu dargestellt. Durch die Drehratenschwellen
werden Funktionsbereiche des Auslösealgorithmus definiert, in
denen als Form der Auswertung eine Integration des Sensorsignals
des Drehratensensors stattfindet. Befindet sich das Sensorsignal
des Drehratensensors in einem Bereich zwischen den Schwellen +ωu, –ωu bzw. innerhalb
des Betragsabstandes ω zur „Offset-SOLL-Marke", erfolgt keine Integration
der Drehrate, um nicht auf jedes Rauschen der Messaufnehmer des
Sensors und jedes Störereignis
mit dem Start des Algorithmus zu reagieren. Innerhalb der Bereichen
zwischen den Schwellen +ωo,
+ωu bzw. –ωu, –ωo erfolgt
dagegen eine Integration des Drehratensensor-Ausgangssignals, da
sich die Position eines Fahrzeugs deutlich von seiner normalen Betriebsposition
unterscheiden muss, damit der Drehrastensensor ein solches Signal
erzeugt. In diesem Fall kann davon ausgegangen werden, dass es sich um
einen Störfall
handelt, der beispielsweise durch ein Überrollen des Fahrzeugs ausgelöst wurde.
Außerhalb
der Grenzen +ωo, –ωo erfolgt
keine Integration des Drehratensensor-Ausgangssignals, da in diesem
Bereich, der durch einen ordnungsgemäß funktionierenden Sensor nicht
angezeigt werden kann, davon auszugehen ist, dass es sich um einen Fehlerfall
im Drehratensensor-Ausgangssignal handelt.
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Wie
in 1 dargestellt ist, sind die Schwellen +ωo, +ωu, –ωo und –ωu im aktiven
Betrieb gegenüber
der Initalisierungsphase verschoben. Die Verschiebung kommt dadurch
zustande, dass ein Offset des Drehratensensors in der Initialisierungsphase
von einer Testelektronik erkannt, in der Größe ermittelt und dann im aktiven
Betriebsbereich kompensiert wird, indem die Schwellen +ωo, +ωu, –ωo und –ωu entsprechend
verschoben werden. Bedingt durch den bei nahezu jedem Drehratensensor
in der Praxis vorhandenen Offset-Fehler wären ohne eine derartige Korrektur
die zuvor genannten symmetrischen Arbeitsgrenzen nicht mehr gegeben.
Durch die Verschiebung um den zuvor ermittelten Offsetfehler wird
die Symmetrie am Ende der Initialisierungsphase bzw. beim Übergang
von der Initialisierungsphase zum aktiven Auslöse-Betrieb wieder hergestellt.
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Im
Diagramm in 2 sind nicht die Schwellen +ωo, +ωu, –ωo und –ωu verschoben,
sondern es wird am Ende der Initialisierungsphase bzw. beim Übergang
zum aktiven Betrieb die Ist-Ausgangssignallage auf die Soll-Ausgangssignallage
verschoben, indem vom Ist-Signal des Drehratensensors der zuvor
ermittelte OffsetFehler addiert bzw. subtrahiert wird (abhängig vom
Vorzeichen des Offset-Fehlers).
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Das
Diagramm von 3 zeigt weiterführend zum
Diagramm von 1, dass auch eine kontinuierliche
Fehlerkorrektur der Arbeitsgrenzen bzw. Schwellen +ωo, +ωu, –ωo und –ωu in Abhängigkeit des
kontinuierlichen Offsetfehlers während
des aktiven Auslöse-Betriebs
durchgeführt
werden kann. Ein kontinuierlicher Offsetfehler tritt beispielsweise
aufgrund von Temperatureinflüssen
auf den Drehratensensor über
die Betriebsdauer auf. Analog zu 2 können die
möglicherweise
auftretenden Offsetanteile anstatt zur Korrektur der Schwellen +ωo, +ωu, –ωo und –ωu auch zur
Korrektur der Größe des Ist-Ausgangssignals
des Drehratensensors verwendet werden.
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Im
Diagramm von 4 ist ein mögliches Arbeitssignal (Integrationssignal)
AS dargestellt. Eine Integration wird immer dann gestartet, wenn
das Drehratensensor-Ausgangssignal
die zuvor beschriebenen Schwellen +ωo, +ωu, –ωo und –ωu erreicht bzw. überschreitet
und sich innerhalb der für eine
Integration definierten Bereiche zwischen den Schwellen+ωo, +ωu, bzw.–ωu, –ωo befindet.
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Ein
Problem, das der 4 nicht ohne weiteres zu entnehmen
ist, besteht in der exakten Rückführung des
gestarteten Arbeitssignals AS (des einmal aus der Ruhelage gebrachten
Arbeitssignals), zu seinem ursprünglichem
Ausgangsruhewert, damit dieses für
darauffolgende möglicherweise
unfallrelevante Ereignisse wieder unter den vorgesehenen Bedingungen
gestartet werden kann, d.h. einer Integration unterzogen werden
kann. Die exakte Rückführung auf
Null ist problematisch, da sich ein Drehvorgang des Fahrzeugs in
der Regel nicht auf eine Achse beschränkt, sondern nahezu immer auf
mehrere Fahrzeugachsen erstreckt. Aufgrund der Überlagerung der Drehbewegung
um mehrere Achsen ist daher die exakte Rückführung nicht immer zwangsläufig sichergestellt.
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Um
eine exakte Rückführung des
Arbeitssignals zu erlangen, bietet es sich (neben einer kontinuierlichen
Zwangsrückführung) daher
an, dass nach Ablauf einer vordefinierten Zeit (in der 4 sind
beispielhaft drei unterschiedliche Zeiten Z1, Z2 und Z3 mit jeweils
unterschiedlichen Startkriterien dargestellt) der Arbeitsvorgang
abgebrochen wird (im Diagramm zum Zeitpunkt F nach Ablauf der vorderfinierten
Zeitspanne Z1 bzw. Z2 bzw. Z3). Der Startzeitpunkt (im Diagramm
der Zeitpunkt C bzw. D bzw. E) der Zeitspannen Z1, Z2 bzw. Z3 wird
durch Erreichen eines Ereignisses (im Diagramm das Überschreiten der
Schwelle +ωu
bzw. das Unterschreiten der Schwelle +ωu bzw. das Unterschreiten des
Offset-IST-Wertes) definiert. Bei der im Diagramm durch den Pfeil
von F nach A gekennzeichneten Rückführung werden
alle Arbeitssignale auf einen Ausgangswert gesetzt, wie er nach
der Initialisierung vorzufinden ist.
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Dies
wird dadurch erreicht, indem die während der letzten Initialisierungsphase
ermittelten Werte verwendet werden oder indem eine neuer Initialisierungsdurchlauf
gestartet wird, um evtl. vorhandene Drifts insbesondere im Sensorsignal
des Drehrahtensensors berücksichtigen
zu können.
Diese Methoden bergen jedoch die folgende Gefahr in sich: wenn sich
ein Fahrzeug in einer nicht erwarteten Position befindet (z.B. einer
Seiten- oder Dachlage nach einem Überrollvorgang), kann ein noch
nicht ausgelöstes
Insassenschutzsystem beim Aufrichten des Fahrzeugs in die Ausgangs-
oder Normalposition möglicherweise
auslösen,
da das Zurückdrehen
aus der vermeintlichen „richtigen
Ruhelage" als Überschlag
interpretiert wird. Dieses Fehlverhalten wird vor allem noch dadurch
begünstigt,
dass die Erdbeschleunigung in der Regel nicht über DC-fähige Sensoren gemessen wird.
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Um
derartige Fehlauslösungen
zu verhindern wird daher eine Plausibilisierung am Ende der Initialisierungsphase
bzw. beim Übergang
in den aktiven Auslösebetrieb
durchgeführt.
Die Plausibilisierung erfolgt dadurch, dass mindestens ein zusätzliches
Sensorsignal, das von einem Drehratensensor unabhängig ist,
mit in die Entscheidung über
eine Freigabe der Integration des Sensorsignals des Drehratensensors
eingebunden wird. Anhand eines derartigen zusätzlichen drehratensensorunabhängigen Sensorsignals
wird nun entschieden, ob der Übergang
am Ende der Initialisierungsphase bzw. der Neubeginn mit bekannten
zuvor ermittelten Parametern zulässig
ist oder nicht, d.h. freigegeben werden kann oder nicht freigegeben
werden kann. Bei den zusätzlichen
Sensorsignalen kann es sich beispielsweise um
- – einen
Beschleunigungsaufnehmer in Z-Richtung (Messen der Erdanziehung – ein g
mit dem richtigen Vorzeichen),
- – einen
Federwegsensor (Messen ob Fahrwerk belastet oder unbelastet/ausgefedert)
oder auch
- – einen
einfachen Schwerkraftsensor (Kontaktschalter/Kontaktkugel) handeln.
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Anhand
dieser beispielhaft genannten Sensoren lässt es sich problemlos und
vor allem zeitlich unkritisch feststellen, ob das Fahrzeug zu Beginn bzw.
beim Übergang
in den auslösebereiten
Zustand sich in einer vorgegebenen Soll-Position (Soll-Lage/korrekten
Anfangszustand) befindet oder nicht.
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Mit
dieser zusätzlichen
Plausibilitätsprüfung in
der Initialisierungsphase eines Drehratensensors oder beim Übergang
in die aktive Auslösebereitschaft
eines Insassenschutzsystems, die unabhängig von einem Drehratensensor
funktioniert, wird eine Verbesserung hinsichtlich einem möglichen
theoretischem Fehlauslöseverhalten
erreicht. Die Verbesserung richtet sich insbesondere auf Unfallsituationen,
bei welchen die Schutzeinrichtungen während des eigentlichen Unfalls
nicht aktiviert wurden, und eine anschließende Fehlauslösungen infolge
des Aufrichtens des Fahrzeuges durch z.B. Rettungskräfte noch
möglich
wäre.
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5 zeigt
eine Schaltungsanordnung, welche die erfindungsgemässe Vorrichtung
zum Auslösen
eines Insassenschutzsystems eines Fahrzeugs beispielhaft implementiert.
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Die
dargestellte Schaltungsanordnung umfasst einen Drehratensensor 10,
dessen Sensorsignal einem Schwellwertentscheider 22 zugeführt wird, der
die in den 1–3 dargestellten
Schwellen +ωo,
+ωu, –ωo und –ωu implementiert
und das Sensorsignal mit diesen Schwellen vergleicht. Dem Schwellwertentscheider 22 ist
ein Integrator 14 nachgeschaltet, der das Sensorsignal
des Drehratensensors 10 integriert, sofern die Integration
freigegeben ist und der Schwellwertentscheider 22 das Sensorsignal „durchlässt". Das integrierte
Sensorsignal wird vom Integrierer 14 Entscheidungsmitteln 16 zugeführt, die
es mit einem kritischen Winkel vergleichen und abhängig vom
Vergleichsergebnis ein Auslösesignal 28 zum
Auslösen
eines Insassenschutzsystems wie beispielsweise eines automatischen Überrollbügels erzeugen.
Die Entscheidungsmittel 16 sind derart ausgebildet, dass
sie ein Auslösesignal 28 erzeugen,
wenn der dem integrierten Sensorsignal entsprechende Winkel, der
im Wesentlichen dem Drehwinkel des Fahrzeugs entspricht, einen vorgegebenen
kritischen Kippwinkel übersteigt.
In diesem Fall wurde detektiert, dass sich das Fahrzeug in einem Überrollvorgang
befindet.
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Ein
integriertes Sensorsignal wird allerdings vom Integrator 14 nur
erzeugt, wenn die Integration von Freigabemitteln 18 freigegeben
worden ist, d.h. der Integrator aktiviert wurde. Die Freigabemittel 18 leiten
die Entscheidung zur Freigabe der Integration insbesondere aus einem
Sensorsignal eines Schwerkraftsensors 12 ab, das unabhängig vom
Sensorsignal des Drehratensensors 10 erzeugt wird. Hierzu sind
die Freigabemittel 18 mit einem CAN-Bus 26 des Fahrzeugs
verbunden, über
den sie die Signale des Schwerkraftsensors 12 empfangen
können.
Ein empfangenes Sensorsignal des Schwerkraftsensors 12 wird
wie folgt verarbeitet: die Freigabemittel 18 vergleichen
das Signal mit einem gespeicherten Signalwert, der etwa einem Wert
entspricht, der in einer Normallage des Fahrzeugs auftritt. Weicht
das Signal des Schwerkraftsensors 12 vom gespeicherten
Wert stark ab, so kann davon ausgegangen werden, das sich das Fahrzeug
nicht in Normallage befindet und beispielsweise umgekippt ist, wie
nach einem Überrollvorgang.
In diesem Fall sperren die Freigabemittel 18 den Integrator 14,
so dass das Sensorsignal des Drehratensensors 10 nicht
mehr integriert wird und auch kein Auslösesignal 28 erzeugt
werden kann. Ein Auslösen
des Insassenschutzsystems ist hierdurch gesperrt, wodurch verhindert
wird, dass Rettungskräfte
beim Aufrichten des umgekippten Fahrzeugs durch eine plötzlich auslösende Insassenschutzeinrichtung
verletzt werden können.
Weicht dagegen das Schwerkraftsensorsignal nicht wesentlich vom gespeicherten
Wert ab, wird die Integration von den Freigabemitteln 18 freigegeben.
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Die
Entscheidung über
eine Freigabe der Integration, die von den Freigabemitteln 18 vorgenommen
wird, wird nicht fortlaufend durchgeführt, sondern nur nach Abschluss
einer Initialisierungsphase des Drehratensensors 10 oder
bei einem Übergang in
einen aktiven Auslösebetrieb
des Insassenschutzsystems. Hierzu erzeugt der Drehratensensor 10 oder
genauer gesagt dessen Signalverarbeitungselektronik ein Initialisierungsphasensignal 30,
das anzeigt, ob der Drehratensensor 10 gerade einen Selbsttest
bzw. eine Initialisierungsphase durchführt. Ist das Initialisierungsphasensignal 30 aktiv,
so führen
die Freigabemittel 18 beim Empfangen einer negativen Flanke
des Initialisierungsphasensignals 30 eine Freigabeentscheidung
durch, d.h. vergleichen ein über
den CAN-Bus 26 empfangenes Signal des Schwerkraftsensors 12 mit
dem gespeicherten Wert und geben davon abhängig die Integration frei,
wie oben bereits erläutert.
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Das
Initialisierungsphasensignal 30 wird auch Rücksetzmitteln 20 zugeführt, welche
die Integration bei aktivem Initialisierungsphasensignal 30 zurücksetzen,
genauer gesagt dem Integrator 14 einen Resetimpuls zuführen. Die
Rücksetzmittel 20 implementieren
im Prinzip die in Zusammenhang mit 5 erläuterte Rückführung oder
-setzung des Arbeitsvorgangs der Integration, um zu verhindern, dass
sich Fehler in der Drehrate durch eine fortlaufende Integration
vergrößern. Hierzu
werden die Rücksetzmittel 20 außerdem von
einem Timer 24 getriggert. Der Timer 24 wird wiederum
vom integrierten Drehsensorsignal getriggert, wie anhand von 4 und
den Zeitpunkten C, D bzw. E oben erläutert wurde. Sobald das integrierte
Drehsensorsignal ein Ereignis wie zu den Zeitpunkten C, D bzw. E
auslöst, wird
der Timer 24 gestartet und läuft eine vorgegebene Zeitdauer,
nach deren Ablauf er ein Signal an die Rücksetzmittel 20 schickt.
Die Rücksetzmittel 20 setzen
dann den Integrator 14 zurück und leiten eine Initialisierungsphase
des Drehratensensors 10 ein (gestrichelte Linie), die wiederum
dazu führt,
dass die Freigabemittel 18 am Ende der Initialisierungsphase eine
erneute Freigabeentscheidung der Integration vornehmen.
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Die
oben erläuterte
Schaltungsanordnung kann realisiert werden beispielsweise als Algorithmus,
der von einem entsprechend leistungsstarken Prozessor, insbesondere
Signalverarbeitungs- und Mikroprozessor ausgeführt wird, als ASIC (Application
Specific Integrated Circuit) oder auch durch Standardkomponenten,
die entsprechend der benötigten Funktionen – Freigabeentscheidung,
Rücksetzung, Integration,
Schwellwertentscheidung – programmiert
sind.
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- 10
- Drehratensensor
- 12
- Schwerkraftsensor
- 14
- Integrator
- 16
- Entscheidungsmittel
- 18
- Freigabemittel
- 20
- Rücksetzmittel
- 22
- Schwellwertentscheider
- 24
- Timer
- 26
- CAN-Bus
- 28
- Auslösesignal
- 30
- Initialisierungsphasensignal