DE102005044763B4

DE102005044763B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Auslösung von Personenschutzmitteln bei einem Überrollvorgang

Info

Publication number: DE102005044763B4
Application number: DE102005044763.5A
Authority: DE
Inventors: Marc-Andre Golombeck; Andreas Schaefers
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-09-20
Filing date: 2005-09-20
Publication date: 2017-09-28
Anticipated expiration: 2025-09-21
Also published as: WO2007033853A1; US8433480B2; DE102005044763A1; EP1928706A1; JP2009508739A; US20100211245A1

Abstract

Vorrichtung zur Auslösung von Personenschutzmitteln (RHS) bei einem Überrollvorgang mit – einer Wankratensensorik (DR), die eine Wankrate (ωx) bestimmt – einer Beschleunigungssensorik, die eine Transversal- und eine Vertikalbeschleunigung (az, ay) erfasst – einem Integrator (10), der die Wankrate (ωx) zu einem Winkel integriert, wobei der Integrator (10) derart konfiguriert ist, dass eine Integration der Wankrate (ωx) bei einem Überschreiten eines ersten Schwellwerts (S1) durch die Wankrate (ωx) beginnt und beim Unterschreiten eines zweiten Schwellwerts (S2) durch die Wankrate (ωx) endet – einer Schwellwertsteuerung (SW), die den ersten und/oder zweiten Schwellwert in Abhängigkeit von der Transversal- und/oder der Vertikalbeschleunigung (ay, az) einstellt – einem Prozessor (μC), der in Abhängigkeit von dem Winkel die Personenschutzmittel (RHS) ansteuert.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zur Auslösung von Personenschutzmitteln bei einem Überrollvorgang nach der Gattung der unabhängigen Patentansprüche.
Aus EP 1 258 399 B1 ist es bereits bekannt, bei einer Aktivierung einer Insassenschutzanwendung in einem Kraftfahrzeug bei einem Überrollvorgang wenigstens die Drehgeschwindigkeit, also die Wankrate, sowie Beschleunigungen in Fahrzeugvertikal- und Fahrzeugquerrichtung zu berücksichtigen. In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass auch die Bestimmung des Drehwinkels vorgenommen werden kann.
Die DE 100 10 633 A1 offenbart ein Verfahren zum Erkennen einer Rollover-Situation.
Die DE 198 28 338 A1 offenbart ein Verfahren zum Ermitteln einer zu einem Überrollvorgang führenden kritischen Winkellage eines Fahrzeugs.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Auslösung von Personenschutzmitteln bei einem Überrollvorgang bzw. das entsprechende Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche haben den Vorteil, dass die Integration der Wankrate durch adaptive Schwellwerte gestartet und beendet wird. Damit ist es möglich, situativ sehr frühzeitig mit der Integration der Wankrate zu beginnen, sodass dann eine Auslösung der Personenschutzmittel ebenfalls früher möglich ist, da der Wankwinkel als Auslösekriterium damit schneller steigt und bei einem Schwellwertvergleich somit früher zu einer Auslösung rühren wird. Zur Bestimmung dieser Schwellwerte, die das Starten und Stoppen der Integration festlegen, wird die Fahrzeugquer- und Vertikalbeschleunigung verwendet. Diese beiden Beschleunigungskomponenten sind bei der Plausibilisierung der Wankrate hilfreich, da diese beiden Beschleunigungen die Ebene aufspannen, in der die Wankbewegung vollführt wird. Durch die Senkung der Schwellen, die die Integration bestimmen, bei Fahrmanövern mit hohen Vertikal- und Querbeschleunigungen wird ein früher Start der Wankwinkelintegration erzielt und somit eine wertvolle Zeit zur Generierung einer möglichst frühen und sicheren Auslöseentscheidung gewonnen. Der Wert, um den die Schwellen dabei abgesenkt werden ist abhängig von der jeweiligen Applikation und damit einstellbar. Insbesondere ist festlegbar, ob der erste Schwellwert verändert wird und/oder der zweite Schwellwert. Insbesondere durch eine Senkung der zweiten Schwelle, also der Schwelle, die das Beenden der Integration durch ihr Unterschreiten bewirkt, erzielt man auch zu Zeitpunkten niedriger Wankraten eine gute Genauigkeit in Bezug auf den tatsächlichen Wankwinkel. Die Veränderung bzw. Senkung des ersten und zweiten Schwellwerts kann solange aktiv bleiben, wie die Bedingungen zur Senkung der Schwellwerte erfüllt sind. Gegebenenfalls ist es hier möglich auch mit Zeitkonstanten zu arbeiten, d. h. die Veränderung der Schwellwerte wird für eine vorgegebene oder adaptiv bestimmte Zeit vorgenommen. Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung bewirken eine erhöhte Stabilität und frühe Auslösesicherheit des Auslösealgorithmus. Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung sind in einfacher Weise in bestehende Systeme integrierbar.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen genannten Vorrichtung bzw. Verfahren möglich.
Besonders vorteilhaft ist, dass aus der Transversal- und der Vertikalbeschleunigung selbst ein Wankwinkel bestimmt werden kann, und zwar über eine bekannte Gleichung und dieser Wankwinkel dann einer Schwellwertuntersuchung unterzogen wird, um in Abhängigkeit von diesem Vergleich den ersten und zweiten Schwellwert für die Integration einzustellen.
Darüber hinaus ist es von Vorteil, dass zur Bestimmung der Veränderung des ersten und zweiten Schwellwerts die Transversal- und die Vertikalbeschleunigung selbst jeweils einem Schwellwertvergleich unterzogen werden, wobei auch eine Kombination der Transversal- und Vertikalbeschleunigung einem einzigen Schwellwert unterzogen werden kann. Auch die Überschreitungszeit der Transversal- bzw. Vertikalbeschleunigung von solchen Schwellwerten kann bei der Bestimmung der Veränderung des ersten und zweiten Schwellwerts für die Wankrate berücksichtigt werden.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen
1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2 ein Wankratenzeitdiagramm,
3 ein Querbeschleunigungszeitdiagramm,
4 ein Vertikalbeschleunigungszeitdiagramm und
5 ein Flussdiagramm.
Beschreibung
Statistiken aus den USA zeigen die Bedeutung der passiven Sicherheit bei Fahrzeugüberschlägen: im Jahre 1998 war die Hälfte aller tödlichen Einzelfahrzeugunfälle auf einen Fahrzeugüberschlag zurückzuführen. Im gesamten Unfallgeschehen nimmt der Fahrzeugüberschlag immerhin einen Anteil von rund 20% ein.
Zur Auslösung von Personenschutzmitteln bei einem Fahrzeugüberschlag kann der Wankwinkel als Entscheidungskriterium herangezogen werden. Der Wankwinkel kann durch die Integration der Drehrate um die Fahrzeuglängsachse bestimmt werden. Aufgrund von Sensorrauschen wird die notwendige Drehrate entsprechend hoch gewählt, um nicht zu oft den Winkelintegrator zu aktivieren. Das Problem hierbei ist, dass dadurch generell der Winkelintegrator dem tatsächlichen Wankwinkel hinterher läuft und dadurch Auslöseentscheidungen erst später getroffen werden können. Darüber hinaus kann es bei langsamen Überschlagsvorgängen mit kleiner Drehrate sein, dass der Überschlag erst sehr spät oder überhaupt nicht erkannt wird.
Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, den Winkelintegrator mit adaptiven Schwellwerten zu versehen, um die Integration optimal zu gestalten. Vorteilhafter Weise wird zur Bestimmung dieser Schwellwerte die Vertikal- und Transversal- bzw. Fahrzeugquerbeschleunigung verwendet, die bereits vor dem Auftreten einer maßgeblichen Wankrate relativ hohe Werte erreichen. Um ein Fahrzeug zum Überschlagen zu bringen, müssen zunächst Kräfte wirken, die wiederum eine Drehrate erzeugen. Diese Kräfte sind mit den Beschleunigungssensoren messbar und damit als früher Indikator für einen eventuell instabilen Fahrzeugzustand nutzbar, da sie der Wankrate voraus eilen.
1 erläutert in einem Blockschaltbild die erfindungsgemäße Vorrichtung. Ein Wankratensensor DR ist mit einen Integrator 10 verbunden, damit die Wankrate zu einem Wankwinkel integriert werden kann. Diese Integration ist vorliegend Teil eines Mikrocontrollers μC und ist dabei softwaremäßig implementiert. Es ist möglich, die Integration außerhalb des Mikrocontrollers μC im Steuergerät zur Ansteuerung der Personenschutzmittel anzuordnen. Der Wankratensensor DR ist ein mikromechanisch ausgebildeter Sensor, der zur Erfassung der Drehrate optimiert ist. Die Integration im Integrator 10 beginnt, wenn die Wankrate einen ersten Schwellwert überschritten hat. Sie endet, wenn sie einen zweiten Schwellwert unterschreitet. Daher ist der zweite Schwellwert niedriger oder identisch mit dem ersten Schwellwert. Diese beiden Schwellwerte zum Starten und Stoppen der Integration werden erfindungsgemäß adaptiv bestimmt. Zu ihrer Bestimmung werden die Signale eines Beschleunigungssensors im Fahrzeug in Vertikalrichtung az und in Fahrzeugquerrichtung, also in der Transversalrichtung ay, verwendet. Auch zur Erfassung dieser Beschleunigung liegen mikromechanische Sensoren oder Sensoriken vor. Diese Beschleunigungswerte gehen nach einer Filterung, Verstärkung und Digitalisierung zu einer Schwellwertsteuerung SW. Die Schwellwertsteuerung SW bestimmt aus der Fahrzeugvertikal- und der Fahrzeugtransversalbeschleunigung den ersten und zweiten Schwellwert, der das Starten und Stoppen der Integration der Wankrate bestimmt. Dies macht die Schwellwertsteuerung SW vorliegend mit Schwellwertvergleichen, der Fahrzeugquer- und Fahrzeugvertikalbeschleunigung. D. h. wenn die Fahrzeugquer- und/oder die Fahrzeugvertikalbeschleunigung vorgegebene Schwellwerte überschreiten, dann führt das zu einer Absenkung des ersten oder zweiten Schwellwerts für die Wankrate. Hier kann alternativ auch vorgesehen sein, dass nicht die Fahrzeugquerbeschleunigung und die Fahrzeugvertikalbeschleunigung genommen werden, sondern die integrierte Fahrzeugquerbeschleunigung und Fahrzeugvertikalbeschleunigung. Auch Mittelwertbildungen oder ähnliches sind hier möglich. Darüber hinaus ist es möglich, dass wenn nur die Fahrzeugquerbeschleunigung oder die Fahrzeugvertikalbeschleunigung einen Schwellwert unterschreiten und die andere Beschleunigung den Schwellwert nicht überschreitet, dass dann die Schwellwerte für die Wankrate nicht verändert werden. Es ist jedoch auch möglich, dass wenn nur einer dieser Schwellwerte überschritten wird, die Schwellwerte für die Wankrate gesenkt werden. In einer alternativen Ausgestaltung ist es möglich, dass aus der Fahrzeugquerbeschleunigung und der Fahrzeugvertikalbeschleunigung der Wankwinkel mittels folgender Gleichung bestimmt wird:
Dabei sind ay die Fahrzeugquerbeschleunigung, az die Fahrzeugvertikalbeschleunigung, g die Erdbeschleunigung,
die Zentripetalbeschleunigung. Die Zentripetalbeschleunigung kann als einzige Größe bestimmt werden. Und zwar aus folgender Gleichung:
Dieser Wankwinkel, der sich aus der ersten Gleichung bestimmt, kann ebenfalls mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen werden, um den ersten und zweiten Schwellwert für die Wankrate zu bestimmen. Sobald dieser Schwellwert überschritten wird, würde man einem entsprechenden Wankwinkel des Fahrzeugs ausgehen und die Schwellen für die Wankrate aktiv senken, sollte der Integrator noch nicht gestartet worden sein.
Der Integrator 10 liefert nun an den Algorithmus A1 dem Wankwinkel, der durch die Integration der Wankrate bestimmt wurde. Der Algorithmus A1 bestimmt aus dem Wankwinkel und anderen Parametern, beispielsweise der aktuellen Wankrate und/oder Beschleunigungswerten und/oder der Insassenerkennung und Klassifizierung, die durch eine Innenraumsensierung IOS bestimmt wurde, ob Rückhaltemittel im Fahrzeug ausgelöst werden sollen oder nicht. In Abhängigkeit davon werden dann die Personenschutzmittel RHS, wie Airbags oder Gurtstraffer oder Überrollbügel angesteuert. Der Algorithmus A1, der Integrator 10 und die Schwellwertsteuerung SW sind hier als Softwarefunktionen auf einem Mikrocontroller μC in einem Steuergerät zur Ansteuerung der Personenschutzmittel RHS implementiert. Die anderen Komponenten können sich innerhalb oder außerhalb des Steuergeräts befinden.
2 verdeutlicht in einem Wankratenzeitdiagramm die Funktion, die der Integrator 10 ausführt. Auf der Abszisse ist die Zeit aufgetragen und auf der Ordinate die Wankrate ωx. Die Kurve 20 zeigt den Verlauf der Wankrate ωx. Zum Zeitpunkt T1 überschreitet die Wankrate 20 den ersten Schwellwert S1. Zu diesem Zeitpunkt wird demnach die Integration der Wankrate gestartet. Zum Zeitpunkt T2 unterschreitet die Wankrate 20 den zweiten Schwellwert S2. D. h. zum Zeitpunkt T2 wird die Integration gestoppt. Das Ergebnis ist der Wankwinkel, der dem Algorithmus übergeben wird. Erfindungsgemäß werden nunmehr die Schwellwerte S1 und S2, angedeutet durch die Pfeile, in Abhängigkeit von der Fahrzeugquerbeschleunigung und der Fahrzeugvertikalbeschleunigung verändert.
3 erläutert in einem Fahrzeugquerbeschleunigungszeitdiagramm aufgrund welches Ereignisses die Schwellwerte S1 und S2 verändert werden. Die Fahrzeugquerbeschleunigung ay ist auf der Ordinate aufgetragen und auf der Abszisse die Zeit t. Die Kurve 30 zeigt den Verlauf der Fahrzeugquerbeschleunigung als Funktion der Zeit. Zum Zeitpunkt T3 überschreitet die Fahrzeugquerbeschleunigung ay den Schwellwert S3. Der Schwellwert S3 wird hier zur Prüfung genommen, ob die Schwellwerte S1 und S2 aufgrund eines Signals ay verändert werden müssen. Dies wird zum Zeitpunkt T3 erreicht. Dies bedeutet, die Fahrzeugquerbeschleunigung ist so groß, dass eine Senkung der Schwellen S1 und S2 notwendig ist.
4 zeigt ein entsprechendes Zeitdiagramm für die Fahrzeugvertikalbeschleunigung in Abhängigkeit von der Zeit. Wiederum ist auf der Abszisse die Zeit t und auf der Ordinate die Fahrzeugvertikalbeschleunigung az gezeigt. Kurve 40 zeigt die Fahrzeugvertikalbeschleunigung als Funktion der Zeit. Zum Zeitpunkt T4 überschreitet die Kurve 40 den Schwellwert S4. Das bedeutet, in der Schwellwertsteuerung wurde nunmehr festgestellt, dass die Kurve 40, also die Fahrzeugvertikalbeschleunigung, größer als der Schwellwert S4 ist. Damit können die Schwellwerte S1 und S2 entsprechend gesenkt werden.
5 zeigt in einem Flussdiagramm das erfindungsgemäße Verfahren. Im Verfahrensschritt 500 wird mittels des Drehratensensors DR die Wankrate bestimmt. Im Verfahrensschritt 501 wird mittels der Beschleunigungssensoren az und ay die Fahrzeugbeschleunigung und die Fahrzeugvertikalbeschleunigung bestimmt. Im Verfahrensschritt 502 wird die Wankrate integriert. Die Integration der Wankrate bestimmt sich nach dem Überschreiten der Wankrate der Schwellwerte S1 und S2. Diese werden in Abhängigkeit von der Fahrzeugquerbeschleunigung und der Fahrzeugvertikalbeschleunigung verändert. Der dadurch entstehende Wankwinkel wird in Verfahrensschritt 503 mit einem Auslösekriterium, also einem Schwellwert geprüft, ist der Wankwinkel groß genug und sind andere auslöserelevante Bedingungen erfüllt, dann kommt es zur Auslösung in Verfahrensschritt 504 und damit zur Ansteuerung der Personenschutzmittel. Ist der Wankwinkel nicht groß genug, dann kommt es zu keiner Auslösung und in Verfahrensschritt 505 endet das Verfahren.

Claims

Vorrichtung zur Auslösung von Personenschutzmitteln (RHS) bei einem Überrollvorgang mit – einer Wankratensensorik (DR), die eine Wankrate (ωx) bestimmt – einer Beschleunigungssensorik, die eine Transversal- und eine Vertikalbeschleunigung (az, ay) erfasst – einem Integrator (10), der die Wankrate (ωx) zu einem Winkel integriert, wobei der Integrator (10) derart konfiguriert ist, dass eine Integration der Wankrate (ωx) bei einem Überschreiten eines ersten Schwellwerts (S1) durch die Wankrate (ωx) beginnt und beim Unterschreiten eines zweiten Schwellwerts (S2) durch die Wankrate (ωx) endet – einer Schwellwertsteuerung (SW), die den ersten und/oder zweiten Schwellwert in Abhängigkeit von der Transversal- und/oder der Vertikalbeschleunigung (ay, az) einstellt – einem Prozessor (μC), der in Abhängigkeit von dem Winkel die Personenschutzmittel (RHS) ansteuert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (μC) derart konfiguriert ist, dass der Prozessor (μC) aus der Transversal- und der Vertikalbeschleunigung (ay, az) einen Wankwinkel bestimmt und die Schwellwertsteuerung (SW) den ersten und den zweiten Schwellwert (S1, S2) in Abhängigkeit von dem Wankwinkel einstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwellwertsteuerung (SW) die Transversal- und die Vertikalbeschleunigung (ay, ax) einem Schwellwertvergleich unterzieht und den ersten und den zweiten Schwellwert (S1, S2) in Abhängigkeit von diesem Vergleich bestimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwellwertsteuerung (SW) zusätzlich eine Überschreitungszeit der Transversal- und der Vertikalbeschleunigung (ay, ax) beim Schwellwertvergleich berücksichtigt.
Verfahren zur Auslösung von Personenschutzmitteln (RHS) bei einem Überrollvorgang mit folgenden Verfahrensschritten: – Bestimmung einer Wankrate (ωx) (501) – Erfassung einer Transversal- und einer Vertikalbeschleunigung (ay, ax) (502) – Integration der Wankrate (ωx) zu einem Winkel, wobei die Integration beginnt, wenn die Wankrate (ωx) einen ersten Schwellwert (S1) überschreitet und endet, wenn die Wankrate (ωx) einen zweiten Schwellwert (S2) unterschreitet (502) – Einstellung des ersten oder zweiten Schwellwerts (S1, S2) in Abhängigkeit von der Transversal- und Vertikalbeschleunigung (ay, ax) – Ansteuerung der Personenschutzmittel (RHS) in Abhängigkeit von dem Winkel.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Transversal- und der Vertikalbeschleunigung (ay, az) ein Wankwinkel bestimmt wird und der erste und der zweite Schwellwert (S1, S2) in Abhängigkeit von dem Wankwinkel eingestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Transversal- und die Vertikalbeschleunigung (ay, az) einem Schwellwertvergleich unterzogen wird und der erste und der zweite Schwellwert (S1, S2) in Abhängigkeit von diesem Vergleich bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine Überschreitungszeit der Transversal- und der Vertikalbeschleunigung (ay, az) beim Schwellwertvergleich berücksichtigt wird.