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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. ein Steuergerät zur
Ansteuerung von Personenschutzmitteln für ein Fahrzeug
nach der Gattung der unabhängigen Patentansprüche.
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Aus
DE 10 2005 035 415
A1 ist bereits ein Verfahren zur Crashtyperkennung und
eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
bekannt. Dabei wird bereits die Problematik der Unterscheidung zwischen
einem sogenannten AZT-Crashtest und einem sogenannten ODB-Crashtest
angesprochen. Bei einem AZT-Crashtest handelt es sich um einen Allianz-Zentrum-für-Technik-Crashtest.
Ein derartiger Crashtest bezeichnet einen Crash mit einer relativ
niedrigen Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf eine relativ harte Barriere.
Bei diesem Test dürfen irreversible Rückhaltemittel,
beispielsweise Airbags oder pyrotechnische Gurtstraffer, nicht auslösen.
Reversible Rückhaltemittel wie beispielsweise crashaktive
Kopfstützen, reversible Gurtstraffer u. s. w. dürfen
bei einem solchen derartigen AZT-Test auslösen. Bei dem
ODB-Test handelt es sich um einen Offset-Deformable-Barrier-Crashtest.
Bei diesem Test handelt es sich um einen Aufprall bzw. eine Berührung
des Fahrzeugs mit einem Objekt, wobei das Fahrzeug eine relativ
hohe Geschwindigkeit aufweist und das Objekt bzw. die Barriere relativ
weich ist. Gemäß Spezifikation muss bei einem
derartigen ODB-Test sichergestellt sein, dass alle der Situation
angepassten Rückhaltemittel auslösen bzw. gezündet
werden, wozu auch irreversible Rückhaltemittel gehören.
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Offenbarung der Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Verfahren bzw. das erfindungsgemäße
Steuergerät zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln für
ein Fahrzeug mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche
haben demgegenüber den Vorteil, dass durch die Auswertung
der Flachheit eines von dem Sensorsignal abgeleiteten ersten Merkmals
in Bezug zu einem zweiten Merkmal eine bessere Unterscheidung zwischen
diesen beiden Crashtypen insbesondere erreicht wird. Diese Funktion,
nämlich die Auswertung der Flachheit, hat den Vorteil,
dass sie unempfindlich für die Unterschiede zwischen simulierten
und realen Crashsignalen ist. Damit wird es einfacher, eine Simulation
(FEM) von Crashsignalen zur Gewinnung von Aussagen für
die realen Crashsignale heranzuziehen. Insbesondere hat es sich
erwiesen, dass die Signale, die ein Merkmal mit einem flacheren
Verlauf aufweisen, mehrere Maxima durch mehrere mechanische Ereignisse
während des Crashverlaufs aufweisen. Zu diesen Ereignissen
gehören Deformationen der Crashbox oder eine Deformation
eines Längsträgers. Diese Ereignisse führen
zu Beschleunigungsmaxima im Sensorsignal. Jedoch werden diese Maxima
je nach Crashtyp und damit auch je nach Crashgeschwindigkeit und
Filterung des Signals zu einem flacheren Verlauf verschwimmen. Jedoch
weisen Signale, die nicht solche Maxima aufweisen, einen weniger
flachen Verlauf auf. Folglich ist es mit der Auswertung der Flachheit
des ersten Merkmals möglich, eine zuverlässige
Unterscheidung zwischen einem solchen AZT- und ODB-Crash zu treffen,
um damit eine gezielte Ansteuerung der Personenschutzmittel zu erreichen.
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Vorliegend
ist ein Steuergerät ein elektrisches Gerät, das
Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit von der Auswertung
dieser Sensorsignale Steuersignale erzeugt.
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Beim
Ansteuern von Personenschutzmitteln handelt es sich um die Aktivierung
solcher Personenschutzmittel wie es Airbags oder Gurtstraffer sind.
Dabei können reversible und irreversible Personenschutzmittel
gemeint sein.
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Die
Schnittstelle kann hard- und/oder softwaremäßig
ausgebildet sein. Bei einer hardwaremäßigen Ausprägung
kann die Schnittstelle beispielsweise Teil eines integrierten Schaltkreises
sein, der als System-ASIC für das Steuergerät
verwendet wird. Dieses System-ASIC erfüllt eine Vielzahl
von Funktionen für das Airbagsteuergerät, beispielsweise
nicht nur diese Schnittstellenfunktion, sondern auch die Bereitstellung
der notwendigen Versorgungsspannungen und die Funktion beispielsweise
eines Safety-Controllers, der einen redundanten Auswertepfad von
crashrelevanten Signalen darstellt. Bei einer softwaremäßigen
Ausprägung handelt es sich dann um ein Softwaremodul, das
beispielsweise auf einem Prozessor wie einem Mikrocontroller als
der Auswerteschaltung vorliegt. Dieses Softwaremodul stellt dann
das Sensorsignal weiteren Softwaremodulen zur weiteren Verarbeitung
zur Verfügung.
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Bei
dem wenigstens einen Sensorsignal kann es sich um ein einzelnes
Signal, ein vorverarbeitetes Sensorsignal oder auch um ein Multiplex
von Signalen handeln. Bei der Unfallsensorik handelt es sich üblicherweise
um eine Beschleunigungssensorik, beispielsweise um eine zentral
im Fahrzeug angeordnete Beschleunigungssensorik, beispielsweise
auch im Steuergerät selbst. Eine solche zentral angeordnete
Beschleunigungssensorik kann jedoch auch in einem Sensorsteuergerät
oder allein mit entsprechender Aufbautechnik zentral angeordnet
sein. Es sind jedoch auch andere Sensoren als Unfallsensorik verwendbar.
Dazu gehören Beschleunigungssensoren, die sich in der Peripherie
des Fahrzeugs befinden, also beispielsweise Seitenaufprallsensoren
in den Seitenteilen wie der A-Säule, der B-Säule,
der C-Säule, dem Türschweller oder Sitzquerträger,
Körperschallsensoren und auch Luftdrucksensoren. Aber auch
andere Unfallsensoren, die dem Fachmann bekannt sind, können
vorliegend verwendet werden.
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Die
Flachheit des wenigstens einen vom Sensorsignal abgeleiteten ersten
Merkmals bedeutet, dass sich dieses Merkmal im Verlauf in Bezug
zu einem zweiten Merkmal, beispielsweise in einer zweidimensionalen
Fläche oder einem höherdimensionalen Raum nur
innerhalb vorbestimmter Grenzen ändern darf. Das Signal
soll demnach auch phänomenologisch flach aussehen. Wie
oben beschrieben, zeigt dies einen Crash an, der zu mehreren Maxima
im Beschleunigungssignal beispielsweise führt, wobei diese
Maxima dann verschwimmen und somit einen flachen Verlauf ergeben.
Das wenigstens eine erste Merkmal kann dabei ein gefiltertes Beschleunigungssignal,
das Beschleunigungssignal selbst, ein integriertes Beschleunigungssignal oder
ein in anderer Art und Weise verarbeitetes Signal sein. Auch eine
Bezugssetzung zu einem Referenzwert ist hierbei möglich.
Bei dem zweiten Merkmal handelt es sich vorzugsweise um die einmal
oder zweimal integrierte Beschleunigung, wenn das erste Merkmal
die gefilterte Beschleunigung ist. Dann liegt eine Fläche
vor, die von der integrierten Beschleunigung und der gefilterten
Beschleunigung aufgespannt wird. Integration ist vorliegend pragmatisch
zu verstehen, d. h., darunter kann eine entsprechende Summenbildung,
eine Mittelwertbildung u. s. w. verstanden werden. Auch Fensterintegrale
und andere entsprechende Methoden können vorliegend verwendet
werden. Das zweite Merkmal kann jedoch auch beispielsweise die Zeit
sein. D. h., auch das zweite Merkmal ist vom Crash abhängig.
Auch anhand der Flachheit kann dann der Crashtyp, also beispielsweise
ein ODB- oder AZT-Crash, bestimmt werden. Dafür kann, wie
aus den abhängigen Ansprüchen hervorgeht, eine
Schwellwertentscheidung oder auch eine Klassifizierung verwendet
werden.
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Das
Ansteuern der Personenschutzmittel erfolgt dann in Abhängigkeit
von diesem Crashtyp in der oben beschriebenen Weise. D. h., bei
einem ODB-Crash können auch, wie oben beschrieben, irreversible
Personenschutzmittel verwendet werden.
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Die
Auswerteschaltung ist, wie oben dargestellt, beispielsweise ein
Mikrocontroller oder ein anderer Prozessor. Es sind jedoch auch
alle anderen möglichen hardwaremäßigen
Ausbildungen möglich. Insbesondere als Prozessor kann die
Auswerteschaltung Softwaremodule aufweisen, zu denen beispielsweise
das Flachheitsmodul zur Bestimmung einer Flachheit eines von dem
wenigstens einen Sensorsignal abgeleiteten ersten Merkmal in Bezug
zu dem wenigstens einen zweiten Merkmal und das Crashtypmodul gehören.
Auch das Ansteuerungsmodul zur Erzeugung des wenigstens einen Ansteuersignals
ist dann als Softwaremodul ausgebildet. Liegt jedoch kein Prozessor
als Verkörperung der Auswerteschaltung vor, dann können
diese Module auch hardwaremäßig realisiert sein.
Dabei können diese Module auch Schaltungsteile dann miteinander teilen.
Eine Unabhängigkeit ist bei diesen Modulen vorliegend nicht
notwendig.
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Die
Ansteuerschaltung ist hard- und/oder softwaremäßig
ausgebildet, wobei die Ansteuerschaltung das Ansteuersignal verarbeiten
kann, wobei das Ansteuersignal vom Crashtyp abhängt. Weiterhin
weist die Ansteuerschaltung elektrisch steuerbare Leistungsschalter
auf, die es ermöglichen, die Personenschutzmittel beispielsweise
durch das Zuschalten eines Zündstroms anzusteuern.
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Durch
die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten
Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen
des in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen
Verfahrens bzw. Steuergeräts zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln
für ein Fahrzeug möglich.
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Es
ist dabei vorteilhaft, dass die Flachheit derart bestimmt wird,
dass sich das erste Merkmal im Verlauf innerhalb vorgegebener Grenzen
bewegt. Dies bedeutet, dass der Verlauf des ersten Merkmals in Bezug
zum zweiten Merkmal auf die Änderung des ersten Merkmals
im Verlauf geprüft wird.
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Wie
oben angedeutet, kann als das erste Merkmal ein Beschleunigungssignal,
vorzugsweise ein gefiltertes Beschleunigungssignal mittels eines
Tiefpasses verwendet werden oder als das zweite Merkmal ein Geschwindigkeitsabbau,
der durch Integration des gefilterten Beschleunigungssignals bestimmt
wird.
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Vorteilhafter
Weise wird aus dem ersten Merkmal ein Flachheitsmaß bestimmt.
Dieses Flachheitsmaß wird einem Schwellwertvergleich unterzogen,
um den Crashtyp zu bestimmen. Für den Schwellwertvergleich kann
das Flachheitsmaß auch integriert werden. Die Schwelle
für den Schwellwertvergleich kann dabei adaptiv ausgestaltet
sein. Der Schwellwert kann in Abhängigkeit von der Zeit,
des Geschwindigkeitsabbaus (DV) und der Vorverlagerung (DS) verändert
werden. Vorliegend wird auf die Ansteuerung der Personenschutzmittel entschieden,
wenn das Flachheitsmaß oder das integrierte Flachheitsmaß den
Schwellwertvergleich besteht. Liegt das Flachheitsmaß darunter,
dann kann die Ansteuerung der Personenschutzmittel unterbleiben
oder es werden nur reversible Personenschutzmittel angesteuert.
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Für
das Flachheitsmaß werden folgende Algorithmen vorgeschlagen:
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Kons
bedeutet dabei eine Konstante, die nach Simulationen gewählt
wird, a_LP bedeutet die tiefpassgefilterte Beschleunigung aus dem
Sensorsignal, n und k stehen für Abtastzeitpunkte. Typischerweise
sind die Signale mit einer Rate von 2 kHz abgetastet (Periodendauer
= 1/2 kHz = 0,5 ms). D. h. die Abtastzeitpunkte errechnen sich aus
tn = n·0.5 ms.
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Es
ist weiterhin von Vorteil, dass der Schwellwertentscheider, in den
das Flachheitsmaß oder eine davon abgeleitete Größe
eingeht, soft- und/oder hardwaremäßig ausgebildet
ist. Wie oben dargestellt, kann die Schwelle des Schwellwertentscheiders
adaptiv ausgestaltet sein, so dass eine Steuerung oder Regelung
vorliegt.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der
nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es
zeigen
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1 ein
Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Steuergeräts,
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2 ein
erstes Flussdiagramm,
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3 ein
zweites Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens
und
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4 ein
Beschleunigungsgeschwindigkeitsabbaudiagramm.
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1 zeigt
in einem Blockschaltbild das erfindungsgemäße
Steuergerät ABECU in einem Fahrzeug FZ mit den angeschlossenen
Personenschutzmitteln PS. Das Airbag-Steuergerät ABECU
weist ein Gehäuse auf, in dem sich seine Komponenten befinden.
Dieses Gehäuse kann aus Metall- und/oder Kunststoff bestehen.
Vorliegend sind nur die für das Verständnis der
Erfindung notwendigen Komponenten dargestellt. Andere für
den Betrieb des Steuergeräts notwendige Komponenten, die
jedoch zum Verständnis der Erfindung nicht beitragen, sind
der Einfachheit halber weggelassen worden. Diese Komponenten sind
jedoch dem Fachmann bekannt. Dazu zählt beispielsweise
die Energieversorgung oder auch die Ausbildung des redundanten Hardwarepfads.
Eine Beschleunigungssensorik BS, die zumindest in Fahrzeuglängsrichtung
empfindlich ist, gibt Signale vorzugsweise digital, aber alternativ
auch analog an einen Mikrocontroller μC ab, der die Signale
mit einer Schnittstelle IF1 als Softwaremodul aufnimmt. Diese Schnittstelle
stellt die Signale von der Sensorik BS dem Flachheitsmodul zur Verfügung.
Das Flachheitsmodul sorgt, wenn dies nicht schon geschehen ist,
für eine Tiefpassfilterung des Beschleunigungssignals.
Weiterhin erfolgt im Flachheitsmodul, wenn dies nicht anderweitig
bereits geschehen ist, eine Integration des tiefpassgefilterten
Beschleunigungssignals. Dann kann eine Untersuchung auf die Flachheit
geschehen, und zwar anhand der oben beschriebenen Gleichungen oder
anderer Maße, die prüfen, wie flach das Signal
der tiefpassgefilterten Beschleunigung im Bezug zum Geschwindigkeitsabbau
ist. Dieses Maß wird dann dem Crashtypmodul CM übertragen,
das beispielsiweise mittels eines Schwellwertentscheiders oder einer
Klassifizierung prüft, welcher Crashtyp durch das Flachheitsmaß beschrieben
wird. Im einfachsten Fall wird vorliegend lediglich geprüft,
ob ein ODB-Crash oder ein AZT-Crash vorliegt. Der Crashtyp bestimmt
dann die Ansteuerung der Personenschutzmittel PS und wird zum Ansteuermodul
AM übertragen, das dann ein entsprechendes Ansteuersignal
für die Ansteuerschaltung FLIC erzeugt, wobei das Ansteuersignal
aussagt, ob und welche Personenschutzmittel anzusteuern sind.
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Vorliegend
wurde das erfindungsgemäße Verfahren in einfachster
Art und Weise dargestellt. Es ist möglich, dass das Flachheitsmaß als
Eingangsparameter in einen komplexeren Ansteuerungsalgorithmus eingeht,
der dann letztlich die Ansteuerung entscheidet, wobei das Flachheitsmaß lediglich
ein Add-on oder ein Multiplikator beispielsweise für eine
Ansteuerungsschwelle darstellt.
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2 beschreibt
in einem Flussdiagramm das erfindungsgemäße Verfahren.
In Verfahrensschritt 200 wird das Sensorsignal, beispielsweise
das Beschleunigungssignal bereitgestellt und tiefpassgefiltert.
Weiterhin erfolgt im Verfahrensschritt 200 eine Integration
des gefilterten Beschleunigungssignals, um den Geschwindigkeitsabbau
zu bestimmen. Mit diesen Größen wird dann im Verfahrensschritt 201 die
Flachheit bestimmt, und zwar beispielsweise anhand einer der oben
beschriebenen Gleichungen. Daraus ergibt sich dann das Flachheitsmaß,
das entweder so oder integriert einem Schwellwertvergleich 202 zugeführt
wird. Besteht diese Größe den Schwellwertvergleich,
dann wird in Verfahrensschritt 203 der Crashtyp für
die Auslösung bestimmt. Im Verfahrensschritt 205 erfolgt
dann die Ansteuerung. Besteht das Flachheitsmaß oder eine
davon abgeleitete Größe den Schwellwertvergleich 202 nicht,
dann wird in Verfahrensschritt 204 auf einen Nichtauslöse-Crashtyp
entschieden, beispielsweise ein AZT-Typ, wobei jedoch zur Sicherheit
reversible Personenschutzmittel wie Gurtstraffer dennoch angesteuert
werden können. Dann wird zu Verfahrensschritt 200 zurückgesprungen.
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3 zeigt
in einem weiteren Flussdiagramm eine Variante des erfindungsgemäßen
Verfahrens. In dem Block 300 wird der Crashtyp in der in 2 beispielweise
beschriebenen Weise anhand des Beschleunigungssignals a bestimmt.
Dieser Crashtyp wird anhand der Flachheit bestimmt. Der Crashtyp
geht dann in dem Block 301 als Eingangsparameter ein. In
diesem Block 301 geht auch die Beschleunigung a und beispielsweise
auch die Zeit und gegebenenfalls weitere Parameter ein, wobei in
dem Block 301 der Ansteuerungsalgorithmus zeitabhängig
oder nicht gerechnet wird, um zu bestimmen, ob und gegebenenfalls
welche Personenschutzmittel anzusteuern sind. Die Ansteuerung erfolgt
dann entsprechend in Block 302.
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In 4 wird
ein Beschleunigungsgeschwindigkeitsabbaudiagramm dargestellt. Vorliegend
sind zwei Crashtypen dargestellt, nämlich ein Auslösecrash 400,
beispielsweise ein ODB-Crash und ein Nichtauslösecrash 401,
der gestrichelt dargestellt ist, beispielsweise der sogenannte AZT-Crash.
Durch die Begrenzungslinien 402 wird die Flachheit des
Signals 400 beschrieben. Innerhalb eines bestimmten Abschnitts
darf sich das Signal 400 nicht über die Grenzen 402 bewegen,
sonst ist die Flachheit nicht gegeben. Dies kann entsprechend verfeinert
werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005035415
A1 [0002]
