-
Stand der Technik
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Anspruch
1, ein Steuergerät gemäß Anspruch 9,
sowie ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch
10.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Bisherige
Systeme zur Auslösung von Fahrzeug-Insassenschutzmitteln
verwenden Sensorsignale um eine Auslöseentscheidung zu
treffen. Die Auslöseentscheidung kann beispielsweise auf
peripheren Sensorsignalen, Beschleunigungssignalen in X-, Y- und
Z-Richtung, Signalen von in den Türen angeordneten Drucksensoren
sowie Rollraten-Signalen basieren.
-
Um
eine Crashklassifizierung vorzunehmen werden im Front-/Seiten-Algorithmus
von Insassenschutzmitteln hauptsächlich Beschleunigungssignale in
X- und Y-Richtung ausgewertet. Die Crashklassifizierung kann beispielsweise
einen Crashtyp oder eine Crashschwere berücksichtigen.
Fehlauslöseszenatien (Misuseszenarien) wie ”Rough-Road”, Schlaglöcher
oder Bordsteinüberfahrten werden mit den bisherigen Standardsensoren
nur unzureichend erkannt und können überhaupt
nicht kategorisiert werden.
-
LKW-Unterfahr-Kollisionen
(truck-underride crash) bei denen eine Auslösung der Rückhaltemittel erwartet
wird, werden mittels der Standardsensoren nur sehr spät
oder gar nicht erkannt, so das die Auslösung der Rückhaltemittel
nicht oder verspätet erfolgt.
-
Die
DE 10307745 A1 beschreibt
eine Sensoranordnung zur Aufprallerkennung, die im Bereich der Fahrzeugfront
angeordnet ist. Bei einer Kollision können Karosserieteile,
an denen die Sensoranordnung angeordnet ist, verbogen werden. Um
dennoch Beschleunigungen in Fahrzeuglängsrichtung erfassen
zu können, werden in Fahrzeugvertikalrichtung empfindliche
Beschleunigungssensoren vorgesehen. Diese können nach dem
Verbiegen der Karosserieteile Beschleunigungen in Fahrzeuglängsrichtung
erfassen.
-
Vor
diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren
zum Einstellen eines Auslöseverhaltens eines Rückhaltemittels
eines Fahrzeugs, weiterhin ein Steuergerät, das dieses Verfahren
verwendet sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt
gemäß den unabhängigen Patentansprüchen
vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen
Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
-
Die
Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass mit Hilfe eines Drehratensignals
(Pitchratensignal) um die Fahrzeugquerachse (Nickrate, engl. Pitch Rate)
der bestehende Algorithmus zur Crashklassifikation unterstützt
und die Robustheit der Klassifikation einer Kollision erhöht
werden kann.
-
Vorteilhafterweise
kann durch eine geeignete Auswertung des Drehratensignals eine Beschleunigung
des Fahrzeugs aufgrund einer Straßenunebenheit von einer
Beschleunigung des Fahrzeugs aufgrund einer Kollision unterschieden
werden. Insbesondere kann auf diese Weise eine Bordsteinüberfahrt
oder eine Schlaglochdurchfahrt von einer LKW-Unterfahr-Kollision
unterschieden werden. Eine solche Unterscheidung ermöglicht
eine situationsangepasste Einstellung des Auslöseverhaltens
des Rückhaltemittels. Damit können zum einen Fehlauslösungen
vermieden und zum anderen rechtzeitige Auslösungen bei
Fahrzeugkollisionen gewährleistet werden.
-
Die
vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Einstellen eines
Auslöseverhaltens eines Rückhaltemittels eines
Fahrzeugs, das die folgenden Schritte umfasst: Empfangen eines Drehratensignals über
ein Schnittstelle, wobei das Drehratensignals eine Information über
eine Nickrate des Fahrzeugs aufweist; Bestimmen eines Beurteilungswerts
aus einem zeitlichen Verlauf des Drehraten signals gemäß einer
Bestimmungsvorschrift; und Bereitstellen eines von dem Beurteilungswert
abhängigen Einstellsignals, wobei das Einstellsignal geeignet
ist, um ein Auslöseverhalten des Rückhaltemittels
einzustellen.
-
Bei
dem Rückhaltemittel kann es sich um ein irreversibles Insassenschutzmittel,
beispielsweise einen Airbag oder einen Gurtstraffer handeln. Über
das Auslöseverhalten kann definiert werden kann eine Sensitivität
des Rückhaltesystems eingestellt werden. Beispielsweise
können Auslöseschwellen höher oder niedriger
angesetzt werden, um das Auslöseverhalten zu verändern.
Das Drehratensignal kann ein Signal eines Drehratensensors repräsentieren, der
ausgebildet ist, um eine Drehrate des Fahrzeugs um die Fahrzeugquerachse
zu erfassen. Der Beurteilungswert kann eine Klassifikation des zeitlichen
Verlaufs des Drehratensignals darstellen und somit anzeigen, ob
der zeitliche Verlauf des Drehratensignals beispielsweise auf eine
Kollision des Fahrzeugs oder eine Bordsteinüberfahrt hinweist.
Dazu kann der zeitliche Verlauf des Drehratensignals gemäß der
Bestimmungsvorschrift mit typischen Signalverläufen oder
Schwellwerten verglichen werden.
-
Gemäß einer
Ausgestaltung kann die Bestimmungsvorschrift ausgebildet sein, um
den Beurteilungswert auf einen ersten Wert einzustellen, wenn der
zeitliche Verlauf des Drehratensignals einen für eine Kollision
des Fahrzeugs typischen Verlauf aufweist. Somit kann das Drehratensignal
einen sicheren Hinweis auf eine erfolgte Kollision geben.
-
Beispielsweise
kann die Bestimmungsvorschrift ausgebildet sein, um den Beurteilungswert
auf den ersten Wert einzustellen, wenn eine Signaländerungsrate
des Drehratensignals größer als ein erster Schwellwert
ist. Auf diese Weise ist eine einfach zu realisierende Beurteilung
des Drehratensignals möglich.
-
Erfindungsgemäß kann
das Einstellsignal ausgebildet sein, um das Auslöseverhalten
des Rückhaltemittels sensitiver einzustellen, wenn der Beurteilungswert
den ersten Wert aufweist. Auf diese Weise kann das Auslöseverhalten
an die erkannte Kollision angepasst werden.
-
Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung kann die Bestimmungsvorschrift ausgebildet
sein, um den Beurteilungswert auf einen zweiten Wert einzustellen,
wenn der zeitliche Verlauf des Drehratensignals einen, für
ein von dem Fahrzeug überfah rene Fahrbahnunebenheit typischen
Verlauf aufweist. Somit kann das Drehratensignal einen Hinweis auf
eine Erschütterung des Fahrzeugs geben, die nicht durch eine
Kollision hervorgerufen ist.
-
Beispielsweise
kann die Bestimmungsvorschrift ausgebildet sein, um den Beurteilungswert
auf den zweiten Wert einzustellen, wenn die Signaländerungsrate
des Drehratensignals kleiner als der erste Schwellwert und größer
als ein zweiter Schwellwert ist. Auf diese Weise ist wiederum eine
einfach zu realisierende Beurteilung des Drehratensignals möglich.
-
Erfindungsgemäß kann
das Einstellsignal ausgebildet sein, um das Auslöseverhalten
des Rückhaltemittels robuster einzustellen, wenn der Beurteilungswert
den zweiten Wert aufweist. Auf diese Weise kann das Auslöseverhalten
so eingestellt werden, dass eine Fehlauslösung vermieden
wird.
-
Die
Bestimmungsvorschrift kann ausgebildet sein, um den Beurteilungswert
basierend auf einem Vergleich des zeitlichen Verlaufs des Drehratensignals
mit mindestens einem vorbestimmten Signalverlauf zu bestimmen. Der
vorbestimmte Signalverlauf kann beispielsweise ein typischer Signalverlauf
für eine Bordsteinüberfahrt, eine Schlaglochdurchfahrt oder
eine LKW-Unterfahr-Kollision darstellen.
-
Die
vorliegende Erfindung schafft ferner ein Steuergerät, das
folgende Merkmale umfasst: eine Einrichtung zum Empfangen eines
Drehratensignals über eine Schnittstelle, wobei das Drehratensignal eine
Information über eine Nickrate des Fahrzeugs aufweist;
eine Einrichtung zum Bestimmen eines Beurteilungswerts aus einem
zeitlichen Verlauf des Drehratensignals gemäß einer
Bestimmungsvorschrift; und eine Einrichtung Bereitstellen eines
von dem Beurteilungswert abhängigen Einstellsignals, wobei
das Einstellsignal geeignet ist, um ein Auslöseverhalten
des Rückhaltemittels einzustellen.
-
Unter
einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät
verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit
davon Steuersignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine
Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet
sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung
können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten
System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts
beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen
eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus
diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen
Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein,
die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen
vorhanden sind.
-
Von
Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der
auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher,
einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert
ist und zur Durchführung des Verfahrens nach einem der
vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird,
wenn das Programm auf einem Steuergerät ausgeführt
wird.
-
Die
Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen
beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine
Signalverarbeitungskette des erfindungsgemäßen
Verfahrens;
-
2 eine
Darstellung eines Signalverlaufs einer Bordsteinüberfahrt;
-
3 eine
Darstellung eines Signalverlaufs einer Schlaglochdurchfahrt; und
-
4 eine
Darstellung eines Signalverlaufs einer LKW-Unterfahrt.
-
Gleiche
oder ähnliche Elemente können in den nachfolgenden
Figuren durch gleiche oder ähnliche Bezugszeichen versehen
sein. Ferner enthalten die Figuren der Zeichnungen, deren Beschreibung sowie
die Ansprüche zahlreiche Merkmale in Kombination. Einem
Fachmann ist dabei klar, dass diese Merkmale auch einzeln betrachtet
werden oder sie zu weiteren, hier nicht explizit beschriebenen Kombinationen
zusammengefasst werden können.
-
1 zeigt
ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Einstellen eines Auslöseverhaltens
eines Rückhaltemittels eines Fahrzeugs, gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Insbesondere ist eine erfindungsgemäße
Signalverarbeitungskette des Drehratensignals gezeigt.
-
In
einem ersten Schritt erfolgt ein Empfangen des Drehratensignals 100 bzw.
eines Wertes der Drehrate des Fahrzeugs. In einem weiteren Schritt erfolgt
eine Evaluierung 102 des Drehratensignals 100.
Dabei kann aus einem zeitlichen Verlauf des Drehratensignals 100 ein
Beurteilungswert bestimmt werden. Der Beurteilungswert ermöglicht
beispielsweise eine Klassifikation des Drehratensignals. Basierend
auf der Evaluierung 102 bzw. basierend auf dem Beurteilungswert
können ein oder eine Mehrzahl von Einstellsignalen 104a, 104b, 104c bereitgestellt
werden. Die Einstellsignale 104a, 104b, 104c sind
geeignet, um ein Auslöseverhalten des Rückhaltemittels
einzustellen. Dazu können die Einstellsignale 104a, 104b, 104c beispielsweise
an einen Kern (Core) 106 eines Rückhaltealgorithmus
bereitgestellt werden.
-
Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel kann ein erstes Einstellsignal 104a bereitgestellt
werden, dass ausgebildet ist, um eine Beeinflussung einer Startschwelle
des Rückhaltemittels zu bewirken. Ferner kann ein zweites
Einstellsignal 104b bereitgestellt werden, dass ausgebildet
ist, um eine Fehlauslösung (misuse) des Rückhaltemittels
zu verhindern. Dazu kann das zweite Einstellsignal 104b ausgebildet
sein, um den Kern robuster zu schalten. Ferner kann ein drittes
Einstellsignal 104c bereitgestellt werden, dass ausgebildet
ist, um eine Auslösung (fire) des Rückhaltemittels
vorzubereiten. Dazu kann das dritte Einstellsignal 104c ausgebildet
sein, um den Kern sensitiver zu schalten.
-
Im
Schritt der Evaluierung 102 kann ein zur Klassifikation
und zur Bestimmung der Einstellsignale 104a, 104b, 104c verwendeter
Beurteilungswert auf einen ersten Wert eingestellt werden, wenn
der zeitliche Verlauf des Drehratensignals 100, einen für eine
Kollision des Fahrzeugs typischen Verlauf aufweist. Dies kann beispielsweise
dann der Fall sein, wenn eine Signaländerungsrate des Drehratensignals 100 größer
als ein vorbestimmter Schwellwert ist. Wird dem Beurteilungswert
der erste Wert zugewiesen, kann beispielsweise ansprechend darauf das
dritte Einstellsignal 104c ausgegeben werden, das das Auslöseverhalten
des Rückhaltemittels sensitiver einstellt.
-
Weist
der zeitliche Verlauf des Drehratensignals 100 dagegen
einen, für eine von dem Fahrzeug überfahrene Fahrbahnunebenheit
typischen Verlauf auf, so kann der Beurteilungswert auf einen zweiten Wert
eingestellt werden, der sich von dem ersten Wert unterscheidet.
Beispielsweise kann der Beurteilungswert auf den zweiten Wert eingestellt
werden, wenn die Signaländerungsrate des Drehratensignals 100 kleiner
als der erste Schwellwert und größer als ein zweiter
Schwellwert ist. Dies resultiert daraus, dass die Signaländerungsrate
des Drehratensignals 100 beispielsweise bei einer Fahrbahnunebenheit geringer
als bei einer LKW-Unterfahr-Kollision ist. Wird dem Beurteilungswert
der zweite Wert zugewiesen werden, so kann ansprechend darauf beispielsweise
das zweite Einstellsignal 104b ausgegeben werden, das das
Auslöseverhalten des Rückhaltemittels robuster
einstellt.
-
Die
in 1 gezeigte Signalverarbeitungskette kann von einem
Steuergerät ausgeführt werden. Das Steuergerät
kann eine Schnittstelle zum Empfangen des Drehratensignals 100 sowie
eine Logikeinheit zur Evaluierung 102 des Drehratensignals und
zur Bereitstellung der Einstellsignale 104a, 104b, 104c aufweisen.
-
Das
Steuergerät kann ausgebildet sein, um das Drehratensignal 100 hochfrequent
einzulesen und die beschriebene Funktionalität umzusetzen.
Die Funktionalität lässt sich dabei leicht und
schnell in eine bestehende Algorithmus-Software Architektur eines
Rückhaltemittels integrieren.
-
Somit
ermöglicht es der erfindungsgemäße Ansatz
das Drehratensignal zu nutzen und mit Hilfe einer geeigneten Signalverarbeitung
bestehende Algorithmen zur Crashklassifizierung (insbesondere bei
Front-Crashes) geeignet zu unterstützen. Durch Ausnutzung
des Drehratensignals ist es möglich, Insassenschutzmittel
wie z. B. Gurtstraffer oder Airbags noch besser zu aktivieren. Beispielsweise
ist dies mit einer höheren Amplituden-Robustheit in Fehlauslöse-Fällen
möglich. Mit Hilfe des Drehratensignals lassen sich dabei
mehrere Vorteile erzielen.
-
Zum
einen ist es mittels des Drehratensignals möglich, Bordsteinüberfahrten
oder Schlaglochdurchfahrten zu erkennen und auch voneinander zu unterscheiden.
Durch die Information über die Art des Fehlauslöse-Ereignisses
kann gezielt auf den Auslösealgorithmus oder Rückhaltealgorithmus
eingewirkt werden, um eine Fehlauslösung zu verhindern.
Sowohl Schlaglochdurchfahrten als auch Bordsteinüberfahrten
sind typische Fehlauslöse-Szenarien bei denen im Allgemeinen
keine irreversiblen Insassenschutzmittel wie z. B. Airbags aktiviert
werden dürfen. Ohne Drehratensensor sind diese Szenarien
nur sehr schwierig oder gar nicht von Auslöseszenarien trennbar.
-
Weiterhin
ist es mittels des Drehratensignals möglich, schwierige
Auslösekollisionen (Firecrashes) wie LKW-Unterfahrungen
rechtzeitig zu erkennen. LKW-Unterfahrungs-Unfälle zeichnen
sich statistisch durch eine erhöhte Mortalitätsrate
aus. Daher ist das Wirkfeld der erfindungsgemäßen
Funktion groß und es kann eine deutliche Reduktion der
Verletzungsschwere in realen Unfallszenarien erzielt werden.
-
2 zeigt
einen prinzipiellen Signalverlauf des Drehratensignals während
einer Bordsteinüberfahrt. Auf der Abszisse ist die Zeit
t und auf der Ordinate der von dem Drehratensignal angezeigte Nickwinkel Θ aufgetragen.
Bei der Bordsteinüberfahrt wird zu Beginn des Fehlauslösezenarios
ein positives Drehratensignal erwartet. Dies resultiert daraus, dass
die Vorderräder den Bordstein überfahren. Anschließend
wird ein abfallendes Signal erwartet, wenn die Hinterräder
den Bordstein überfahren.
-
3 zeigt
einen prinzipiellen Signalverlauf des Drehratensignals während
einer Schlaglochdurchfahrt. Bei einer Schlaglochdurchfahrt wird
am Anfang des Fehlauslösezenarios ein negatives Drehratensignal
erwartet. Dies resultiert daraus, dass die Vorderräder
in das Schlagloch eintauch. Am Ende der Durchfahrt wird ein positives
Signal erwartet, wenn das Vorderrad aus dem Schlagloch fährt.
-
4 zeigt
einen prinzipiellen Signalverlauf bei einer LKW-Unterfahrung. Dabei
wird durch das ”Abtauchen” des Fahrzeuges unter
ein zweites größeres Fahrzeug ein negatives Drehratensignal
erwartet. Das Drehratensignal wird im Gegensatz zu der Schlaglochdurchfahrt
sehr schnelle Signaländerungsraten enthalten. Somit kann
der Signalverlauf des Drehratensignals bei einer LKW-Unterfahrung von
den Signalverläufen bei einer Bordsteinüberfahrt sowie
bei einer Schlaglochdurchfahrt zum einen durch eine Steilheit des
Signalverlaufs zu Beginn des jeweiligen Ereignisses und zum anderen
durch die weitere Signalform unterschieden werden.
-
Die
in den 2 bis 4 gezeigten Signalverläufe
können mittels geeigneter Signalauswertealgorithmen ausgewertet
werden. Geeignete Signalauswertealgorithmen können dabei
auf einer Filterung, Integration oder Frequenzanalyse des Drehratensignals
basieren. Somit kann die Auswertung des Drehratensignals auch basierend
auf einem Signal erfolgen, das von dem Drehratensignal abgeleitet
ist. Wie in 1 gezeigt, ermöglicht
es die Auswertung, dass die entsprechenden „Auslöse” („Fire”)
oder „Nicht-Auslöse” („NoFire”)
Szenarien erkannt werden.
-
In
der Folge kann bei der Detektion einer Bordsteinüberfahrt
oder einer Schlaglochdurchfahrt (Misuse) der Rückhaltealgorithmus
robuster geschaltet werden.
-
Als
zweite Variante kann die Startschwelle des Auslösealgorithmus
robuster gestellt werden. Bei dieser Variante kann die Aktivierung
des Kernalgorithmus unterdrückt werden.
-
Wird
dagegen eine LKW-Unterfahrung erkannt, so kann der Rückhaltealgorithmus
sensitiver geschaltet werden.
-
Neben
den beschriebenen Szenarien können an Hand des Drehratensignals
auch weitere Szenarien mit voraussehbaren Verläufen der
Drehrate klassifiziert werden. Weitere Szenarien können
sich sowohl aus einer Kollision des Fahrzeugs ergeben als auch aus
anderen Ereignissen, die gerade nicht durch eine Kollision ausgelöst
werden.
-
Die
beschriebenen Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft
gewählt und können miteinander kombiniert werden.
Insbesondere können die beschriebenen Verfahrensschritte
auch mehrfach oder in einer anderen Reihenfolge ausgeführt
werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-