DE102010031123A1 - Method and control device for controlling personal protective equipment for a vehicle - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln für ein Fahrzeug vorgeschlagen, wobei ein Mindestkraftniveau bei einem Aufprall detektiert wird und ein Zähler zum Zeitpunkt der Detektion gestartet wird. Die Ansteuerung der Personenschutzmittel erfolgt in Abhängigkeit vom Zählerstand.A method and a device for controlling personal protection devices for a vehicle are proposed, wherein a minimum force level is detected in the event of an impact and a counter is started at the time of the detection. The activation of the personal protection means is dependent on the meter reading.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. ein Steuergerät zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln für ein Fahrzeug nach der Gattung der unabhängigen Patentansprüche.The invention relates to a method and a control device for controlling personal protection means for a vehicle according to the preamble of the independent claims.
Aus
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
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 das erfindungsgemäße Verfahren bzw. das erfindungsgemäße Steuergerät zur Ansteuerung beispielsweise von crashaktiven Strukturen, aber auch von Rückhaltemitteln als Personenschutzmitteln anwendbar sind. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. dem erfindungsgemäßen Steuergerät ist eine sehr schnelle Ansteuerung der Personenschutzmittel möglich. Durch die Erkennung eines Mindestkraftniveaus bei einem Aufprall bzw. im Zeitpunkt des Erreichens dieses Mindestkraftniveaus wird das erfindungsgemäße Verfahren eingeleitet. Durch den Zähler wird letztlich die Schwere des Crashs bestimmt und damit die Ansteuerentscheidung für die Personenschutzmittel getroffen. Dabei ist ein entsprechender Freilauf beispielsweise in der Crashstruktur vorgesehen, der so groß ist, dass bis zum kompletten Abbau dieses Freilaufs, was sich in einem entsprechenden Zählerstand ausdrückt, ein Anschlag erreicht wird, und dann noch eine Ansteuerung erfolgt. Der Zähler ist demnach so ausgelegt, dass er bis zum Erreichen des Anschlages zählen wird. Aber auch eine andere Ausrichtung des Zählerstands für die Ansteuerung der Personenschutzmittel ist möglich.The inventive method and the control device according to the invention for controlling personal protection means for a vehicle having the features of the independent claims have the advantage that the inventive method or the control device according to the invention for controlling, for example, crash-active structures, but also of restraints as personal protection are applicable , With the method according to the invention or the control device according to the invention, a very fast control of the personal protection means is possible. By detecting a minimum force level in an impact or at the time of reaching this minimum force level, the inventive method is initiated. Ultimately, the severity of the crash is determined by the meter, and thus the driving decision for the personal protective equipment is made. In this case, a corresponding freewheel is provided, for example, in the crash structure, which is so large that until the complete removal of this freewheel, which expresses itself in a corresponding meter reading, a stop is reached, and then there is a control. The counter is therefore designed so that it will count until it reaches the stop. But also a different orientation of the meter reading for the control of the personal protection means is possible.
Vorliegend bedeutet das Ansteuern der Personenschutzmittel die Aktivierung dieser Personenschutzmittel, bei denen es sich gemäß von abhängigen Ansprüchen um Insassenschutzmittel, aber auch crashaktive Strukturen oder andere beispielsweise Fußgängerschutzmittel handeln kann.In the present case, the activation of the personal protection means means the activation of these personal protection devices, which according to dependent claims can be occupant protection means, but also crash-active structures or other, for example, pedestrian protection means.
Die Detektion eines vorgegebenen Mindestkraftniveaus ist das Erkennen dieses Mindestkraftniveaus, d. h. durch eine Sensoreinrichtung beispielsweise eine Beschleunigungssensorik wird das Erreichen des Mindestkraftniveaus erkannt, wobei die Beschleunigungssignale beispielsweise das Brechen einer Struktur bei diesem Mindestkraftniveau zeigen. Wie aus den abhängigen Ansprüchen hervorgeht, kann dies beispielsweise durch das Brechen eines Verbindungselements erkannt werden, wobei das Brechen durch die Sensorik erfasst wird. Dieses Mindestkraftniveau ist derart eingestellt, dass damit beispielsweise Parkrempler nicht zum Erreichen dieses Mindestkraftniveaus führen.The detection of a predetermined minimum force level is the recognition of this minimum force level, d. H. By a sensor device, for example, an acceleration sensor, the achievement of the minimum force level is detected, the acceleration signals, for example, show the breaking of a structure at this minimum force level. As can be seen from the dependent claims, this can be detected, for example, by the breaking of a connecting element, the breaking being detected by the sensor system. This minimum force level is set in such a way that, for example, parking bumps do not lead to reaching this minimum force level.
Der Zähler ist vorliegend elektronisch ausgeführt, insbesondere als Software-Modul. Es ist möglich, ihn jedoch auch als Schaltung auszuführen. Dabei ist jede geeignete Art von Zählern möglich.The counter is in this case carried out electronically, in particular as a software module. It is possible, however, to execute it as a circuit. Any suitable type of counters is possible.
Da die Ansteuerung der Personenschutzmittel in Abhängigkeit vom Zählerstand erfolgt, ist dieser Zählerstand zu prüfen. Dafür können beispielsweise Mustererkennungsverfahren, Vergleicher, beispielsweise Komparatoren, usw. verwendet werden.Since the activation of the personal protection device is dependent on the meter reading, this meter reading must be checked. For example, pattern recognition methods, comparators, for example comparators, etc. can be used for this purpose.
Bei einem Steuergerät handelt es sich um ein elektrisches Gerät, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale erzeugt. Die Schnittstellen können dabei hard- oder softwaremäßig ausgebildet sein. Auch die Ansteuerschaltung kann hard- oder softwaremäßig ausgebildet sein. insbesondere ist es möglich, alle Softwaremodule auf einen Prozessor im Steuergerät anzuordnen. Bei dem Prozessor kann es sich letztlich auch um einen Mehrkernprozessor handeln.A control device is an electrical device that processes sensor signals and generates control signals in response thereto. The interfaces may be formed in hardware or software. The drive circuit may be formed in hardware or software. In particular, it is possible to arrange all software modules on a processor in the control unit. In which Processor can ultimately also be a multi-core processor.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen angegebenen Maßnahmen sind Weiterbildungen bzw. vorteilhafte Verbesserungen des in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Verfahrens bzw. Steuergeräts zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln für ein Fahrzeug angegeben.The measures specified in the dependent claims refinements or advantageous improvements of the specified in the independent claims method or control device for controlling personal protection means for a vehicle specified.
Vorteilhafterweise erfolgt die Ansteuerung der Personenschutzmitteln nur dann, wenn der Zählerstand einen vorgegebenen Wert erreicht hat. Dies muss auch bis zu dem Zeitpunkt geschehen, zu dem durch den Aufprall ein vorgegebener Anschlag erreicht ist, d. h. ein Freilauf, der vorgesehen war, ist bis dahin aufgezehrt. Für die Prüfung des Zählerstands ist ein Vergleich vorgesehen, der den Zählerstand mit einem vorgegebenen Wert vergleicht. Dieser vorgegebene Wert wird in Versuchen vorher festgelegt. Ist der Wert erreicht, wird die Ansteuerschaltung zur Ansteuerung freigegeben. Der Vergleicher selbst wird jedoch auch durch eine Freigabe solange freigegeben, bis durch den Aufprall der vorgegebene Anschlag erreicht ist. Auch der Vergleicher sowie die Freigabeschaltung können hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein.Advantageously, the activation of the personal protection means takes place only when the count has reached a predetermined value. This must also be done up to the time when the impact reaches a predetermined stop, d. H. a freewheel, which was planned, is used up until then. For the verification of the meter reading, a comparison is provided which compares the meter reading with a predetermined value. This default value is predefined in experiments. If the value is reached, the control circuit is enabled for control. However, the comparator itself is also released by a release until reached by the impact of the predetermined stop. Also, the comparator and the enable circuit can be designed in hardware and / or software.
Es ist weiterhin vorteilhaft, dass das Steuergerät eine zweite Schnittstelle aufweist, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann, die ein Signal einer Sensorik bereitstellt, die eine Belastung infolge des Anschlags durch das Signal charakterisiert, und dass die Freigabeschaltung in Abhängigkeit von dem Signal den Vergleicher freigibt. Wird demnach der Anschlag erreicht, wird dies durch die Sensorik erkannt, diese erzeugt ein Signal, das wiederum von einer Freigabeschaltung verarbeitet wird und nur, wenn der Anschlag nicht erreicht ist, wird durch die Freigabeschaltung der Vergleicher freigegeben. Für die Ansteuerung der Insassenschutzmittel wie Airbags und/oder Gurtstraffer wird die Ansteuerschaltung durch andere Komponenten des Steuergeräts veranlasst, diese Insassenschutzmittel zu aktivieren. Hierfür ist insbesondere die Auswertung der Zeitdifferenz zwischen Erreichen des Mindestkraftniveaus und Erreichen des Anschlags entscheidend. Daten zu dieser Zeitdifferenz sind im Steuergerät hinterlegt, um die Schwere der Kollision zu bestimmen. Diese Daten können mittels Crashversuchen und/oder Simulationen bestimmt werden.It is further advantageous that the control device has a second interface, which may be formed in hardware and / or software, which provides a signal of a sensor that characterizes a load due to the stop by the signal, and that the release circuit in response to the Signal releases the comparator. Accordingly, if the stop is reached, this is detected by the sensor, this generates a signal which in turn is processed by an enable circuit and only if the stop is not reached, is released by the enable circuit of the comparator. For the actuation of the occupant protection means, such as airbags and / or belt tensioners, the drive circuit is caused by other components of the control unit to activate these occupant protection means. In particular, the evaluation of the time difference between reaching the minimum force level and reaching the stop is crucial for this purpose. Data for this time difference are stored in the control unit to determine the severity of the collision. These data can be determined by means of crash tests and / or simulations.
Es ist weiterhin vorteilhaft, dass als das erste Personenschutzmittel crashaktive Strukturen in Abhängigkeit vom Zählerstand angesteuert werden und als zweite Personenschutzmittel Rückhaltemittel für Fahrzeuginsassen. Damit kann durch die Erfindung der Insassenschutz erheblich verbessert werden, da alle möglichen Komponenten angesteuert werden können. Vorteilhafterweise ist für die Detektion des Mindestkraftniveaus, wie oben angegeben, in den crashaktiven Strukturen wenigstens ein Verbindungselement vorgesehen, das ab dem Mindestkraftniveau bricht. Diesen Brechvorgang erkennt die Sensorik.It is furthermore advantageous for crash-active structures to be activated as a function of the meter reading as the first passenger protection device, and for vehicle occupants as second passenger protection means. Thus, the occupant protection can be significantly improved by the invention, since all possible components can be controlled. Advantageously, for the detection of the minimum force level, as indicated above, at least one connecting element is provided in the crash-active structures, which breaks from the minimum force level. This breaking process is detected by the sensors.
Vorteilhafterweise wandeln die crashaktiven Strukturen Crashenergie in Verformungsenergie durch eine Verjüngung einer Komponente der crashaktiven Struktur um.Advantageously, the crash-active structures convert crash energy into strain energy by rejuvenating a component of the crash-active structure.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass beim Erreichen des Anschlags eine Sensorik Ausführungsbeispiele sind in einer Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Furthermore, it is advantageous that upon reaching the stop a sensor embodiments are shown in a drawing and are explained in more detail in the following description.
Es zeigen
Die Schnittstelle IF1 kann hard- und/oder softwaremäßig ausbildet sein. Es kann Teil eines integrierten Schaltkreises, aber auch ein einzelnes Element sein oder eben ein Softwareelement auf einem Mikrokontroller. Die Schnittstelle IF1 überträgt das Detektionssignal des Detektors D einem ersten Vergleicher V1, der das Detektionsignal mit einem Wert vergleicht, der das Detektionsignal auf das Erreichen des Mindestkraftniveaus prüft. Ist das der Fall, wird in Abhängigkeit vom Ausgangssignals des ersten Vergleichers V1 ein Zähler Z gestartet. Der Zähler stand wird von einem zweiten Vergleicher V2 geprüft und mit einem Wert verglichen, wobei der Wert so eingestellt ist, dass der Zählerstand bis zum Erreichen eines Anschlags infolge des Aufpralls zählt. Damit ist dann ein vorgegebener Freilauf gemeint. Der Vergleicher V2 wird jedoch von einer Freigabeschaltung F freigegeben. Dies wird die Freigabeschaltung F so lange tun, bis ein außerhalb des Steuergeräts SG angebrachter Sensor S das Erreichen des Anschlags erfasst hat. Das Signal des Sensors S, beispielsweise auch ein Beschleunigungssensor, wird über die zweite Schnittstelle IF2, die ebenso wie die Schnittstelle IF1 ausgeprägt sein kann, übertragen. Die zweite Schnittstelle IF2 überträgt diesen Wert an die Freigabeschaltung F, wobei die Freigabeschaltung F diesen Sensorwert ebenfalls mit einem vorliegend nicht dargestellten Vergleicher vergleicht, um festzustellen, ob die Freigabebedingung für den zweiten Vergleicher V2 noch erfüllt ist. Stellt der freigegebene zweite Vergleicher V2 fest, dass der vorgegebene Zählerstand erreicht ist, wird ein entsprechendes Signal an eine Ansteuerschaltung A weitergegeben, die die Ansteuerung der Personenschutzmittel wie einer crashaktiven Struktur veranlasst. Alle Komponenten können softwaremäßig oder als Hardware ausgebildet sein.The interface IF1 can be formed in hardware and / or software. It can be part of an integrated circuit, but also a single element or just a software element on a microcontroller. The interface IF1 transmits the detection signal of the detector D to a first comparator V1 which compares the detection signal with a value which checks the detection signal for reaching the minimum force level. If this is the case, a counter Z is started depending on the output signal of the first comparator V1. The meter stood is checked by a second comparator V2 and compared with a value, wherein the value is set so that the count counts until reaching a stop due to the impact. This then means a predetermined freewheel. However, the comparator V2 is released by an enable circuit F. This will do the release circuit F until a mounted outside the control unit SG sensor S has detected the reaching of the stop. The signal of the sensor S, for example, an acceleration sensor is transmitted via the second interface IF2, which may be as well as the interface IF1 pronounced transmitted. The second interface IF2 transmits this value to the enable circuit F, the enable circuit F also compares this sensor value with a comparator not shown here, to determine whether the release condition for the second comparator V2 is still satisfied. If the enabled second comparator V2 determines that the predetermined counter reading has been reached, a corresponding signal is forwarded to a drive circuit A which causes the activation of the personal protection means, such as a crash-active structure. All components may be software or hardware.
Alternativ ist es möglich, dass das Signal des Detektors D auch der Freigabeschaltung F zur Verfügung gestellt wird und der Sensor S sowie die Schnittstelle IF2 entfallen. Weitere Alternativen sind vorliegend möglich.Alternatively, it is possible that the signal of the detector D is also the enabling circuit F available and the sensor S and the interface IF2 omitted. Other alternatives are possible in the present case.
Da die Crashstruktur auf beiden Seiten des Fahrzeugs angebracht ist, ist pro Crashstruktur ein Detektor D erforderlich.Since the crash structure is mounted on both sides of the vehicle, one detector D is required per crash structure.
Wird diese Mindestkraft detektiert, muss je nach Sensierverfahren, also auch alternativer Sensierverfahren im Vergleich zu
Alle Konstruktionen, auf die die Erfindung anwendbar ist, müssen erlauben, dass ein Aktuator nicht unmittelbar nach dem Detektieren der Mindestschwere belastet wird, da ansonsten ein Adaptieren der Steifigkeit unmöglich wird. Die Zeitspanne, in welcher der Aktuator unbelastet bleibt, muss in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit bekannt sein.All constructions to which the invention is applicable must allow an actuator not to be loaded immediately after detecting the minimum severity, otherwise adapting the rigidity will be impossible. The period of time during which the actuator remains unloaded must be known as a function of the speed.
Eine Realisierung bei einem kurzen kraftfreien Freilauf während der Kollision zeigt beispielhaft
Zu diesem Zeitpunkt ist der Freilauf aufgebraucht und die Crashkraft wird über die Struktur auf den weiter hinten liegenden Aktuator übertragen. t = 0 ist hier das Erreichen des Mindestkraftniveaus.At this time, the freewheel is used up and the crash force is transmitted through the structure to the actuator located further back. t = 0 here is the achievement of the minimum force level.
Ein Schalten des Aktuators muss stattfinden, wenn die Kollisionsgeschwindigkeit einer vorgegebenen Grenzgeschwindigkeit, unterhalb derer die Crashstruktur von ihrem Ausgangszustand auf den Zielzustand geschaltet werden soll, entspricht oder geringer ist. Dabei ist der Grundzustand die höchste Steifigkeit, d. h. es wird durch das Schalten eine geringere Steifigkeit eingestellt. Der Zeitpunkt der Belastung des Aktuators nach dem Erreichen der Mindestschwere, zu welchem das Schalten des Aktuators abgeschlossen sein muss, ergibt sich im Falle der Grenzgeschwindigkeit näherungsweise zu: A switching of the actuator must take place when the collision speed of a predetermined limit speed, below which the crash structure is to be switched from its initial state to the target state, equal to or less. In this case, the ground state is the highest rigidity, ie it is set by the switching a lower rigidity. The time of loading of the actuator after reaching the minimum severity, at which the switching of the actuator must be completed, results in the case of the limit speed approximately to:
Da die Zeit ΔtSchalt, die der Aktuator benötigt, um auf die weiche Steifigkeit umzuschalten, bekannt ist, kann vom Zeitpunkt tGrenz aus zurückgerechnet werden, wann spätestens ein Aktuierungsbefehl erfolgen muss. Zu diesem Zeitpunkt tAkt erfolgt erfindungsgemäß in jedem Falle ein Schalten des Aktuators. Dazu können drei Fälle unterschieden werden:
- 1. Die Kollisionsgeschwindigkeit entspricht der Grenzgeschwindigkeit, ab der ein Umschalten auf eine niedrigere Steifigkeit erforderlich ist.
- 2. Die Kollisionsgeschwindigkeit liegt unter der Grenzgeschwindigkeit, ab der ein Umschalten auf eine niedrigere Steifigkeit erforderlich ist.
- 3. Die Kollisionsgeschwindigkeit liegt über der Grenzgeschwindigkeit, ab der ein Umschalten auf eine niedrigere Steifigkeit erforderlich ist.
- 1. The collision speed corresponds to the limit speed at which a switch to a lower rigidity is required.
- 2. The collision speed is below the limit speed, from which a switch to a lower rigidity is required.
- 3. The collision speed is above the limit speed, from which a switch to a lower rigidity is required.
Diese Fälle werden im Folgenden näher erläutert, wobei nachstehendes gilt:
- vGrenz:
- Kollisionsgeschwindigkeit, unterhalb derer ein Schalten auf eine niedrigere Steifigkeit erfolgt,
- t0:
- Zeitpunkt des Erreichens der Mindestschwere für eine Energieabsorption
- t1:
- Zeitpunkt der Belastung des Aktuators
- tGrenz:
- Zeitpunkt der Belastung des Aktuators bei v = vGrenz
- ΔtSchalt:
- Zeit, die zum Umschalten erforderlich ist
- tAkt:
- Zeitpunkt des Umschaltens
- v limit :
- Collision speed below which a shift to a lower stiffness takes place,
- t0:
- Time of reaching the minimum severity for energy absorption
- t 1 :
- Time of loading of the actuator
- t limit :
- Time of loading of the actuator at v = v limit
- Δt switching :
- Time required for switching
- t act :
- Time of switching
Fall 1: Die Kollisionsgeschwindigkeit entspricht der Grenzgeschwindigkeit, ab der ein Umschalten auf eine niedrigere Steifigkeit erforderlich ist.Case 1: The collision speed corresponds to the limit speed at which a switch to a lower rigidity is required.
Fall 2: Die Kollisionsgeschwindigkeit liegt unter der Grenzgeschwindigkeit, ab der ein Umschalten auf eine niedrigere Steifigkeit erforderlich ist.Case 2: The collision speed is below the limit speed, from which a switch to a lower rigidity is required.
Liegt die Kollisionsgeschwindigkeit unterhalb der Grenzgeschwindigkeit, erfolgt die Belastung des Aktuators erst nach dem Zeitpunkt tGrenz zum Zeitpunkt t1, was aus
Fall 3: Die Kollisionsgeschwindigkeit liegt über der Grenzgeschwindigkeit, ab der ein Umschalten auf eine niedrigere Steifigkeit erforderlich ist.Case 3: The collision speed is above the limit speed, from which a switch to a lower rigidity is required.
Liegt die Kollisionsgeschwindigkeit oberhalb der Grenzgeschwindigkeit, liegt der Zeitpunkt t1, zu welchem der Aktuator belastet wird, schon vor dem Zeitpunkt tGrenz, was aus
Die Zeit, die zur Aktuierung nötig wäre, steht allerdings nicht mehr zur Verfügung, da der Aktuator durch die Crashkräfte schon belastet wird. Der Aktuator bleibt also auf der harten Ausgangsstufe der Steifigkeit stehen, was gemäß der hohen Kollisionsgeschwindigkeit auch erwünscht ist.The time that would be necessary for the Aktuierung, however, is no longer available, since the actuator is already burdened by the crash forces. The actuator thus remains on the hard output stage of the rigidity, which is also desirable according to the high collision speed.
Es ist demnach für alle Fälle sichergestellt, dass die Aktuatorik die richtige Steifigkeit für den jeweiligen Fall bereitstellt. Der Freilauf kann auch gezielt so ausgelegt werden, dass direkt beim Erreichen der Mindestschwere geschaltet wird (t0 = tAkt). Auf diese Weise kann die gesamte Aktuierungszeit minimiert werden.It is thus ensured in all cases that the actuator system provides the correct rigidity for the respective case. The freewheel can also be specifically designed so that is switched directly when reaching the minimum severity (t 0 = t act ). In this way, the total actuation time can be minimized.
Sofern durch die verwendete Sensorik neben dem Erreichen eines Mindestkraftniveaus auch detektiert werden kann, dass der Aktuator belastet wird, kann aus der Zeitspanne t1– t0 auf die Kollisionsgeschwindigkeit geschlossen werden. Je kürzer diese Zeitspanne ist, desto größer ist die Kollisionsgeschwindigkeit und damit die Kollisionsschwere. Dies kann zur Ansteuerung oder angepasster Auslösung verschiedener Rückhaltemittel als Information herangezogen werden.If, in addition to reaching a minimum force level, it can also be detected by the sensor used that the actuator is loaded, the collision speed can be deduced from the time interval t 1 -t 0 . The shorter this time span, the greater the collision speed and thus the collision severity. This can be used to control or adapted trigger different retention means as information.
Die Sensierung der Aktuatorbelastung ist durch
Die Daten können neben der Integration in eigenständige Steuergeräte, auch in einem kombinierten Steuergerät, integriert und ausgewertet werden. Diese können ebenfalls die Ansteuerung der Aktuatorik vornehmen oder aber Signale bzw. Befehle erzeugen, welche über ein Bus-System an andere Steuergeräte übermittelt werden, welche dann eine Aktivierung der Aktuatorik vornehmen. Ebenfalls ist es denkbar, dass die Daten über ein Bus-System z. B. ein CAN-Bus, einem Steuergerät zugesendet werden, worin die Aufarbeitung sowie Verarbeitung der Daten in einem Algorithmus stattfindet. Dies kann beispielsweise das Airbag-Steuergerät sein.
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