DE19962687C2 - Verfahren und System zum Bestimmen der Winkelbeschleunigung eines um eine vorbestimmte Drehachse drehenden Körpers, insbesondere eines um seine Längsachse drehenden Kraftfahrzeugs - Google Patents
Verfahren und System zum Bestimmen der Winkelbeschleunigung eines um eine vorbestimmte Drehachse drehenden Körpers, insbesondere eines um seine Längsachse drehenden KraftfahrzeugsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum
Bestimmen der Winkelbeschleunigung eines um eine vorbestimmte
Drehachse drehenden Körpers, insbesondere eines um seine
Längsachse drehenden Kraftfahrzeugs.
Passive Sicherheitssysteme in Kraftfahrzeugen sind zunehmend
so ausgelegt, daß bei einem Überschlag des Kraftfahrzeugs be
stimmte Sicherheitsmittel ausgelöst werden, wie Überrollbü
gel, Airbags für den Kopfbereich usw. Für eine möglichst gute
Wirksamkeit dieser für eine Überschlag vorgesehenen Insassen
schutzmittel ist eine sichere Erkennung eines Überschlags
Voraussetzung. Dazu muß der Lagewinkel des Kraftfahrzeugs be
kannt sein. Auch die Kenntnis der Winkelgeschwindigkeit des
Fahrzeugs, speziell die Winkelgeschwindigkeit, mit der es
sich um seine Längsachse dreht, ist für die Erkennung eines
Überschlags von Interesse.
Bisherige Systeme, z. B. zur Auslösung eines Überrollbügels,
verwenden eine Art Pendelsensor zur Bestimmung der Fahrzeug
neigung bzw. des Lagewinkels. Ein solcher Pendelsensor ist
empfindlich gegenüber Querbeschleunigungen, wie z. B. Kurven
fahrten, so daß ein Überschlag damit nicht in jedem Fall si
cher erkannt werden kann.
Alternativ werden spezielle Winkelgeschwindigkeitssensoren in
unterschiedlicher Technologie eingesetzt, die eine direkte
Messung der Winkelgeschwindigkeit erlauben. Der Lagewinkel
kann dann durch Integration der Winkelgeschwindigkeit ermit
telt werden. Neben solchen Winkelgeschwindigkeitssensoren,
bzw. Gyroskopen, deren Aufbau verhältnismäßig kompliziert
ist, wird die zusätzliche Verwendung eines Sensors für die
Fahrzeugquerbeschleunigung vorgeschlagen.
Aus der DE 196 51 124 A1 ist bekannt, das Überrollen eines
Kraftfahrzeuges mit Hilfe von drei linearen Beschleunigungs
sensoren zu ermitteln, welche an unterschiedlichen Stellen im
Kraftfahrzeug angeordnet sind, in einer Ebene senkrecht zur
Drehachse liegen und vertikale Beschleunigungen aufnehmen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und
ein System zu schaffen, mit dem ein Fahrzeugüberschlag in
einfacher Weise sicher sensiert werden kann.
Der auf das Verfahren gerichtete Teil der Erfindungsaufgabe
wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Danach kann mit lediglich zwei unidirektionalen Beschleuni
gungssensoren die Winkelbeschleunigung für die Überschlager
kennung bestimmt werden. Aus der Winkelbeschleunigung kann
durch Integration die Winkelgeschwindigkeit und daraus wie
derum durch Integration der Lagewinkel des Fahrzeugs bestimmt
werden.
Mit zusätzlich zwei weiteren Beschleunigungssensoren kann
durch Messung lediglich vier linearen Beschleunigungen die
Wickelbeschleunigung sehr genau ermittelt werden.
Der Anspruch 2 kennzeichnet den grundsätzlichen Aufbau eines
ersten Systems zur Lösung des diesbezüglichen Teils der Er
findungsaufgabe, das mit den Merkmalen des Anspruchs 3 wei
tergebildet wird.
Der Anspruch 4 kennzeichnet ein weiteres System zur Lösung
des auf ein System gerichteten Teils der Erfindungsaufgabe.
Die Erfindung kann überall dort eingesetzt werden, wo der La
gewinkel eines um eine vorbestimmte Achse drehbaren Körpers
erkannt werden muß. Besonders vorteilhaft ist die Erfindung
für die Überschlag-Erkennung von Kraftfahrzeugen gemäß dem
Anspruch 5 einsetzbar, aber auch für die Bestimmung eines
Gierwinkels oder einer Gierwinkelgeschwindigkeit des Kraft
fahrzeugs.
Der Einsatz im Kraftfahrzeug ist unter anderem deshalb beson
ders vorteilhaft, weil bereits vorhandene Sensoren beispiels
weise zur Crash-Erkennung, zur Fahrdynamik-Regelung oder zur
Fahrwerk-Regelung verwendet werden können.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeich
nungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläu
tert.
Es stellen dar:
Fig. 1 ein Kraftfahrzeug zur Erläuterung von Bezugssyste
men für Bewegungsgleichungen,
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Sicherheitseinrichtung,
für die die Erfindung verwendbar ist,
Fig. 3 eine an sich bekannte Sensoranordnung,
Fig. 4 bis 6
verschiedene erfindungsgemäße Sensoranordnungen und
Fig. 7 bis 10
Kurven zur Erläuterung der Wirksamkeit der Erfin
dung
Gemäß Fig. 1 ist in einem Kraftfahrzeug ein Kraftfahrzeug
festes Koordinatensystem mit einer Achse xk in Fahrzeuglängs
richtung, einer Achse yk in Fahrzeugquerrichtung und einer
Achse zk in Fahrzeughochrichtung definiert. Außerhalb des
Kraftfahrzeugs ist ein stationäres, erdfestes Bezugssystem
mit dem Achsen xe, ye und ze definiert. Der Ursprung des fahr
zeugfesten Koordinatensystems ist mit dem Ursprung des erd
festen Koordinatensystems über einen Vektor verbunden. Ein
fahrzeugfester Ort P ist mit dem Ursprung des fahrzeugfesten
Koordinatenssystems über den Vektor verbunden.
Will man die Bewegung des Fahrzeugs erfassen, so sind die Be
wegungsgrößen in dem fahrzeugfesten Koordinatensystem zu
bestimmen. Für die Beschleunigung an einem beliebigen Punkt P
gilt allgemein:
dabei bedeuten:
Erdbeschleunigung,
Beschleunigung des Ursprungs des fahrzeugfesten Koordi natensystems,
Winkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs, und
P Lagevektor des Punktes P im fahrzeugfesten Koordinaten system.
Erdbeschleunigung,
Beschleunigung des Ursprungs des fahrzeugfesten Koordi natensystems,
Winkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs, und
P Lagevektor des Punktes P im fahrzeugfesten Koordinaten system.
Geht man davon aus, daß ein Sensor in dem Punkt P des Fahr
zeugs fest montiert ist und daß sich das Fahrzeug näherungs
weise wie ein starrer Körper verhält, so werden die Terme
und annähernd Null. Mit dieser Annahme und der Abkürzung
= + erhält man für die im Fahrzeug meßbaren Beschleu
nigungen am Punkt P eines Sensors:
Dabei handelt es sich um ein dreidimensionales, nicht linea
res Differentialgleichungsystem, das weder analytisch noch
numerisch allgemein lösbar ist.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild eines Fahrzeugsicherheits
systems, für das die Erfindung verwendbar ist.
Gemäß Fig. 2 sind an verschiedenen Stellen eines Kraftfahr
zeugs eingebaute Beschleunigungssensoren P1, P2, P3 und P4
mit einem Steuergerät 2 verbunden, das ein Insassenschutzmit
tel 4, beispielsweise einen Überrollbügel, ansteuert. Dazu
enthält das Steuergerät 2, das in an sich bekannter Weise ei
nen Mikroprozessor mit zugehörigen Speichereinrichtungen um
faßt, funktional eine Auswerteeinheit 6, die die Ausgangssig
nale der Beschleunigungssensoren auswertet. Mit dem Steuerge
rät 2 können mehrere unterschiedliche Insassenschutzmittel
verbunden sein, beispielsweise in dem Fahrzeug angeordnete
Airbags, Gurtstraffer usw.
Die Ausgangssignale der Beschleunigungssensoren P1 bis P4
werden nach vorbestimmten Algorithmen verarbeitet, um daraus
Steuersignale zum Ansteuern des Insassenschutzmittels zu er
rechnen.
Im folgenden wird zunächst eine an sich bekannte Anordnung
von Sensoren zusammen mit einem Auswertealgorithmus erläu
tert:
Gemäß Fig. 3 ist ein Sensor P0 derart ausgebildet und im Fahrzeug angeordnet, daß er für lineare Beschleunigungen emp findlich ist und an seinem Ausgang Beschleunigungssignale liefert, die einer Beschleunigung ax0 in Fahrzeuglängsrich tung, einer Beschleunigung ay0 in Fahrzeugquerrichtung und einer Fahrzeugbeschleunigung az0 in Fahrzeughochrichtung ent spricht. Der Beschleunigungssensor P0 kann dazu drei unidi rektionale Sensoren mit entsprechenden Empfindlichkeitsrich tungen haben; die drei Signale können auch von einem einzigen tridirektionalen Sensor erzeugt werden, der drei Ausgänge hat oder mit einem elektronischen Baustein versehen ist, der die Ausgangssignale als digitale Daten liefert. Als Sensoren kön nen beispielsweise mikromechanische oder piezoelektrische Sensoren verwendet werden, wie sie als Crash-Sensoren in Kraftfahrzeugen im Einsatz sind.
Gemäß Fig. 3 ist ein Sensor P0 derart ausgebildet und im Fahrzeug angeordnet, daß er für lineare Beschleunigungen emp findlich ist und an seinem Ausgang Beschleunigungssignale liefert, die einer Beschleunigung ax0 in Fahrzeuglängsrich tung, einer Beschleunigung ay0 in Fahrzeugquerrichtung und einer Fahrzeugbeschleunigung az0 in Fahrzeughochrichtung ent spricht. Der Beschleunigungssensor P0 kann dazu drei unidi rektionale Sensoren mit entsprechenden Empfindlichkeitsrich tungen haben; die drei Signale können auch von einem einzigen tridirektionalen Sensor erzeugt werden, der drei Ausgänge hat oder mit einem elektronischen Baustein versehen ist, der die Ausgangssignale als digitale Daten liefert. Als Sensoren kön nen beispielsweise mikromechanische oder piezoelektrische Sensoren verwendet werden, wie sie als Crash-Sensoren in Kraftfahrzeugen im Einsatz sind.
In Querrichtung um die Strecke r1 von dem Beschleunigungssen
sor P0 entfernt ist ein Beschleunigungssensor P1 angeordnet,
der ein Beschleunigungssignal ax1 bezüglich einer Beschleuni
gung in Fahrzeuglängsrichtung und ein Beschleunigungssignal
az1 bezüglich einer Beschleunigung in Fahrzeughochrichtung
liefert.
In Fahrzeuglängsrichtung in einem Abstand r2 von dem Be
schleunigungssensor P0 entfernt ist ein Beschleunigungssensor
P2 angeordnet, der ein Querbeschleunigungssignal ay2 und ein
Hochbeschleunigungssignal az2 liefert.
Über dem Beschleunigungssensor P0 ist im Abstand r3 ein Be
schleunigungssensor P3 angeordnet, der ein Beschleunigungs
signal ax3 liefert, das einer Beschleunigung in Fahrzeuglängs
richtung entspricht, und ein Beschleunigungssignal ay3 lie
fert, das einer Fahrzeugbeschleunigung in Fahrzeugquerrich
tung entspricht.
Wie ersichtlich, befinden sich die Beschleunigungssensoren
P0, P1 und P3 in einer auf der Fahrzeuglängsrichtung senk
recht stehenden Ebene, die Beschleunigungssensoren P0, P1 und
P2 in einer quer zur Hochrichtung verlaufenden Ebene, und die
Beschleunigungssensoren P0, P2 und P3 in einer quer zur Brei
tenrichtung verlaufenden Ebene.
Für die Anordnung der Beschleunigungssensoren gemäß Fig. 3
ergibt sich durch Einsetzen der Sensorpositionen in die Glei
chung 1 folgender Zusammenhang:
Wie ersichtlich, können durch Messung der linearen Beschleu
nigungen a mit den bekannten Abständen r1, r2 und r3 die Dreh
beschleunigungen x, y und z um die drei Achsen des fahr
zeugfesten Koordinatensystems x, y und z bestimmt werden.
Voraussetzung für eine ausreichend genaue Bestimmung ist al
lerdings eine exakte Montage, vor allem bezüglich der lotge
rechten Ausrichtung der Sensoren.
Durch Integration der Winkelbeschleunigungen können die Win
kelgeschwindigkeiten und durch deren Integration wiederum die
Winkel berechnet werden, so daß, ausgehend von einer vorbe
kannten Lage des Fahrzeugs, dessen jeweilige Lage bestimmt
werden kann und ein Insassenschutzmittel, beispielsweise ein
Überrollbügel, ausgelöst werden kann, wenn beispielsweise ein
vorbestimmter Lagewinkel erreicht wird und gleichzeitig die
Winkelgeschwindigkeit einen vorbestimmten Wert hat.
Die Erfindung macht sich zunutze, daß bei einem Überschlag
bzw. einem Rollover eines Fahrzeugs in erster Linie eine Dre
hung um die Fahrzeuglängsachse (x-Achse) relevant ist. Im
folgenden wird nur die Drehung um die x-Achse als Drehachse
betrachtet:
Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäß vereinfachte Sensoranord nung, bei der der Beschleunigungssensor P2 der Fig. 3 völlig fehlt, der Beschleunigungssensor P0 nur Ausgangssignale lie fert, die einer Fahrzeugbeschleunigung az0 in Hochrichtung und einer Fahrzeugbeschleunigung ay0 in Querrichtung entsprechen, der Beschleunigungssensor P1 nur ein Ausgangssignal liefert, das der Fahrzeugbeschleunigung az1 in Hochrichtung entspricht, und der Beschleunigungssensor P3 nur ein Aus gangssignal liefert, das der Fahrzeugbeschleunigung ay3 in Querrichtung entspricht.
Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäß vereinfachte Sensoranord nung, bei der der Beschleunigungssensor P2 der Fig. 3 völlig fehlt, der Beschleunigungssensor P0 nur Ausgangssignale lie fert, die einer Fahrzeugbeschleunigung az0 in Hochrichtung und einer Fahrzeugbeschleunigung ay0 in Querrichtung entsprechen, der Beschleunigungssensor P1 nur ein Ausgangssignal liefert, das der Fahrzeugbeschleunigung az1 in Hochrichtung entspricht, und der Beschleunigungssensor P3 nur ein Aus gangssignal liefert, das der Fahrzeugbeschleunigung ay3 in Querrichtung entspricht.
Die Sensoren der Fig. 4 können somit gegenüber den entspre
chenden der Fig. 3 vereinfacht ausgebildet sein, oder bei
einzelnen Sensorelementen kann deren Anzahl entsprechend ver
ringert sein. In jedem Fall ist der Bauaufwand erheblich ver
mindert. Die Sensoren sind beispielsweise piezoelektrische
Sensoren, wie sie unter der Bezeichnung Kistler Ty8636C10 im
Handel angeboten werden.
Aus dem vorstehenden Gleichungssystem (2) bezüglich der Fig.
3 ergibt sich unmittelbar bezüglich der Fig. 4 die folgende
Gleichung:
Somit ist es möglich, die Winkelbeschleunigung ωx um die
Längsachse x des Fahrzeugs mit Hilfe eines entsprechenden, in
der Auswerteeinheit 2 abgelegten Algorithmus zu berechnen.
Eine weitere Möglichkeit zur Bestimmung der Drehung um die x-
Achse ergibt sich daraus, daß in die Vektorgleichung (1) ωy
= ωz = 0 eingesetzt wird. Für die eindimensionale Bewegung
ergibt sich daraus, komponentenweise geschrieben, das folgen
de Gleichungssystem:
Wählt man nun erfindungsgemäß die Sensorpositionen derart,
daß rPz = 0 oder rPy = 0, so kann eine Information über die
Drehung um die x-Achse aus x oder aus ω 2|x erhalten werden.
Soll die Richtungsinformation bewahrt bleiben, muß x be
stimmt werden. Durch die erfindungsgemäße Verwendung von zwei
Sensoren P0 und P1 mit Empfindlichkeiten nur in z-Richtung,
die gemäß Fig. 5 angeordnet sind, kann az durch die Diffe
renzbildung eliminiert werden und man erhält:
az1 - az0 = x.r1 (5)
Wenn dagegen die Voraussetzung ωy = ωz = 0 nicht erfüllt
ist, erhält man aus dem Gleichungssystem (1) allgemein:
az1 - az0 = (x + ωyωz).r1 (6)
Man erkennt, daß das Produkt aus Nick- und Gierrate ωy.ωz
als Störterm für die Berechnung von x auftritt. In der Pra
xis ist jedoch ωy eine annähernd mittelwertfreie Größe, so
daß der Fehler durch diesen Produktterm klein ist.
Für eine eindimensionale Drehung um die x-Achse lassen sich
dann die Winkelgeschwindigkeit und der Lagewinkel durch In
tegration von x bestimmen, d. h.:
Bei der Integration von x werden auch überlagerte Fehler
mit aufintegriert, so daß Fehler in der x-Bestimmung mög
lichst vermieden werden müssen.
In der Praxis wird durch die aufkummulierten Fehler keine
langzeitstabile Schätzung von ωx und Φ möglich sein. Da die
Bestimmung von ωx und Φ jedoch nur während kritischer Fahr
situationen, in denen eine Überschlaggefahr besteht, von In
teresse ist, ist eine solche Langzeitstabilität bzw. langzeitstabile
Schätzung nicht notwendig. Es ist vielmehr mög
lich, die Schätzung auf kurze relevante Zeitbereiche zu be
schränken, in denen auch die aufintegrierten Fehler be
schränkt bleiben.
Aus den vorstehend genannten Gründen müssen Fehler bei der
x-Bestimmung möglichst vermieden werden. Die Ursache dieser
Fehler liegt beispielsweise in der Montage der Sensoren im
Fahrzeug, deren Genauigkeit begrenzt ist. In der Praxis ist
es kaum möglich, die Sensoren im Fahrzeug mit exakt vorgege
bener Ausrichtung zu montieren. Die daraus resultierenden
Folgen für die x-Bestimmung sind in Fig. 7 dargestellt.
Die linke Ordinate zeigt die Winkelbeschleunigung in Grad/s2;
die rechte Ordinate die lineare Beschleunigung in m/s2. Die
Abszisse zeigt die Zeit in Sekunden.
Die oberste Kurve gibt die Beschleunigung in y-Richtung ay;
die mittlere Kurve stellt den geschätzten bzw. errechneten
Wert der Winkelbeschleunigung x dar. Die unterste Kurve
stellt die tatsächliche bzw. Referenzbeschleunigung x dar.
Wie ersichtlich, führt die Querbeschleunigung ay zu einem
deutlichen Fehler in x geschätzt bzw. berechnet, was zu ei
nem erheblichen Fehler in der errechneten bzw. geschätzten
Rollwinkelgeschwindigkeit ωx und des Rollwinkels Φ führen
würde. Die Ursache für diese Fehler liegt in einer nicht ex
akten Ausrichtung der Empfindlichkeitsachsen der Sensoren zu
der gewünschten Empfindlichkeitsrichtung. Als Folge dieser
Fehlausrichtung besitzt beispielsweise ein in z-Richtung emp
findlicher bzw. montierter Beschleunigungssensor eine Quer
empfindlichkeit bezüglich Beschleunigungen in x- und y-
Richtung.
Dabei handelt es sich um einen systematischen Fehler, der
durch geeignete Maßnahmen kompensiert werden kann. Eine Kor
rektur des Fehlers ist beispielsweise über je einen zusätzlichen
linearen Beschleunigungssensor möglich, von denen einer
in x- und der andere in y-Richtung empfindlich ist.
Fig. 6 zeigt ein Beispiel für eine entsprechende erfindungs
gemäße Sensoranordnung. Der Sensor P0 unterscheidet sich von
dem der Fig. 5 dadurch, daß er auch Ausgangssignale bezüglich
einer Beschleunigung in x-Richtung ax0 und in y-Richtung ay0
liefert.
Eventuell vorhandene Empfindlichkeitsfehler der nur in eine
Richtung empfindlichen Sensorelemente sind bei dieser Anord
nung für die x-Bestimmung unproblematisch, da Beschleuni
gungen in z-Richtung näherungsweise mittelwertfreie Größen
darstellen. In z-Richtung treten nämlich keine langandauern
den, großen Beschleunigungen auf.
Statische Einflüsse, z. B. die Änderung der Komponente der
Erdbeschleunigung in Sensorrichtung, können durch Differenz
bildung az1 - az0 eliminiert werden.
Die Position der Kompensationssensorelemente der Fig. 6 mit
den Ausgangssignalen ax0 und ay0 ist frei wählbar. Sie kann an
die verfügbaren Sensortypen (uniaxial, biaxial oder triaxial)
angepaßt werden. In Fig. 6 wird ein uniaxialer Sensor P1 und
ein triaxialer Sensor P0 verwendet.
Bei der Kompensation wird wie folgt vorgegangen:
Wenn mit die aufgrund nicht exakter Ausrichtung der in z- Richtung empfindlichen Sensoren oder sonstige Fehler gemesse ne fehlerhafte Winkelbeschleunigung bezeichnet wird und x die wahre Winkelbeschleunigung ist, gilt:
Wenn mit die aufgrund nicht exakter Ausrichtung der in z- Richtung empfindlichen Sensoren oder sonstige Fehler gemesse ne fehlerhafte Winkelbeschleunigung bezeichnet wird und x die wahre Winkelbeschleunigung ist, gilt:
Während der Fahrt des Fahrzeugs werden in Zeitintervallen, in
denen der Mittelwert von x Null ist, , ax und ay gemessen
und die Konstanten cx und cy, beispielsweise nach der Methode
der kleinsten Fehlerquadrate, berechnet.
Aus den errechneten Konstanten cx, cy und den gemessenen Grö
ßen , ax und ay kann dann x errechnet werden.
Fig. 8 zeigt das Ergebnis der ωx-Schätzung bzw. -Berechnung
für eine Rechteckfahrt (abwechselnd Geraden und 90°-Kurven).
Die Ordinate zeigt ωx in Grad/s. Die Abszisse gibt die Zeit
an. Deutlich sichtbar ist die Drift der geschätzten bzw. be
rechneten Winkelgeschwindigkeiten ωx ohne die Korrektursen
soren (obere Kurve). Werden die Korrektursensorelemente der
Fig. 6 eingeführt, so stimmt der geschätzte bzw. berechnete
Wert ωx mit dem tatsächlichen Wert ωx-Referenz auch über ei
nen langen Zeitbereich gut überein.
Fig. 9 zeigt für einen tatsächlichen Rollover bzw. Überschlag
die gute Übereinstimmung der tatsächlichen Winkelbeschleuni
gung ωx-Referenz mit der geschätzten bzw. berechneten Win
kelbeschleunigung bei der Anordnung gemäß Fig. 6.
Fig. 10 zeigt die gute Übereinstimmung des tatsächlichen mit
dem geschätzten bzw. berechneten Rollwinkel. Die Werte stim
men jeweils, insbesondere in der Anfangsphase (bis zum Errei
chen des statischen Kippwinkels), sehr gut überein. Im weite
ren Verlauf eines Überschlags, beispielsweise beim Aufschla
gen auf die Fahrzeugseite oder das Dach, kann es zu Fehlern
kommen. Der Term ωx.ωz in Gleichung (6) kann beispielswei
se bei auf dem Dach liegenden Fahrzeug merklich in Erschei
nung treten. In Fig. 10 ist der Bereich bis zu t = 2,8 s von
Interesse, da das Fahrzeug dann bereits einen Rollwinkel von
Φ = 80° erreicht hat.
Es versteht sich, daß die Sensoren vorteilhafterweise mög
lichst weit von der Längswinkelachse des Fahrzeugs entfernt
angeordnet werden; dies ist jedoch nicht zwingend, da vorwie
gend Differenzsignale verarbeitet werden.
Claims (5)
1. Verfahren zum Bestimmen der Winkelbeschleunigung eines
um eine vorbestimmte Drehachse drehenden Körpers, insbe
sondere eines um seine Längsachse drehenden Kraftfahr
zeugs,
bei dem an zwei voneinander entfernten körperfesten Orten Be schleunigungen erfaßt werden,
bei dem die Orte derart gewählt sind, daß ein Entfernungsvek tor zwischen den Orten eine Komponente senkrecht zur Drehach se aufweist,
bei dem diejenigen Beschleunigungen erfaßt werden, die zuein ander parallel sowie senkrecht zu der Drehachse und senkrecht zu dem Entfernungsvektor sind,
bei dem die Winkelbeschleunigung aus der Differenz der erfaß ten Beschleunigungen und der zur Drehachse senkrechten Kompo nente des Entfernungsvektors errechnet wird,
bei dem zusätzlich zwei zueinander und zu den einander paral lelen Beschleunigungen senkrechte lineare Beschleunigungen erfaßt werden und zur Korrektur der Beeinflussung der Aus gangssignale von Beschleunigungssensoren zur Erfassung der zueinander parallelen Beschleunigungen durch die darauf senk recht stehenden Beschleunigungen verwendet werden.
bei dem an zwei voneinander entfernten körperfesten Orten Be schleunigungen erfaßt werden,
bei dem die Orte derart gewählt sind, daß ein Entfernungsvek tor zwischen den Orten eine Komponente senkrecht zur Drehach se aufweist,
bei dem diejenigen Beschleunigungen erfaßt werden, die zuein ander parallel sowie senkrecht zu der Drehachse und senkrecht zu dem Entfernungsvektor sind,
bei dem die Winkelbeschleunigung aus der Differenz der erfaß ten Beschleunigungen und der zur Drehachse senkrechten Kompo nente des Entfernungsvektors errechnet wird,
bei dem zusätzlich zwei zueinander und zu den einander paral lelen Beschleunigungen senkrechte lineare Beschleunigungen erfaßt werden und zur Korrektur der Beeinflussung der Aus gangssignale von Beschleunigungssensoren zur Erfassung der zueinander parallelen Beschleunigungen durch die darauf senk recht stehenden Beschleunigungen verwendet werden.
2. System zum Bestimmen der Winkelbeschleunigung eines um ei
ne vorbestimmte Drehachse drehenden Körpers, insbesondere ei
nes um seine Längsachse drehenden Kraftfahrzeugs, enthaltend
zwei an räumlich mit einer Komponente senkrecht zur Drehachse
entfernten körperfesten Orten angebrachte Beschleunigungssen
soren (P0, P1) zum Erfassen paralleler linearer Beschleuni
gungen (az0, az1) in einer senkrecht auf einer die Drehachse
und die Beschleunigungssensoren enthaltenden Ebene stehenden
Richtung,
eine Auswerteeinrichtung (6), die aus der Differenz der Aus gangssignale der Beschleunigungssensoren und deren Entfer nungskomponenten (r1) senkrecht zur Drehachse die Winkelbe schleunigung des Körpers um die Drehachse errechnet,
zwei weitere Beschleunigungssensoren zum Erfassen von zwei aufeinander senkrecht stehenden und zu den parallelen Be schleunigungen (az0, az1) senkrechten weiteren linearen Be schleunigungen (ax0, ay0), und
bei dem die Ausgangssignale der weiteren Beschleunigungssen soren in der Auswerteeinrichtung zur Korrektur des Einflusses der weiteren Beschleunigungen auf die Ausgangssignale der Be schleunigungssensoren (P0, P1) zum Erfassen linearer Be schleunigungen in einer senkrecht auf einer die Drehachse und diese Beschleunigungssensoren enthaltenden Ebene verwendet werden.
eine Auswerteeinrichtung (6), die aus der Differenz der Aus gangssignale der Beschleunigungssensoren und deren Entfer nungskomponenten (r1) senkrecht zur Drehachse die Winkelbe schleunigung des Körpers um die Drehachse errechnet,
zwei weitere Beschleunigungssensoren zum Erfassen von zwei aufeinander senkrecht stehenden und zu den parallelen Be schleunigungen (az0, az1) senkrechten weiteren linearen Be schleunigungen (ax0, ay0), und
bei dem die Ausgangssignale der weiteren Beschleunigungssen soren in der Auswerteeinrichtung zur Korrektur des Einflusses der weiteren Beschleunigungen auf die Ausgangssignale der Be schleunigungssensoren (P0, P1) zum Erfassen linearer Be schleunigungen in einer senkrecht auf einer die Drehachse und diese Beschleunigungssensoren enthaltenden Ebene verwendet werden.
3. System nach Anspruch 2, wobei alle Beschleunigungssensoren
in einer zur Drehachse senkrechten Ebene angeordnet sind.
4. System zum Bestimmen der Winkelbeschleunigung eines um ei
ne vorbestimmte Drehachse drehenden Körpers, insbesondere ei
nes um seine Längsachse drehenden Kraftfahrzeugs, enthaltend
einen ersten körperfesten Beschleunigungssensor (P0) zum Er fassen einer ersten und einer zweiten linearen Beschleunigung ay0, az0, die zueinander und zur Drehachse senkrecht sind,
einen zweiten körperfesten Beschleunigungssensor P3 zum Er fassen einer dritten, zur ersten parallelen linearen Be schleunigung ay3, der von dem ersten Beschleunigungssensor in Richtung der zweiten Beschleunigung entfernt ist,
einen dritten körperfesten Beschleunigungssensor (P1) zum Er fassen einer vierten, zur zweiten Beschleunigung parallelen Beschleunigung az1, der vom ersten Beschleunigungssensor in Richtung der ersten Beschleunigung entfernt ist,
wobei alle Beschleunigungssensoren in einer zur Drehachse senkrechen Ebene angeordnet sind und
mit einer Auswerteeinrichtung (2) verbunden sind, die aus den Bewegungsgleichungen der Orte der Beschleunigungssensoren und den erfaßten linearen Beschleunigungen die Winkelbeschleuni gung des Körpers um die Drehachse errechnet.
einen ersten körperfesten Beschleunigungssensor (P0) zum Er fassen einer ersten und einer zweiten linearen Beschleunigung ay0, az0, die zueinander und zur Drehachse senkrecht sind,
einen zweiten körperfesten Beschleunigungssensor P3 zum Er fassen einer dritten, zur ersten parallelen linearen Be schleunigung ay3, der von dem ersten Beschleunigungssensor in Richtung der zweiten Beschleunigung entfernt ist,
einen dritten körperfesten Beschleunigungssensor (P1) zum Er fassen einer vierten, zur zweiten Beschleunigung parallelen Beschleunigung az1, der vom ersten Beschleunigungssensor in Richtung der ersten Beschleunigung entfernt ist,
wobei alle Beschleunigungssensoren in einer zur Drehachse senkrechen Ebene angeordnet sind und
mit einer Auswerteeinrichtung (2) verbunden sind, die aus den Bewegungsgleichungen der Orte der Beschleunigungssensoren und den erfaßten linearen Beschleunigungen die Winkelbeschleuni gung des Körpers um die Drehachse errechnet.
5. System nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der Körper
ein Kraftfahrzeug ist, die Drehachse die Längsachse des Fahr
zeugs ist und die Beschleunigungen in Hoch- und/oder Quer-
und/oder Längsrichtung des Fahrzeugs erfaßt werden, und die
ermittelte Winkelbeschleunigung zur Überschlagerkennung ver
wendet wird.
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