WO2004069606A1 - Vorrichtung zur ansteuerung eines rückhaltesystems in einem fahrzeug - Google Patents

Vorrichtung zur ansteuerung eines rückhaltesystems in einem fahrzeug Download PDF

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Definitions

  • the invention is based on a device for controlling a restraint system in a vehicle according to the type of the independent claim.
  • an occupant protection system which has a proximity sensor system. Furthermore, at least one mass detection sensor is provided in the outer contour of the vehicle, which is used to estimate the mass of the impact object.
  • the mass detection sensor can be designed as a pressure difference sensor or as an acceleration sensor. It is characteristic that the mass detection sensor can be moved away from the outer contour towards the obstacle.
  • the device according to the invention for controlling a restraint system in a vehicle with the features of the independent claim has the advantage over the fact that with the sensor system for a restraint system that is usually present, that is the inertial sensor system and the pre-crash sensor system, as well as with vehicle data and the vehicle's own speed Mass determination of the impact object can take place.
  • the measures listed in the dependent claims enable further developments and advantageous improvements of the device for controlling a restraint system in a vehicle specified in the independent claim.
  • the pre-crash signal has the relative speed, the vehicle data, the mass and rigidity of the vehicle, the speed signal that has been measured by a speed sensor and is available, for example, on the vehicle's CAN bus, the speed of one's own vehicle comprises and the impact signal comes from an impact sensor.
  • An acceleration sensor is preferably used as the impact sensor, from whose signal a crash type recognition can take place as a function of the impact speed.
  • the stiffness required for mass estimation can then be determined from the crash type recognition. This stiffness is the stiffness of the impact object.
  • FIG. 1 is a block diagram of the device according to the invention.
  • Figure 2 is a flow chart.
  • An analysis of the acceleration signal which is measured by the central acceleration sensor or upfront sensor, is currently used to determine both the impact speed, the rigidity and the mass of the object impacting in the event of a vehicle crash. These parameters can only be determined in combination. With the pre-crash sensors, it is possible to Measure the impact speed and use it as an independent variable. This means that only the two parameters of mass and rigidity have to be determined in combination. These parameters are the parameters of the impact object. According to the invention, the mass of the impact object is determined as a variable that is independent of the rigidity, so that the triggering decision of restraint devices in a vehicle can be made more accurately, more robustly and more appropriately for the situation.
  • the mass of the impacting object is determined from the impact speed determined by the pre-crash sensor system and the vehicle data about the own vehicle. This makes it possible to record the accident situation more precisely and to be able to control the return devices better.
  • These restraint devices include airbags, belt tensioners and roll bars.
  • FIG. 1 shows the device according to the invention in a block diagram.
  • An environment sensor 11 is connected to a control unit 14 via a first data input.
  • An acceleration sensor 12 is connected to the control unit via a second data input and a sensor 13 for determining the own speed via a third data input. It is possible, for example, for the airspeed to be available on the CAN bus and for the control unit to receive information about the airspeed from there.
  • Control unit 14 is assigned a processor 15, on which an algorithm for calculating the triggering times of a restraint device runs. It is possible that other algorithms for controlling other restraint devices are also processed.
  • Control unit 14 is connected to restraint means 16 via a data output. These restraint devices 16 are, for example, airbags, belt tensioners or a roll bar.
  • the control for the restraint means 16 can take place either in the control device 14 or in a further control device for the restraint means.
  • Only one environment sensor 11 and one acceleration sensor 12 are mentioned here as examples. However, more than one environment sensor and more than one acceleration sensor can be used.
  • the environment sensor 11 is, for example, a radar, ultrasound or video sensor. This makes it possible in particular to measure the speed of a detected object.
  • the acceleration sensor serves as an impact sensor, which determines the acceleration resulting from the impact.
  • the algorithm 15 running in the control unit is shown in FIG. 2 as a flow chart and is based in particular on the law of collision between two bodies. With a bump impulse and energy are preserved. If the index 1 designates the vehicle 1, the index 2 the vehicle 2, the dash the size after the impact, m the mass, v the speed and v 0 the relative speed between the two vehicles, i.e. the impact speed, then applies to the maintenance of pulse:
  • the course of a crash can be divided into two phases: the impact phase and the braking phase.
  • Very large deceleration values act on the occupants during the impact phase, so that the occupant must be protected with the restraint systems, whereas during the braking phase there are only such small delays due to friction or braking processes that the occupant is no longer protected by the restraint systems got to.
  • the speed of the two vehicles is the same at the end of the impact phase. If v e is the common final speed, the following therefore applies:
  • V 1 + V 2 V C. (3)
  • Equation 2 inserted in equation 5 and v replaced by the difference between v c and vi gives:
  • m 2 If the opposing object is firmly anchored in the ground as the impact object, then this corresponds to an infinite mass m 2 .
  • the variables v c , mi and Si are known in the control unit from the pre-crash sensor system or from the vehicle's own data, which are provided in a memory.
  • the stiffness s 2 of the opposing object can be determined, for example, by a crash type recognition from the acceleration signal and the impact speed. All parameters except m 2 are thus known and m 2 can be calculated using the system consisting of equations 4 and 6.
  • FIG. 2 shows once again that the input variables ni] 20, vi 21, v c 22, acc 23 and Sj 24 are linked to one another in such a way that the speed v 2 of the impact object is determined from vi 21 and v 0 22.
  • v 2 is provided here with the reference number 25.
  • the stiffness s 2 of the impact object is determined from v c 22 and acc 23, acc 23 here denotes the acceleration or a signal derived therefrom, for example the integrated acceleration.
  • the final speed of the v e of the two vehicles and the mass m 2 29 of the impact object are now calculated from equations 4 and 6 and from the quantities mi, Vj, v 2 , s 2 and si.

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines Rückhaltesystems (16) in einem Fahrzeug vorgeschlagen, wobei die Vorrichtung in Abhängigkeit von einer Massenschätzung eines Aufprallobjekts das Rückhaltesystem (16) ansteuert. Die Vorrichtung ist dabei derart konfiguriert, dass die Vorrichtung Massenschätzungen in Abhängigkeit von wenigstens einem Precrashsignal (Vc), wenigstens einem Fahrzeugdatum (ml, sl), der Eigengeschwindigkeit (vl) des Fahrzeugs und von wenigstens einem Aufprallsignal (acc) durchführt.

Description

Vorrichtung zur Ansteuerung eines Rückhaltesystems in einem Fahrzeug
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Ansteuerung eines Rückhaltesystems in einem Fahrzeug nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs.
Aus DE 198 18 586 Cl ist ein Insassenschutzsystem bekannt, das eine Annäherungssensorik aufweist. Weiterhin ist in der Außenkontur des Fahrzeugs wenigstens ein Massenerkennungssensor vorgesehen, der zur Massenschätzung des Aufprallobjekts dient. Der Massenerkennungssensor kann als Druckdifferenzsensor oder als Beschleunigungssensor ausgebildet sein. Kennzeichnend ist, dass der Massenerkennungssensor von der Außenkontur weg zum Hindernis beweglich ist.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ansteuerung eines Rückhaltesystems in einem Fahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs hat dem gegenüber den Vorteil, dass mit der üblicherweise vorhandenen Sensorik für ein Rückhaltesystem, das ist die Inertialsensorik und die Precrashsensorik, sowie mit Fahrzeugdaten und der Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs eine solche Massenbestimmung des Aufprallobjekts erfolgen kann. Dies bedeutet eine erheblich einfachere Lösung, die weniger Aufwand in der Produktion und Entwicklung bedeutet. Damit wird es insbesondere möglich, die Unfallsituation genauer zu erfassen und damit die Rückhaltemittel des Rückhaltesystems besser anzusteuern. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind Weiterbildungen und vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch angegebenen Vorrichtung zur Ansteuerung eines Rückhaltesystems in einem Fahrzeug möglich.
Besonders vorteilhaft ist, dass das Precrashsignal die Relativgeschwindigkeit aufweist, die Fahrzeugdaten, die Masse und Steifigkeit des Fahrzeugs angeben, das Geschwindigkeitssignal, das von einem Geschwindigkeitssensor gemessen worden ist und beispielsweise auf dem CAN-Bus des Fahrzeugs zur Verfügung steht, die Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs umfasst und das Aufprallsignal von einem Aufprallsensor stammt. Als Aufprallsensor wird vorzugsweise ein Beschleunigungssensor verwendet, aus dessen Signal in Abhängigkeit von der Aufprallgeschwindigkeit eine Crashtyperkennung erfolgen kann. Aus der Crashtyperkennung kann dann die Steifigkeit bestimmt werden, die zur Massenschätzung notwendig ist. Diese Steifigkeit ist die Steifigkeit des Aufprallobjekts.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
Figur 2 ein Ablaufdiagramm.
Beschreibung
Aktuell wird durch eine Analyse des Beschleunigungssignals, das vom zentralen Beschleunigungssensor bzw. Upfrontsensor gemessen wird, sowohl die Aufprallgeschwindigkeit, die Steifigkeit als auch die Masse des bei einem Fahrzeugcrash aufprallenden Objekts ermittelt. Dabei können diese Parameter nur in Kombination festgestellt werden. Mit der Precrashsensorik wird es möglich, die Aufprallgeschwindigkeit zu messen und damit als unabhängige Größe zu verwenden. Damit müssen nur noch die beiden Parameter Masse und Steifigkeit in Kombination ermittelt werden. Diese Parameter sind die Parameter des Aufprallobjekts. Erfindungsgemäß wird die Masse des Aufprallobjekts als eine von der Steifigkeit unabhängige Größe ermittelt, um damit die Auslöseentscheidung von Rückhaltemitteln in einem Fahrzeug genauer, robuster und situationsgerechter treffen zu können. Aus der von der Precrashsensorik ermittelten Aufprallgeschwindigkeit und den Fahrzeugdaten über das eigene Fahrzeug wird die Masse des aufprallenden Objekts ermittelt. Dadurch wird es möglich, die Unfallsituation genauer zu erfassen und damit die Rücklialtemittel besser ansteuern zu können. Zu diesen Rückhaltemitteln gehören Airbags, Gurtstraffer und Überrollbügel.
Figur 1 zeigt in einem Blockschaltbild die erfindungsgemäße Vorrichtung. Ein Umfeldsensor 11 ist an ein Steuergerät 14 über einen ersten Dateneingang angeschlossen. Ein Beschleunigungssensor 12 ist über einen zweiten Dateneingang und ein Sensor 13 zur Ermittlung der Eigengeschwindigkeit über einen dritten Dateneingang an das Steuergerät angeschlossen. Dabei ist es beispielsweise möglich, dass die Eigengeschwindigkeit auf dem CAN-Bus zur Verfügung steht und dass das Steuergerät von dort aus die Information über die Eigengeschwindigkeit erhält. Dem Steuergerät 14 ist ein Prozessor 15 zugeordnet, auf dem ein Algorithmus zur Berechnung der Auslösezeiten eines Rückhaltemittels abläuft. Es ist möglich, dass daneben weitere Algorithmen zur Steuerung anderer Rückhaltemittel abgearbeitet werden. Über einen Datenausgang ist das Steuergerät 14 mit den Rückhaltemitteln 16 verbunden. Diese Rückhaltemittel 16 sind beispielsweise Airbags, Gurtstraffer oder ein Überrollbügel. Die Ansteuerung für die Rückhaltemittel 16 kann entweder in dem Steuergerät 14 oder in einem weiteren Steuergerät für die Rückhaltemittel erfolgen. Beispielhaft sind hier jeweils nur ein Umfeldsensor 11 und ein Beschleunigungssensor 12 erwähnt. Es kann jedoch mehr als ein Umfeldsensor und mehr als ein Beschleunigungssensor benutzt werden. Der Umfeldsensor 11 ist beispielsweise ein Radar-, Ultraschall- oder Videosensor. Damit ist es insbesondere möglich, die Geschwindigkeit eines detektierten Objekts zu messen. Der Beschleunigungssensor dient als Aufprallsensor, der die aus dem Aufprall resultierende Beschleunigung ermittelt.
Der im Steuergerät ablaufende Algorithmus 15 ist in Figur 2 als ein Ablaufdiagramm dargestellt und basiert insbesondere auf dem Stoßgesetz zweier Körper. Bei einem Stoß bleiben Impuls und Energie erhalten. Wenn der Index 1 das Fahrzeug 1, der Index 2 das Fahrzeug 2, der Strich die Größe nach dem Stoß, m die Masse, v die Geschwindigkeit und v0 die Relativgeschwindigkeit zwischen beiden Fahrzeugen, also die Aufprallgeschwindigkeit bezeichnen, dann gilt für die Erhaltung des Impulses:
m1v1 +m2v2 = m1v, 1H-2 v'2. ( 1 )
Der Ablaufeines Crashs kann in zwei Phasen untergliedert werden: die Stoß- und die Bremsphase. Während der Stoßphase wirken auf den Insassen sehr große Verzögerungswerte, so dass der Insasse mit den Rückhaltesystemen geschützt werden muss, wohingegen während der Bremsphase nur noch derart geringe Verzögerungen aufgrund von Reib- oder Bremsvorgängen auftreten, so dass der Insasse nicht mehr durch die Rückhaltesysteme geschützt werden muss. Bei einem realen Crash kann mit hinreichender Genauigkeit davon ausgegangen werden, dass die Geschwindigkeit der beiden Fahrzeuge am Ende der Stoßphase gleich ist. Wenn ve die gemeinsame Endgeschwindigkeit ist, gilt daher:
v\ = V2 = vβ. (2 )
Da betragsmäßig die Aufprallgeschwindigkeit gleich der Summe der beiden Eigengeschwindigkeiten ist, gilt:
V1 + V2 = VC. ( 3 )
Da vi die Eigengeschwindigkeit und vc die von der Precrashsensorik 11 gemessene Aufprallgeschwindigkeit sind, sind beide Geschwindigkeiten dem Steuergerät von Fahrzeug 1 bekannt. Somit kann über die Gleichung 3 v berechnet werden. Ersetzt man v2 durch die Differenz von vc und vi und setzt 2 in Gleichung 1 ein, dann ergibt sich:
m1v1 +m2(vc -v1) = (m1 +m2)vβ. ( 4 )
Wenn Erbaut diß abgebaute Energie ist abgebaute Energie ist, dann gilt für die Energiebilanz vor und nach dem Stoß:
( 5 )
Figure imgf000006_0001
Gleichung 2 in Gleichung 5 eingesetzt und v durch die Differenz zwischen vc und vi ersetzt ergibt:
1 1 1
2 miV12 + 2 m2(Vc ~ Vl)2 = abgebaut + ^^ + ^ ( 6 )
Unter der Vorraussetzung, dass Erbaut bekannt ist, können die beiden unbekannten Größen m2 und ve aus den Gleichungen 4 und 6 berechnet werden. Die abgebaute Energie ist dabei abhängig von der Aufprallgeschwindigkeit, der Masse und der Steifigkeit des eigenen Fahrzeugs und des aufprallen Objekts:
Eabgebaut = f(Vc,m1 >m2 lS1 >S2 ). ( 7 )
Falls das gegnerische Objekt als das Aufprallobjekt fest im Boden verankert wird, dann entspricht dies einer unendlichen Masse m2. Die Größen vc, mi bzw. Si sind im Steuergerät durch die Precrashsensorik bzw. aus den eigenen Fahrzeugdaten bekannt, die in einem Speicher bereitgestellt sind. Die Steifigkeit s2 des gegnerischen Objekts kann beispielsweise durch eine Crashtyperkennung aus dem Beschleunigungssignal und der Aufprallgeschwindigkeit ermittelt werden. Somit sind alle Parameter außer m2 bekannt und m2 kann über das System bestehend aus den Gleichungen 4 und 6 berechnet werden.
In Figur 2 ist noch einmal dargestellt, dass die Eingangsgrößen ni] 20, vi 21, vc 22, acc 23 und Sj 24 derart miteinander verknüpft werden, dass aus vi 21 und v022 die Geschwindigkeit v2 des Aufprallobjekts bestimmt wird. v2 ist hier mit dem Bezugszeichen 25 versehen. Die Steifigkeit s2 des Aufprallobjekts wird aus vc 22 und acc 23 bestimmt, acc 23 bezeichnet hier die Beschleunigung oder ein davon abgeleitetes Signal, beispielsweise die integrierte Beschleunigung. Im Block 27 wird nunmehr aus den Gleichungen 4 und 6 sowie aus den Größen mi, Vj, v2, s2 und si, die Endgeschwindigkeit der ve der beiden Fahrzeuge, wie auch die Masse m2 29 des Aufprallobjekts berechnet.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Ansteuerung eines Rückhaltesystems (16) in einem Fahrzeug, wobei die Vorrichtung in Abhängigkeit von einer Massenschätzung eines Aufprallobjekts das Rückhaltesystem (16) ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung derart konfiguriert ist, dass die Vorrichtung die Massenschätzung in Abhängigkeit von wenigstens einem Precrashsignal (vc), wenigstens einem Fahrzeugdatum (mi, Si) und wenigstens einem Signal einer Inertialsensorik (vj, acc) durchführt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Precrashsignal die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und dem Aufprallobjekt angibt.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugdaten die Masse (mi) des Fahrzeugs sowie dessen Steifigkeit (si) sind.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Signal die Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs (vj) und/oder ein Auφrallsignal (acc) ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Auφrallsignal (acc) durch einen Auφrallsensor erzeugbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufprallsensor ein Beschleunigungssensor (12) ist. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Aufprallsignal und der Aufprallgeschwindigkeit die Steifigkeit (s2) des Aufprallobjekts bestimmbar ist.
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