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Die
Erfindung geht aus von einem Auslöseverfahren zur Aktivierung
von Insassenschutzmitteln in einem Fahrzeug nach der Gattung des
unabhängigen
Patentanspruchs 1:
In der Patentschrift
DE 102 50 732 B3 wird eine
Steuervorrichtung zur präventiven
Ansteuerung eines Insassen- und/oder Partnerschutzmittels in einem Kraftfahrzeug
beschrieben. Die beschriebene Steuervorrichtung umfasst eine Entscheidungsstufe,
welche dann eine Auslöseentscheidung
für das
Insassenschutzmittel abgibt, wenn unter Heranziehen von Fahrdynamikgrößen ein
sicherheitskritisches Fahrverhalten des Fahrzeugs ermittelt wird.
Weiterhin umfasst die beschriebene Steuervorrichtung eine Plausibilisierungsstufe
zur Plausibilisierung der Auslöseentscheidung.
Die Plausibilisierungsstufe bewertet die Auslöseentscheidung als unplausibel
und verhindert das Ansteuern des Insassen- und/oder Partnerschutzmittels,
falls eine Bewertung des zeitlichen Verlaufs von im Fahrzeug erfasster
Größen, wie
beispielsweise Lenkwinkel, Pedalbetätigung, Gierrate oder Querbeschleunigung
ergibt, dass das sicherheitskritische Fahrverhalten innerhalb vorgebbarer Grenzen
einem Wunschfahrverhalten entspricht.
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Vorteile der
Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Auslöseverfahren zur
Aktivierung von Insassenschutzmitteln in einem Fahrzeug mit den
Merkmalen des unabhängigen
Patentanspruchs hat demgegenüber
den Vorteil, dass Seitencrashs bereits zu einem frühen Zeitpunkt
erkannt werden. Dadurch ist gewährleistet,
dass Insassenschutzmittel rechtzeitig aktiviert werden und sich somit
das Verletzungsrisiko verringert. In vorteilhafter Weise ermöglicht das
erfindungsgemäße Auslöseverfahren
durch Ermittlung einer Fahrzeuglateralgeschwindigkeit und einer
Kollisionsgeschwindigkeit eines seitlich des Fahrzeugs detektierten
Objekts, eine Klassifizierung des Kollisionsobjekts und ermittelt
mit welcher Geschwindigkeit das Kollisionsobjekt getroffen wird.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ermöglicht
in vorteilhafter Weise eine Verknüpfung von fahrdynamischen Größen, Umfeldinformationen
bzw. Sensordaten, welche von aktiven Fahrdynamikregelsystemen wie
z.B. einem ESP-System (Elektronisches Stabilitätsprogramm), einem Bremsassistenzsystem,
und/oder von vorausschauenden Sensorsystemen, wie z.B. einem System
zur Unterstützung eines
Spurwechsels, und/oder von passiven Sicherheitssystemen gemessen
und/oder ermittelt werden, so dass die Systeme bevor es zu einem
Unfall kommt optimal hinsichtlich Unfallvermeidungsstrategie eingesetzt
werden können.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Auslöseverfahrens besteht darin, dass
im Fahrzeug vorhandene Sensoren bzw. Sensorsysteme verwendet werden
können
und keine zusätzlichen
Sensorsysteme benötigt
werden, um detektierten Objekte zu klassifizieren.
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Durch
die in den abhängigen
Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen
und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch
angegebenen Auslöseverfahrens zur
Aktivierung von Insassenschutzmitteln in einem Fahrzeug möglich.
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Besonders
vorteilhaft ist, dass die Objekte durch die Kenntnis der Lateralgeschwindigkeit
des eigenen Fahrzeugs und der Objektkollisionsgeschwindigkeit nach
stehenden Objekten und bewegten Objekten klassifiziert werden können, wobei
bewegte Objekte danach unterschieden werden können, ob sich das entsprechende
Objekt auf das Fahrzeug zu bewegt oder vom Fahrzeug weg bewegt. Diese
Objektklassifizierung kann in vorteilhafter Weise zu unterschiedlichen
Strategien hinsichtlich der Auslösung
der Insassenschutzsysteme verwendet werden.
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Zur
Objektklassifizierung wird beispielsweise aus der Fahrzeuglateralgeschwindigkeit
und der Objektkollisionsgeschwindigkeit eine Differenzgeschwindigkeit
ermittelt. Zusätzlich
oder alternativ kann zur Objektklassifizierung die Objektkollisionsgeschwindigkeit
direkt als Relativgeschwindigkeit zur Fahrzeuglateralgeschwindigkeit
ermittelt oder gemessen werden.
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Ein
stehendes Objekt wird beispielsweise dadurch erkannt, dass die berechnete
Differenzgeschwindigkeit oder die Relativgeschwindigkeit der Fahrzeuglateralgeschwindigkeit
entspricht. Ein bewegtes Objekt, welches sich auf das Fahrzeug zu
bewegt, kann beispielsweise dadurch erkannt werden, dass die berechnete
Differenzgeschwindigkeit oder die Relativgeschwindigkeit betragsmäßig größer als die
Fahrzeuglateralgeschwindigkeit ist. Ein bewegtes Objekt, welches
sich vom Fahrzeug weg bewegt, kann beispielsweise dadurch erkannt
werden, dass die berechnete Differenzgeschwindigkeit oder die Relativgeschwindigkeit
betragsmäßig kleiner
als die Fahrzeuglateralgeschwindigkeit ist.
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In
vorteilhafter Weise lässt
sich basierend auf der Lateralgeschwindigkeit des Fahrzeugs und der
Kollisionsgeschwindigkeit eines seitlich des Fahrzeugs detektierten
Objekts ein Maß für die Schwere des
Seitencrashs bestimmen. Als Maß für die Crashschwere
kann beispielsweise eine abzubauende Gesamtenergie berechnet werden.
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Die
Kollisionsgeschwindigkeit kann in vorteilhafter Weise von einem
seitlich am Fahrzeug angeordneten vorausschauenden Sensorsystem
ermittelt und/oder gemessen werden.
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Die
Informationen über
die Objektklassifizierung und/oder die ermittelte Crashschwere können in vorteilhafter
Weise zur Auswahl von Parametern für einen Auslösezeitpunkt
und/oder eine Auslösestrategie
und/oder eine Auslösereihenfolge
für die
Insassenschutzmittel verwendet werden. Zusätzlich oder alternativ können die
Informationen über
die Objektklassifizierung und/oder die ermittelte Crashschwere einem
Fahrdynamikregelsystem übergeben
werden.
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Zeichnung
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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
schematisches Blockdiagramm eines Auslöseverfahrens zur Aktivierung
von Insassenschutzmitteln in einem Fahrzeug,
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2 eine
schematische Darstellung einer ersten Seitencrashsituation,
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3 eine
schematische Darstellung einer zweiten Seitencrashsituation, und
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4 eine
schematische Darstellung einer dritten Seitencrashsituation.
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Beschreibung
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Zur
Erfassung von Überrollvorgängen hat
die Anmelderin ein Verfahren entwickelt, welches eine Lateralgeschwindigkeit
Vy eines Fahrzeugs basierend auf dem Schwimmwinkel β schätzt. Aus
den Messgrößen Gierrate ωz und Fahrzeuggeschwindigkeit Vx in
longitudinaler Richtung kann unter Berücksichtigung einer lateralen
Beschleunigung ay eine Schätzung für die laterale
Geschwindigkeit Vy durchgeführt werden.
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Erfindungsgemäß wird daher
ein Auslöseverfahren
zur Aktivierung von Insassenschutzmitteln in einem Fahrzeug angegeben,
bei welchem eine oder mehrere fahrdynamische Größen erfasst und/oder ermittelt
und ausgewertet werden und beispielsweise basierend auf den fahrdynamischen
Größen eine
Lateralgeschwindigkeit des Fahrzeugs ermittelt oder direkt gemessen
wird, und eine Kollisionsgeschwindigkeit eines seitlich des Fahrzeugs
detektierten Objekts ermittelt oder direkt gemessen wird. Basierend
auf der Fahrzeuglateralgeschwindigkeit und der Kollisionsgeschwindigkeit
wird eine Objektklassifizierung durchgeführt.
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Da
die Insassenschutzmittel der Fahrzeuge insbesondere bei Seitencrash
aufgrund der fehlenden Knautschzone sehr kurze Auslösezeiten
aufweisen sollten, ist es wichtig zu wissen, um welche Art Kollisionsobjekt
es sich handelt und mit welcher Geschwindigkeit dieses Objekt getroffen
wird. Daher ermittelt das erfindungsgemäße Auslöseverfahren, wie aus 1 ersichtlich
ist, in einem Block 500 eine Kollisionsgeschwindigkeit
Vk(10), Vk(30) eines
Objektes 10, 30, welches von einer seitlich an
einem Fahrzeug 20 angeordneten Sensorik 22 erfasst
wird. In einem Block 600 wird ein Schwimmwinkel β und/oder
eine Lateralgeschwindigkeit Vy(20) des Fahrzeugs 20 ermittelt.
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Das
erfindungsgemäße Auslöseverfahren zur
Aktivierung von Insassenschutzmitteln in einem Fahrzeug verwendet
zur Ermittlung der Kollisionsgeschwindigkeit Vk(10)
im Block 500 und zur Ermittlung der Lateralgeschwindigkeit
Vy(20) und des Schwimmwinkels im Block 600 Daten
bzw. Informationen, welche im Block 100 von einem Bussystem, z.B.
einem CAN-Bussystem, und/oder im Block 200 von einem Steuergerät, z.B.
einem Airbagsteuergerät,
und/oder im Block 300 von einem Fahrdynamikregelsystem,
z.B. von einem ESP-System, und/oder im Block 400 von einem
vorausschauenden Sensorsystem, z.B. einem Spurwechselunterstürzungssystem,
gemessen und/oder ermittelt werden. Die Lateralgeschwindigkeit Vy(20) des Fahrzeugs kann beispielsweise basierend
auf fahrdynamischen Daten aus einer Schwerpunktsgeschwindigkeit
Vs(20), welche sich aus einer Fahrzeuglängsgeschwindigkeit Vx(20) und der Lateralgeschwindigkeit Vy(20) und dem von diesen Geschwindigkeiten
eingeschlossenen Schwimmwinkel β zusammensetzt,
ermittelt werden und/oder über
optische Schwimmwinkelsensoren direkt gemessen werden.
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Durch
eine entsprechende Verknüpfung
der ermittelten Kollisionsgeschwindigkeit Vk(10)
und der Lateralgeschwindigkeit Vy(20) wird
im Block 700 eine Differenzgeschwindigkeit ΔVy ermittelt, welche der Gesamtgeschwindigkeit
in lateraler Richtung zwischen dem Fahrzeug 20 und dem
Kollisionsobjekt 10 oder 30 entspricht. Durch
Auswerten der Kollisionsgeschwindigkeit Vk(10)
und/oder der Lateralgeschwindigkeit Vy(20)
und/oder der Differenzgeschwindigkeit ΔVy wird
im Block 800 eine Klassifizierung des seitlich erfassten
Objekts 10, 30 vorgenommen. Mit Hilfe dieser Information
lässt sich
ermitteln, ob es sich bei dem in lateraler Richtung detektierten Objekt 10, 30,
welches getroffen wird, um ein stehendes und/oder um ein bewegte
Objekt handelt, so dass als zusätzliche
Größe im Block 900 ein
Maß für die seitliche
Crashschwere abgeschätzt
werden kann.
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Im
Block 800 wird ein stehendes Objekt 30 beispielsweise
dadurch erkannt, dass die berechnete Differenzgeschwindigkeit ΔVy der ermittelten Fahrzeuglateralgeschwindigkeit
Vy(20) entspricht. Ein bewegtes Objekt 10,
welches sich auf das Fahrzeug 20 zu bewegt, wird beispielsweise
dadurch erkannt, dass die berechnete Differenzgeschwindigkeit ΔVy betragsmäßig größer als die ermittelte Fahrzeuglateralgeschwindigkeit
Vy(20) ist. Ein bewegtes Objekt, welches
sich vom Fahrzeug 20 weg bewegt, wird beispielsweise dadurch
erkannt, dass die berechnete Differenzgeschwindigkeit ΔVy betragsmäßig kleiner als die Fahrzeuglateralgeschwindigkeit
Vy(20) ist. Als Maß für die Crashschwere kann im
Block 900 beispielsweise eine abzubauende Gesamtenergie
geschätzt
werden. Die Klassifizierung und/oder die geschätzte Gesamtenergie kann dann
im Block 1000 zur situationsangepassten Ansteuerung von
reversiblen und/oder irrreversiblen Insassenschutzmitteln und zur
Ansteuerung von anderen Systemen, wie z.B. einem Fahrdynamikregelsystem,
verwendet werden. Dadurch kann der Insassenschutz bei Seitencrashs
verbessert werden.
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Zur
Verdeutlichung der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die 2 bis 4 nachfolgend beispielhaft
drei Seitencrashsituationen beschrieben. Wie aus 2 ersichtlich
ist, bewegt sich ein Fahrzeug 20 mit einer der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit Vx(20) entsprechenden Schwerpunktgeschwindigkeit Vs(20) = 50km/h geradeaus. Ein Objekt 10 bewegt sich
seitlich im rechten Winkel mit einer Objektlängsgeschwindigkeit Vx(10) = 50km/h auf das Fahrzeug 20 zu
und wird über
die vorausschauende Sensorik 22 des Fahrzeugs 20 erfasst.
Das im Fahrzeug 20 implementierte erfindungsgemäße Verfahren
bestimmt die Kollisionsgeschwindigkeit Vk(10)
des Objekts 10, welche im dargestellten Beispiel durch
die rechtwinklige Annäherung
der Objektlängsgeschwindigkeit
Vx(10) = 50km/h entspricht. Da das Fahrzeug 20 ohne
zu schleudern geradeaus fährt,
beträgt
die Lateralgeschwindigkeit Vy(20) = 0km/h.
Aus der Differenz der Lateralgeschwindigkeit Vy(20)
= 0km/h und der Kollisionsgeschwindigkeit Vk(10)
= 50km/h wird in einem gemeinsamen x-y-Koordinatensystem die Differenzgeschwindigkeit ΔVy berechnet. In der Seitencrashsituation
aus 2 beträgt
die Differenzgeschwindigkeit ΔVy = 50km/h und ist daher größer als die
Lateralgeschwindigkeit Vy(20) des Fahrzeugs 20. Somit
klassifiziert das erfindungsgemäße Auslöseverfahren
im Block 800 aus 1 ein bewegtes
Objekt und schätzt
die Gesamtenergie Ec gemäß der Gleichung Ec = ½(m(10)·(50km/h)2) ab, wobei m(10) einer
Masse des Objekts 10 entspricht, für welche beispielsweise eine
vorgebbare Konstante eingesetzt werden kann.
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Wie
aus 3 ersichtlich ist, weist ein schleuderndes Fahrzeug 20 eine
Schwerpunktgeschwindigkeit Vs(20) von 50km/h
und einen Schwimmwinkel β von
ungefähr
70° auf.
Bekannte ESP Systeme regeln in einem Schwimmwinkelbereich von –8° ≤ β ≤ 8°, d.h. das
Fahrzeug ist also nicht mehr steuerbar. Aus der Schwerpunktgeschwindigkeit
Vs(20) und dem Schwimmwinkel β berechnet sich
die Lateralgeschwindigkeit Vy(20) des Fahrzeugs
gemäß der Gleichung
Vy(20) = sin(70°)·50km/h = 47km/h. Nun bewegt
sich analog zu 2 ein Objekt 10 mit
einer Kollisionsgeschwindigkeit Vk(10) von
50km/h auf das Fahrzeug 20 zu. Aufgrund des Schwimmwinkels β ergibt sich
eine leicht verfälschte
Schätzung
der Kollisionsgeschwindigkeit Vk(10), welche
vernachlässigt
werden kann. Aus der Differenz der Lateralgeschwindigkeit Vy(20) = 47km/h und der Kollisionsgeschwindigkeit
Vk(10) = 50km/h wird im gemeinsamen x-y-Koordinatensystem
die Differenzgeschwindigkeit ΔVy berechnet. In der Seitencrashsituation
aus 3 beträgt
die Differenzgeschwindigkeit ΔVy = 97km/h und ist daher größer als
die Lateralgeschwindigkeit Vy(20) = 47km/h des
Fahrzeugs 20. Somit klassifiziert das erfindungsgemäße Auslöseverfahren
im Block 800 aus 1 ein bewegtes
Objekt und schätzt
die Gesamtenergie Ec gemäß der Gleichung Ec = ½(m(10) + m(20))·(97km/h)2) ab, wobei m(20) einer
Masse des Fahrzeugs 20 entspricht.
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Wie
aus 4 ersichtlich ist, weist ein schleuderndes Fahrzeug 20 analog
zu 3 eine Schwerpunktgeschwindigkeit Vs(20)
von 50km/h und einen Schwimmwinkel β von ungefähr 70° auf. Aus der Schwerpunktgeschwindigkeit
Vs(20) und dem Schwimmwinkel β berechnet
sich die Lateralgeschwindigkeit Vy(20) des
Fahrzeugs gemäß der Gleichung
Vy(20) = sin(70°)·50km/h = 47km/h. Das Objekt 30 ist
jetzt ein stehender Pfahl oder ein Baum mit der Kollisionsgeschwindigkeit
Vk(30) = 0km/h. Aus der Differenz der Lateralgeschwindigkeit
Vy(20) = 47km/h und der Kollisionsgeschwindigkeit
Vk(10) = 0km/h wird im gemeinsamen x-y-Koordinatensystem die
Differenzgeschwindigkeit ΔVy berechnet. In der Seitencrashsituation
aus 4 beträgt
die Differenzgeschwindigkeit ΔVy = 47km/h und entspricht daher der Lateralgeschwindigkeit
Vy(20) = 47km/h des Fahrzeugs 20.
Somit klassifiziert das erfindungsgemäße Auslöseverfahren im Block 800 aus 1 ein stehendes
Objekt und schätzt
die Gesamtenergie Ec gemäß der Gleichung Ec = ½(m(20))·(47km/h)2) ab.
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Durch
die erfindungsgemäße Verknüpfung der
Daten bzw. Informationen aus dem vorausschauenden seitlich angeordneten
Sensorsystem 22 und der Fahrzeuglateralgeschwindigkeit
Vy(20) im Fahrzeug 20 können in
vorteilhafter Weise Objekte klassifziert werden, welche seitlich
vom Fahrzeug 20 detektiert werden. Entsprechend kann dann
die Auslösung
der Insassenschutzmittel angepasst werden.
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Zudem
kann das erfindungsgemäße Auslöseverfahren
berücksichtigen,
an welchem Punkt das Objekt 10, 30 das Fahrzeug 20 trifft,
so dass ein Offset bezüglich
der seitlichen Lage des Fahrzeugs bestimmt werden kann, da sich
in Abhängigkeit
von der Objektgröße und/oder
Objektform und Objektgeschwindigkeit unterschiedliche Folgesituationen
ergeben können.
Wird das Fahrzeug 20 vom Objekt 10, 30 beispielsweise
direkt an der B-Säule
getroffen, dann wird keine weitere Gierbewegung erwartet. Wird das
Fahrzeug 20 vom Objekts 10, 30 jedoch
außerhalb
der Mitte getroffen, dann kann sich ein zusätzliche Giermoment ergeben,
welches zu einem Folgeunfall führen
kann. Diese Informationen können beispielsweise
aus einem auftretenden Offset oder aus dem Schwimmwinkel ermittelt
werden. Da im Falle eines Seitencrashs der Aufprall des Objektes 10, 30 meistens
nicht im Winkel von 90°,
sondern unter einem bestimmten Eintrittswinkel erfolgt, wird dieser
Eintrittswinkel mit Hilfe des Schwimmwinkels β abgeschätzt, so dass hierzu weitere
Informationen über
das mögliche
Eindringen des Crashobjekts zur Verfügung stehen. Die Reaktion des
Insassenschutzsystems auf eine Situation mit erhöhter Seitencrashwahrscheinlichkeit
kann auf verschiedene Arten und in verschiedenen Stufen erfolgen.
So können
zur Auslösung
der Insassenschutzmittel beispielsweise je nach ermittelter Situation
unterschiedlich angepasste Parameter verwendet werden, um im Crashfall
die Insassenschutzmittel schneller auslösen zu können. Dies kann beispielsweise
durch eine an die Situation angepasste Absenkung der Auslöseschwellen
umgesetzt werden.
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Zudem
können
in Abhängigkeit
vom klassifizierten Objekt unterschiedliche Auslösestrategien für die reversiblen
und irreversiblen Insassenschutzmittel verwendet werden, wodurch
Reparatur- und Folgekosten eingespart werden können. So kann beispielsweise
in Abhängigkeit
vom Einschlagwinkel und vom klassifizierten Objekt das Auslöseverfahren dahingehend
optimiert werden, dass Folgecrashs abgemildert werden. So können beispielsweise
bestimmte Insassenschutzmittel nicht ausgelöst werden, um für einen
ermittelten nachfolgenden Überrollvorgang
noch Insassenschutzmittel auslösen
zu können.
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Das
erfindungsgemäße Auslöseverfahren schätzt beispielsweise
auf Basis von Daten, wie z.B. der Gierrate, der Lateral- und Längsbeschleunigung und
der Fahrzeuggeschwindigkeit, welche vom ESP-System oder einem anderen
Steuergerät,
wie z.B. dem Airbagsteuergeräts,
zur Verfügung
gestellt werden, die Lateralgeschwindigkeit Vy(20)
und/oder den Schwimmwinkel β und/oder
misst die Lateralgeschwindigkeit Vy(20)
und/oder den Schwimmwinkel β über mindestens
einen Sensor direkt. Zusätzlich kann
von der vorausschauenden Sensoreinheit 22, welche seitlich
im Fahrzeug 20 verbaut ist, über eine entsprechende COI-Schnittstelle
(Crash Object Interface) eine Relativgeschwindigkeit, ein Offset
und eine so genannte Time-to-Impact zur Verfügung gestellt werden, also
eine Zeitspanne bis das Objekt 10, 30 das Fahrzeug 20 trifft.
Damit lassen sich in vorteilhafter Weise Absolut- und Relativgeschwindigkeiten ermitteln
und somit das Objekt 10, 30 klassifizieren. Durch
den Schwimmwinkel β lässt sich
die Robustheit des Auslöseverfahrens
gegenüber
Misuse-Situationen verbessern. Die beschriebenen Daten bzw. Information
können
in Insassenschutzsystemen genutzt werden, um reversible und/oder
irrreversible Insassenmittel anzusteuern. Zusätzlich oder alternativ können die
Daten bzw. Informationen als Eingabegrößen für Regelstrategien von Insassenschutzmitteln
benutzt werden, wie zur Auslösung
eines Seitenairbags und/oder eines Curtainairbags. Zusätzlich können weitere
Systeme, Vorrichtungen und/oder Aktuatoren, wie Türschließautomatik,
Schiebedach, Sitzeinstellung, Sitzseitenwangenanstellung, Lenkradposition,
Tankdeckelschließautomatik,
auf diese Daten und Information zugreifen, um unfallmindernde und/oder
unfallvermeidende Maßnahmen
einzuleiten.
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- 10
- bewegtes
Objekt
- 20
- Fahrzeug
- 22
- seitlich
am Fahrzeug angeordnetes, vorausschauendes Sensorsystem
- 30
- stehendes
Objekt
- Vx(10)
- Objektlängsgeschwindigkeit
- Vy(10)
- Objektlateralgeschwindigkeit
- Vk(10)
- Objektkollisionsgeschwindigkeit
- Vy(30)
- Objektlängsgeschwindigkeit
- Vy(30)
- Objektlateralgeschwindigkeit
- Vk(30)
- Objektkollisionsgeschwindigkeit
- Vx(20)
- Fahrzeuglängsgeschwindigkeit
- yY(20)
- Fahrzeuglateralgeschwindigkeit
- Vs(20)
- Fahrzeugschwerpunktgeschwindigkeit
- ΔVy
- Differenzgeschwindigkeit
- β
- Schwimmwinkel