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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.
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Fahrzeugüberschläge führen häufig zu schweren Unfallfolgen. Aus dem Grund ist die Bedeutung der passiven Sicherheit bei Fahrzeugüberschlägen sehr hoch.
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Es existieren unterschiedliche Konzepte zur Erkennung von Fahrzeugüberschlägen, mit dem Zweck Insassenschutzsysteme zu aktivieren. Beispielsweise wird ein Drehratensensor als Hauptkriterium verwendet. Beschleunigungssensoren können in vertikaler und lateraler Richtung zur Erkennung des Überschlagtyps und zur Plausibilitätskontrolle eingesetzt werden. Beispielhaft wird dazu die
DE 100 19 416 A1 genannt.
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Aus der Schrift
DE 10 2005 015 961 A1 ist eine Vorrichtung zur Überrollerkennung bekannt. Hierbei wird mittels jeweils einem Beschleunigungssensor eine Beschleunigung in Richtung der Hochachse und der Querachse erfasst, aus denen ein Überrolldetektionssignal erzeugt wird. Aus der Schrift
DE 10 2004 029 064 B3 ist ein Verfahren bekannt, bei dem eine Überschlagssituation aus einer prädizidierten Drehrate um eine Längsachse sowie eine Neigung des Fahrzeugs erkannt wird. Die Drehrate und/oder die Neigung kann in Abhängigkeit von der Beschleunigung um die Quer- und/oder Hochbeschleunigung des Fahrzeugs erfolgen. Eine ähnliche Überschlagserkennung ist aus der
DE 10 2011 115 374 A1 bekannt, bei der zusätzlich die Wankrate berücksichtigt wird. Weitere Überschlagserkennung sind aus den Schriften
EP 1 261 509 B1 und
DE 10 2012 209 737 A1 bekannt.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zum Erkennen eines seitlichen Kippens eines Fahrzeugs, weiterhin eine Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet, ein Fahrzeug mit dieser Vorrichtung sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
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Ein Drehratensensor bildet eine Drehgeschwindigkeit eines Fahrzeugs um eine Bezugsachse mit großer Präzision ab. Der Drehratensensor stellt dabei jedoch kein absolutes Winkelsignal bereit. Eine statische Schräglage des Fahrzeugs kann daher über ein Integrieren der Drehrate nur als Winkelschritt zwischen einer unbekannten Startposition und einer erreichten Endposition ermittelt werden. Bei langsamen Drehbewegungen kann die Drehrate kleiner sein, als ein Schwellenwert zum Starten des Integrierens.
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Bei langsamen Drehbewegungen steht als messbare Größe ein Vektor der Erdbeschleunigung beziehungsweise ein Vektor einer auf das Fahrzeug wirkenden Gesamtbeschleunigung, dem der Vektor der Erdbeschleunigung überlagert ist, zur Verfügung. Der Vektor kann aus einem Beschleunigungssignal abgeleitet werden, das zumindest eine Querbeschleunigung und eine Vertikalbeschleunigung des Fahrzeugs abbildet. Über den Vektor kann eine statische beziehungsweise quasistatische Schräglage des Fahrzeugs bestimmt werden.
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Wenn das Fahrzeug von einer stabilen Lage in eine instabile Lage übergeht, also seinen statischen Kippwinkel überschreitet, beginnt eine dynamische Kippbewegung, die über einen zeitlichen Verlauf der Drehrate abgebildet werden kann.
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Kurz bevor der statische Kippwinkel erreicht wird, kann eine Überwachung der Drehrate angestoßen werden, um die dynamische Kippbewegung schnell erkennen zu können.
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Durch eine Überprüfung von Vorzeichen der Drehrate und Querbeschleunigung kann eine Richtung der Kippbewegung bestimmt werden. Wenn das Fahrzeug dynamisch in den stabilen Bereich zurückfällt, liegt kein Kippen oder Überrollen vor, sodass Sicherheitseinrichtungen deaktiviert bleiben können.
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Es wird ein Verfahren zum Erkennen eines seitlichen Kippens eines Fahrzeugs vorgestellt, wobei das Fahrzeug zumindest einen Beschleunigungssensor und zumindest einen Drehratensensor aufweist, wobei der Beschleunigungssensor ausgebildet ist, um zumindest eine Vertikalbeschleunigung und eine Querbeschleunigung des Fahrzeugs zu erfassen, und der Drehratensensor ausgebildet ist, um zumindest eine Wankrate des Fahrzeugs zu erfassen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- Setzen eines Triggersignals, wenn ein die Vertikalbeschleunigung und die Querbeschleunigung abbildender Merkmalsvektor in einem Merkmalsraum in eine Seitenlageregion weist;
- Setzen eines Vorzeichensignals, wenn das Triggersignal gesetzt ist und ein Wert der Wankrate und ein Wert der Querbeschleunigung das gleiche Vorzeichen aufweisen;
- Setzen eines Wankkriteriums, unter Verwendung eines zeitlichen Verlaufs der Wankrate, wenn das Triggersignal gesetzt ist; und
- Bereitstellen eines Kippsignals, wenn das Triggersignal, das Vorzeichensignal und das Wankkriterium gesetzt sind.
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Unter einer Vertikalbeschleunigung kann eine Beschleunigung in Richtung einer Hochachse des Fahrzeugs verstanden werden. Unter einer Querbeschleunigung kann eine Beschleunigung in Richtung einer Querachse des Fahrzeugs verstanden werden. Unter einer Wankrate kann eine Drehgeschwindigkeit des Fahrzeugs um eine Längsachse des Fahrzeugs verstanden werden. Signale können elektrische Signale sein.
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Das Wankkriterium kann gesetzt werden, wenn ein zeitlicher Verlauf der Wankrate eine erwartete Form aufweist. Eine erwartete Form kann beispielsweise eine beschleunigte Bewegung abbilden.
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Das Wankkriterium kann ferner unter Verwendung eines zeitlichen Verlaufs eines Wankwinkels des Fahrzeugs gesetzt werden. Der Wankwinkel kann unter Verwendung der Wankrate bestimmt werden. Der Wankwinkel kann ab dem Zeitpunkt bestimmt werden, an dem das Triggersignal gesetzt wird.
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Das Triggersignal kann gesetzt werden, wenn ein eine gefilterte Vertikalbeschleunigung und ein eine gefilterte Querbeschleunigung abbildender gefilterter Merkmalsvektor in dem Merkmalsraum in die Seitenlageregion weist. Durch eine Filterung können hochfrequente Signalanteile entfernt werden. Dadurch ist die überlagerte Erdbeschleunigung einfacher zu unterscheiden.
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Das Verfahren kann einen Schritt des Einlesens eines zumindest die Vertikalbeschleunigung und die Querbeschleunigung abbildendenden Beschleunigungssignals und eines zumindest die Wankrate abbildenden Drehratensignals aufweisen. Die Signale können beispielsweise von einem Bussystem des Fahrzeugs eingelesen werden.
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Das Kippsignal kann als Aktivierungssignal für zumindest ein Sicherheitssystem des Fahrzeugs bereitgestellt werden. Durch eine direkte Aktivierung kann Zeit gespart werden und das Sicherheitssystem früher aktiviert werden.
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Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.
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Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Hierzu kann die Vorrichtung zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Daten- oder Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
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Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt durch die Vorrichtung eine Steuerung eines Sicherheitssystems oder einer Sicherheitseinrichtung, wie beispielsweise einem Gurtstraffer oder einem Fensterairbag. Hierzu kann die Vorrichtung beispielsweise auf Sensorsignale wie Beschleunigungssignale und Drehratensignale zugreifen. Die Ansteuerung erfolgt über Aktoren wie pyrotechnische Aktoren oder und elektrische Aktoren.
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Weiterhin wird ein Fahrzeug mit einer Vorrichtung gemäß dem hier vorgestellten Ansatz vorgestellt.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
- 1 eine Darstellung eines Fahrzeugs bei einer Schrägfahrt;
- 2 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Erkennen eines seitlichen Kippens eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 3 eine Darstellung eines Merkmalsraums zum Bestimmen eines Triggersignals gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 4 eine Darstellung einer Kennlinie zum Bestimmen eines Wankratenkriteriums gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 5 eine Darstellung eines Erkennungszeitpunkts eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 6 eine Darstellung eines zeitlichen Verlaufs einer Wankrate gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
- 7 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erkennen eines seitlichen Kippens eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine Darstellung eines Fahrzeugs 100 bei einer Schrägfahrt. Das Fahrzeug 100 ist dabei zweimal dargestellt, wie es auf unterschiedlichen seitlich zum Fahrzeug 100 geneigten schrägen Ebenen fährt. Das Fahrzeug 100 ist hier ein Lastkraftwagen 100.
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Das Fahrzeug 100 weist eine Vorrichtung 102 zum Erkennen eines Kippens gemäß einem Ausführungsbeispiel auf. Weiterhin weist das Fahrzeug 100 zumindest eine Sicherheitseinrichtung 104 zum Schützen von Insassen des Fahrzeugs 100 beim Kippen und/oder einem Überrollen auf. Das Fahrzeug 100 ist beispielsweise von einer Fahrbahn abgekommen und fährt auf einer Böschung der Fahrbahn.
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Wenn das Fahrzeug 100 auf ebenem Untergrund, wie auf der Fahrbahn steht, ist ein Schwerpunkt 106 des Fahrzeugs 100 im Allgemeinen mittig über Bodenaufstandspunkten 108 des Fahrzeugs 100 angeordnet. Da das Fahrzeug 100 ein Lastkraftwagen ist, weist es einen hoch liegenden Schwerpunkt 106 auf. Steht oder fährt das Fahrzeug 100 über schrägen Untergrund, verlagert sich der Schwerpunkt 106 in Richtung des hangabwärts liegenden Bodenaufstandspunkts 108. Solange ein Kraftvektor 110 durch den Schwerpunkt 106, wie in der rechten Darstellung gezeigt, zwischen den Bodenaufstandspunkten 108 liegt, steht das Fahrzeug 100 ohne weitere Krafteinwirkung stabil. Der Kraftvektor 110 repräsentiert dabei die resultierende Kraft, die vereinfacht gesehen an dem Schwerpunkt 106 angreift. Dabei wird die Kraft auch beispielsweise durch seitliche Kräfte, wie Fliehkräfte und/oder Trägheitskräfte beeinflusst. Nicht im Schwerpunkt 106 angreifende Kräfte verursachen dabei ein Drehmoment auf das Fahrzeug 100.
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Wenn der Kraftvektor 110, wie in der linken Darstellung gezeigt, durch einen der Bodenaufstandspunkte 108 verläuft, hat das Fahrzeug 100 seinen statischen Kippwinkel 112 erreicht. Wenn der Kraftvektor 110 außerhalb der Bodenaufstandspunkte 108 liegt, kippt das Fahrzeug 100 dynamisch zur Seite und kann dabei auch überrollen.
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Die Vorrichtung 102 zum Erkennen des Kippens ist dazu ausgebildet, unter Verwendung von Sensorsignalen des Fahrzeugs 100 einen Beginn der dynamischen Kippbewegung zu erkennen und ein Kippsignal für die zumindest eine Sicherheitseinrichtung 104 bereitzustellen, um Insassen des Fahrzeugs 100 vor Verletzungen bei dem darauffolgenden seitlichen Aufschlag und/oder dem Überrollen über ein Dach des Fahrzeugs 100 zu schützen. Die Sicherheitseinrichtung 104 ist beispielsweise eine Gurtstraffereinrichtung oder ein Fensterairbag.
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Bekannte Ansätze zur Ansteuerung von Insassenschutzsystemen basieren auf der Erkennung einer dynamischen Überrollbewegung, die durch eine hohe und zeitlich veränderliche Wankrate charakterisiert ist. Dies erfolgt entweder direkt durch die Verwendung eines Drehratensensors, der das Wanken des Fahrzeugs 100 um seine Längsachse messen kann, oder aber durch Auswertung von Beschleunigungssignalen zur Ermittlung der Wankrate.
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Es kann jedoch Situationen geben, wie zum Beispiel das hier dargestellte insbesondere langsame Fahren an einem Hang, bei denen eine Überrollbewegung zunächst sehr langsam und dann dynamisch verläuft, jedoch erst nachdem der Wankwinkel größer als der statische Kippwinkel ist. In solchen Fällen kann eine Aktivierung von Insassenschutzsystemen durch die dynamischen Ansätze relativ spät erfolgen. An diesem Punkt greift der hier vorgestellte Ansatz an.
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Durch den hier vorgestellten Ansatz wird ein zunächst langsamer Überrollvorgang auf der Grundlage von Beschleunigungssensoren in vertikaler und lateraler Fahrzeugrichtung und dessen Plausibilisieren mit einem Drehratensensor um die Fahrzeuglängsachse vorgestellt, wenn die Rollbewegung in einem dynamischen Überrollvorgang übergeht, nachdem der Massenschwerpunkt 106 des Fahrzeugs 100 den statischen Kippwinkel 112 überschritten hat. Dies kann insbesondere zur Aktivierung von Insassenschutzsystemen 104 bei einem langsamen Überrollvorgang verwendet werden.
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2 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung 102 zum Erkennen eines seitlichen Kippens eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung 102 kann beispielsweise in dem in 1 gezeigten Fahrzeug eingesetzt werden. Die Vorrichtung 102 weist eine erste Setzeinrichtung 200, eine zweite Setzeinrichtung 202, eine dritte Setzeirichtung 204 und eine Bereitstellungseinrichtung 206 auf. Die Setzeinrichtungen 200, 202, 204 sind über Signalleitungen mit Sensoren 208, 210 des Fahrzeugs verbunden. Die Sensoren sind dabei zumindest ein Beschleunigungssensor 208 und ein Drehratensensor 210. Der Beschleunigungssensor 208 bildet zumindest eine Querbeschleunigung des Fahrzeugs und eine Vertikalbeschleunigung des Fahrzeugs in einem Beschleunigungssignal 212 ab. Der Drehratensensor 210 bildet zumindest eine Drehrate um eine Fahrzeuglängsachse des Fahrzeugs in einem Drehratensignal 214 ab. Die Fahrzeuglängsachse kann als Wankachse bezeichnet werden. Die Drehrate kann als Wankrate bezeichnet werden.
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Die erste Setzeinrichtung 200 ist dazu ausgebildet, ein Triggersignal 216 zu setzen, wenn ein die Vertikalbeschleunigung und die Querbeschleunigung abbildender Merkmalsvektor in einem Merkmalsraum in eine Seitenlageregion weist. Die zweite Setzeinrichtung 202 ist dazu ausgebildet, ein Vorzeichensignal 218 zu setzen, wenn das Triggersignal 216 gesetzt ist und ein Wert der Wankrate und ein Wert der Querbeschleunigung das gleiche Vorzeichen aufweisen. Die dritte Setzeinrichtung 204 ist dazu ausgebildet, ein Wankkriterium 220, unter Verwendung eines zeitlichen Verlaufs der Wankrate zu setzen, wenn das Triggersignal 216 gesetzt ist. Die Bereitstellungseinrichtung 206 ist dazu ausgebildet, ein Kippsignal 222 bereitzustellen, wenn das Triggersignal 216, das Vorzeichensignal 218 und das Wankkriterium 220 gesetzt sind.
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In einem Ausführungsbeispiel wird das Kippsignal 222 als Aktivierungssignal für die Sicherheitseinrichtung 104 des Fahrzeugs bereitgestellt.
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Die Sicherheitseinrichtung 104 kann auch durch ein Überrollsignal 224 aktiviert werden, das von einer Vorrichtung 226 zum Erkennen eines schnellen Überrollens unter Verwendung des Beschleunigungssignals 212 und/oder des Drehratensignals 214 bereitgestellt wird.
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In der in 2 dargestellten Vorrichtung 102 erfolgt eine Erkennung einer langsamen beziehungsweise quasi-statischen Überrollbewegung mit linearen Beschleunigungssensoren 208 in vertikaler und lateraler Fahrzeugrichtung über einen zeitlichen Verlauf der Projektion der Erdbeschleunigung auf die vertikale und/oder auf die laterale Fahrzeugrichtung. Wenn die seitliche Fahrzeuglage erkannt wurde, erfolgt ein Aktivieren und Halten eines Triggers 216.
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Zu Beginn der dynamischen Bewegung erfolgt eine Prüfung auf Vorzeichengleichheit zwischen dem gefilterten Signal 212 des lateralen Beschleunigungssensors mit der gefilterten Wankrate oder dem Wankwinkel. Daraus ergibt sich eine erste Plausibilitätsbedingung.
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Die Erkennung einer schnellen Überrollbewegung erfolgt, wenn der Massenschwerpunkt des Fahrzeugs den statischen Kippwinkel überschritten hat, durch den zeitlichen Verlauf der Wankrate und/oder des Wankwinkels. Daraus ergibt sich eine zweite Plausibilitätsbedingung.
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Die Aktivierung von Insassenschutzsystemen 104 erfolgt zu Beginn der dynamischen Rollbewegung, also kurz nachdem der Massenschwerpunkt des Fahrzeugs den statischen Kippwinkel überschritten hat, auf Grundlage des Triggers und der ersten sowie zweiten Plausibilitätsbedingung.
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Kern ist das Plausibilisieren der auf Beschleunigungssensoren 208 basierenden Triggerentscheidung 216 mit einem Drehratensensor 210 um die Fahrzeuglängsachse bei einem anfänglich quasi-statischen Überrollvorgang, der in einem dynamischen Überrollvorgang übergeht, wenn der Massenschwerpunkt des Fahrzeugs den statischen Kippwinkel überschritten hat. Gegenüber anderen Ansätzen ermöglicht der hier vorgestellte Ansatz eine frühe Aktivierung von Insassenschutzsystemen 104 in anfänglich quasi-statischen Überrollvorgängen.
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Herkömmliche Ansätze zur Erkennung von Überrollbewegung verwenden den Drehratensensor 210 um die Hauptentscheidung zu begründen und Beschleunigungssensoren 208 in lateraler und vertikaler Richtung zum Sensibilisieren und zum Plausibilisieren der drehratenbasierenden Kriterien. Diese Ansätze funktionieren sehr gut bei dynamischen Überrollvorgängen. Bei quasi-statischen Überrollvorgängen ist der hier vorgestellte Ansatz vorteilhaft. Charakteristisch für quasi-statische Überrollvorgänge sind lange Zeitskalen mit kleinen Drehraten, die wenige Grad pro Sekunde betragen können und mit Unterbrechung ausgeführt werden können. Ein Beispiel wäre ein langsames Fahren entlang einer Böschung, das mehrere Hundert Sekunden dauern kann, mit anschließendem Überschlag. Die Erkennung der langsamen Überrollbewegung über den Drehratensensor 210 und den daraus abgeleiteten Wankwinkel ist schwierig, weil der einmal erkannte Wankwinkel nicht beliebig lange gemerkt wird oder aber der dynamische Überrollalgorithmus 226 überhaupt gar nicht erst während der quasi-statischen Bewegung gestartet wird. Dadurch kann es passieren, dass über den dynamischen Algorithmus 226 eine Aktivierung von Insassenschutzsystemen 104 nur relativ spät erfolgt, zum Beispiel 40°, nachdem der statische Kippwinkel überschritten wurde. Im Gegensatz dazu ermöglicht der hier vorgestellte Ansatz die Zündung wenige Grad, nachdem der statische Kippwinkel überschritten wurde einzuleiten.
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In 2 ist ein Blockschaltbild einer Vorrichtung 102 zum Ausführen des statischen Algorithmus mit Wankratenkriterium dargestellt. Der statische und der dynamische Algorithmus 226 werden parallel und unabhängig voneinander ausgeführt, da sie unterschiedliche Anwendungsfälle adressieren. Weiterhin ist der statische Algorithmus mit Wankratenkriterium zweipfadig, sodass auch Insassenschutzsysteme mit hohem ASIL Level aktiviert werden können.
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Alternativ kann bei Erkennung der seitlichen Lage das Energiekriterium des dynamischen Algorithmus 226 sensibler geschaltet werden, um eine Feuerentscheidung in der frühen Phase des dynamischen Überrollvorgangs zu ermöglichen.
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3 zeigt eine Darstellung eines Merkmalsraums 300 zum Setzen eines Triggersignals gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Merkmalsraum 300 wird beispielsweise in der ersten Setzeinrichtung in 2 zum Setzen des Triggersignals verwendet. Der Merkmalsraum 300 ist in einem Diagramm dargestellt, das auf seiner Abszisse eine Vertikalbeschleunigung aZ und auf seiner Ordinate eine Querbeschleunigung aY angetragen hat. Die Achsen des Diagramms schneiden sich bei null. Die Vertikalbeschleunigung aZ und die Querbeschleunigung aY sind senkrecht zueinander ausgerichtet. Auf beiden Achsen ist ein Wert der Erdbeschleunigung mit 1g beziehungsweise -1g angetragen.
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In dem Merkmalsraum 300 ist eine Bereichsgrenze 302 dargestellt, die einen Seitenlagebereich 304 von einem Normalbereich 306 trennt.
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Ausgehend von einem Schnittpunkt der Achsen aY, aZ ist ein Merkmalsvektor 308 dargestellt, der einen Wert der Querbeschleunigung aY und einen Wert der Vertikalbeschleunigung aZ abbildet. Wenn der Merkmalsvektor 308 in den Seitenlagebereich 304 weist, wird das Triggersignal gesetzt.
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Die Beschleunigungen aY, aZ weisen dabei einen Wertebereich auf, der bei dynamischen Phasen um ein Vielfaches größer sein kann, als die Erdbeschleunigung. Bei dynamischen Phasen sind der Erdbeschleunigung noch dynamische Anteile in aY- und aZ-Richtung überlagert. Fehlen die dynamischen Anteile, dann ist nur die Erdbeschleunigung in aY- und aZ-Richtung vorhanden. In diesem Fall liegen die Werte für die Beschleunigung bei |al <= 1g, sind also kleiner gleich der Erdbeschleunigung.
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Ebenso kann das Triggersignal gesetzt werden, wenn der Merkmalsvektor 308 über eine vorbestimmte Zeitdauer in den Seitenlagebereich 304 weist.
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In dem zweidimensionalen Merkmalsraum 300, der von den Beschleunigungssensoren in vertikaler und lateraler Fahrzeugrichtung aufgespannt wird, werden Regionen 304 definiert, in denen sich der Merkmalsvektor a = (az, ay) 308 bei einem langsamen Überrollvorgang befindet, wenn das Fahrzeug eine seitliche Lage erreicht hat. Hier sind der Merkmalsraum 300 und die charakteristische Region 304 dargestellt.
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Wenn der Merkmalsvektor 308 sich über eine gewisse Dauer in dieser Region 304 aufhält, was bei einer quasi-statischen seitlichen Überrollbewegung der Fall ist, wird der Trigger für die Erkennung der quasi-statischen Überrollbewegung aktiviert und für eine gewisse Zeit aufrechterhalten.
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Das Vorzeichen der lateralen Querbeschleunigung beim Erkennen der seitlichen Fahrzeuglage wird mit dem Vorzeichen der zunehmenden Wankrate und/oder des Wankwinkels verglichen. Nur wenn Vorzeichengleichheit vorliegt, wird die Überrollbewegung fortgesetzt. Bei unterschiedlichen Vorzeichen fällt das Fahrzeug zurück, eine Aktivierung von Insassenschutzsystemen wird unterbunden.
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Eine quasi-statische Rollbewegung führt zu charakteristischen Werten in vertikaler und lateraler Beschleunigungsrichtung, die zur Erkennung der statischen Bewegung genutzt werden können, wenn das Fahrzeug eine starke Seitenlage hat.
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4 zeigt eine Darstellung einer Kennlinie 400 zum Setzen eines Wankratenkriteriums gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Kennlinie 400 kann beispielsweise in der dritten Setzeinrichtung in 2 verwendet werden, um das Wankratenkriterium zu setzen. Die Kennlinie 400 ist in einem Diagramm dargestellt, auf dessen Abszisse ein Wankwinkel ϕ und auf dessen Ordinate eine Wankrate Ωx angetragen ist. Die Kennlinie 400 trennt einen Überrollbereich 402 von einem Normalbereich 404. Wenn ein Koordinatenpunkt aus der Wankrate Ωx und dem Wankwinkel ϕ in dem Überrollbereich 402 liegt, wird das Wankkriterium gesetzt.
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Das zweite Kriterium basiert auf der Wankrate Ωx und daraus abgeleiteten Größen wie dem Wankwinkel ϕ. In einem Beispiel wird ein zweidimensionaler Merkmalsraum aufgespannt wie in 4. In diesen wird eine Kennlinie 400 gelegt, die den Bereich 402, der sicher zu einem Fahrzeugüberschlag führt, markiert. Um in gewissen Belastungssituationen (Misuses) eine hohe Robustheit zu garantieren, wird das Kriterium erst dann erfüllt, wenn genügend Wankwinkel aufgebaut ist. Dazu sind wenige Grad ausreichend, was gegenüber dem dynamischen Algorithmus immer noch eine deutlich frühere Zündentscheidung bedeutet wie in 5 schematisch dargestellt.
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Mit anderen Worten zeigt 4 ein Wankraten- beziehungsweise Wankwinkelbasiertes Kriterium zur Erkennung einer beginnenden dynamischen Bewegung, nachdem bereits die anfängliche quasi-statische Bewegung erkannt wurde. Nur wenn die Wankrate Ωx bei gegebenem Wankwinkel ϕ über der Kennlinie 400 ist, wird die aktuelle Bewegung zu einem Überschlag führen.
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5 zeigt eine Darstellung eines Erkennungszeitpunkts 500 eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei wird das Kippen bereits erkannt, kurz nachdem der statische Kippwinkel 112 überschritten worden ist. Ein dynamischer Algorithmus, wie er in der in 2 durch die Vorrichtung zum Erkennen des schnellen Überrollens verwendet wird, erkennt das Überrollen bei einem größeren Kippwinkel ϕ und damit zu einem späteren Zeitpunkt 502.
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Durch Kombination des statischen Algorithmus mit drehratenbasierten Kriterien ist eine gegenüber den dynamischen Überrollalgorithmen frühere Feuerentscheidung möglich.
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Bei einem quasistatischen Kippen kann eine Feuerentscheidung 500 durch statischen Algorithmus mit drehratenbasierten Kriterien zur Erkennung der beginnenden dynamischen Überrollbewegung früher getroffen werden, als eine Feuerentscheidung 502 durch einen dynamischen Algorithmus.
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6 zeigt eine Darstellung eines zeitlichen Verlaufs 600 einer Wankrate Ωx gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Verlauf 600 ist in einem Diagramm dargestellt, das auf seiner Abszisse die Zeit t und auf seiner Ordinate die Wankrate Ωx aufgetragen hat. Die Wankrate Ωx bleibt bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der statische Kippwinkel überschritten wird auf einem niedrigen Niveau. Wenn der statische Kippwinkel überschritten ist, kippt das Fahrzeug dynamisch. Dabei erhöht sich die Wankrate Ωx wesentlich. Durch den hier vorgestellten Ansatz wird das Kippen bereits zu dem Zeitpunkt 500 signalisiert, an dem die Wankrate Ωx noch gering ist. Bei einer ausschließlichen Verwendung der Wankrate zum Erkennen eines Überrollens wird das Überrollen erst zu dem späteren Zeitpunkt 502 erkannt.
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Zum Erkennen des Kippens kann der Verlauf 600 mit einem erwarteten Verlauf verglichen werden. Wenn der Verlauf 600 eine Form aufweist, die ähnlich ist, wie eine erwartete Form des erwarteten Verlaufs, kann das Wankkriterium gesetzt werden.
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Insgesamt ermöglicht der statische Algorithmus mit Drehratenkriterium eine gegenüber dem dynamischen Algorithmus frühere Zündentscheidung in Fällen, wo der Überschlag sehr langsam beginnt und hohe Wankwinkel erreicht werden, ehe die Überrollbewegung dynamisch wird. In 6 ist ein typischer Verlauf 600 der Wankrate Ωx bei einem anfänglich statischen Überschlag dargestellt.
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Es ist der zeitliche Verlauf 600 der Wankrate Ωx bei einem zu Beginn quasistatischen Überrollvorgang dargestellt, der wenn der Massenschwerpunkt des Fahrzeugs den statischen Kippwinkel überschritten hat, in einen dynamischen Überrollvorgang übergeht. Markiert ist jeweils der Zeitpunkt 500 der Zündung des statischen Algorithmus mit Drehratenkriterium und der Zeitpunkt 502 der Zündung des klassischen dynamischen Überschlagalgorithmus.
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7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erkennen eines seitlichen Kippens eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren kann auf einer Vorrichtung, wie sie beispielsweise in 2 dargestellt ist, ausgeführt werden. Das Verfahren weist einen ersten Schritt 700 des Setzens, einen zweiten Schritt 702 des Setzens, einen dritten Schritt 704 des Setzens und einen Schritt 706 des Bereitstellens auf. Im ersten Schritt 700 des Setzens wird ein Triggersignal gesetzt, wenn ein die Vertikalbeschleunigung und die Querbeschleunigung abbildender Merkmalsvektor in einem Merkmalsraum in eine Seitenlageregion weist. Mit anderen Worten wird dabei die seitliche Lage des Fahrzeugs überwacht. Im zweiten Schritt 702 des Setzens wird ein Vorzeichensignal gesetzt, wenn das Triggersignal gesetzt ist und ein Wert der Wankrate und ein Wert der Querbeschleunigung das gleiche Vorzeichen aufweisen. Im dritten Schritt 704 des Setzens wird ein Wankkriterium, unter Verwendung eines zeitlichen Verlaufs der Wankrate gesetzt, wenn das Triggersignal gesetzt ist. Im Schritt 706 des Bereitstellens wird ein Kippsignal bereitgestellt, wenn das Triggersignal, das Vorzeichensignal und das Wankkriterium gesetzt sind.
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In einem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren einen vorausgehenden Schritt des Einlesens auf, in dem ein, die Querbeschleunigung und die Vertikalbeschleunigung abbildendes Beschleunigungssignal und ein, die Wankrate abbildendes Drehratensignal eingelesen werden.
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Mit anderen Worten ist in 7 ein Ablaufdiagramm eines statischen Algorithmus mit Wankratenkriterium dargestellt. Der dynamische Algorithmus läuft unabhängig vom statischen Algorithmus. Beide Ansätze können Insassenschutzsysteme ansteuern. Der statische Algorithmus trifft eine Feuerentscheidung, wenn der Trigger durch das Triggersignal, die erste Plausibilität mit dem Vorzeichensignal und die zweite Plausibilität mit dem Wankratenkriterium gegeben sind.