LOOSEN, Stephan (Obere Gasse 6, Ludwigsburg, 71642, DE)
| Ansprüche 1. Crashstruktur (CS) mit: - einer einstellbaren Steifigkeit - einem Aktuator (Akt) zum Einstellen der Steifigkeit - einem Energiespeicher zum Bereitstellen von Energie für den Aktuator (Akt) zum Einstellen der Steifigkeit - einer Diagnoseschnittstelle zur Charakterisierung eines Zustands des Energiespeichers. 2. Crashstruktur nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Steifigkeit in Abhängigkeit von einem Crashvorgang einstellbar ist. 3. Crashstruktur nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Steifigkeit in Abhängigkeit von einem zu erwartenden Crashvorgang einstellbar ist. 4. Crashstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator mittels Wirbelstroms die Steifigkeit einstellt. 5. Crashstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher wenigstens einen elektrischen Kondensator aufweist. 6. Crashstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnoseschnittstelle es ermöglicht einen Ladezustand des Energiespeichers zu charakterisieren. 7. Steuergerät (SG) zur Einstellung einer Steifigkeit einer Crashstruktur (CS) für ein Fahrzeug mit: - einer ersten Schnittstelle (I Fl), die ein Diagnosesignal zur Charakterisierung eines Zustands eines Energiespeichers der Crashstruktur (CS) bereitstellt - einer Auswerteschaltung (μφ, die in Abhängigkeit von dem Diagnosesignal ein Ansteuersignal für einen Aktuator (Akt) der Crashstruktur (CS) zur Einstellung der Steifigkeit und/oder eine Wiedergabe von Daten für den Fahrer erzeugt. 8. Steuergerät nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (SG) einen Speicher mit einem Kennfeld für einen Vergleich mit einem vom Diagnosesignal abgeleiteten Arbeitssignal aufweist. 9. Verfahren zur Einstellung einer Steifigkeit einer Crashstruktur (CS) für ein Fahrzeug: - Bereitstellen eines Diagnosesignals zur Charakterisierung eines Zustands eines Energiespeichers der Crashstruktur - Erzeugen eines Ansteuersignais für einen Aktuator der Crashstruktur zur Einstellung der Steifigkeit und/oder für eine Wiedergabe von Daten des Fahrzeugs in Abhängigkeit vom Diagnosesignal. 10. Verfahren nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass ein vom Diagnosesignal abgeleitetes Arbeitssignal mit einem abgespeicherten Kennfeld verglichen wird und das Ansteuersignal in Abhängigkeit von diesem Vergleich erzeugt wird. 11. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8 dadurch gekennzeichnet, dass anhand des Diagnosesignals eine Ruhestellung des Aktuators (Akt) festgestellt wird. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass das Diagnosesignal einen Ladezustand des Energiespeichers angibt. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10 dadurch gekennzeichnet, dass wenn keine Ruhestellung des Aktuators festgestellt wird, wenigstens einmal das Ansteuersignal veranlasst, dass der Aktuator sich in die Ruhestellung begibt, und dann erneut eine weitere Feststellung erfolgt, ob der Aktuator sich in der Ruhestellung befindet. 14. Verfahren nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass wenn keine Ruhestellung des Aktuators infolge des wenigstens einen Ansteuersignais erreicht wird, eine Meldung an den Fahrer über die Übergabe der Daten erfolgt. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass das Diagnosesignal anhand einer Entladung des Energiespeichers erzeugt wird. |
Crashstruktur, Steuergerät zur Einstellung einer Steifigkeit einer Crashstruktur für ein Fahrzeug, Verfahren zur Einstellung einer Steifigkeit einer Crashstruktur für ein Fahrzeug
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Crashstruktur bzw. ein Steuergerät zur Einstellung einer Steifigkeit einer Crashstruktur für ein Fahrzeug bzw. ein Verfahren zur Einstellung einer Steifigkeit einer Crashstruktur für ein Fahrzeug nach der Gattung der unabhängigen Patentansprüche
Aus EP 1 792 786 A2 ist eine Crashbox bekannt, die ein gehäuseartiges Defor- mationsprofil mit einer längsträgerseitigen Flanschplatte aufweist und als Faltkonstruktion aus Metallblech ausgebildet ist. Das Deformationsprofil besteht aus zwei Schalenbauteilen, wobei an jedem Schalenbauteil ein Flanschplattenabschnitt angeformt ist. Die Schalenbauteile werden aus Ausgangsplatinen aus Metallblech gefaltet, anschließend zusammengesetzt und mittels Widerstandsschweißpunkten aneinander gefügt. Dies stellt eine herkömmliche Crashbox dar ohne jede Adaption auf einen Crashvorgang. Eine solche Adaption ist jedoch beispielsweise aus DE 197 45 656 AI bekannt. Dabei wird ein Pralldämpfer für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, wobei in Abhängigkeit von einem Precrash- Signal, das ist ein Signal einer Rundumsichtsensorik wie an einer Radarsensorik oder einem Aufprallsignal eine Deformation gesteuert werden kann. Vorgeschlagen wird, dass an einem Deformationselement Schieber sich senkrecht zur Kraftrichtung bewegen und Deformationselemente dadurch sperren, so dass durch die Kraftwirkung diese Deformationselemente durch plastische Verformung aufgrund der Sperrung Crashenergie abbauen. Durch eine parallele Anordnung oder durch einen Ineinanderbau von solchen Deformationselementen ist eine Adapti- on auf den Crashvorgang möglich. Als weiteres Beispiel wird vorgeschlagen, ein Deformationselement durch eine Verjüngung zum Abbau von Crashenergie zu benutzen. Dabei ist ein Element zur Verjüngung fixiert und ein weiteres kann durch einen Schieber frei gegeben werden, um die Verjüngung zu reduzieren. Die Bewegung des Schiebers erfolgt dabei radial, d.h. senkrecht zur Kraftrichtung und damit zur Längsachse des Deformationselements, üblicherweise ein Zylinder mit einer vorgegebenen Wanddicke.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Crashstruktur bzw. das erfindungsgemäße Steuergerät bzw. Verfahren zur Einstellung einer Steifigkeit einer Crashstruktur für ein Fahrzeug mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche haben dem gegenüber den Vorteil, dass nunmehr eine Diagnose eines Energiespeichers, der zum Bereitstellen von Energie für den Aktuator der Crashstruktur vorgesehen ist, möglich ist. Damit ist über den Energiespeicher eine Diagnose des Aktuators möglich. Insbesondere kann in Abhängigkeit vom Diagnosesignal ein Ansteuersignal für den Aktuator und/oder eine Wiedergabe von Daten im Fahrzeug erzeugt werden. Zeigt demnach die Diagnose, dass der Aktuator in der vorgesehe- nen Position ist, ist das Ansteuersignal ein Signal, das keine Ansteuerung kennzeichnet, während, wenn das Diagnosesignal anzeigt, dass sich der Aktuator nicht in der vorgesehenen Position befindet, ist das Ansteuersignal ein Signal für eine Ansteuerung, um diese Position zu erreichen. Die Wiedergabe der Daten dient dazu, zum einen dem Fahrer Informationen über den Zustand seines Fahr- zeugs aktiv zu vermitteln und insbesondere im Falle einer Fehlfunktion, beispielsweise wenn nicht die vorgesehene Position des Aktuators erreicht ist, eine Rückmeldung zu geben, um ggf. eine Werkstatt aufzusuchen, um den Mangel zu beheben. Durch solche adaptiven Crashstrukturen sollen Teile der bestehenden Vorwagenstrukturen in Kraftfahrzeugen ersetzt werden und zumindest zwei Steifigkeiten einstellbar sein. Die Grundeinstellung der Crashstruktur ist die höhere Steifigkeit, die zweite Einstellung auf die umgeschaltet wird, weist eine geringere Steifigkeit auf. Daneben ist es möglich, dass eine stufenlose Einstellung der Stei- figkeit oder zumindest mehr Einstellungen als zwei möglich sind. Systembedingt kann es zu Auslösungen des Systems kommen, d.h. zu einem Umschalten auf eine andere Steifigkeit, obwohl keine Kollision stattgefunden hat. Eine Auslösung ohne Kollision kann z.B. dadurch zustande kommen, dass eine Fehlauslösung des Systems aufgetreten ist. Ein anderes Beispiel ist, dass routinemäßig eine Diagnose des Systems durchgeführt wird, bei welcher die Aktuato- rik aktiviert wird, um die Funktion des reversiblen Systems zu testen.
Eine Crashstruktur ist vorliegend eine Struktur, die zwischen einem Querträger und einem Längsträger des Fahrzeugs auf beiden Seiten jeweils eingebaut wird.
Diese Crashstruktur zeichnet sich dadurch aus, dass ihre Steifigkeit in Abhängigkeit von einem Crashvorgang eingestellt wird. Die
Crashstruktur weist üblicherweise eine Sensorik zur Erkennung des Crashvorgangs und Charakterisierung desselben, eine Aktuatorik, andere notwendige Komponenten sowie auch eine Ansteuerung beispielsweise auf. Diese Ansteue- rung kann sich jedoch auch in anderen Steuergeräten außerhalb der Crashstruktur befinden.
Mit dem Crashvorgang ist eine Kollision insbesondere im zeitlichen Verlauf be- zeichnet, die durch entsprechende Sensoren erfasst wird. Beispielsweise wird der Crashvorgang durch ein Beschleunigungssignal, das die Verzögerung infolge des Crashs wiedergibt, gekennzeichnet. Wiederum kann insbesondere der zeitliche Verlauf des Beschleunigungssignals oder eines davon abgeleiteten Signals hierfür verwendet werden. Durch entsprechende Signalauswertungen kann dann festgelegt werden, welche Steifigkeit für diesen Crashvorgang geeignet ist. Mit der einstellbaren Steifigkeit ist gemeint, dass die Absorptionsfähigkeit der Crashstruktur einstellbar ist. Die Einstellung erfolgt mittels eines Aktuators in Abhängigkeit vom Crashvorgang mithin von Sensorsignalen. Für die Einstellung der Steifigkeit gibt es verschiedenste Prinzipien, um Kollisionsenergie in plastische Verformungsenergie umzuwandeln. Beispielsweise kann ein Rohr als Deformationselement verjüngt werden und der Grad der Verjüngung kann entsprechend dem Crashvorgang eingestellt werden. Der Grad der Verjüngung gibt die Steifigkeit an. Anstatt einer Verjüngung ist auch eine Aufweitung, eine Abschälen, ein Zusammendrücken, usw. möglich. Die Erfindung ist auf diese anderen Energie- absorptionsprinzipien adaptierbar. Mit dem Aktuator ist vorliegend die Struktur gemeint, die die Steifigkeit einstellt. Das sind dann beispielsweise sowohl elektrische Komponenten als auch mechanische Komponenten. Vorliegend wird als Ausführungsbeispiel eine Wirbelstro- maktuatorik vorgeschlagen, die folgendermaßen funktioniert: Es soll eine Stoßwelle erzeugt werden. Dafür ist eine sehr schnelle explosionsartige Kraftentladung notwendig. Beispielsweise soll in einer Zeit von wenigen Mikrosekunden eine Energiemenge von bis zu 20 J abgegeben werden können, was einer momentanen Leistungen von einigen MegaWatt entspricht. Die für die Aktuatorik übli- cherweise eingesetzten ferromagnetischen oder piezomagnetischen Wandler können jedoch nur gewisse Leistungen aufgrund der Sättigungseffekte der ferromagnetischen und ferroelektrischen Werkstoffe abgeben.
Um diese Anforderungen erfüllen zu können, wird vorliegend die Verknüpfung zwischen dem Induktionsgesetz und der Kraft zweier paralleler fließender Ströme verwendet. Beispielsweise wird in einer spiralförmigen Luftspule ein kurzer Strompuls erzeugt. Dieser Strompuls induziert in einer leitfähigen Membran einen Wirbelstrom, der dem Spulenstrom über ein Wirbelstrom- Magnetfeld entgegenwirkt. Dadurch entsteht die Repulsionskraft zwischen Spule und Membran, die proportional dem Quadrat des Spulenstroms und der Windungszahl der Spule und umgekehrt proportional zum Abstand zwischen Membran und Spule ist. Aber auch andere Aktuatormöglichkeiten beispielsweise auch eine spezielle Ansteue- rung von Elektromotoren können vorliegend verwendet werden. Unter dem Energiespeicher ist vorliegend insbesondere ein elektrischer Energiespeicher zu verstehen mit einem Kondensator. Es kann sich jedoch auch um eine Mehrzahl von Kondensatoren handeln. Prinzipiell sind auch andere Energiespeicher einsetzbar beispielsweise auch eine Brennstoffzelle. Da der Aktuator sehr schnell handeln muss, muss ein Energiespeicher verwendet werden, um in kurzer Zeit eine hohe Leistung aufzubringen.
Weiterhin ist eine Diagnoseschnittstelle zur Charakterisierung eines Zustands des Energiespeichers notwendig. Die Diagnose kann beispielsweise bei einem oder mehreren Kondensatoren eine Strommessung des Entlade- oder Lade- Stroms sein. Auch eine Spannungsmessung des abfallenden Lade- oder Entla- destroms über einem Widerstand kann hierfür verwendet werden. Die Diagnoseschnittstelle kann auch über eine einfache analoge Messung hinausgehen und beispielsweise als digitale Schnittstelle ausgebildet sein, um beispielsweise eben die Messung des Lade- oder Entladestroms des Energiespeichers, der meist in der Nähe des Aktuators angebracht ist, zu veranlassen. Hierfür könnte beispielsweise auch eine CAN-Schnittstelle dienen.
Mit der Charakterisierung eines Zustands des Energiespeichers kann wie oben angegeben also beispielsweise im elektrischen Fall die Messung eines Ladeoder Entladestroms gemeint sein oder auch eine Widerstandsmessung beispielsweise bei einer pyroelektrischen Ladung. Mit dem Zustand des Energiespeichers ist damit mithin die aktuelle mögliche Energieabgabemenge des Energiespeichers gemeint. Aber auch andere Zustände können hierunter subsum- miert werden.
Unter einem Steuergerät ist vorliegend ein elektrisches Gerät zu verstehen, das Sensorsignale oder Eingangssignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale erzeugt. Ein solches Steuergerät weist üblicherweise ein eigenes Gehäuse auf und hat entsprechende elektronische Bauelemente auf einer Leiterplatte. Aber auch alternative Designs für ein solches Steuergerät sind möglich. Insbesondere kann es sich bei dem Steuergerät um einen einzelnen Prozessor handeln. Bei den Schnittstellen sowie der Auswerteschaltung kann es sich um Hard- und/oder Softwareelemente handeln. Das Diagnosesignal kommt vom Ak- tuator zum Steuergerät und kennzeichnet bzw. charakterisiert den Zustand des Energiespeichers der Crashstruktur. Die Auswerteschaltung verarbeitet das Diagnosesignal und in Abhängigkeit von dem Verarbeitungsergebnis wird ein Ansteuersignal für den Aktuator zur Einstellung der Steifigkeit und/oder ein Ansteuersignal für eine Wiedergabe von Daten im Fahrzeug erzeugt. Im Ansteuersignal kann es sich wie gesagt auch um ein Signal handeln, das keine Ansteuerung verursacht, d.h. es ist keine Ansteuerung notwendig.
Bei der Wiedergabe von Daten kann es sich um Anzeigen bzw. Lautsprecher handeln, die optisch bzw. akustisch eine Meldung wie eine Warnung, dass Crashstrukturen nicht korrekt funktionieren, wiedergeben. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildung sind vorteilhafte Verbesserungen der in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Crashstruktur bzw. Steuergeräts bzw. Verfahrens möglich.
Vorteilhafterweise stellt der Aktuator mittels Wirbelstroms die Steifigkeit ein. Oben wurde bereits die Funktionsweise eines solchen Wirbelstromaktuators dargestellt. Dieser Wirbelstromaktuator zeichnet sich durch eine hohe Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit sowie Kostengünstigkeit aus.
Bereits wie oben angegeben, ist vorteilhafterweise der Energiespeicher als ein oder mehrere elektrische Kondensatoren ausgebildet.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Diagnoseschnittstelle es ermöglicht, einen Ladezustand des Energiespeichers zu charakterisieren, beispielsweise durch Erfassung des Lade- oder Entladestroms bzw. der entsprechenden Spannung.
Es ist weiterhin von Vorteil, dass das Steuergerät einen Speicher mit einem Kennfeld für einen Vergleich mit einem vom Diagnosesignal abgeleiteten Arbeitssignal aufweist. Dieses Kennfeld ist Apriori aus Versuchen gewonnen und dann abgespeichert worden, um das System für verschiedenste Fälle zu charakterisieren. Treten diese Fälle auf, werden entsprechende Schwellwerte überschritten und damit erkannt. Bei einem Arbeitssignal kann es sich um das Diagnosesignal selbst handeln oder ein davon abgeleitetes Signal, das beispielsweise eine Integration oder andere Signalverarbeitungsschritte durchlaufen hat.
Es ist weiterhin vorteilhaft, dass anhand des Diagnosesignals eine Ruhestellung des Aktuators festgestellt wird. Diese Ruhestellung des Aktuators ist beispielsweise die Stellung, in der die Crashstruktur die höchste Steifigkeit aufweist. Diese Anforderung in der Ruhestellung kann durch die Erfindung erkannt werden, und wenn erkannt wird, dass dies nicht der Fall ist, können entsprechende Gegenmaßnahmen bzw. eine Ausgabe von Meldungen erfolgen.
Vorteilhafterweise gibt das Diagnosesignal einen Ladezustand des Energiespeichers an. Vorteilhafterweise wird, wenn keine Ruhestellung des Aktuators festgestellt wird, wenigstens einmal ein Ansteuersignal übertragen und veranlasst, dass der Aktuator sich in die Ruhestellung begibt, wobei dann erneut eine weitere Feststellung erfolgt, ob der Aktuator sich in der Ruhestellung befindet. Ist dies nicht der Fall, kann wiederum ein solcher Versuch gestartet werden, ihn in die Ruhestellung zu bringen, wobei ab einer bestimmten Zahl von Versuchen abgebrochen wird und damit erkannt wird, dass beispielsweise eine Verklemmung vorliegt oder eben keine Bewegung durch den Aktuator erfolgen kann. Dann kann vorteilhafterweise eine Meldung an den Fahrer über die Wiedergabe der Daten erfolgen. Ein Werkstattbesuch ist dann angezeigt.
Es ist auch von Vorteil, dass das Diagnosesignal anhand einer Entladung des Energiespeichers erzeugt wird. Sowohl die Ladung als auch die Entladung bieten Möglichkeiten den Energiespeicher zu charakterisieren.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen Figur 1 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Steuergerät mit der erfindungsgemäßen Crashstruktur; Figur 2 das Funktionsprinzip eines Wirbelstrom- Repulsionskraftaktors; Figur 3 ein Ersatzschaltbild des Wirbelstromak- tuators; Figur 4 ein Schnittbild einer adaptiven Crashstruktur in Ruhestellung; Figur 5 ein Schnittbild der adaptiven Crashstruktur in aktuierter Stellung; Figur 6 ein Schnittbild der adaptiven Crashstruktur im Kollisionsfall einer Weicheneinstellung; Figur 7 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens; Figur 8 ein weiteres Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens; Figur 9 ein weiteres Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens; Figur 10 ein weiteres Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens und Figur 11 ein weiteres Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Figur 1 zeigt in einem Blockschaltbild das erfindungsgemäße Steuergerät SG in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Crashstruktur CS. Die erfindungsgemäße Crashstruktur CS ist zwischen Querträger QT und Längsträger LT an der Fahrzeugfront eingebaut. Dies erfolgt an beiden Seiten des Fahrzeugs. Die Crashstruktur CS weist einen Sensor S sowie einen Aktuator Akt auf. Das Steuergerät ist mit diesen Komponenten über eigene Schnittstellen I Fl und I F2 verbunden. In der Schnittstelle I F2 wird das Sensorsignal im Steuergerät SG bereitgestellt. Über die Schnittstelle I Fl wird das Diagnosesignal von der Aktuatorik Akt bereitgestellt. Von den Schnittstellen I Fl und I F2 gehen diese Signale in den
Mikrocontroller der diese bestimmungsgemäß bearbeitet. Erkennt der Mikro- controller μC einen Ansteuerungsfall, also dass eine weichere Steifigkeit eingestellt werden soll, da die höchste Steifigkeit die Grundeinstellung ist, erfolgt über die Zündschaltung ZS ein Ansteuersignal an den Aktuator Akt. Dies erfolgt auch, wenn das Diagnosesignal anzeigt, dass sich der Aktuator Akt in einem Nicht-
Auslösefall nicht in der Ruhestellung befindet. Dann wird über Ansteuersignale über die Zündschaltung ZS versucht den Aktuator in die Ruhestellung zu bringen. Scheitert dies, wird vom Mikrocontroller μC eine Anzeige D angesteuert, um den Fahrer anzuzeigen, dass die crashaktive Struktur CS nicht betriebsbereit ist. Ein Aufsuchen der Werkstatt ist dann erforderlich.
Figur 2 zeigt das Funktionsprinzip eines Wirbelstrom-Repulsionskraftaktors. Die Stromquelle IQ prägt einen Strom auf die Spule L ein, was zu einem Magnetfeld führt, dass in der metallenen Membran M einen Wirbelstrom Wir erzeugt, der wiederum einen Wirbelstrom- Magnetfeld WM erzeugt, das dem Magnetfeld der
Spule entgegenwirkt. Dies führt zu einer Repulsionskraft RK, die ein Abstoßen der Membran bewirkt. Dies kann sehr schnell und sehr heftig erfolgen. Die Membran wird vorteilhafterweise aus einem sehr gut leitfähigen Material wie beispielsweise Kupfer aufgebaut, um die ohmschen Leitungsverluste zu minimieren. Die Phasenverschiebung zwischen dem Strom in der Spule L und in der Membran M hat einen erheblichen Einfluss auf die maximale Kraft.
Dies wird anhand des Ersatzschaltbilds in Figur 3 erläutert. Der Kondensator C und der Thyristor Thy stellen die prinzipielle Ansteuerung des Akuators dar. In dem Ersatzschaltbild sind außerdem die Verlustquellen in der Wicklung und der
Membran angegeben und die resultierende Leistung des Aktors. Vorliegend wird ein T- Ersatzschaltbild mit entsprechenden Induktivitäten L σχ, L 02 und L n sowie den beiden Verlustwiderständen Rl und R2 angegeben. Die abgegebene Leistung wird mit P2 = C * * A/d angegeben. Die Phasenverschiebung der Ströme Ii und I2 resultiert aus den Haupt- und Streuinduktivitäten zusammen mit den Verlustgliedern und der abgegebenen Leistung P2. Aus der elektrisch messbaren Übertragungsfunktion des Aktuators lassen sich die Komponentenwerte errechnen und die elektronische Ansteuerschaltung optimieren.
In den Figuren 4 bis 5 werden Schnittbilder der adaptiven Crashstruktur CS in verschiedenen Positionen dargestellt. Figur 4 zeigt ein Schnittbild der adaptiven Crashstruktur in Ruhestellung. Die Crashrichtung ist mit CR angegeben, hat aber die Crashstruktur noch nicht erreicht. Die Crashstruktur besteht vorliegend im Wesentlichen aus einem Rohr R, aus dem Deformationselement, einer Verjüngungsstruktur mit einer festen Matrize MF und einer Matrize MB, die, wenn sie durch den Ring Ri nicht abgestützt wird, durch das Rohr R weggebrochen werden kann. Der Ring Ri wird durch die Feder F in der jeweiligen Position gehalten, wobei vorliegend wie gesagt durch die Wirbelstromaktuatorik W dieser Ring Ri bewegt wird.
In Figur 5 ist nun ein Schnittbild dieser Crashstruktur in aktuierter Stellung zu sehen. Im Unterschied zu Figur 4 dringt nun das Rohr R in die feste und brechbare Matrize MF, MB ein. Da der Ring Ri die brechbare Matrize MB nicht abstützt, kann diese infolge der Aufprägung der Radialkraft durch das Rohr R brechen und ausrücken. Dies wird dann vor allem in Figur 6 durch das Schnittbild im Kollisionsfall dargestellt. Der Verjüngungsgrad des Rohrs ist somit verglichen mit der Grundeinstellung geringer.
Gemäß der Wahl der höchsten Steifigkeitsstufe als Grundeinstellung ist es wichtig, dass der Ring sich standardmäßig in seiner Ausgangsstellung befindet, um die brechbare Matrize abzustützen und somit ein Ausrücken zu verhindern. Genau dies gilt es in einem Fall einer Auslösung ohne Kollision zu sensieren.
Eine Auslösung ohne folgende Kollision kann beispielsweise dadurch zustande kommen, dass eine Fehlauslösung des Systems aufgetreten ist. Ein anderes Beispiel ist, dass routinemäßig eine Diagnose des Systems durchgeführt wird, bei welcher der Ring Ri verschoben wird, um die Funktion des reversiblen Systems zu testen. Anstatt der in Figur 4 bis 6 dargestellten Lösung sind auch andere Methoden zur crashadaptiven Aufnahme von Crashenergie möglich. Dies wurde bereits oben dargestellt. Figur 7 zeigt in einem Flussdiagramm das erfindungsgemäße Verfahren. Nach dem Fahrzeugstart 700 erfolgt im Block 701 das Laden des Energiespeichers, der sich üblicherweise hinter der festen Matrize MF befindet. Eine Auslösung des Aktuators erfolgt im Falle eines Systemtests 702 direkt nach Erreichen der gewünschten Ladespannung. Wird im Verfahrensschritt 703 auf Ja entschieden und soll somit der Systemtest 702 durchgeführt werden, kann der Energiespeicher auf eine so genannte Testladung 705 geladen werden oder alternativ auf eine volle Ladung 704 geladen werden. Wird im Verfahrensschritt 703 auf Nein entschieden und somit kein Systemtest 702 durchgeführt, wird der Energiespeicher vollständig geladen 704.
Wird kein Systemtest 702 durchgeführt, kann eine Auslösung zu einem nicht festgelegten Zeitpunkt während des Fahrzeugbetriebs erfolgen. In diesem Fall kann es sich um eine Fehlauslösung handeln, aber auch eine gewünschte Auslösung kann es sein, wenn tatsächlich eine Kollision stattgefunden hat. Womög- lieh erfolgt eine Auslösung auch gar nicht während des Betriebs.
Wie oben dargestellt, muss das System wieder in den Ausgangszustand zurückkehren. Die Betriebsbereitschaft ist dann zu testen. Im Falle einer scharfen Auslösung bei einer Kollision muss keine Systemüberprüfung durchgeführt werden, da der Aktuator getauscht werden muss, d.h. es findet keine weitere Aktuierung mehr statt.
Figur 8 zeigt ein weiteres Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens. Im Verfahrensschritt 800 erfolgt die Systemauslösung und im Verfahrensschrift 801 die Messung des Entladestrom zur Diagnose des Energiespeichers. Wurde das Testflag vor der Auslösung gesetzt, erfolgt im Verfahrensschritt 802 der Systemtest. Wurde kein Testflag gesetzt, sondern das Fireflag, weitere Crashsenso- rik, beispielsweise die Zentralsensorik im Airbag-Steuergerät, bestätigt jedoch nicht, dass eine Kollision stattgefunden hat, liegt eine Fehlauslösung vor, Verfah- rensschritt 803. Sowohl beim Systemtest als auch bei der Fehlauslösung erfolgt im Verfahrensschritt 806 die Analyse des Entladestroms und damit der Stellung des Aktuators. Ist jedoch eine scharfe Auslösung 804 erfolgt (Fireflag gesetzt) und die weitere Crashsensorik bestätigt eine Kollision, endet das Verfahren im Verfahrensschritt 807.
Mit dem Testflag und Fireflag sind Flaggen gemeint, die Bits oder Bitkombinationen sind, die gesetzt sind oder nicht, also zwei Zustände annehmen können, beispielsweise in einem elektronischen Speicher. Nach der Aktuierung sollte das bewegliche Element mithin der Ring zurück in seinen Ausgangszustand zurückkehren. Um dies zu prüfen, wird der Energiespeicher erneut aufgeladen. Die Ladung erfolgt auf einem Niveau, dass bei Freigabe der Energie unterhalb des Niveaus liegt, ab welchen eine Verschiebung des beweglichen Elements stattfindet, also erfolgt eine sogenannten Diagnosela- dung.
Figur 9 erläutert dies. Im Verfahrensschrift 900 wird eine Rückbewegung des verstellten Elements vorgenommen und im Verfahrensschrift 901 erfolgt das Aufladen des Energiespeichers auf diese sogenannte Diagnoseladung. Im Verfahren- schritt 902 erfolgt die Auslösung des Diagnoseimpulses aus dieser Diagnoseladung. Im Verfahrensschrift 903 wird die Messung des Stroms vorgenommen. Dieser gemessene Strom wird im Verfahrensschritt 904 mit dem Kennfeld verglichen. Es können sowohl der Verlauf des Stroms über der Zeit aufgezeichnet werden oder zur Analyse herangezogen werden, als auch nur charakteristische Punkte, wie beispielsweise Stromspitzen oder spezifische Zeitpunkte. Der Verlauf des Stroms hängt davon ab, wo sich das zu bewegende Element befindet. Liegt es an der Spule an, so liegt beispielsweise die Stromspitze höher, als wenn sich das Element weit davon entfernt befindet. Dies wurde vor dem Einsatz im Labor ermittelt und drückt sich dann im Kennfeld aus. Daher werden die gemes- senen Daten mit hinterlegten Solldaten verglichen. So können beispielsweise im
Labor unter Standardbedingungen Aufzeichnungen der Strommessungen durchgeführt werden. Die Ladespannung bei diesen Messungen entspricht der Diagnosespannung. Einflüsse auf dieses Kennfeld können beispielsweise klimatischer Art sein, wie beispielsweise Temperatur, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit oder ähnliches. Durch Variation der Umgebungsparameter können die Einflüsse auf den Stromverlauf ermittelt werden, woraus sich ein Kennfeld ergibt, welches in einem Speicher hinterlegt wird. Neben entsprechender fahrzeugeigener oder - fremder Sensorik, die diese Werte bereitstellt, kann zur Analyse im Fahrzeug unter Umständen auch aus der Strommessung des Verstellpulses auf die Randbe- dingung beschlossen werden und somit eine Auswahl der passenden Referenzdaten stattfinden. Dazu ist ebenfalls erforderlich, dass Referenzmessung unter Variation von Umgebungsbedingungen durchgeführt werden, diesmal bei Ladespannung gemäß dem Funktionstest unter scharfen Auslösungen. Figur 10 veranschaulicht dies. Im Verfahrensschritt 100 werden Aufzeichnungen unter Standardbedingungen durchgeführt. Dies wird verknüpft mit der Variation von Umgebungsparametern 101, Variation der Ladespannung 102 im Block 103. Damit wird dann das Kennfeld 104 erzeugt, dass auch Daten von der Umfeld- sensorik 105 und die Entladestrommessung 106 einfließen. Diese beiden Para- meter bestimmen die Auswahl der Kennlinie 107.
Steht fest, welche Referenzdaten zum Vergleich herangezogen werden müssen, wird der gemessene Stromverlauf des Diagnosepulses mit diesen Daten verglichen. Daraus ergibt sich, ob sich das bewegliche Element, also mithin der Ring, in seiner Ausgangsstellung befindet oder nicht, beziehungsweise wo er genau steht.
Figur 11 zeigt dies. Im Verfahrensschritt 200 erfolgt der Vergleich durch Zuhilfenahme der Kennlinie 201 und dem Stromverlauf aus dem Diagnosepuls 202. Aus dem Vergleich kann geschlossen werden, ob der Ring anliegt 203 oder nicht anliegt 205. Liegt der Ring an, wird das System als betriebsbereit gekennzeichnet 204.
Liegt der Ring jedoch nicht an (wie im Verfahrensschritt 205 festgestellt), kann eine Systemfehler-Information 208 an den Fahrer ausgegeben werden. Außer dem kann im Verfahrenschritt 206 ein Positionskorrekturpuls erfolgen, um doch noch das Anliegen des Ringes zu erreichen. Auch danach erfolgt wiederum ein Diagnosestrom und eine Strommessung im Verfahrensschritt 207, um das Verfahren dann im Verfahrensschritt 200 wieder zu beginnen. Der Durchlauf kann mit einem Zähler verfolgt werden, so dass nur eine bestimmte Zahl von Positi- onskorrekturpulsen 206 erfolgen soll. Danach kann dann eine endgültige Meldung abgegeben werden, so dass nicht eine Funktionsbereitschaft vorliegt.
Die Energie, um den Ring zu bewegen, kann variiert werden. Es kann die volle, aber auch nur die Teilladung des Energiespeichers genutzt werden. Anschließend ist - wie gesagt - ein erneuter Diagnosepuls notwendig. Die Spannung, mit der die Bewegung erfolgen soll, kann bis zu einer vorgegebenen Spannung erhöht werden. Auch eine bereits eingesetzte Bewegung, die aber nicht zur Ruhestellung geführt hat, kann registriert werden. Gelingt es überhaupt nicht den Ring zu bewegen, kann von einem Verklemmen des beweglichen Elements ausgegangen werden.
Die Daten können neben der Integration in eigenständige Steuergeräte, z.B. ESP oder Airbagsteuergeräte, auch in einem kombinierten Steuergerät, z.B. mit Air- bag und ESP- Funktionalität sowie einem Sensorsteuergerät integriert und ausgewertet werden. Diese können ebenfalls die Ansteuerung der Aktuatorik vornehmen oder aber Signale und Befehle erzeugen, welche über einen BUS an andere Steuergeräte übermittelt werden, welche dann die Aktivierung der Aktuatorik vornehmen. Jedenfalls ist es denkbar, dass die Daten über ein Bussystem, beispielsweise über einen CAN-Bus einem Steuergerät zugesendet werden, worin die Verarbeitung der Daten in einem Algorithmus stattfindet. Dies kann beispielsweise das Airbagsteuergerät sein.
Next Patent: SYSTEM FOR USING THE WASTE HEAT OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE