Titel

Plausibilisierunq von Sensorsiqnalen im Falle einer Kollision

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Plausibilisieren von Sensorsignalen eines Fahrzeugsystems gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine entsprechende Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7.

Moderne Fahrzeuge sind üblicherweise mit einer Vielzahl von Einrichtungen ausgestattet, die regelnd oder steuernd in den Fahrbetrieb eingreifen. Hierzu zählen insbesondere Fahrdynamikregelungssysteme (z. B. ESP), automatische Bremssysteme (z. B. ABS), Fahrerassistenzsysteme (z. B. ACC),

Rückhaltesysteme (z. B. Airbag-Systeme) sowie verschiedene Mehrwert- Funktionen wie z. B. ein automatisches Kurvenlicht oder eine Berg-Anfahrhilfe (z.B. HHC). Jedes der Systeme nutzt Sensoren, deren Signale gelesen und verarbeitet werden und auf deren Grundlage ein Steuer- oder Regelvorgang durchgeführt wird. Um Fehlauslösungen der Systeme zu vermeiden, werden die Sensorsignale üblicherweise gefiltert und einer Plausibilitätsprüfung unterzogen. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass das System nur plausible Signale berücksichtigt. Bei unplausiblen Signalwerten reagieren bekannte Systeme i. d. R. mit Funktionseinschränkungen (Rückfallebene) oder im Extremfall mit dem vollständigen Abschalten des Systems. Die Signalüberwachung findet üblicherweise im Steuergerät des jeweiligen Fahrzeugsystems statt.

Im Rahmen der Plausibilisierung wird i. A. zumindest eine Einzelsignalüberwachung durchgeführt, bei der der Wertebereich und/oder der Gradient der Signale überprüft, sowie eventuell auftretende Sensormeldungen ausgewertet werden. Es ist auch bekannt, die Sensorsignale mit geschätzten Werten zu

vergleichen, die aus verschiedenen anderen Sensorsignalen berechnet wurden (sog. Modell-basierte Plausibilisierung).

Die bekannten Plausibilisierungsverfahren funktionieren im normalen Fahrbetrieb hinreichend gut. In fahrdynamischen Grenzsituationen, wie z. B. nach einer Kollision, können jedoch Signalwerte bzw. Signaländerungen auftreten, die den plausiblen Bereich weit überschreiten. Die betreffenden Sensorsignale werden dann als unplausibel eingestuft oder durch zu starke Filterung verfälscht. Dies kann dazu führen, dass das betreffende System in einen Rückfallmodus mit vermindertem Funktionsumfang schaltet oder sich selbst automatisch deaktiviert. Im Falle von sicherheitsrelevanten Systemen, wie z. B. einer Fahrdynamikregelung, kann es daher zu einer Verminderung der Fahrsicherheit kommen. Besonders kritisch ist dies bei versetzten Heckkollisionen oder versetzten Seitenkollisionen, bei denen ein großes Giermoment auf das Fahrzeug ausgeübt wird, mit dem das Fahrzeug schnell in Rotation versetzt wird. Ohne zusätzliche unterstützende Einrichtungen kann das Fahrzeug unter Umständen völlig außer Kontrolle geraten und Folgeunfälle verursachen, die bei hoher Geschwindigkeit schwere Folgen haben können.

Offenbarung der Erfindung

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Funktion von Fahrzeugsystemen, insbesondere sicherheitsrelevanten Systemen, auch in fahrdynamischen Grenzsituationen, wie z. B. nach einer Kollision, sicherzustellen und gleichzeitig die Robustheit dieser Einrichtungen gegenüber Signalstörungen im Normalbetrieb nicht zu verschlechtern.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch den Patentanspruch 1 sowie im Patentanspruch 7 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, den Signal- Plausibilitätsbereich im Falle einer Kollision zu vergrößern, um das betreffende Fahrzeugsystem in diesem Fall voll funktionsfähig zu halten. Gemäß der Erfindung wird der Fahrzustand des Fahrzeugs in Bezug auf eine Kollision überwacht und wenigstens ein Plausibilitätskriterium, wie z. B. ein vorgegebener Grenzwert für den Absolutwert oder die zulässige Signaländerung, modifiziert, wenn eine

Kollision festgestellt wurde. Dies hat den wesentlichen Vorteil, dass die Funktion des übergeordneten Systems auch in Grenzsituationen erhalten bleibt und gleichzeitig die Funktion dieser Systeme im Normalbetrieb des Fahrzeugs nicht beeinträchtigt wird.

Typische Sensoren von Fahrzeugsystemen, deren Signale plausibilisiert werden, sind beispielsweise Gierraten-, Beschleunigungs-, Rad-Drehzahl-, Winkel- oder auch andere Sensoren.

Sofern das überwachte Sensorsignal vor der Plausibilisierung gefiltert wird, wird vorzugsweise wenigstens ein Filterparameter geändert, wenn eine Kollision erkannt wurde. Das betreffende Sensorsignal wird dadurch im Falle einer Kollision weniger stark gefiltert und somit weniger stark verfälscht.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Fahrzustand des Fahrzeugs mittels Beschleunigungs- und/oder Drucksensoren in Bezug auf eine Kollision überwacht. Bei Fahrzeugen mit eingebautem Airbag-System werden vorzugsweise die Sensoren dieses Systems mitgenutzt.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Plausibilisierung von Sensorsignalen umfasst vorzugsweise eine elektronische Einrichtung, wie z. B. ein Steuergerät mit einem Plausibilisierungsalgorithmus, die wenigstens ein Sensorsignal überwacht, sowie eine Sensorik zur Kollisionserkennung, deren Signal der elektronischen Einrichtung zugeführt wird. Im Falle einer Kollision wird, wie vorstehend beschrieben, der Plausibilitätsbereich erweitert, so dass auch höhere Signalwerte bzw. stärkere Signaländerungen als plausibel eingestuft werden.

Der Algorithmus zur Kollisionserkennung ist vorzugsweise im Airbag-Steuergerät integriert und übermittelt im Falle einer Kollision ein entsprechendes Kollisions- Signal an das Steuergerät des Fahrzeugsystems. Der Plausibilisierungsalgorithmus ist vorzugsweise im Steuergerät des Fahrzeugsystems integriert. Wahlweise könnte der Algorithmus zur Kollisionserkennung natürlich auch in einem anderen als dem Airbag-Steuergerät, z. B. auch im Steuergerät des Fahrzeugsystems integriert sein.

Die Plausibilitätskriterien oder Filterparameter werden gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung um feste, vorgegebene Werte verändert.

Wahlweise kann die Anpassung der Plausibilitätskriterien bzw. Filterparameter aber auch in Abhängigkeit von der Stärke und/oder dem Ort der Kollision durchgeführt werden. Im letzteren Fall umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine entsprechende Sensorik, mit der die Stärke und/oder der Ort der Kollision bestimmt werden kann. Bei einem Fahrzeug mit eingebautem Rückhaltesystem können hierzu ebenfalls die bereits bestehenden Sensoren des Rückhaltesystems genutzt werden.

Anstelle der Druck- oder Beschleunigungssensoren könnte alternativ oder zusätzlich z. B. auch ein Video-basiertes System (z. B. ein Fahrspurerkennungssystem), ein Radarsystem oder eine andere Umfeldsensorik zur Kollisionserkennung herangezogen werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Blockdarstellung eines Fahrer-Unterstützungssystems mit zugehöriger Sensorik und einer Einrichtung zur Plausibilisierung der

Sensorsignale; und

Fig. 2 die wesentlichen Verfahrensschritte eines Verfahrens zum Anpassen der

Plausibilisierung und Filterung im Falle einer Kollision.

Ausführungsformen der Erfindung

Fig. 1 zeigt eine schematische, stark vereinfachte Darstellung eines Rückhaltesystems (Airbag-System) 1 ,2a-2c und eines Fahrdynamik- Regelungssystems (ESP) 3, 4a-4c mit zugehörigen Sensoren 2a-2c bzw. 4a-4c.

Das Fahrdynamik-Regelungssystem (ESP) umfasst ein Steuergerät 3 mit einem Regel-Algorithmus, der in kritischen Fahrsituationen mittels zugehöriger Aktuatoren (nicht gezeigt) in den Fahrbetrieb eingreift. Der Stabilisierungseingriff erfolgt üblicherweise mit Hilfe des Bremssystems und/oder der Lenkung des Fahrzeugs. Bei den Sensoren 4a-4c kann es sich z. B. um Gierraten-,

Beschleunigungs-, Rad-Drehzahl- und/oder Lenkwinkel-Sensoren handeln. Die Sensorsignale sind mit X4-X ₆ bezeichnet.

Das Airbag-System 1 , 2a-2c umfasst ebenfalls ein Steuergerät 1 mit zugehörigen Sensoren 2a - 2c. Die Sensoren 2a - 2c können beispielsweise Beschleunigungs- und/oder Drucksensoren sein. Die Sensorsignale sind mit X1-X ₃ bezeichnet.

Um auf Signalstörungen der Sensorsignale X4-X ₆ reagieren zu können, überwacht das Fahrdynamik-Regelungssystem die Sensorsignale X4-X ₆ mittels eines Plausibilisierungs-Algorithmus 5. Im Rahmen der Plausibilisierung wird eine

Einzelsignal-Überwachung durchgeführt, bei der insbesondere der Wertebereich und der Gradient der Signale X4-X ₆ überprüft, sowie eventuell auftretende Sensor- Meldungen ausgewertet werden. Dabei werden die Signale X ₄ -X _O bzw. Signaländerungen mit entsprechenden Grenzwerten verglichen und je nach Ergebnis das betreffende Signal als plausibel bzw. nicht plausibel eingestuft. Im Falle nicht-plausibler Signale wird das Stabilisierungssystem 3,4 in einen Rückfallmodus mit verringertem Funktionsumfang geschaltet oder ggf. auch vollständig deaktiviert. Die Sensorsignale X ₄ -X _O werden zusätzlich gefiltert, um das System robuster gegenüber Störungen zu machen.

Der Plausibilisierungsalgorithmus 5 arbeitet im normalen Fahrbetrieb in einem ersten Plausibilisierungsmodus und im Falle einer Kollision in einem zweiten Modus mit unterschiedlichen Plausibilitätskriterien. Dadurch bleibt die Funktionsfähigkeit des Fahrdynamik-Stabilisierungssystems auch nach einer Kollision voll erhalten und das Fahrzeug kann weiterhin automatisch stabilisiert werden.

Die beiden Steuergeräte 1 ,3 sind über eine Datenverbindung miteinander verbunden, über die das ESP-Steuergerät 3 eine Information S über eine mögliche Kollision vom Airbag-Steuergerät 1 erhält. Das Signal S kann im einfachsten Fall z. B. ein Kollisions-Flag, aber auch ein komplexeres Signal sein, das gegebenenfalls auch eine Information über Stärke und/oder Ort der Kollision enthalten kann.

Sobald eine Kollision erkannt wurde, sendet das Steuergerät 1 ein entsprechendes Signal S an das Steuergerät 3 des Fahrdynamik- Regelungssystems. Nach dem Empfang des Signals wird wenigstens ein

Plausibilitätskriterium verändert, so dass sich der der plausible Bereich erweitert. Alternativ oder zusätzlich kann z. B. auch ein Filterparameter verändert werden. Wenn das Kollisions-Signal S eine Information über die Stärke und/oder den Ort der Kollision umfasst, können die Kriterien bzw. Parameter auch in Abhängigkeit von dieser Information verändert werden.

Fig. 2 zeigt die wesentlichen Verfahrenszustände bei einer Anpassung des Plausibilisierungs-Algorithmus 5 nach einer Kollision. Die Blöcke 2 und 6 repräsentieren Airbagsensoren 2 und andere Umfeldsensoren 6, wie z. B. ein Videosystem, mit denen der Fahrzustand in Hinblick auf eine Kollision überwacht wird. Im Falle einer Kollision wird diese vom Airbag-Steuergerät 1 erkannt und die Kollision gegebenenfalls bezüglich Stärke und/oder Aufprallort klassifiziert (Block 7). In Block 8 erfolgt die vorstehend genannte Anpassung der Plausibilisierung und/oder der Filterung. Die ESP-Sensoren sind hier in einem Block 4 zusammengefasst.

In Block 9 wird auch nach einer Kollision ein ESP-Stabilisierungseingriff ausgelöst, mit dem das Fahrzeug stabilisiert werden soll. Der Stabilisierungseingriff kann hier wahlweise mit Hilfe der Radbremsen 10 und/oder der Lenkung 11 durchgeführt werden. Das Fahrdynamik-Regelungssystem 3, 4 bleibt somit auch im Falle einer Kollision voll einsatzfähig.