AT527627B1 - Verfahren zum sichern eines kraftfahrzeuges - Google Patents
Verfahren zum sichern eines kraftfahrzeugesInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sichern eines Kraftfahrzeuges (1) mit einem elektrischen Energieversorgungssystem (7) bei einem Aufprallereignis, wobei eine Aufprallerkennungsroutine durchgeführt wird und im Falle einer Erkennung eines Aufprallereignisses das elektrische Energieversorgungssystem (7) des Kraftfahrzeuges abgeschaltet wird. Dabei werden folgende Schritte durchgeführt: • Bereitstellen eines Fahrassistenzsystems (2) mit einer Umweltsensorik (3) zur Überwachung von zumindest Teilen der Umgebung des Kraftfahrzeuges, • Bereitstellen eines Fahrdynamikregelsystems (4) mit mindestens einem Beschleunigungssensor (5), • Überwachen von zumindest Teilen der Umgebung des Kraftfahrzeuges (1) mit der Umweltsensorik (3) des Fahrassistenzsystems (2) nach Objekten (6), • Prüfen, ob eine Kollisionsgefahr mit dem Objekt (6) besteht, wenn mittels der Umweltsensorik (3) ein Objekt (6) erkannt wird, • Aktivieren eines definierten Kollisionswarnzeitfensters (Δt), wenn eine Kollisionsgefahr festgestellt wurde, • Abfragen des Beschleunigungssensors (5) innerhalb des Kollisionswarnzeitfensters (Δt), • Erkennen eines Aufprallereignisses, wenn der Beschleunigungssensor (5) des Fahrdynamikregelsystems (4) eine Überschreitung des definierten Grenzwertes ausgibt.
Description
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[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sichern eines Kraftfahrzeuges mit einem elektrischen Energieversorgungssystem bei einem Aufprall, wobei eine Aufprallerkennungsroutine durchgeführt wird und im Falle einer Aufprallerkennung das elektrische Energieversorgungssystem des Kraftfahrzeuges abgeschaltet wird, wobei ein Fahrassistenzsystem mit einer Umweltsensorik zur Überwachung von zumindest Teilen der Umgebung des Kraftfahrzeuges bereitgestellt wird, und wobei zumindest Teile der Umgebung des Kraftfahrzeuges nach Objekten mit der Umweltsensorik des Fahrassistenzsystems überwacht werden und geprüft wird, ob eine Kollisionsgefahr mit dem Objekt besteht, wenn mittels der Umweltsensorik ein Objekt erkannt wird.
[0002] Kraftfahrzeuge mit einem elektrischen Energieversorgungssystem sind elektrisch angetriebene oder antreibbare Kraftfahrzeuge wie Elektrofahrzeuge oder Hybridfahrzeuge.
[0003] Elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge weisen zumindest einen elektrifizierten Antriebsstrang mit zumindest einer elektrischen Antriebsmaschine auf.
[0004] Elektrifizierte Antriebsstränge werden zunehmend in Kraftfahrzeugen eingesetzt, darunter auch in Nutzfahrzeugen wie Bussen, Lastwagen oder auch Baumaschinen. Diese Kraftfahrzeuge verwenden Hochspannungselektrosysteme (HV- Elektrosysteme), einschließlich Hochspannungsbatterien (HV-Batterien), als Energieversorgungssysteme. Das HV-Elektrosystem muss bei einem Fahrzeugaufprall ab einer definierten Stärke abgeschaltet werden. Die HV- Elektrosysteme sollten in einen sicheren Zustand übergehen, um von den HV- Elektrosystemen ausgehende Gefahren abzuwenden. Bei Personenkraftwagen, die serienmäßig mit Airbags ausgestattet sind, werden üblicherweise die Airbag-Steuergeräte und die zugehörigen Sensorsysteme im Kraftfahrzeug zur Erkennung einer Aufprallsituation eingesetzt. Beschleunigungssensoren, Bewegungssensoren oder Drucksensoren erfassen Signale, die für einen Aufprall charakteristisch sind und vom Airbag-Steuergerät verarbeitet werden. Der Crash gilt als erkannt, wenn bestimmte vordefinierte Schwellenwerte überschritten werden. Das Steuergerät löst dann Maßnahmen wie die Auslösung des Airbags und die Deaktivierung des HV- Elektrosystems aus.
[0005] Die automatische Erkennung einer Aufprallsituation ist die Voraussetzung dafür, dass das HV-System deaktiviert werden kann, um in den sicheren Zustand zu gelangen. Da einige Kraftfahrzeuge, insbesondere Nutzfahrzeuge oder zwei- und dreirädrige Kraftfahrzeuge, nicht serienmäßig mit Airbags und Airbag-Steuergeräten ausgestattet sind, gibt es keine bereits eingebauten Systeme, die eine Crash-Situation als solche erkennen, um die sichere Abschaltung des HVSystems auszulösen. Diese Kraftfahrzeuge verfügen aber häufig über Fahrdynamikregelsysteme (ESC-Electronic Stability Control, ESP®-elektronisches Stabilitätsprogramm) und über Fahrassistenzsysteme (ADAS-Advanced Driver Assistance Systems).
[0006] Fahrdynamikregelsysteme verwenden standardmäßig Beschleunigungssensoren, welche ausgelegt sind, um Daten über das betriebsmäßige Fahrzeugverhalten bereitzustellen. Diese Beschleunigungssensoren weisen allerdings keinen für eine Aufprall-Erkennung geeigneten Sensormessbereich auf: Ihre Empfindlichkeit für die Erkennung von Beschleunigungen liegt unterhalb des Beschleunigungsniveaus in Aufprall-Situationen.
[0007] Fahrassistenzsysteme sind üblicherweise mit Umweltsensorik, wie Ultraschall-, Radar-, Lidar- und/oder Kamerasysteme ausgestattet, welche kontinuierlich oder diskontinuierlich die Umgebung überwachen. Fahrassistenzsysteme erkennen die Relativbewegung zwischen Kraftfahrzeug und Objekt, messen und interpretieren aber nicht den Aufprall als solchen.
[0008] Weder Fahrdynamikregelsysteme noch Fahrassistenzsysteme können allein verwendet werden, um eine Aufprallsituation zuverlässig zu erkennen.
[0009] Die Entgegenhaltung DE 10 2011 010 230 A1 offenbart ein Verfahren zum Steuern der Stromversorgung in einem Stromnetz eines Kraftwagens bei einem Aufprallereignis. Dabei werden Daten betreffend das Umfeld des Kraftwagens mittels zumindest eines Umfeldsensors erfasst. Auf der Basis der erfassten Daten wird ein potentieller Zusammenstoß des Kraftwagens mit einem Objekt beurteilt, indem aus zumindest zwei festlegbaren Bewertungen ausgewählt
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wird, welche einen Zusammenstoß des Kraftwagens mit einem Objekt charakterisieren. In Abhängigkeit der ausgewählten Bewertung wird die Stromversorgung in dem Stromnetz des Kraftwagens gesteuert. Im Falle einer Erkennung eines Aufprallereignisses wird die elektrische Energieversorgung des Kraftwagens abgeschaltet.
[0010] Die Veröffentlichung DE 10 2015 226 762 A1 beschreibt ein Verfahren zur Korrektur mindestens eines Kollisionsparameters, der von einer vorausschauenden Umfeldsensorik eines Fahrzeuges bestimmt wird. Im Fahrzeug wird eine gemeinsame Zeitbasis etabliert. Der zumindest eine Kollisionsparameter wird mit einem Zeitstempel an eine nachfolgende Auswertung ausgegeben, welche basierend auf dem Zeitstempel und der gemeinsamen Zeitbasis ein Signalalter und eine Latenzzeit des Kollisionsparameters ermittelt. Der zumindest eine Kollisionsparameter wird basierend auf dem ermittelten Signalalter und/oder der Latenzzeit korrigiert und an eine PreCrash-Funktion vor einem Aufschlag ausgegeben.
[0011] In der DE 10 2007 025 144 A1 wird eine Sicherheitsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug beschrieben, wobei eine durch eine Umweltsensorik gebildete Sensorvorrichtung zur Sensierung einer Gefahrensituation so ausgelegt ist, dass ein Energiefluss mittels einer Steuervorrichtung bereits im Falle einer drohenden Gefahrsituation abschaltbar ist.
[0012] Die DE 10 2010 003 317 A1 beschreibt ein Verfahren zur Kombination von Sensordaten für eine Klassifizierung einer Kollision eines Fahrzeugs. Dabei werden zeitliche Verläufe von Sensorsignalen von unterschiedlichen Sensoren kombiniert, um einen zeitlichen Verlauf eines monotonisierten Signals zur Klassifizierung der Kollision zu erhalten.
[0013] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Energieversorgungssystem auf möglichst einfache Weise bei einem Aufprallereignis zu sichern.
[0014] Erfindungsgemäß erfolgt dies dadurch, dass die Aufprallerkennungsroutine folgende Schritte aufweist:
* Bereitstellen eines Fahrdynamikregelsystems mit mindestens einem Beschleunigungssensor,
* Aktivieren eines definierten Kollisionswarnzeitfensters, wenn mit der Umweltsensorik zumindest ein möglicherweise mit dem Kraftfahrzeug kollidierendes Objekt erkannt wird,
* Abfragen des Beschleunigungssensors innerhalb des Kollisionswarnzeitfensters,
* Erkennen eines Aufprallereignisses, wenn der Beschleunigungssensor des Fahrdynamikregelsystems eine Überschreitung eines definierten Grenzwertes ausgibt.
[0015] Bei dem Beschleunigungssensor handelt es sich insbesondere um einen bordeigenen Beschleunigungssensor zur Erfassung des betriebsmäßigen Fahrverhaltens des Kraftfahrzeuges, wobei der Beschleunigungssensor einen definierten maximalen Sensormessbereich aufweist, der auf die Erfassung des betriebsmäßigen Fahrverhaltens abgestimmt ist.
[0016] Vorzugsweise wird der definierte Grenzwert durch einen maximalen Sensorbereich des Beschleunigungssensors definiert.
[0017] Zwar kann weder ein Fahrdynamikregelsystem noch ein Fahrassistenzsystem für sich allein eine Aufprallsituation zuverlässig feststellen. Durch kombinierten Einsatz des Fahrassistenzsystems und des Fahrdynamikregelsystems ist es jedoch möglich, einen Aufprall mit hoher Treffsicherheit zu erkennen.
[0018] Durch die Beschleunigungssensoren der Fahrdynamikregelsysteme können Beschleunigungsereignisse, die den Messbereich der Beschleunigungssensoren überschreiten, erkannt und in Kombination mit der Umweltsensorik der Fahrassistenzsysteme als Aufprallereignis interpretiert werden.
[0019] Die Umweltsensorik weist vorzugsweise zumindest ein Überwachungssystem aus der Gruppe Ultraschallsystem, Radarsystem-, Lidarsystem- oder Kamerasystem auf und überwacht die Umgebung mittels Ultraschall, Radar, Lidar und/oder Kamera.
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[0020] Vorzugsweise arbeiten dabei mehrere verschiedene Systeme aus der genannten Gruppe zusammen.
[0021] Das Fahrassistenzsystem erkennt somit Objekte im Fahrweg oder sich nähernde Objekte mit Hilfe des Ultraschall-, Radar-, Lidarsystem- und/oder Kamerasystem. Das Objekt kann sich dabei beispielsweise vor oder seitlich neben dem Kraftfahrzeug befinden. Wenn ein Objekt erkannt wird - dies kann ein sich bewegendes Objekt wie ein herannahendes Auto oder ein feststehendes Objekt wie eine Mauer sein - und eine Kollision wahrscheinlich ist, warnt das Fahrassistenzsystem vor einer Kollision. Diese Warnung gilt für einen vorher festgelegten Zeitraum, in dem ein Aufprall wahrscheinlich ist - dem Kollisionswarnzeitfenster. Das Kollisionswarnzeitfenster wird vorteilhafterweise in Abhängigkeit einer ermittelten Relativgeschwindigkeit zwischen Kraftfahrzeug und Objekt definiert.
[0022] Wenn innerhalb des Kollisionswarnzeitfensters durch die Beschleunigungssensoren des Fahrdynamikregelsystems Beschleunigungssignale gemessen werden, deren Größenordnung den definierten Grenzwert übersteigt, ist eine Aufprall-Situation sehr wahrscheinlich.
[0023] Eine erfindungsgemäße Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass ein Abstand und eine Relativgeschwindigkeit zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Objekt ermittelt wird und das Kollisionswarnzeitfenster in Abhängigkeit des Abstandes und der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Objekt definiert wird.
[0024] Sobald ein Aufprallereignis festgestellt wird, wird das - insbesondere durch ein Hochspannungselektrosystem gebildete - elektrische Energieversorgungssystem des Kraftfahrzeuges abgeschaltet, indem beispielsweise der Steuerstrom eines entsprechenden monostabil schaltenden Schaltschützes unterbrochen und der Schaltschütz damit durch eine Feder in seine Abschaltstellung geschaltet wird.
[0025] Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den nicht einschränkenden Figuren gezeigten Ausführungsvarianten näher erläutert. Darin zeigen:
[0026] Fig. 1 ein Kraftfahrzeug unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor einem ersten Aufprallereignis und
[0027] Fig. 2 ein Kraftfahrzeug unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor einem zweiten Aufprallereignis.
[0028] Die Fig. 1 und 2 zeigen jeweils ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug 1, beispielsweise einen Bus, einen Lastkraftwagen oder eine Baumaschine, unmittelbar vor einem Aufprallereignis mit einem Objekt 6.
[0029] Das Kraftfahrzeug 1 ist mit einem Fahrdynamikregelsystem 2 (ESC-Electronic Stability Control, ESP®-elektronisches Stabilitätsprogramm) ausgerüstet, welches zumindest eine in Fahrtrichtung gerichtete Umweltsensorik 3 zur Überwachung der Umgebung des Kraftfahrzeuges 1 aufweist. Die Umweltsensorik 3 kann zumindest ein Überwachungssystem aus der Gruppe Ultraschallsystem, Radarsystem-, Lidarsystem- oder Kamerasystem aufweisen.
[0030] Weiters ist das Kraftfahrzeug 1 mit einem Fahrassistenzsystem 4 (ADAS-Advanced Driver Assistance Systems) ausgerüstet, welches mindestens einen Beschleunigungssensor 5 aufweist. Der Beschleunigungssensor 5 des Fahrassistenzsystems 4 ist üblicherweise dafür ausgelegt, um betriebsmäßige Beschleunigungszustände zu erkennen. Der maximale Sensorbereich des Beschleunigungssensors 5 eines Fahrassistenzsystem 4 ist üblicherweise nicht groß genug ausgelegt, um die bei einer Kollision mit einem Objekt 6 auftretenden Beschleunigungen zu messen.
[0031] Das elektrisch angetriebene Kraftfahrzeug 1 weist ein elektrisches Energieversorgungssystem 7 - insbesondere mit einer aufladbaren Batterie - auf, welches beispielsweise als Hochspannungselektrosystem ausgebildet ist.
[0032] Weiters weist das Kraftfahrzeug 1 eine elektronische Steuereinheit 8 auf, welche das Fahrdynamikregelsystem 2 und das Fahrassistenzsystem 4 überwacht und steuert. Insbesondere ist die elektronische Steuereinheit 8 ausgebildet, um die Umgebung des Kraftfahrzeuges 1 mit
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der Umweltsensorik 3 des Fahrdynamikregelsystems 2 nach möglicherweise kollidierenden Objekten 6 zu überwachen und zu prüfen, ob eine Kollisionsgefahr besteht, wenn mittels der Umweltsensorik 3 ein Objekt 6 erkannt wird.
[0033] Auf Grund der mit festgestellten Objekte 6 wird eine Aufprallerkennungsroutine durchgeführt, um im Falle einer Erkennung eines Aufprallereignisses das elektrische Energieversorgungssystem 7 des Kraftfahrzeuges 1 abzuschalten. Das Objekt 6 ist im in Fig. 1 gezeigten Beispiel in Fahrtrichtung vor dem Kraftfahrzeug 1 angeordnet und kann ein festes oder bewegliches Hindernis sein. Im in Fig. 2 dargestellten Beispiel ist das Objekt 6 durch ein Fremdfahrzeug gebildet, welches sich quer zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges 1 auf eine Seite des Kraftfahrzeuges 1 zubewegt.
[0034] Der Erfassungsbereich der Umweltsensorik 3 ist mit den punktierten Linien 3a angedeutet.
[0035] Wenn eine Kollisionsgefahr festgestellt wird, wird durch die elektronische Steuereinheit 8 ein Kollisionswarnzeitfenster At definiert und geöffnet.
[0036] Die elektronische Steuereinheit 8 ist ausgebildet, um mittels der Umweltsensorik 3 des Fahrdynamikregelsystems 2 einen Abstand s und eine Relativgeschwindigkeit v zwischen dem Kraftfahrzeug 1 und dem Objekt 6 zu ermitteln und daraus eine geschätzte Zeitdauer ta bis zum vermuteten Aufprall zu berechnen. Das Kollisionswarnfenster At wird in Abhängigkeit des Abstandes s und der Relativgeschwindigkeit v zwischen Kraftfahrzeug 1 und Objekt 6 definiert und entspricht mindestens der geschätzten Zeitdauer ta bis zum Aufprall.
[0037] Innerhalb des Kollisionswarnzeitfensters At wird der Beschleunigungssensor 5 abgefragt und dessen Beschleunigungsdaten ausgelesen. Danach wird durch die elektronische Steuereinheit 8 geprüft, ob eine Überschreitung eines auf dem maximalen Sensorbereiche des Beschleunigungssensors 5 basierenden definierten Grenzwertes vorliegt.
[0038] Im Falle einer Überschreitung des definierten Grenzwertes innerhalb des Kollisionswarnzeitfenster At wird das Ereignis als Aufprallereignis eingestuft und durch die elektronische Steuereinheit 8 im nächsten Schritt eine Abschaltvorrichtung 9 angesteuert, um das elektrische Energieversorgungssystem 7 im Falle der Erkennung eines Aufprallereignisses abzuschalten.
[0039] Die Abschaltvorrichtung 9 kann beispielsweise durch einen monostabil schaltenden Schaltschütz gebildet sein. Sobald ein Aufprallereignis festgestellt wird, wird also das elektrische Energieversorgungssystem 7 des Kraftfahrzeuges 1 abgeschaltet, indem beispielsweise der Steuerstrom des entsprechenden monostabil schaltenden Schaltschützes unterbrochen und der Schaltschütz damit durch eine Feder in seine Abschaltstellung geschaltet wird.
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Claims (10)
1. Verfahren zum Sichern eines Kraftfahrzeuges (1) mit einem elektrischen Energieversorgungssystem (7) bei einem Aufprallereignis, wobei eine Aufprallerkennungsroutine durchgeführt wird und im Falle einer Erkennung eines Aufprallereignisses das elektrische Energieversorgungssystem (7) des Kraftfahrzeuges abgeschaltet wird, wobei ein Fahrassistenzsystems (2) mit einer Umweltsensorik (3) zur Überwachung von zumindest Teilen der Umgebung des Kraftfahrzeuges bereitgestellt wird, und wobei zumindest Teile der Umgebung des Kraftfahrzeuges (1) nach Objekten (6) mit der Umweltsensorik (3) des Fahrassistenzsystems (2) überwacht werden und geprüft wird, ob eine Kollisionsgefahr mit dem Objekt (6) besteht, wenn mittels der Umweltsensorik (3) ein Objekt (6) erkannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufprallerkennungsroutine folgende Schritte aufweist:
* Bereitstellen eines Fahrdynamikregelsystems (4) mit mindestens einem Beschleunigungssensor (5),
* Aktivieren eines definierten Kollisionswarnzeitfensters (At), wenn eine Kollisionsgefahr festgestellt wurde,
* Abfragen des Beschleunigungssensors (5) innerhalb des Kollisionswarnzeitfensters (At),
* Erkennen eines Aufprallereignisses, wenn der Beschleunigungssensor (5) des Fahrdynamikregelsystems (4) eine Überschreitung eines definierten Grenzwertes ausgibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (s) und eine Relativgeschwindigkeit (v) zwischen dem Kraftfahrzeug (1) und dem Objekt (6) ermittelt wird und das Kollisionswarnzeitfenster (At) in Abhängigkeit des Abstandes (s) und der Relativgeschwindigkeit (v) zwischen dem Kraftfahrzeug (1) und dem Objekt (6) definiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Umweltsensorik (3) die Umgebung mittels Ultraschall, Radar, Lidar und/oder Kamera überwacht wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem elektrischen Energieversorgungssystem (7) Strom unter Hochspannung für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug (1) bereitgestellt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der definierte Grenzwert durch einen maximalen Sensorbereich des Beschleunigungssensors (5) definiert wird.
6. Vorrichtung zum Sichern eines Kraftfahrzeuges (1) mit einem elektrischen Energieversorgungssystem (7) bei einem Aufprallereignis, mit einem Fahrassistenzsystems (2) mit einer Umweltsensorik (3) zur Überwachung von zumindest Teilen der Umgebung des Kraftfahrzeuges (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung aufweist:
* ein Fahrdynamikregelsystem (4) mit mindestens einem Beschleunigungssensor (5), * eine elektronische Steuereinheit (8), welche ausgebildet ist, um o zumindest Teile der Umgebung des Kraftfahrzeuges (1) mit der Umweltsensorik (3) des Fahrassistenzsystems (2) nach Objekten (6) zu überwachen, Oo Zu prüfen, ob eine Kollisionsgefahr besteht, wenn mittels der Umweltsensorik (6) ein Objekt (6) erkannt wird, o ein definiertes Kollisionswarnzeitfenster (At) zu aktivieren, wenn eine Kollisionsgefahr festgestellt wurde, o den Beschleunigungssensor (5) innerhalb des Kollisionswarnzeitfensters (At) abzufragen, o zu prüfen, ob eine Überschreitung eines definierten Grenzwertes des Beschleunigungssensors (5) vorliegt und o im Falle einer Überschreitung des definierten Grenzwertes des Beschleunigungssensors (5) ein Aufprallereignis zu erkennen. * eine Abschaltvorrichtung (9), um das elektrische Energieversorgungssystem (7) im Falle der Erkennung eines Aufprallereignisses abzuschalten.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (8) ausgebildet ist, um einen Abstand (s) und eine Relativgeschwindigkeit (v) zwischen dem Kraftfahrzeug (1) und dem Objekt (6) zu ermitteln und das Kollisionswarnzeitfenster (At) in Abhängigkeit des Abstandes (s) und der Relativgeschwindigkeit (v) zwischen Kraftfahrzeug (1) und Objekt (6) zu definieren.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umweltsensorik (3) zumindest ein Überwachungssystem aus der Gruppe Ultraschallsystem, Radarsystem-, Lidarsystem- oder Kamerasystem aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Energieversorgungssystem (7) ein Hochspannungselektrosystem für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der definierte Grenzwert durch einen maximalen Sensorbereich des Beschleunigungssensors (5) definiert ist.
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