Auslösung von pyrotechnischen Rückhaltemitteln. Wesentliches Ziel ist die Entwicklung eines modellbasierten Verfahrens zur frühzeitigen Erkennung eines Überschlages, welches auf Fahrdynamikinformationen basiert. Im Fokus stehen dabei Unfallsituationen, bei denen das Fahrzeug aufgrund eines Schleudervorgangs seitlich von der Fahrbahn abkommt und überschlägt. Die dazugehörige Versuchskonfiguration, welche dieses Unfallszenario nachbildet, besitzt im Vergleich zu anderen Testszenarien die höchste Feldrelevanz. Dennoch können heutige Verfahren zur Überschlagserkennung nach dem Stand der Technik die damit verbundenen hohen Anforderungen an die Erkennungsleistung nicht ohne Weiteres erfüllen. Die Motivation dieser Arbeit begründet sich durch die hohe Gefahr, die von einem Überschlagsunfall ausgeht. Obwohl Unfallstatistiken eine eher geringe Häufigkeit hinsichtlich des Auftretens von Überschlagsunfällen verzeichnen, so sind die dabei auftretenden Verletzungsfolgen in den meisten Fällen jedoch verheerend. Mithilfe von Sensorsignalen, welche durch die Vernetzung eines Airbagsteuergerätes und eines Fahrwerkregelsystems zur Verfügung stehen, kann der dynamische Zustand eines Fahrzeuges beschrieben werden. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Fahrdynamikbeobachter entworfen, welcher mithilfe serientauglicher Fahrzeugsensoren überschlagsrelevante Zustandsgrößen auch in extremen Schleudersituationen bestimmt. Unter Berücksichtigung der dadurch zusätzlich zur Verfügung stehenden Informationen über die Fahrzeugbewegung werden drei neue Modelle zur Beschreibung eines Überschlagvorgangs entwickelt. Das erste Modell schätzt während des Überschlagunfalls die zu erwartende Rollgeschwindigkeit am Ende des Rutschvorganges mittels Analyse der Energieübertragungen. Dadurch lässt sich die Gefahr der Situation deutlich früher erkennen. Dagegen ermöglicht das zweite Verfahren durch die Beschreibung des Rutsch- und Aufkippvorgangs mithilfe der Drehimpulserhaltung die Vorhersage der Rollbewegung des Fahrzeuges, so dass die Rollgeschwindigkeit und der Rollwinkel am Ende des Rutschvorgangs prädiziert werden können. Mit diesem Verfahren ist eine Erkennung von Fahrzeugüberschlägen zu einem wesentlich früheren Zeitpunkt möglich. Im dritten Modell wird eine Schätzung des Rotationsmittelpunktes während des Überschlages entwickelt. Dadurch wird die richtige Klassifizierung von extremen Beinaheüberschlägen, die über den theoretisch kritischen Rollwinkel aufkippen, aber dennoch nicht überschlagen, ermöglicht. Das Potential der neuen Verfahren zur Überschlagserkennung wird durch eine ausführliche Evaluierung gezeigt. Dabei wird auch das Verhalten der einzelnen Methoden bei Messunsicherheiten anhand einer Simulation von Linearitätsfehlern der Eingangssignale untersucht und die Erkennungsleistung mit Methoden, die auf dem derzeitigen Stand der Technik basieren, verglichen. Bei dem in der Fahrzeugindustrie etablierten Versuchsszenario zur Nachstellung von Überschlägen mit seitlichem Schleudern in ein Sandbett stehen für fahrdynamikunterstütze Überschlagserkennungsmethoden nicht alle notwendigen Signale zur Verfügung. Aus diesem Grund wird zum Abschluss dieser Arbeit eine geeignete Teststrategie konzipiert. Es wird untersucht, inwiefern die Standardversuchsanordnung zur Applikation und Serienabsicherung von fahrdynamikunterstützten Verfahren zur Erkennung von Überschlägen ausreichend ist.

    The titled thesis demonstrates the detection of vehicle rollover accidents for the deployment of pyrotechnical restraint systems. The main objective of this work is the development of a model based method for early rollover detection using driving dynamics information. Therefore the methodologies demonstrated are focused on accident events where the vehicle leaves the road and rolls over due to skidding. The test configuration which represents this accident type has the highest field relevance. Nevertheless, state of the art methods for rollover detection are not able to meet all test requirement levels. This work was motivated by the fact that rollover accidents are extremely dangerous with accident statistics showing, that although a rollover does not often occur, the resulting injuries are very severe. By using sensor signals which are made available by integrating an airbag system and a chassis control system, it is possible to describe the dynamic state of the vehicle. In this thesis, a driving dynamics observer is designed to determine rollover relevant state variables in arbitrary situations with the help of vehicle sensors that are commercially used. Three new models describing a rollover are developed by using additional information from the driving dynamics observer. The first model compiles an estimation of the roll rate at the end of the skidding process by analyzing the energy transfer during the rollover. Thus, the danger of the situation can be detected at an earlier state. In contrast, the second method predicts the roll rate and the roll angle at the end of the skidding process by prescribing the rollover scenario using the principle of the conservation of angular momentum. With this method, the detection of vehicle rollovers is possible much earlier. The third model describes the estimation of the roll center during a rollover event. This allows the correct classification of extreme situations, where the vehicles roll angle rises beyond the theoretical critical roll angle, although no rollover occurs. The potential of the new methods for rollover detection is shown on hand of a detailed evaluation. The characteristics of the individual methods are analyzed for measurement uncertainties using simulation techniques. Furthermore, detection performances are compared to the state of the art methods. During the established test configuration that represented rollovers with lateral skidding into a sand bed, not all necessary sensor signals for a driving dynamic based rollover detection system are available. For this reason a proper test strategy is designed at the end of this thesis. It will be investigated if the standard test set up is sufficient for the application and validation of driving dynamics supported methods for rollover detection.


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    Titel :

    Modellbasierte und fahrdynamikunterstützte Überschlagserkennung


    Beteiligte:

    Erscheinungsdatum :

    2013


    Format / Umfang :

    158 Seiten, Bilder, Tabellen, 151 Quellen


    Medientyp :

    Hochschulschrift


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch




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