DE102013101274A1

DE102013101274A1 - Verfahren zum Ermitteln eines Parameters zur Steuerung von Insassenschutzeinrichtungen aus dem Beschleunigungssignal

Info

Publication number: DE102013101274A1
Application number: DE201310101274
Authority: DE
Inventors: Manfred Kraetschmer; Daniel Popu
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2013-02-08
Filing date: 2013-02-08
Publication date: 2014-08-14

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Ermitteln eines Parameters zur Steuerung von Insassenschutzeinrichtungen aus dem Beschleunigungssignal beschrieben, bei welchem das Beschleunigungssignal mit einer ersten, unteren Schwelle, bspw. 1g, und einer zweiten, höheren Schwelle, bspw. 2g verglichen wird und die Zeitspanne vom ersten Überschreiten der ersten Schwelle bis zum ersten Überschreiten der zweiten Schwelle erfasst wird. Zumindest die erste Schwelle liegt damit vorzugsweise sogar unterhalb der für den Hauptalgorithmus üblichen Alarmschwelle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Parameters zur Steuerung von Insassenschutzeinrichtungen aus dem Beschleunigungssignal gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Insassenschutzeinrichtungen werden nunmehr seit über 30 Jahren in Kraftfahrzeugen eingesetzt, um im Falle eines Unfalls die Insassen zu schützen. Generelle Problemstellung ist dabei immer gewesen, dass für eine hinreichende Schutzwirkung auf die Insassen eine rechtzeitige Auslösung einerseits erforderlich ist, andererseits gerade im Bereich niedrigerer Geschwindigkeiten und nicht frontaler, eventuell versetzter Zusammenstöße die Erkennung und Unterscheidung von Auslösefällen zu Nichtauslösefällen zu einem so frühen Zeitpunkt äußerst schwierig ist. Dies gilt insbesondere, wenn in den Fahrzeugen nur zentral, beispielsweise am Fahrzeugtunnel angeordnete Beschleunigungssensoren vorhanden sind.
Beschleunigungssensoren sind relativ sensibel und reagieren auch auf Erschütterungen und Beschleunigungen aufgrund Geschwindigkeitsänderungen im normalen Fahrbetrieb.
Zum Ermitteln eines Parameters zur Steuerung von Insassenschutzeinrichtungen aus dem Beschleunigungssignal werden daher üblicherweise nur Signale oberhalb eines bestimmten Alarmwerts (Alert-Schwelle) berücksichtigt, welche üblicherweise je Fahrzeug auf 3–5g angesetzt wird, wobei 1g = 9,81.. m/(s·s) die Stärke der Erdbeschleunigung ist.
Es erfolgen dann Berechnungen von diversen Parametern des Signals, bspw. für den Hauptalgorithmus eine Beschleunigungsintegration bzw. Zeitfensteraddition, also die Bildung von Integralen, Änderungsgeschwindigkeiten, Filterwerten und verschiedenen Ansätzen bis hin zur Mustererkennung und Verarbeitung in neuronalen Netzwerken. Oft fließt eine Mehrzahl von Parametern in die letztendliche Auslöseentscheidung ein.
Aus der Reihe der für die Fahrzeugzulassung vorgesehenen Crashtests sind dabei insbesondere zwei Versuche besonders kritisch, nämlich einerseits der weiche, versetzte Frontaufprall (ODB – Offset Deformable Barrier) mit ca. 40–64 km/h, welcher einen Auslösefall darstellt, jedoch wegen des Versatzes und der deformierbaren Ausgestaltung des Kollisionsobjekts keine derart starken, sondern eher schwingende Beschleunigungsverläufe aufweist wie bei einem Aufprall bspw. gegen eine Wand bei solchen Geschwindigkeiten.
Andererseits der nach dem Allianz Zentrum für Technik benannte AZT-Test, welcher ein Wandcrash bei gerade einmal 10–20 km/h und damit eigentlich ein Nichtauslösefall ist, dessen Anfangsbeschleunigungsverlauf zumindest oberhalb des Alarmwertes in dem für die Auslösung maßgeblichen Zeitfenster nur schwer von einem ODB unterscheidbar ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen zusätzlichen Parameter bereitzustellen, anhand dem gerade diese Fälle besser analysiert und unterschieden werden können.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, wobei auch Kombinationen und Weiterbildungen einzelner Merkmale miteinander denkbar sind.
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass der Verlauf der Beschleunigung in einem sehr frühen Stadium herangezogen wird und zwar in dem das Beschleunigungssignal mit einer ersten, unteren Schwelle und einer zweiten, höheren Schwelle verglichen wird und die Zeitspanne vom ersten Überschreiten der ersten Schwelle bis zum ersten Überschreiten der zweiten Schwelle erfasst wird.
Dabei liegt die erste Schwelle vorzugsweise zwischen 0,5 und 2 g, insbesondere vorzugsweise bei 1g und die zweite Schwelle vorzugsweise zwischen 1,5 und 3,5g, insbesondere vorzugsweise bei 2g. Verallgemeinert gesagt ist also zumindest die erste Schwelle vorzugsweise unterhalb der Alert-Schwelle, also in einem Bereich, in welchem herkömmlicher Weise das Beschleunigungssignal überhaupt nicht berücksichtigt wird. Evtl. sind sogar die erste als auch zweite Schwelle noch unterhalb dieser Alert-Schwelle. Es gibt jedoch auch Insassenschutzeinrichtungen, welche ohne eine solche Alert-Schwelle arbeiten. Die konkrete Lage der ersten und zweiten Schwelle als auch ggfs. der Alert-Schwelle für den Hauptalgorithmus, bspw. die Beschleunigungsintegration bzw. Zeitfensteraddition werden üblicherweise anhand der Crashsignaturen an das jeweilige Fahrzeug angepasst.
Es wurde nämlich erkannt, dass gerade in diesem bisher oft nicht berücksichtigten frühen und geringen Beschleunigungsverlauf erkennbare Unterschiede zwischen den beiden kritischen Testfällen zu erkennen sind. So zeigt sich nämlich, dass der AZT-Test signifikant länger in einem unteren Beschleunigungsbereich schwingt, während der ODB-Test sehr schnell auch eine höhere 2. Schwelle übersteigt.
Deshalb wird zumindest für diese Bewertung das Beschleunigungssignal von Null an verwendet, d.h. vorzugsweise eben gerade nicht ab einer Alarmschwelle.
Es wird die Zeitspanne vom ersten, also zeitlich frühesten Überschreiten der ersten Schwelle bis zum ersten Überschreiten der zweiten Schwelle erfasst, wobei dadurch noch nicht ausgeschlossen ist, dass innerhalb eines Beschleunigungssignals der Verlauf mehrmals die 1. Schwelle oder auch die 2. Schwelle wieder unterschreiten kann. Hierzu ergeben sich eine Reihe von Weiterbildungen, welche nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren noch näher erläutert werden.
Es zeigen:
1 Vergleich des Beschleunigungsverlaufs eines AZT-Tests und eines ODB-Tests
2 Verlauf verschiedener Signale für die beiden Tests gemäß 1
3 Verlauf verschiedener Signale bei einem abweichenden Test
4 Verlauf verschiedener Signale bei einem weiteren, abweichenden Test
5 Verlauf eines Tiefpass-gefilterten Beschleunigungssignals eines AZT-Tests und eines ODB-Tests gemäß Stand der Technik
6 Skizze einer Verzögerung des Signals bei anhand dem Parameter erkannter AZT-Signatur
Die 1 zeigt den Beschleunigungsverlauf über die Zeit ab Beginn des Aufpralls bis etwa 20 ms, also zu einem sehr frühen Zeitbereich und aufgelöst in Schritten zu 2g bis 12g, wohingegen für hohe Geschwindigkeiten im weiteren Crashverlauf bis hin zu 100g zu erwarten sind und für den Hauptalgorithmus eine Alarmschwelle Alert bei 5g angenommen wird, ab dem der Beschleunigungsverlauf herkömmlich erst berücksichtigt und integriert wird.
Die erste, untere Schwelle S1 liegt in diesem Ausführungsbeispiel bei 1g und die zweite, höhere Schwelle S2 bei 2g – beide Schwellen somit sogar unterhalb der Alarmschwelle Alert von 5g. Natürlich sind die konkreten Werte hier nur beispielhaft und an das jeweils konkrete Fahrzeug zu adaptieren.
Mit der durchgezogenen Linie wird ein AZT-Test mit einer Geschwindigkeit von ca. 15 km/h dargestellt. Demgegenüber mit gestrichelter Linie der ODB-Test.
In diesem so frühen betrachteten Zeitbereich und bei der hier betrachteten Auflösung der Beschleunigung ist nun festzustellen, dass das Signal des ODB-Tests nur eine sehr kurze Zeitdauer zwischen dem 1. Überschreiten der 1. Schwelle S1 und dem Überschreiten der 2. Schwelle aufweist. Betrachtet man nun in 2 die untere gestrichelte Linie, so verdeutlicht diese das nochmal.
Um dies technisch zu erfassen, ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Zeitzähler C vorgesehen, welcher mit ersten Überschreiten der ersten Schwelle in einem vorgegebenen Zeittakt erhöht und bei Überschreiten der zweiten Schwelle der erreichte Zählerstand als Parameter verwendet wird. Dies soll skizzenhaft in 2 durch die obere gestrichelte Linie verdeutlicht werden. Der dabei erreichte Wert des Zählerstand C ist deutlich unterhalb eines vorgegebenen Maximalwert Cmax.
Betrachtet man nun den Verlauf des AZT-Test zunächst in 1, so ist bei der hier vorliegenden Auflösung sehr gut erkennbar, dass das Signal deutlich länger unterhalb der 2. Schwelle S2 bleibt. Während bei etwa 5 ms die 1. Schwelle das 1. Mal überschritten wird, dauert es fast 10 weitere Millisekunden, bis auch die 2. Schwelle überschritten wird. Diese Zeitspanne wird erfasst.
In dieser bevorzugten Ausgestaltung ist es auch unerheblich, dass das Signal zwischenzeitlich nochmals unterhalb die 1. Schwelle absinkt. Ein solches nochmaliges Absinken des Signals unter die erste Schwelle wird zunächst nicht berücksichtigt und zur Zeitspanne hinzugezählt, solange das Absinken unter die erste Schwelle wiederum nicht länger als eine vorgegebene Haltezeitdauer andauert. Diese Funktion wird durch das Signal HOLD in 2 noch besser verdeutlicht. Da der Zählerstand C in diesem Beispiel jedoch bereits den Maximalwert Cmax erreicht hat, bleibt der Zählerstand für diese vorgegebene Haltezeitdauer einfach auf diesem Wert. Betrachtet man jedoch in 3 die Situation dort, so ist zu erkennen, dass in diesem Ausführungsbeispiel der Zähler während dieser Haltezeit auch erhöht wird, sofern nicht bereits der Maximalwert Cmax erreicht ist. Fällt das Signal jedoch länger als diese vorgegebene Haltezeitdauer HOLDmax unter die 1. Schwelle, so wird in diesem Ausführungsbeispiel der Zählerstand C zurückgesetzt wie in 4 skizziert.
Natürlich kann die Zeitspanne auch anderweitig als durch den hier skizzierten Zähler erfasst werden und wird ein solches Verfahren üblicherweise rein als Software in Mikrocontroller Steuergerät für die Insassenschutzeinrichtungen ablaufen.
Eine so ermittelte Zeitspanne stellt zunächst primär nur einen Parameter dar, welcher zur Anpassung der Signale, Algorithmen und damit indirekt des Auslöseverhaltens der Insassenschutzeinrichtungen dient.
In diesem besonders bevorzugten Beispiel wird das Beschleunigungssignal tiefpassgefiltert, also aus dem Signal ein abgeleitetes Signal bestimmt, und dieses dann entsprechend der ermittelten Zeitspanne zeitlich verschoben in den Hauptalgorithmus eingeführt. Dies ist skizzenhaft in den 5 und im Vergleich dazu 6 dargestellt, wobei 5 die Signale ohne Verschiebung und 6 das entsprechend um die ermittelte Zeitspanne verzögerte Signal des AZT-Test zeigt.
Die Bewertung erfolgt jeweils anhand der gepunktet skizzierten Schwellwertkennlinie T.
Alternativ dazu könnte in Abhängigkeit von der ermittelten Zeitspanne aber auch der Amplitudenwert der Schwelle angepasst werden bzw. eine zeitlich veränderliche Schwelle genutzt werden, um eine ähnliche Wirkung auf den Algorithmus und damit das Auslöseverhalten auszuüben.

Claims

Verfahren zum Ermitteln eines Parameters zur Steuerung von Insassenschutzeinrichtungen aus dem Beschleunigungssignal, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschleunigungssignal mit einer ersten, unteren Schwelle und einer zweiten, höheren Schwelle verglichen wird und die Zeitspanne vom ersten Überschreiten der ersten Schwelle bis zum ersten Überschreiten der zweiten Schwelle erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schwelle zwischen 0,5 und 2 g, vorzugsweise bei 1g liegt und die zweite Schwelle zwischen 1,5 und 3,5g, vorzugsweise bei 2g liegt, wobei g die Stärke der Erdbeschleunigung ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem ersten Überschreiten der ersten Schwelle und vor dem ersten Überschreiten der zweiten Schwelle ein nochmaliges Absinken des Signals unter die erste Schwelle nicht berücksichtigt und zur Zeitspanne hinzugezählt wird, solange das Absinken unter die erste Schwelle wiederum nicht länger als eine vorgegebene Haltezeitdauer andauert.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Höchstwert für die Zeitspanne vorgegeben ist und die Zeitspanne nur bis zum Erreichen dieses Höchstwerts erfasst und nachfolgend auf diesem Höchstwert gehalten wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für das Beschleunigungssignal eine Alarmschwelle vorgegeben ist und im Hauptalgorithmus das Beschleunigungssignal erst ab überschreiten dieser Alarmschwelle berücksichtigt wird, jedoch für die Ermittlung der Zeitspanne das Beschleunigungssignal auch unterhalb dieser Alarmschwelle berücksichtigt wird und zumindest die erste, vorzugsweise auch die zweite Schwelle unterhalb dieser Alarmschwelle liegt.
Verfahren zur Steuerung von Insassenschutzeinrichtungen aus dem Beschleunigungssignal nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend der ermittelten Zeitspanne das Beschleunigungssignal oder ein daraus abgeleitetes Signal zeitlich verzögert wird oder eine zeitlich veränderliche Schwelle entsprechend zeitlich verschoben wird oder der Amplitudenwert der Schwelle angepasst wird.
Steuereinheit für Insassenschutzeinrichtungen mit zumindest einem Beschleunigungssensor zur Erzeugung eines Beschleunigungssignals und Mitteln zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche.
Steuereinheit nach Anspruch 7, wobei ein Zeitzähler vorgesehen ist, welcher mit ersten Überschreiten der ersten Schwelle in einem vorgegebenen Zeittakt erhöht und bei Überschreiten der zweiten Schwelle der erreichte Zählerstand als Parameter verwendet wird.
Steuereinheit nach Anspruch 8, wobei ein Haltezeitdauerelement vorgesehen ist, welches nach dem ersten Überschreiten der ersten Schwelle bei einem nochmaligen Absinken des Signals unter die erste Schwelle für eine vorgegebene Haltezeitdauer den Wert des Signals oberhalb der ersten Schwelle hält bzw. das Erhöhen des Zählerstands fortsetzt.
Steuereinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verzögerungselement vorgesehen ist, welches entsprechend der ermittelten Zeitspanne das Beschleunigungssignal oder ein daraus abgeleitetes Signal zeitlich verzögert.