CN103814283A - 用于检测物体碰撞到车辆上的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于检测物体碰撞到车辆上的装置，该装置包括充以填充介质（3）的软管（2），该软管具有第一端部和与第一端部对置的第二端部。该装置还包括第一压力传感器（1a）和第二压力传感器（1b），第一压力传感器与软管的第一端部连接，第二压力传感器与软管的第二端部连接，第一和第二压力传感器（1a、1b）分别提供代表填充介质（3）压力的信号。运算单元（5）经由连接导线（4）与第一和第二压力传感器（1a、1b）连接用以交换数据，其中，运算单元（5）构成为用于处理由第一和第二压力传感器（1a、1b）接收的信号。软管（2）相对于环境以及第一和第二压力传感器（1a、1b）密封，从而填充介质（3）的在软管（2）中存在的内压（p₂）独立于环境压力（p₁）并且由此根据温度波动。运算单元（5）构成为用于将在车辆运行中所述内压（p₂）的由温度引起的变化处理作为用于诊断所述装置工作能力的标准。

Description

用于检测物体碰撞到车辆上的装置

技术领域

本发明涉及一种用于检测物体碰撞到车辆上的装置和方法。该装置包括充以填充介质的软管，所述软管具有第一端部和与该第一端部对置的第二端部。第一压力传感器与软管的第一端部连接，第二压力传感器与软管的第二端部连接，其中，第一和第二压力传感器分别提供代表填充介质压力的信号。此外，该装置具有运算单元，该运算单元经由连接导线与所述第一和第二传感器连接用以交换数据，其中，运算单元构成为用于处理由第一和第二压力传感器接收的信号。

背景技术

这样的装置特别是安装在车辆的前保险杠中的行人保护系统中。该装置由两个电压力传感器组成，这两个电压力传感器以高柔性的、例如由橡胶、生胶或胶乳制成的软管相互密封连接。该软管通常充以空气，其中在软管内部中存在的压力基于在软管中设有的压力补偿元件等于环境压力。该压力补偿元件通常由膜片组成，空气可以双向穿过该膜片。该膜片如此构成，使得水和污物都不能进入到软管的内部中。在软管的内部中存在的压力对于环境压力的适应例如在山路行驶或强烈的温度波动时在数秒内完成。压力传感器经由连接导线电气连接到运算单元（电子控制单元：ECU）上。经由连接导线通常不仅仅实现从压力传感器到运算单元的信号传输。同样经由连接导线给压力传感器供以对于其运行需要的电压。

对软管的外部力作用导致在软管内部中存在的压力（内压）的压力变化。压力变化由两个压力传感器记录。根据压力施加或外部力作用在哪个位置处，可以在两个压力传感器上时间错开地感测压力变化。在运算单元中或备选地在后置于运算单元的评价单元中评价压力变化。特别是在此评价压力变化的在时间上的曲线，其中根据评价的结果通过触发适合的保护措施进行决定。在行人保护系统的情况下保护措施可以在于，提升车辆的发动机罩，从而在人员的头部和/或身体碰撞之后提供用于减小能量的更大的变形路径可用。保护措施也可以包括圆盘式安全气囊（行人保护安全气囊）。由此可以减轻人员受伤。

作为在上述装置中的压力传感器通常采用常规压力传感器的衍生产品，如其例如在车辆的车门中用于识别侧面碰撞。这样的传感器基于检测变化的压力。这表示，以每个测量确定与最终测量值的压力差。结果由此评价压力曲线。这样的传感器是有诊断能力的。这表示，通过运算单元或后置的评价单元可以确定相应的压力传感器自身是否有工作能力。

软管到压力传感器的连接大多通过如下方式实现，即，软管端部插接到压力传感器的相应的连接接头上。机械固定可以通过卡箍实现（而且其他固定也是可以想象的）。随着时间流逝，软管可能例如由于温度影响或摩擦点变得断裂或多孔。同样不可能排除软管的裂纹。而且在装置的运行中、甚至在新部件的安装中不可能确保软管以及软管到压力传感器上的连接是密封的。然而由此不再可靠地确保用于检测物体碰撞的装置的工作能力。

不密封性导致，不或者不足够地识别在软管内部中空气的由于外部力作用、亦即物体碰撞引起的压力变化。这然而直接影响用于识别碰撞的算法并继而影响触发保护措施的决定。在最糟糕的情况下，亦即在软管断裂或到压力传感器之一上的软管连接打开的情况下，可能甚至在两个压力传感器中的任何一个上压力变化不再是可检测的，从而当行人碰撞到车辆上时不触发保护措施。

迄今为止，关于软管的工作能力的诊断是不可能的。由此由两个压力传感器提供的信号的可信度测试也是不可能的，因为原则上不能确保该装置在整体上是有工作能力的。出于这个原因，这样的装置如此设计，使得保护装置的触发已经可以基于由一个压力传感器传送的信号实现。

发明内容

因此本发明的任务在于，提出一种用于检测物体碰撞到车辆上的装置和方法，它们能实现整个装置的诊断能力。

该任务通过一种按照权利要求1的特征的装置和一种按照权利要求10的特征的方法解决。有利的设计方案产生于从属权利要求。

本发明创造一种用于检测物体碰撞到车辆上的装置。该装置包括充以填充介质的软管，该软管具有第一端部和与该第一端部对置的第二端部。第一压力传感器与软管的第一端部连接。第二压力传感器与软管的第二端部连接。第一和第二压力传感器分别提供代表填充介质压力的信号。该装置此外包括运算单元，该运算单元经由连接导线与第一和第二传感器连接用以交换数据，其中，运算单元构成为用于处理由第一和第二压力传感器接收的信号。

按照本发明，该软管相对于环境以及第一和第二压力传感器密封，从而填充介质的在软管中存在的内压与环境压力无关并且由此与温度有关。运算单元构成为用于将在车辆运行中内压的由温度引起的变化处理作为用于诊断所述装置的工作能力的标准。

通过软管相对于环境以及第一和第二压力传感器密封，将软管的内压与环境空气压力解耦。温度波动与车辆的每次行驶有关，该温度波动影响内压。该缓慢的压力变化用作用于诊断软管的工作能力的标准。如果相反在行驶运行中、也就是在相应的行驶或相应的行驶周期中没有产生压力变化，那么可以推断出软管不密封或软管到两个压力传感器中的至少之一上的连接不密封。由此能实现不仅诊断压力传感器的工作能力。而且现在首次可以在机动车运行中也间接检查软管的工作能力。

传感器相对于环境的密封由此实现，即，传感器不包括压力补偿元件。同样设定，第一和第二压力传感器不包括通风口，或者压力传感器的可能存在的通风口以空气密封的方式封闭。压力传感器的通风口（如果存在的话）用于提供对于压力补偿元件的冗余的压力补偿。特别是当压力补偿元件在车辆的保险杠中如此设置使得该压力补偿元件或许可能弄脏并且因此不再能满足其功能时，这便是需要的。

此外可以设定，诊断装置的工作能力包括在至少几分钟和/或一个行驶周期上处理内压。几分钟的时间段通常是需要的，以便引起内压的由温度引起的压力波动。备选或附加地，软管的诊断在此也可以永久地在行驶运行中在点火装置的接通和关断之间实施。那么该行驶运行是一个行驶周期。可选择地也存在如下可能性，在静止时间中实施监控并且例如评价日夜温度变化。

可选择地，运算单元构成为为了诊断该装置的工作能力来评价内压的压力曲线，其中，如果在自起动时刻起的预定的时间段内在所述压力曲线中确定预定的压力变化，那么推断出装置具有工作能力。同样可以通过改变的空气压力并且通过例如在山路行驶时车辆高度相对于海平面的变化来检测压力变化。

同样，运算单元可以构成为为了诊断该装置的工作能力来确定所述内压在起动时刻与测量时刻之间的压差，其中，如果压差在预定的时间段和/或一个行驶周期上超过预定的阈值，那么推断出装置具有工作能力。在此，比阈值超过几个毫巴的压差足以可以推断出软管和软管到压力传感器上的连接的工作能力。

在首先提及的实施变型中所述的时间段和在测量时刻与起动时刻之间的时间差原则上可以大小相同。原则上它们也可以选择成不同的。

此外适宜的是，所述装置在车辆的保险杠中与车辆的热源相邻地设置，以便在车辆运行中、特别是在车辆起动之后、在预定的时间段内引起在软管中的填充介质的由温度引起的内压变化。该装置与热源、例如热交换器或发动机自身相邻的设置能实现更快速地诊断软管的工作能力，因为温度提高在短时间内比较高。一旦与辐射热量的构件直接相邻的在空间上的设置不可能，必要时可以设定，使空气流向装置，该空气通过产生余热的构件加热。

足够的是，各压力传感器具有±20毫巴以上、特别是±50毫巴以上、最好优选±100毫巴的测量范围。该增大的测量范围也能实现仅仅检测小的由温度引起的压差。这例如当由温度引起的压力变化仅仅由于环境温度的变化引起时是需要的。

此外设定，测量范围是根据在软管中设置的填充介质的体积和类型（介质）来选择的。由此可以考虑到压力传感器的测量范围的动态性。

原则上可能的是，在按照本发明的装置中使用由已知的行人保护系统已知的压力传感器。例如可以采用开始已经描述的、检测变化压力的压力传感器。

按照本发明的装置具有的优点在于，该装置由于取消压力补偿元件并且使用不包括通风口的压力传感器可以相比于已知装置更低成本地提供。

除此之外可以取消在将装置集成到保险杠中时的耗费的支架。这样的支架通常用于保护软管免于损坏，以便在车辆的运行中不产生裂纹和损坏。这之所以是需要的，是因为迄今为止不可能实施软管的工作能力的诊断。

通过现在除了压力传感器之外也可以诊断软管及其到压力传感器上的连接，存在如下可能性，将由两个压力传感器提供的信号相互进行可信度测试。例如可信度测试可以在于，仅仅当两个压力传感器提供一个信号时触发保护装置。由此可以提供提高了的功能安全性。备选地，一种实施方式可以在于，保护装置的触发已经当存在一个唯一的压力传感器的信号时实现。第二压力传感器的信号仅仅出于冗余目的提供给运算单元。结果可以由此改善装置的功能安全性。特别是更少的误触发与此相关。

本发明还创造一种用来检查用于检测物体碰撞到车辆上的装置的方法，其中该装置如上所述那样构成。在该方法中为了诊断装置的工作能力，将在车辆运行中内压的由温度引起的变化处理作为用于诊断装置工作能力的标准。

备选或附加地，也可以将由于在车辆运行中高度差引起的压力变化处理作为用于诊断装置工作能力的标准。

如果在自起动时刻起的预定的时间段和/或一个行驶周期内在压力曲线中确定预定的压力变化，或者在起动时刻与测量时刻之间内压的压差超过预定的阈值，或者如果由压力传感器提供的信号不同，那么将软管和/或其到第一和/或第二压力传感器上的连接分类为有工作能力的。

按照本发明的方法具有已经结合按照本发明的装置描述的相同优点。

附图说明

随后进一步根据附图中的实施例阐明本发明及其优点。唯一的附图示出了按照本发明的用于检测物体碰撞到车辆上的装置的示意图。

具体实施方式

图1示出了按照本发明的用于检测物体碰撞到车辆上的装置的示意图。该装置是行人保护系统的传感装置。该行人保护系统包括两个电压力传感器1a、1b，这两个电压力传感器与一个软管2相互连接。软管由一种在作用于该软管的外力作用F的情况下具有高柔性的材料制成。软管例如可以由橡胶、生胶或胶乳制成。所有三种材料响应于作用于软管2的外力作用F而具有高柔性。压力传感器1a、1b经由相应的连接导线4而与运算单元5连接。连接导线优选设计为总线系统（PSI5、LIN、CAN等），从而除了数据交换之外通过运算单元5也可以实现压力传感器1a、1b的电压供给。

通过已知的方式将在图1中示出的装置例如在机动车保险杠的整个宽度上设置在其上。对软管2的外部的力F导致填充介质通常是空气或气体的内压p₂的压力变化。该压力变化由两个压力传感器1a、1b记录。压力变化的记录可以根据力作用的位置通过两个压力传感器时间错开地实现。压力变化依赖于车辆的速度、碰撞物体的重量以及外部温度。一个成年人例如比一个碰撞到装置上的儿童或甚至一个球引起更大的压力变化。由压力变化的水平例如也可以推断出碰撞物体的类型。据此可以触发适合的保护措施。

压力传感器可以例如由常规压力传感器导出，该常规压力传感器在车辆中用于在门中的碰撞识别。在这样的压力传感器中有传感器自身的诊断能力。因此可以对压力传感器自动地针对其机械和电气工作能力关于压力检测和代表压力的信号向运算单元的传输进行检查。

装置优选如此设计，使得在最低的特定运行温度下软管基于低的空气体积不收缩或收紧。这导致在正常温度下可能在软管中存在过压。

相比于由现有技术应用的装置，传感器1a和1b不具有压力补偿元件。同样，压力传感器1a、1b不具有通风口。压力传感器的可能存在的通风口以空气密封的方式关闭。由此，内压p₂与环境空气压力p₁解耦。基于此产生了内压p₂与温度T的相关性。如果可以在机动车运行中通过压力传感器检测并且探测到内压的由温度引起的变化，那么可以推断出整个装置的工作能力。内压的由温度引起的变化在机动车的运行中被处理作为用于诊断该装置工作能力的标准。

为了可以确定由温度引起的压力变化，在更长的时间段、例如至少几分钟上或在一个行驶周期上实施测量。软管及其到压力传感器1a、1b上的连接的完整性的诊断可以通过如下方式加速，即，在车辆运行中产生的余热用于内压的比较快速的由温度引起的变化。这可以选择性地通过装置也就是软管在保险杠中的集成如此实现，即，软管设置在产生余热的构件的附近。必要时可以经由在保险杠中设置的通道将加热的空气引导到软管2上。该方法导致在车辆的每次起动之后在比较短的时间内引起填充介质的温度变化，该温度变化导致在软管中内压的变化，该内压的变化通过两个压力传感器1a、1b探测。如果不能确定内压的这样的变化，那么在软管中或在到压力传感器1a、1b的连接上存在不密封性。也可以评价由于高度变化例如山路行驶造成的压力变化。

如果评价内压的压力曲线并且在自起动时刻、例如发动机起动起的预定的时间段内在压力曲线中确定预定的压力变化，那么例如可以推断出装置有工作能力。备选地可以确定内压在起动时刻与测量时刻之间的压差，其中，如果该压差超过预定的阈值，那么将该装置视为有工作能力的。在此足够的是，阈值为仅仅几个毫巴。

通过不必在装置中设有压力补偿元件，可以以更小的成本提供该装置。通过可以探测例如由于裂纹或啮齿动物的撕咬造成的软管损坏，也不需要特别的措施用于保护软管免于损坏。而且由此可以降低特别是用于装配的成本。

通过现在该装置的所有构件都是可信的，也可以实现由两个压力传感器提供的压力信号的相互间的可信度测试。原则上在完好的系统中两个压力传感器必须提供相同的信号，该信号有可能根据力作用的位置而时间延迟地由运算单元识别。不过现在可以将由两个压力传感器提供的信号相互结合以便提高功能安全性。这表示，仅仅当两个压力传感器传输一个相应的信号到运算单元时，实现在图中未示出的用于行人的保护装置的触发。备选地可以如此运行该装置，使得仅仅使用所述两个压力传感器之一的信号用于触发保护装置。由此可以在一个更小的时间段内实现保护装置的触发。由第二压力传感器提供的信号仅仅用于冗余目的。或者人们可以通过运行时间差定位“撞击位置”。

通过特别是评价由温度引起的压力变化，可以实现更快速地诊断软管及其到压力传感器上的连接，就像例如实现气压的水平差的评价那样。必要时可能需要的是，迄今为止使用的压力传感器设有增大的测量范围。在现有技术中通常使用直至±20毫巴的测量范围，而按照本发明可以设定，将测量范围扩大到±100毫巴。这考虑到更大的需要的动态性。

去除之前不相关的值。

Claims (12)

1.用于检测物体碰撞到车辆上的装置，包括：

充以填充介质（3）的软管（2），所述软管具有第一端部和与该第一端部对置的第二端部；

第一压力传感器（1a）和第二压力传感器（1b），所述第一压力传感器与软管的第一端部连接，所述第二压力传感器与软管的第二端部连接，其中，所述第一和第二压力传感器（1a、1b）分别提供代表填充介质（3）压力的信号；

运算单元（5），该运算单元经由连接导线（4）与所述第一和第二压力传感器（1a、1b）连接用以交换数据，其中，运算单元（5）构成为用于处理由第一和第二压力传感器（1a、1b）接收的信号；

其特征在于，

所述软管（2）相对于环境以及第一和第二压力传感器（1a、1b）密封，从而填充介质（3）的在软管（2）中存在的内压（p₂）独立于环境压力（p₁）并且由此根据温度波动；

所述运算单元（5）构成为用于将在车辆运行中所述内压（p₂）的由温度引起的变化处理作为用于诊断所述装置工作能力的标准。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，各所述传感器（1a、1b）不包括压力补偿元件。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述第一和第二压力传感器（1a、1b）不包括通风口，或者所述压力传感器（1a、1b）的存在的通风口以空气密封的方式封闭。

4.根据上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，诊断所述装置的工作能力包括在至少几分钟和/或一个行驶周期上处理所述内压（p₂）。

5.根据上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述运算单元（5）构成为为了诊断所述装置的工作能力来评价所述内压（p₂）的压力曲线，其中，如果在自起动时刻起的预定的时间段内在所述压力曲线中确定预定的压力变化，那么推断出装置具有工作能力。

6.根据上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述运算单元（5）构成为为了诊断所述装置的工作能力来确定所述内压（p₂）在起动时刻与测量时刻之间的压差，其中，如果所述压差在预定的时间段和/或一个行驶周期上超过预定的阈值，那么推断出装置具有工作能力。

7.根据上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述装置在车辆的保险杠中与车辆的热源相邻地设置，以便在车辆运行中、特别是在车辆起动之后、在预定的时间段内引起在软管中的填充介质的由温度引起的内压变化。

8.根据上述权利要求之一所述的装置，其中，各所述压力传感器（1a、1b）具有±20毫巴以上、特别是±50毫巴以上、最好优选±100毫巴的测量范围。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述测量范围是根据在软管中设置的填充介质的体积或类型来选择的。

10.用来检查用于检测物体碰撞到车辆上的装置的方法，该装置包括：

充以填充介质（3）的软管（2），所述软管具有第一端部和与该第一端部对置的第二端部；

第一压力传感器（1a）和第二压力传感器（1b），所述第一压力传感器与软管的第一端部连接，所述第二压力传感器与软管的第二端部连接，其中，所述第一和第二压力传感器（1a、1b）分别提供代表填充介质（3）压力的信号；

运算单元（5），该运算单元经由连接导线（4）与第一和第二传感器（1a、1b）连接用以交换数据，其中，所述运算单元（5）构成为用于处理由第一和第二压力传感器（1a、1b）接收的信号；

所述软管（2）相对于环境以及所述第一和第二压力传感器（1a、1b）密封，从而填充介质（3）的在软管（2）中存在的内压（p₂）独立于环境压力（p₁）并且由此根据温度波动；

在所述方法中，为了诊断所述装置的工作能力，

将在车辆运行中所述内压的由温度引起的变化处理作为用于诊断所述装置工作能力的标准。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，如果在自起动时刻起的预定的时间段和/或一个行驶周期内在压力曲线中确定预定的压力变化，那么推断出装置具有工作能力。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其中，如果压差超过预定的阈值，那么推断出装置具有工作能力。

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