CN105377636B - 用于控制车辆中的人员防护装置的设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于控制车辆(1)中的人员防护装置(30)的设备(5)，其具有获取至少一个物理量的至少一个传感器单元(20、22、24、26、28)，和分析与控制单元(10)，该分析与控制单元(10)根据所获取的至少一个物理量生成至少一个表示碰撞的信号曲线，并根据车辆(1)的能量衰减特性在所生成的信号曲线中确定至少一个时间阶段并分析以进行碰撞分类并对人员防护装置(30)进行触发判定。该分析与控制单元(10)确定信号曲线中的表示第一时间段的终点的至少一个第一特性时间点，并从该至少一个第一特性时间点开始回溯地计算至少一个能量降低的标志，其中，该分析与控制单元(10)根据该至少一个回溯地计算的标志进行碰撞分类并对人员防护装置(30)进行触发判定。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于控制车辆中的人员防护装置的设备。
背景技术
气囊控制仪内的对正面碰撞的检测通常基于在车辆纵向上传感的加速度传感器，该加速度传感器例如布置在通道的中央，但也可布置在车辆周围的位置处，例如布置在车头处或者对称地布置两个B柱等处。其中在与硬的障碍物(例如墙)的碰撞中测量到比与柔软的障碍物以相同的速度碰撞时更高的加速度信号，然而在此必须激活约束装置或者是人员防护装置。因此对人员防护装置的触发算法的提出高要求，以区分相对于柔软的障碍物的快速碰撞(例如ODB碰撞，Euro-NCAP)和相对于硬的障碍物的缓慢碰撞(例如AZT保险测试)，在相对于硬的障碍物的缓慢碰撞中不应该触发。
用于区分这两种碰撞类型的可能性通过附加的传感器、例如前方传感器、在车辆横向上传感的加速度传感器、固体噪声传感器，预测传感器实现或者通过使用车辆自身速度实现。这种识别的缺点在于附加的成本(传感器)或者在使用自身速度时具有以下缺点，即不考虑碰撞对象的速度且因此以错误的有效碰撞速度为出发点。
其中采用的触发算法除了使用测得的加速度以外还使用处理过的传感器信号。此外这些处理过的标志的意义和目的，除了结合当前测得的加速度值以外，还在触发标志中结合碰撞的历史。这些处理过的标志例如是具有对应的起始和终止条件的第一或第二加速度积分，其描述了碰撞过程中自由地急速运动的物料的减速或者是向前移位，例如是无起始-终止条件的滑动的窗口积分，其描述在固定的时域上的速度下降，其他的低通滤波的加速度信号，和/或关于预处理的加速度信号的数量或者数量平方的积分/窗口积分，其为用于信号的动态的数值。所有这些标志是共同的，即在碰撞过程中得以持续地确定。因此当前的标志值考虑了整个碰撞历史。为了进行碰撞分类和对人员防护装置的进行触发判定，此时持续地将当前的标志值与阈值或者将标志组合与组合标志曲线进行对比。
在公开文件DE 10 2006 038 348 A1中公开了一种用于借助至少一个传感器单元以及分析与控制单元进行碰撞分类的设备，该分析与控制单元分析由该至少一个传感器单元获取的信号以进行碰撞分类。在此该至少一个传感器单元安装在中部的车辆区域中且由该分析与控制单元在考虑所属车辆的已知的物理标志的情况下对由该至少一个传感器单元获取的信号进行分析。该分析与控制单元确定获取的信号曲线中的至少两个时间阶段并且推导出第一碰撞类型，该第一碰撞类型涉及例如角碰撞、偏移碰撞和/或柱碰撞，当对获取的信号曲线的分析得到以下结果时，即在带有至少一个高的信号幅度的第一时间阶段后，设置带有基本上平坦的信号曲线的第二时间阶段，该第一时间阶段表示车辆正面的外部区域与障碍物的碰撞。
发明内容
根据本发明用于控制车辆中的人员防护装置的设备具有至少一个传感器单元，所述至少一个传感器单元获取至少一个物理量，所述设备还具有分析与控制单元，所述分析与控制单元根据所获取的至少一个物理量生成至少一个表示碰撞的信号曲线，其中，所述分析与控制单元根据所述车辆的能量衰减特性在所生成的信号曲线中确定至少一个时间阶段并且分析以进行碰撞分类和对人员防护装置进行触发判定，其特征在于，所述分析与控制单元确定信号曲线中的表示第一时间阶段的终点的至少一个第一特性时间点，并且从所述至少一个第一特性时间点出发回溯地计算至少一个能量降低的标志，其中，所述分析与控制单元根据所述至少一个回溯地计算的所述至少一个能量降低的标志进行碰撞分类和对人员防护装置进行触发判定。与此相对具有如下优点，即关于碰撞曲线或者是碰撞历史的信息不是通过永久的或者从碰撞开始开启的标志计算来获得，而是在碰撞曲线中若干有针对性的时间点处对碰撞曲线进行回溯分析。因此环形存储器中任意碰撞加速度值在足够长的时间内是可用的。于是关于到此为止的碰撞曲线的标志构成不仅包括“涂掉的(verschmiert)”积分特征，而且还允许以有利的方式获取十分具体的信号标志和信号形式，其通过回溯才能够实现。这些信号标志能够更好地以物理碰撞模型论证，因此更好地适用于碰撞区分并允许更精确地且更鲁棒地激活人员防护装置，例如气囊、安全带张紧装置等。
在传统算法中永久进行的标志计算具有以下缺点，即在标志中的碰撞历史“涂掉”地再现。可以想到例如很多不同的加速度信号曲线，其在一定的时间点具有相同的加速度值和相同的第一积分。因此不能相互区分属于不同的物理碰撞结果的不同种类的加速度曲线。从而能够导致不能最优地触发人员防护装置。
本发明的核心在于，在信号曲线中检测一个或多个特性时间点。这些时间点通过不同的能量降低阶段来识别。第一能量下降阶段通过前方的溃缩区元件、例如保险杠和碰撞盒的变形来确定。因此更有利地第一特性时间点是第一能量下降的终点，其能够在信号下落处或者通过足够长的高位来识别。按照这种思路能够限定其他的能量下降阶段。此时在特性时间点处由环形存储器回溯地计算不同的到此为止的能量下降的标志，该环形存储器在足够长的时间段存储加速度数据。分析这些数据并且通过确定的标志结合进行碰撞分类并且实现对人员防护装置的触发判定。
对第一能量下降的回溯分析允许以有利的方式计算基本上比传统标志计算更准确的标志。此外还允许推出调整的或者是适合的标志，其中该第一能量下降的若干特性能够进入标志计算中。因为这些标志是在溃缩区中限定的形变过程的结果，由此能够比传统算法更为精确地确定碰撞的速度和类型，例如硬的、软的、完全覆盖、偏移等等。这使得能够以有利的方式精确和鲁棒地进行碰撞分类。
根据本发明的用于控制车辆中的人员防护装置的设备的实施方式不仅能够分析在通道上的、中央的在车辆纵向上传感的加速度传感器，而且还能够分析其他对称地分布在车辆周围的在车辆纵向上传感的加速度传感器。因此能够例如在B柱范围内在车辆左侧面和右侧面上各布置一个传感器。此外在该分析中也能够包括在车辆横向上传感的传感器。在分析多个传感器时允许分别地分析具有所附的标志融合的传感器信号能够进行比对平均值信号计算更精确的碰撞区分。分别分析具有所附的标志融合的在不同的车辆方向上检测的加速度传感器也能够以有利的方式识别角度碰撞。
根据本发明用于控制车辆中的人员防护装置的设备的实施方式不仅能够单独使用，而且能够与具有传统的标志计算和标志评估的传统的设备一起使用。
本发明的实施方式提供了一种用于控制车辆中的人员防护装置的设备，其具有获取至少一个物理量的至少一个传感器单元，以及分析与控制单元，该分析与控制单元根据所获取的至少一个物理量生成至少一个碰撞特性的信号曲线。在此该分析和控制单元根据车辆的能量下降特性在生成的信号曲线中确定至少一个时间阶段并且分析该时间阶段以进行碰撞分类并为人员防护装置进行触发判定。根据本发明该分析与控制单元在信号曲线中确定表示第一时间阶段的终点的至少一个第一特性时间点，并且从该至少第一特性时间点开始回溯地计算至少一个能量下降标志。该分析与控制单元根据该至少一个回溯地计算的标志进行碰撞分析并且为人员防护装置进行触发判定。
根据以下说明的方案和改进能够以有利的方式优化上述说明的用于控制车辆中的人员防护装置的设备。
尤其有利的是，由力水平特性中第一显著变换的存在的第一加速度信号也被用于识别软碰撞。基于此根据本发明用于控制车辆中的人员防护装置的设备的实施方式实现了对碰撞类型是硬和软的可靠辨别。此外根据本发明用于控制车辆中的人员防护装置的设备的实施方式使得车辆中无需附加的传感器(成本)并且不需要考虑可能的错误的碰撞速度而更好地识别软碰撞且在此基础上优化对人员防护装置的触发判定。
通过车辆的溃缩区的结构为碰撞预设不同的力水平。在与硬的障碍物碰撞时仅仅车辆自身的结构变形且得以简单地识别力水平转变，在软碰撞时不仅自身车辆而且对方也变形。其中按照溃缩区的刚度特性自身形变的阶段与对方形变的阶段交替。后者表现为测得的加速度信号曲线中的高位。该形变阶段的转变能够以有利的方式通过评价碰撞特性的信号曲线识别根据本发明用于控制车辆内的人员防护装置的设备的实施方式。通过辨别碰撞类型是硬的还是软的能够在软碰撞的低信号曲线上调整所存在的触发算法的触发阈值。替代技术方案能够是按照碰撞类型是硬的或者是软的使用不同的标志或者访问组合或者是触发判定的“触发线路”。
在根据本发明的设备的有利的技术方案中确定车辆的外部溃缩区元件的能量下降特性的第一时间阶段。该外部溃缩区元件包括例如保险杠横梁和碰撞盒，这些碰撞盒例如布置在保险杠横梁和纵梁之间。
在根据本发明的用于控制车辆内的人员防护装置的设备的另一有利的技术方案中分析与控制单元确定信号曲线中的局部最大值。该分析与控制单元将该信号曲线中的局部最大值例如与至少一个阈值进行比较并且能够通过该比较识别硬碰撞或者软碰撞。如果第一阶段之内的最大值处于例如超过表示硬碰撞的第一阈值，于是该分析与控制单元识别硬碰撞。如果第一阶段内的最大值处于超过表示软碰撞的第二阈值但是低于第一阈值，那么该分析与控制单元识别软碰撞。
在根据本发明的设备的另一有利的技术方案中该分析和控制单元根据局部最大值确定信号曲线中的第一特性时间点。第一特性时间点的相关性能够例如通过待在产生局部最大值之后降低的阈值绝对地预定的或者相对于局部最大值预定。该分析与控制单元能够例如通过反馈信号或者积分的反馈信号绝对地或者基于局部最大值确定第一特性时间点。此外能够在局部最大值出现之后或者之前预定确定的时间段以确定第一特性时间点。
附加方案或替代方案能够是该分析和控制单元不同强度地滤波至少一个信号曲线并且将这些产生的用于确定第一特性时间点的滤波曲线相互进行比较。此外该分析和控制单元能够通过梯度计算来确定第一特性时间点。
在根据本发明的设备的另一有利的技术方案中该分析与控制单元能够回溯地计算作为用于碰撞分类和用于触发判定的标志的在第一阶段内达到的最大的力水平和/或在第一阶段内下降的速度和/或关于第一阶段的信号曲线的部分区域的积分和/或第一阶段的持续时间和/或信号曲线的上升时间和/或第一阶段的信号曲线的梯度。此外该分析和控制单元能够针对第一阶段回溯地计算的标志和/或用于进一步分析的中间量逻辑地和/或数学地相互结合和/或关联。
在根据本发明的设备的另一优选的技术方案中，该分析和控制单元通过表示第二时间阶段的终点的信号曲线中的第二特性时间点来限定紧接着第一阶段的第二阶段。在此该分析和控制单元根据在第一特性时间点之后出现的局部最大值和/或通过不同的滤波曲线和/或通过梯度计算和/或通过从第一特性时间点开始的固定时间段和/或从第一特性时间点开始的固定的速度下降和/或预定的总速度下降确定信号曲线中的第二特性时间点。此外该分析与控制单元能够回溯地计算在第二时间阶段内下降的速度和/或在第二时间阶段内的最小的力水平。
在根据本发明的设备的另一有利的技术方案中该分析与控制单元能够将针对第一和第二阶段回溯地计算的多个标志和/或用于进一步分析的多个中间量逻辑地和/或数学地相互结合和/或关联。
附图说明
在附图中示出并且在以下阐述中进一步说明本发明的实施例。在附图中将执行相同或者是类似功能的构件或者是元件标记相同的附图标记。
图1示出了根据本发明的用于控制车辆中的人员防护装置的设备的实施例的示意性方框图；
图2示出了表示碰撞的信号曲线的示意图，该信号曲线由根据本发明的用于分析图1的车辆中的人员防护装置的设备产生和分析；
图3示出了硬碰撞过程中表示碰撞的信号曲线的示意图，该信号曲线由用于分析车辆中的人员防护装置的传统的设备产生和分析；
图4示出了软碰撞过程中表示碰撞的信号曲线的示意图，该信号曲线由用于分析车辆中的人员防护装置的传统的设备产生和分析；
图5示出了硬碰撞过程中表示碰撞的信号曲线的示意图，该信号曲线由根据本发明的用于分析图1的车辆中的人员防护装置的设备产生和分析；
图6示出了软碰撞过程中表示碰撞的信号曲线的示意图，该信号曲线由根据本发明的用于分析图1的车辆中的人员防护装置的设备产生和分析；
图7示出了根据本发明的用于分析图1的车辆中的人员防护装置的设备的触发线路的示意图；
图8示出了表示碰撞的信号曲线的示意图，其中该根据本发明的用于分析图1的车辆中的人员防护装置的设备通过反馈信号识别形变阶段的转变；
图9示出了表示碰撞的信号曲线的示意图，其中该根据本发明的用于分析图1的车辆中的人员防护装置的设备通过积分的反馈信号识别形变阶段的转变；
图10示出了表示碰撞的信号曲线的第二滤波曲线的示意图，其中该根据本发明的用于分析图1的车辆中的人员防护装置的设备通过滤波器比较来识别形变阶段的转变；以及
图11示出了表示碰撞的信号曲线的示意图，其中该根据本发明的用于分析图1的车辆中的人员防护装置的设备通过梯度方法来识别形变阶段的转变。
具体实施方式
车辆的溃缩区通常如此构建，即其具有不同的力水平。其中溃缩区的前方的结构具有最小的力水平，且较后的结构显示最高的力水平。因此在溃缩区变形的过程中力水平和测得的加速度会转变。在与硬的障碍物碰撞时，其中仅仅自身结构变形，在力水平的转变之间通过刚好变形的结构的立体形变一直显示力的下落。在软碰撞过程中不仅自身车辆而且对方车辆均变形。其中按照溃缩区的刚度分布自身形变的阶段与对方形变的阶段交替。在从自身变形到对方变形的过渡中所达到的力水平经常有所下降，并且之后在对方变形的阶段中保持在合适的恒定的水平(高位)。
如从图1和图2显而易见的是，根据本发明的用于控制车辆1内的人员防护装置30的设备5的所述实施例包括至少一个获取至少一个物理量的传感器单元20、22、24、26、28，以及分析与控制单元10，该分析与控制单元10根据所获取的至少一个物理量生成至少一条表示碰撞的信号曲线Acc。该分析与控制单元10根据车辆1的能量下降特性在生成的信号曲线Acc中确定至少一个时间阶段P1、P2并对其进行分析以进行碰撞分类和对人员防护装置30进行触发判定。
根据本发明该分析与控制单元10确定表示第一时间阶段P1的终点的信号曲线Acc中的至少一个第一特性时间点tp，并且从该至少一个第一特性时间点tp开始回溯确定至少一个能量下降的标志amax、amin、A、t2-t1、tp-t1。该分析与控制单元10根据该至少一个回溯确定的标志amax、amin、A、t2-t1、tp-t1进行碰撞分类并对人员防护装置30作出触发判定。在所述实施例中设置四个传感器单元20、22、24、26、28，其中第一传感器单元22布置在车辆正面区域中，第二和第三传感器单元24、26布置在侧面的车辆区域中并且第四传感器单元28布置在车辆1中的中部。这些传感器单元20、22、24、26、28包括例如加速度传感器，该加速度传感器获取在至少一个预定的空间方向，例如车辆纵向、车辆高度方向或车辆横向上的加速度。
为了评估碰撞曲线重要的是，对由加速度传感器确定的信号进行合适的滤波，以去掉来自所测得的信号的谐振、噪声和其他的不希望的效应。于是剩余的核心信号反映在碰撞过程中车辆1的溃缩区内进行的“微小的”形变过程。在所述实施例中该分析与控制单元10包括至少一个内部环形存储器12，以存储用于分析的在足够的持续时间内由传感器单元20、22、24、26、28获取的信号。替代方案能够是至少一个环形存储器12也布置在分析与控制单元10之外，例如布置在各个传感器单元20、22、24、26、28中。
第一能量降低尤其适用于第一特性时间点tp的定义，其例如在保险杠横梁中和在碰撞盒中实现。由于其良好的可重复性合适的是，以能够由此对碰撞类型和碰撞速度得出结论，更因为要求的触发时间在时间上也落在该区域中，且不能够等到处于后面的结构、例如纵梁的形变。
每个形变过程的标志是按照弹性形变，塑性形变和接着破坏或者是弯曲的次序。因此该标志的第一能量降低例如对此识别，突破如对保险杠横梁和碰撞盒来说典型的一定的最小力水平amin，且接着对信号进行足够强烈的下落。该下落能够要么是绝对的，要么相对于达到的最大力水平amax进行分析。如根据图2进一步显而易见的是，能够例如参考该达到的最大值amax确定出该下落25％(即到75％)的第一阈值a1以确定第一特性时间点tp。该最小力水平amin与要求的(相对的)信号下落a1的精确值尤其被有利地保持为可控的参数。
于是从碰撞开始t0到在时间点tp检测的力下落的时间区域被称为能量降低的第一阶段P1。替代方案也能够是将临近碰撞开始的小信号排除在外并且能量降低的第一阶段P1能够从时间点t1才开始，其中该信号曲线K1达到预定的第二阈值a2。该第二阈值a2能够完全类似于第一阈值a1或者相对于能量降低的第一阶段P1达到的最大值a2测量。在图2中选择例如达到的最大值amax的25％的相对阈值作为第一阶段P1的开始。
替代方案能够想到是另一方法，以识别能量降低的第一阶段P1且因此识别碰撞曲线中的第一特性时间点tp。下文参考图7到10阐述用于识别第一特性时间点tp的另一方法。
此时由能量降低的第一阶段P1能够推导若干物理标志，这些物理标志的特点是正进行的形变过程且因此允许对碰撞类型和碰撞速度的推论。因此能够例如确定获取的加速度的最大值amax，其表示在溃缩区达到的力水平，和/或关于该第一阶段P1的加速度值的积分，其表示减小的速度Dv1，和/或关于第一能量降低的部分区域A、A1、A2的积分和/或第一能量降低的第一阶段P1的持续时间(tp-t1)或者是宽度和/或上升时间(t2-t1)和/或梯度G和/或第一能量降低的信号形式和/或这些标志的结合，例如各个标志相互之间的比例且考虑用于评估。
图3和图4中分别示出了对上升时间(t2-t1)的通常的确定。为此确定持续时间(t2-t1)，该持续时间需要适当滤波的加速度信号K2、K3，以从固定的低阈值Lo_thd上升到固定的高阈值Up_thd。该低阈值Lo_thd也能够经常与该算法的起始阈值设置为相等。该持续时间(t2-t1)能够要么直接通过计时器确定，要么间接通过加速度信号K2、K3和低阈值Lo_thd之间的第一面积A1确定，要么通过高阈值Up_thd和加速度信号K2、K3之间的第二面积A2确定。
这些方法在图3中以表示与硬壁碰撞的第一信号曲线K2的示例示意性地示出，且在图4中以表示在软的障碍物中的碰撞的第二信号曲线K3的示例示意性地示出。其中阈值Up_thd，Lo_thd为正确地测量硬碰撞的上升而设置。但是因为这些阈值Up_thd，Lo_thd此时为固定的，所以其不利于软碰撞的上升分析：尽管这在开始时同样显示陡峭的上升，但是之后通过软碰撞的弯曲在力水平K3中产生高位。因此在软碰撞时对固定阈值的评估导致基本上更高的上升时间并且因此没有合适的用于评估碰撞速度或者是碰撞严重度的方法。
相反地图5示出了根据信号曲线K4回溯地或自适应地确定上升时间(t2-t1)。为此必须首先等待在第一特性时间点tp处能量下降的第一阶段P1的结束。如果其完成，那么能够回溯地进行上升评估且以调整后的阈值a1、a2进行。在此尤其有利的是，相对于能量降低的第一阶段P1达到的最大值amax选择低阈值a2和高阈值a2。由此能够例如确定信号曲线K4从最大值amax的25％上升到75％的持续时间(t2-t1)，从而高阈值或第一阈值a1与表示第一特性时间点tp的阈值相等。阈值a1、a2、amin的精确的百分比值尤其有利地保持为可控的参数。
此时借助于在能量降低的第一阶段P1调整的标志选择也能够为在图6中所示的软碰撞的信号曲线K6，通过针对该信号曲线的第一局部最大值amax确定的短的上升时间(t2-t1)正确地获取快速的加速度上升。该上升时间(t2-t1)能够再次直接通过计时器或者间接地通过确定阴影面积A1、A2确定。因为这些阈值a1、a2自身通过信号曲线K5达到的局部最大值amax测量，于是之后为了正确地确定时间同样有益地通过该局部的最大值amax标准化面积A1、A2。
此时根据这样确定的上升时间(t2-t1)能够根据等式(G1)通过简单的除法得到梯度G。
G＝delta_a/(t2-t1) (G1)
对所示的实施例得到：
G＝(0.75*amax-0.25*amax)/(t2-t1)＝amax/(2*(t2-t1))
对若干碰撞类型(例如ODB)所要求的触发时间处于能量降低的第一阶段P1终点处的第一特性时间点tp之后。因此这对精确且鲁棒的触发判定来说是重要的，以使用为及时的碰撞分类还提供的用于进一步分析的时间段。
能量降低的第二阶段P2能够以不同的方式定义。例如识别表示能量降低的第二阶段P2的终点的第二特性时间点能够，类似于上述在能量降低的第一阶段P1的终点识别第一特性时间点tp进行和/或通过从在第一阶段P1的终点处的第一特性时间点tp的固定的时间段进行和/或通过从在第一阶段P1的终点处的第一特性时间点tp的固定的速度下降Dv2进行。替代方案能够等待，直到在整个碰撞曲线中达到一定的总速度下降Dv。在这种情况下在在第一阶段P1时已经获得剧烈的速度下降Dv1的碰撞时，相应的第二阶段P2持续更短且相反。
作为在第二阶段P2的能量降低的标志能够例如确定如能量降低的第一阶段P1相同的标志。因此能够例如在第二阶段P2合计所获取的加速度且确定第二阶段P2的速度下降Dv2。此外能够在第二阶段P2确定最小加速度amin。
此外还能够产生一起评价第一阶段P1和第二阶段P2的标志。相应的部分标志的比例或者是商尤其允许关于加速度特性的等同性的结论。因此能够例如确定第二阶段P2的速度下降Dv2与第一阶段P1的总速度下降Dv1之比和/或确定第二阶段P2的速度下降Dv2与总速度下降Dv之比和/或第二阶段P2的最大加速度amax与第一阶段P1的最大加速度amax之比和/或确定第二阶段P2的平均加速度与第一阶段P1的平均加速度之比和/或确定第二阶段P2中的平均加速度与第一阶段P1中的最大加速度amax之比和/或确定第二阶段P2的最小加速度amin与第一阶段P1中的最大加速度amax之比和/或第一阶段P1的最大加速度amax与第二阶段P2的最小加速度amin之差与第一阶段P1的最大加速度amax之比作为标志并且分析以进行碰撞分类和触发判定。类似的还能够定义另一碰撞阶段。
为了进行碰撞辨别能够使用所有所述的标志。最合适的是，分析标志的结合，以能够由此精确地识别各个碰撞类型。例如以100％覆盖的硬碰撞与以大于20km/h的速度的硬碰撞，通过最大加速度amax的高值，通过上升时间(t2-t1)的小的值和通过在非触发状态的能量降低的第一阶段P1的持续时间(t2-t1)的小的值区分。在软障碍物(ODB)中的偏移碰撞与非触发状态例如通过能量降低的第一阶段P1的上升时间(t2-t1)中的小的值，通过能量降低的第二阶段P2的最小的值中的小的值和通过第二阶段P2中的速度下降低Dv2与第一阶段P1中的速度下降Dv1之比区分。因此出现了，总结所谓的触发线路中的标志碰撞类型，该触发线路将所得的不同标志与阈值进行比较。于是标志访问的结果能够逻辑地关联。这种触发线路的示例如图7所示。
对以比例或者商所示的所有上述标志，也能够规避除法，通过在阈值比较(标志＝分子/分母>阈值)的曲线中分子增大到阈值层面，即以形式(分子>阈值＊分母？)进行阈值询问，或者改变另外作为分母的功能的阈值。
这种触发线路的输出端此时能够直接或者间接地用于控制人员防护装置30。其中间接控制例如包括对一定的碰撞类型延迟触发，对其来说还未达到用于确定时间点所要求的触发时间，和/或包括与传统的，以传统确定的标志工作的算法的标志的结合。该结合能够例如通过逻辑与关系和/或通过阈值调整在传统算法中在根据本发明的标志确定的结果进行。
如由图7显而易见的是，在所示触发线路中作为第一标志检查，平均的局部最大值amax是否大于第一阈值Thd1。作为第二标志检查，上升时间(t2-t1)是否小于第二阈值Thd2。作为第三标志检查第一阶段P1的持续时间(tp－t1)是否小于第三阈值Thd3。作为第四标志将第二和第三标志通过逻辑或函数相互关联。作为第五标志检查，在第一阶段P1时的速度下降Dv2是否大于第四阈值Thd4。作为第六标志检查，在第一阶段P2时的速度下降Dv2是否大于第五阈值Thd5。为了为人员防护装置生成触发信号在所示触发线路的实施例中将第一标志、第四标志、第五标志和第六标志通过逻辑与函数相互关联，从而当通过该逻辑与函数关联的标志是真的，仅生成触发信号。
如上述已经进行的，在硬碰撞中力水平的转变能够简单地通过足够大的信号下落来识别。在软碰撞过程中到此所述的措施仅部分地起作用，因为力下落不是一直足够明显，而是经常产生力高位。因此下文阐述用于识别形变阶段的转变的一些其他方法。
如由图8显而易见的是，基于第一识别，在所示信号曲线K6中参考最大值amax将反馈信号绝对地、即amax－a，或者相对地，即(amax－a)/amax与阈值Thd(amax，t)进行比较。当表示所获取的加速度的信号曲线K6，下跌到参考最大值amax的，关于时间的阈值之下时，识别到转变。该阈值Thd(amax,t)以合适的方式与增加的时间从到达最大值amax上升，以因此实现识别。即识别形变阶段的转变，如果满足第一等式(U1)
(amax-a)>g(t) (U1)
或者满足第二等式(U2)
(amax-a)/amax>f(t) (U2)
该评估相对的反馈信号的第二等式(U2)，也能够转换为第三等式(U3)。
(amax-a)>f(t)＊amax (U3)
由第三等式(U3)得到根据第四等式(U4)的一般化形式。
(amax-a)>F(amax，t) (U4)
因此识别到形变阶段和第一特性时间点tp的转变，如果反馈信号超过阈值F(amax，t)，该阈值与达到的最大值amax和从达到最大值amax的时间t有关。为了优化直观性在图8中第四等式(U4)转换为等式(U5)。
a<(amax－F(amax,t))＝Thd(amax,t) (U5)
即加速度a必须下降到阈值Thd(amax,t)之下，该阈值Thd(amax,t)与达到的最大值amax以及从达到该最大值amax开始的时间t有关。通常该阈值Thd(amax,t)随着上升的最大值amax和上升的时间t增大。代替从到达amax开始的时间t该阈值Thd(amax,t)也能够随着其他在碰撞曲线中上升的标志变化，例如第一或第二加速度积分。
代替最大值amax该阈值在等式(U4)和(U5)中也能够随着到目前为止测量的信号曲线K6的“信号强度”的标志变化，例如随着平均加速度变化。
如由图9显而易见的是，第二识别基于信号曲线K7的积分的反馈信号。在该技术方案中不仅评估信号曲线K7的反馈信号(amax－a)的当前值，而且还评估其积分A。当总计的信号差(amax－a)超过一定的阈值时，能够例如识别形变阶段的转变。这是在所示实施例中在第一特性时间点tp处的情况。其中该总计能够例如关于任意长的时间段实现或者从分析与控制单元10的环形存储器12中进行窗口显示。最合适的是该阈值还相对于达到的信号最大值变化，即由第六等式(U6)得到转换识别。
∑(amax-ai)＞factor·amax (U9)
以最大值amax代替也能够参考到目前为止的信号曲线K7的信号强度量，例如平均的加速度或积分的加速度，测量阈值。因此在一般的形式中该识别由第七等式(U7)得出。
∑(amax-ai)＞F({ai}) (U7)
其中式{ai}包括从事件开始时的所有加速度值或者是由此推导的标志。
如由图10显而易见的是，第三识别基于滤波比较。该对力水平变换的第三识别在于，将不同强度滤波的加速度值进行比较。在图10中第一信号曲线K8表示第一滤波曲线且第二信号曲线K9表示第二滤波曲线。其中该滤波能够通过常见的低通滤波器或者还通过具有窗口长度的标准化的不同长度的窗口积分实现。该时间点相当于第一特性时间点tp，在该时间点处第二信号曲线K9的强烈滤波的信号达到或者超过第一信号曲线K8的较弱地滤波的信号值。
记忆时间短的弱滤波的信号在碰撞开始的信号上升处快速反映为具有更长记忆时间的强烈滤波的信号。但是当此时在碰撞曲线中该强烈滤波的信号达到弱滤波的信号时，这意味着，两个滤波的信号在其各自的“记忆时间”内具有同样高的平均值。这是恒定的加速度或者是力高位的标志。如图10中显而易见的，这两个信号曲线K8、K9在第一特性时间点tp处具有同样高的平均值。第八等式(U8)显示可能的简单的询问。
aK9＞＝aK8 (U8)
在此aK8表示第一信号曲线K8的值且aK9表示第二信号曲线K9的值。显然在此也能够想到更为复杂的规则。因此其也能够例如是足够的，当强烈滤波的信号一个接一个地足够地接近各自周期的弱滤波的信号时，或诸如此类，那么其也能够例如是足够的。
如由图11显而易见的是，第四识别基于梯度方法。该方法的基础是，检测非常小的信号上升或者信号曲线K10的梯度G。最合适的是通过更多的周期评价梯度G。这意味着，信号差(ai－a(i－1))关于多个周期求平均值，这相当于确定差(ai－a(i－n))。此外相对于达到的加速度水平设置梯度G。这意味着，识别高位且因此识别出形变阶段的变换，当上n个周期的信号曲线K10的上升低于与达到的加速度水平相关的阈值时。因此这种相对梯度例如通过第二等式(G2)给出。
在此n个周期的信号上升相对于当前加速度或者n个周期前的加速度的平均值设置。替代方案能够是对上n个周期的真实平均值进行标准化，如第三等式(G3)所示。
其中简单起见能够省略因子1/(n+1)。替代方案也能够是放弃平均加速度的标准化。因此能够检测到高位，当(标准的)梯度根据新的等式(U9)低于一定的阈值时。
NormGrad＜Thd (U9)
为了避免除法还能够将非标准的梯度代替梯度的标准化与阈值进行比较，该阈值通过所观察的值的平均加速度，或者还通常是该值的函数，如由第十等式(U10)所显而易见的。
Gradi＝ai-ai-n＜Thd＊(ai+ai-n)＝F({ai，...，ai-n}) (U10)
更普遍的能够是该阈值基于从事件开始的所有加速度值以及由此推导的标志，例如速度下降Dv变化。
该第四识别尤其具有以下优点，不需要用于识别的信号下落，而是在稍微上升的信号中也还可能识别。这在第一第二识别方法中是不可能的且在第三识别方法中仅在足够小的滤波差别才是可能的。
对所有在此所述的识别方法来说重要的是，当超过一定的最小加速度水平amin时，之后才在碰撞曲线中检测水平转换。在此所述的用于识别形变阶段的转换的方法能够与回溯的标志确定结合由到此为止的信号曲线或者是加速度特性使用。但是在与软的障碍物的碰撞中第一形变阶段的终点正好通过自身形变向对方形变的转换表征，这通过上述识别实现。
优化上述用于识别形变阶段的转换的方法特别以识别软碰撞。尽管如此这些条件也满足硬碰撞，其能够简单地通过信号下落识别。但是因为在硬碰撞时仅自身结构变形，平均的力水平处于限定的高值。反而在与侵入对方车辆的软碰撞中未达到该高的力水平。因此能够通过简单附加地访问达到的力水平amax区分硬碰撞与软碰撞。如果识别力水平变换且该力水平或者是最大值amax处于第二阈值之下，那么存在软碰撞。在此第一阈值能够与第二阈值相等。
此时该碰撞辨别硬/软能够间接地或者直接地，例如与其他识别结合，使用，以能够鉴于软碰撞调整主算法的触发阈值。在保持使用信号标志的情况下除了阈值调整还能够想到，在识别软碰撞时转换到用于软碰撞的独立的“触发线路”，其中将其他的信号标志或者信号标志结合与阈值进行比较。
Claims (14)
1.一种用于控制车辆中的人员防护装置的设备，所述设备具有至少一个传感器单元(20、22、24、26、28)，所述至少一个传感器单元(20、22、24、26、28)获取至少一个物理量，所述设备还具有分析与控制单元(10)，所述分析与控制单元(10)根据所获取的至少一个物理量生成至少一个表示碰撞的信号曲线，其中，所述分析与控制单元(10)根据所述车辆(1)的能量衰减特性在所生成的信号曲线(K1、K4至K10)中确定至少一个时间阶段(P1、P2)并且分析以进行碰撞分类和对人员防护装置进行触发判定，其特征在于，所述分析与控制单元(10)确定信号曲线(K1、K4至K10)中的表示第一时间阶段(P1)的终点的至少一个第一特性时间点(tp)，并且从所述至少一个第一特性时间点(tp)出发回溯地计算至少一个能量降低的标志(amax、amin、A、A1、A2、Dv1、Dv2、tp-t1、t2-t1、G)，其中，所述分析与控制单元(10)根据回溯地计算的所述至少一个能量降低的标志(amax、amin、A、A1、A2、Dv1、Dv2、tp-t1、t2-t1、G)进行碰撞分类和对人员防护装置(30)进行触发判定。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述能量衰减特性的第一时间阶段(P1)由所述车辆(1)的外部的溃缩区元件确定。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述分析与控制单元(10)测定所述信号曲线中的局部最大值(amax)。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述分析与控制单元(10)将所述信号曲线中的所述局部最大值(amax)与至少一个阈值进行比较并且通过所述比较来识别硬碰撞或软碰撞。
5.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述分析与控制单元(10)根据所述局部最大值(amax)来确定信号曲线(K1、K4、K5、K6)中的所述第一特性时间点(tp)。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述分析与控制单元(10)通过信号反馈或者积分的信号反馈来绝对地或者参考所述局部最大值(amax)地确定所述第一特性时间点(tp)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其特征在于，所述分析与控制单元(10)以不同的强度滤波所述信号曲线并且将所生成的多个用于测定所述第一特性时间点(tp)的滤波曲线相互比较。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其特征在于，所述分析与控制单元(10)通过梯度计算来确定所述第一特性时间点(tp)。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其特征在于，所述分析与控制单元(10)回溯地计算在所述第一时间阶段(P1)内部的最大达到的力水平(amax)和/或在所述第一时间阶段(P1)内部下降的速度(Dv1)和/或在所述第一时间阶段(P1)的信号曲线(K1、K4至K10)的部分区域上的积分和/或所述第一时间阶段(P1)的持续时间(tp-t1)和/或所述信号曲线(K1、K4、K5)的上升时间(t2-t1)和/或所述第一时间阶段(P1)的信号曲线(K10)的梯度(G)。
10.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其特征在于，所述分析与控制单元(10)针对所述第一时间阶段(P1)回溯地计算的多个能量降低的标志(amax、amin、A、A1、A2、Dv1、Dv2、tp-t1、t2-t1、G)和/或用于进一步分析的多个中间量(a1、a2、Thd(amax,t))逻辑地和/或数学地相互结合和/或关联。
11.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其特征在于，所述分析与控制单元(10)通过表示第二时间阶段(P2)的终点的在所述信号曲线(K1、K4至K10)中的第二特性时间点来限定与所述第一时间阶段(P1)相邻的第二时间阶段(P2)。
12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述分析与控制单元(10)根据在所述第一特性时间点(tp)之后出现的局部最大值和/或通过不同的滤波曲线和/或通过梯度计算和/或通过从所述第一特性时间点(tp)开始的固定的时段和/或从所述第一特性时间点(tp)开始的固定的速度下降(Dv2)和/或预定的速度下降(Dv)来确定在所述信号曲线(K1、K4至K10)中的所述第二特性时间点。
13.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述分析与控制单元(10)回溯地计算在所述第二时间阶段(P2)的内部下降的速度(Dv2)和/或在所述第二时间阶段(P2)的内部的最小的力水平(a_min)。
14.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述分析与控制单元(10)针对所述第一时间阶段(P1)和所述第二时间阶段(P2)回溯地计算的多个能量降低的标志(amax、amin、A、A1、A2、Dv1、Dv2、tp-t1、t2-t1、G)和/或用于进一步分析的多个中间量(a1、a2、Thd(amax,t))逻辑地和/或数学地相互结合和/或关联。
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| GR01 | Patent grant | ||
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