CN111132875A - 产生用于触发机动车的至少一个安全功能的触发信号的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于产生触发信号的方法，该触发信号用于触发机动车(1)的至少一个安全功能(5)，该方法至少包括以下方法步骤：a)接收来自至少两个压力软管传感器(2、3)的相应的信号；b)从根据步骤a)接收的信号中确定至少一个碰撞参数；c)根据在步骤b)中确定的至少一个碰撞参数输出用于至少一个安全功能(5)的触发信号。

Description

产生用于触发机动车的至少一个安全功能的触发信号的方法
背景技术
多年来都在使用压力软管传感器(PTS)来探测行人与机动车前部的碰撞。在此，压力软管通常位于保险杠横梁与保险杠横梁前面的吸收泡沫之间。压力软管中充满空气，并且在压力软管端部分别以压力传感器封闭。由此，在与行人碰撞时发生的泡沫变形会导致软管的压缩，从而将由两个压力传感器测量到压力信号。压力信号将由控制单元(通常由中央安全气囊控制单元)读取并且进行处理，以探测行人碰撞。
车辆事故通常由安装在车辆隧道上的安全气囊控制单元利用加速度传感器系统来识别，必要时补充有外部传感器系统。
发明内容
在此提出了一种特别有利的方法来产生用于触发机动车的至少一个安全功能的触发信号。从属权利要求提出了该方法的特别有利的改进方案。
所说明的方法特别是基于以下认知：压力软管不仅可用于行人检测，而且可用于改善对车辆事故的检测。这特别是适用于特殊车辆碰撞，例如中心柱碰撞。由于在柱碰撞的情况下没有击中车辆的碰撞结构，因此利用传统的碰撞传感器只能相对较晚地被检测到，相反通过压力软管可以很快地被检测到。另外，利用所说明的方法可改善行人保护检测，并且可提高其鲁棒性。
对于所说明的方法，设置有至少两个压力软管传感器。基于这些传感器，可识别出碰撞的特别重要的特征，例如碰撞速度(也可称为侵入速度)和/或碰撞方向，并且这些特征可用于改善碰撞检测和安全功能(例如约束装置)的触发。
因此，通过所述方法特别是使得能够对约束装置进行更精确和鲁棒的控制。这特别是可通过显性确定对于碰撞严重性至关重要的碰撞速度和碰撞方向等参数来完成。这利用传统传感器系统无法实现。相反，当前的碰撞算法以隐性特征工作，这些隐性特征仅可使得间接得出关于这些中心参数的结论。这导致对碰撞严重性和碰撞类型的检测相对不精确。
对于所述方法，优选地使用具有两个压力软管传感器的系统(即2-PTS系统)。压力软管传感器优选地在空间上彼此间隔地布置。包括两个压力软管传感器的布置方式特别是具有两个明确定义的接触开关(压力软管传感器)的系统。压力软管传感器优选地布置在机动车的(特别是前部的)溃缩区中。由此可确定碰撞严重性的中心参数，特别是碰撞速度和/或碰撞方向。显性确定碰撞速度和/或碰撞方向可实现更精准的碰撞检测，从而可控制对于所确定的碰撞严重性所需的约束装置。
所述方法特别是包括方法步骤a)至c)，这些方法步骤优选地以给定顺序执行。
在所述方法的步骤a)中，从至少两个压力软管传感器接收相应的信号。
压力软管传感器优选分别具有充气的软管(优选由包含硅酮的材料制成)，该软管在一端、优选在两端以压力传感器封闭。下文中示例性地假设每个压力软管传感器设置有两个压力传感器。利用压力传感器可记录数据，从这些数据中可推断出对软管的撞击。通过相应的电子设备可从这些数据中特别是产生压力软管传感器的信号。在此，该信号特别是可表明压力软管传感器检测到碰撞的事实。信号输出的时间点可表明碰撞的时间点(可能延迟一定的处理时间)。替代地，该信号也可连续输出并且在检测到碰撞的情况下以预定方式变化。
至少两个压力软管传感器的信号优选地被控制单元接收，该控制单元被设计和配置用于执行所说明的方法。
在所述方法的步骤b)中，从根据步骤a)接收的信号中确定至少一个碰撞参数。
作为碰撞参数可考虑使用能够表征机动车事故的特征的任何变量。碰撞参数优选地被定义为：该碰撞参数可以说明事故类型和/或事故严重性。碰撞参数特别是可以在控制单元中通过使用相应的软件来确定。
在所述方法的步骤c)中，根据在步骤b)中确定的至少一个碰撞参数，输出用于至少一个安全功能的触发信号。
该至少一个安全功能例如可以是安全气囊、安全带张紧器或对机动车控制系统的干预(例如通过自动紧急制动和/或自动引入的规避操作)。机动车优选包括多个安全功能。至少一个安全功能可特别是由触发信号触发，该触发信号优选地特别是由控制单元输出。利用所述方法的步骤c)，在触发至少一个安全功能时可考虑由碰撞参数可识别出的事故类型和/或事故严重性。因此，至少一个安全功能的触发的时间点和/或类型可根据碰撞参数来确定。还可确定到底是否应触发该至少一个安全功能。此外，在有多个安全功能的情况下，则还可选择待触发的安全功能和/或可决定按哪种顺序来触发这些安全功能。
在该方法的一种优选的实施方式中，在步骤a)中接收来自至少两个压力软管传感器的相应的信号，该压力软管传感器至少在机动车的行驶方向上彼此间隔地设置。
在此，行驶方向应理解为机动车在正常向前行驶时的运动方向。正面碰撞可首先被在行驶方向上更靠前的压力软管传感器检测到，并且在延迟之后才被另一压力软管传感器也检测到。通过两个压力软管传感器检测到碰撞的时间差特别是可以确定碰撞速度。
在竖直方向上，即特别是横向于(或垂直于)行驶方向的方向上，压力软管传感器同样可以彼此间隔开。还可行的是，压力软管传感器在竖直方向上布置在相同的高度。
在该方法的另一优选的实施方式中，在步骤a)中接收的至少两个压力软管传感器的信号分别表示以下参数中的至少一个：
–撞击时间点t1、t2，和
–撞击位置s1、s2。
接收到的信号表示所述参数撞击时间(t1、t2)和撞击位置(s1、s2)，这特别是指在接收到的信号中包含可从中确定所述参数的信息。在步骤a)中，优选接收相对于来自压力软管传感器的压力曲线。然后在控制单元中(优选在其中还执行其他方法步骤的控制单元中)可从这些压力曲线中计算出撞击时间(t1、t2)和撞击位置(s1、s2)。
在碰撞到障碍物时，首先(在时间点t1)第一压力软管然后(在时间点t2)第二压力软管依次地变形。两者变形都会导致压力立即增大，从而在封闭相应压力软管的压力传感器处产生压力信号。例如可在控制单元中通过各个压力软管传感器的相应第一压力传感器的阈值超出来检测各个时间点t1和t2。
撞击时间点t1或t2可理解为利用第一或第二压力软管传感器检测到碰撞的时间点。撞击位置s1或s2为利用第一或第二压力软管传感器检测到碰撞的位置。优选沿着各个压力软管传感器来定义s1和s2。因此，s1和s2例如可表示在撞击位置和压力软管中心之间的距离。
在该方法的另一优选实施方式中，在步骤b)中确定的至少一个碰撞参数是以下参数中的至少一个：
–碰撞速度的值
Figure BDA0002423088060000044
–碰撞速度沿机动车行驶方向的分量vintr,x，
–碰撞角α。
碰撞速度vintr为矢量，其包含至少一个沿机动车行驶方向x的分量vintr,x和与之垂直的分量vintr,y。
Figure BDA0002423088060000041
为向量vintr的值。碰撞角α为碰撞物体撞击机动车或撞击机动车前侧的角度。
由在时间点t2(第二压力软管中压力增大)和t1(第一压力软管中压力增大)之间的时间差Δt＝t2-t1以及沿行驶方向在两个压力软管传感器之间的纵向距离d可直接将(平均)碰撞速度
Figure BDA0002423088060000042
确定为
Figure BDA0002423088060000043
如果两个压力软管传感器都位于机动车中非常靠前的位置(特别是在较硬的碰撞结构(如碰撞吸能盒)前面)，则可非常近似地假设，在两个压力软管传感器发生变形的碰撞初期尚未由于碰撞而发生明显的速度下降。碰撞速度越高，则越是这样。也就是说，两个碰撞对象仍近似于以初始速度运动。这意味着，根据公式(1)确定的平均碰撞速度也相当于最初(初始)碰撞速度vintr,x(0)，
Figure BDA0002423088060000051
如果第二压力软管传感器在行驶方向上布置在机动车中更靠后的位置，并且在第二压力软管传感器变形之前较硬的碰撞结构(如碰撞吸能盒)必定已变形，则在时间点t2碰撞速度已经下降。这特别是适用于慢速碰撞，其中碰撞结构的变形导致更大的降速。在这种情况下，所测得的平均碰撞速度将略低于初始碰撞速度，
Figure BDA0002423088060000052
也就是说，碰撞得越慢则越明显。有趣的是，由此以这种方式测得的
Figure BDA0002423088060000053
与最初“更正确的”信息vintr,x(0)相比甚至更适用于区分快速碰撞和慢速碰撞。
如果在这种情况下仍然确定初始的vintr,x(0)，则可通过机动车在碰撞中的减速dv(t)来估计碰撞速度的降低。此外，特别是在该方法的另一优选实施方式中，在步骤b)中，在确定碰撞速度vintr作为至少一个碰撞参数时，将考虑机动车由于碰撞而导致的至少一个减速度。
机动车的减速优选在控制单元(尤其可以是中央安全气囊控制单元)中通过所测得的纵向加速度信号a(t)的积分来确定。在此应注意的是，在碰撞时的碰撞速度由事故当事方的相对速度和刚度比决定，而速度降低由事故当事方的相对速度和质量比决定。由于车辆质量和刚度表现出一定的相关性，因此一个很好的近似值是对于碰撞速度的降低使用以车辆特定因子f重新缩放的减速。理想情况下，因子f还包含通过C2X通信接收到的关于事故当事方的质量和刚度的信息。
因此，一般而言可使用以下公式：
vintr,x(t)＝vintr,x(0)-f·dv(t)。 (4)
vintr,x(t1)＝vintr,x(0)-f·dv(t1)≈vintr,x(0)。 (5)
vintr,x(t2)＝vintr,x(0)-f·dv(t2)。 (6)
公式(5)中的简化表示在保险杠泡沫变形时整个车辆的速度下降不可测。因此，特别是可忽略dv(t1)。
在假设线性下降的情况下则例如有：
Figure BDA0002423088060000061
从而
vintr,x(0)＝d/Δt+(dv(t1)+dv(t2))/2≈d/Δt+dv(t2)/2 (8)
由于可精确地确定曲线dv(t)，因此不一定非要求线性下降的假设。vintr,x(0)的精确确定也是可行的。通过在时间点t1和t2之间对vintr,x(t)进行积分刚好得出在两个压力软管传感器之间的距离d，
Figure BDA0002423088060000062
从而
Figure BDA0002423088060000063
由此，用于确定初始碰撞速度的特别通用的法则为：确定时间点t1和t2并且形成差值Δt；在这两个时间点之间进行减速的积分并且根据公式(9)进行计算。
而实际上公式(8)和(1)也可使得足够精确地确定。
在公式(1)的另一实现方式中还可行的是，非显性地计算出碰撞速度，而是仅考虑与碰撞速度成反比的时间差Δt。
由压力软管传感器的左侧和右侧上的压力信号之间的传播时间差ΔT＝TL-TR可确定撞击位置s1或s2。由于从撞击位置s(例如从中轴线测得)到两个压力传感器(在其之间路径差为2s)的不同路径导致不同的信号传播时间，因此撞击位置s由时间差ΔT和声速c得出：
s＝cΔT/2。 (10)
如果在当前传感器配置中将此方法应用于两个压力软管传感器，则会获得两个撞击位置s1和s2。两个位置之差可推断出碰撞方向。例如，碰撞角α可通过以下公式直接确定：
tan(α)＝(s1-s2)/d。 (11)
在此，根据公式(11)也可以不显性地计算出碰撞角，而是取而代之使用撞击位置之差s1-s2。
在以α≠0发生碰撞的情况下，实际上需要更大的侵入路径，以便从第一压力软管传感器的变形达到第二压力软管传感器的变形。该侵入路径为
Figure BDA0002423088060000071
代替公式(1)的纵向碰撞速度
Figure BDA0002423088060000072
得出平均矢量碰撞速度
Figure BDA0002423088060000073
的值为
Figure BDA0002423088060000074
方向已由上面确定的碰撞角α给出。
所确定的特征，即特别是所确定的碰撞速度和/或所确定的碰撞角，可用于直接或间接地触发至少一个安全功能(即特别是约束装置)。为此，以下两个实施方式是特别优选的。
在该方法的一个优选实施方式中，在步骤c)中，当碰撞速度沿机动车行驶方向的分量vintr,x或碰撞速度的值
Figure BDA0002423088060000075
超过第一预定阈值时，则输出触发信号。
所确定的碰撞速度和碰撞方向的特征代表事故严重性的中心参数，从而可直接用于控制至少一个安全功能。然而，这需要将压力软管非常稳固地集成到机动车中，并且需要可对压力软管系统中的故障(特别是包括压力软管中的裂纹)进行完全诊断。
在该实施方式中，对于前部算法(例如安全带张紧器、第一级安全气囊、第二级安全气囊等)的触发阈值，可将第一阈值Thd应用于多个碰撞速度中的一个碰撞速度。
第一阈值特别是可以被预设为固定值。
在该方法的另一优选实施方式中，第一预定阈值至少根据压力软管传感器中的至少一个压力软管传感器的撞击位置s1、s2和/或根据碰撞角α而被预设。
第一预定阈值特别是可作为碰撞角α的函数而变化。例如可通过根据公式(2)的平均纵向碰撞速度
Figure BDA0002423088060000076
来达到触发决策，前提是满足以下条件：
Figure BDA0002423088060000081
例如，对于α＝0°优选地应用20km/h的第一阈值，并且对于α＝30°优选地应用26km/h的第一阈值。特别是可将阈值曲线定义为碰撞角α的连续函数。替代地，阈值可以阶梯状地在某些角度范围上变化。
上面介绍的碰撞速度的其他参数也可用于阈值比较。如果已将矢量碰撞速度的值用于类似于公式(14)的阈值问询，则作为碰撞角α的函数的变化例如可更小。
在该方法的另一优选实施方式中，在步骤c)中，当至少两个压力软管传感器的撞击时间点t1、t2之差Δt低于第二预定阈值时，则输出触发信号。
第二阈值特别是可以被预设为固定值。
在该方法的另一优选实施方式中，第二预定阈值至少根据压力软管传感器中的至少一个压力软管传感器的撞击位置s1、s2和/或根据碰撞角α而被预设。
在该实施方式中，除了碰撞方向之外，还将同时使用对第一压力软管的撞击位置s1。由此可将所谓的偏移碰撞(其中s1明显不同于零，而α近似于零)区别于具有完全覆盖范围的碰撞(其中s1和α都分别近似于零)。公式(14)于是可以被推广为
Figure BDA0002423088060000082
或更普遍地推广为
Figure BDA0002423088060000083
这是因为碰撞角α本身根据公式(11)就是s1和s2的函数。
还可将阈值问询直接应用于所测得的时间差Δt。公式(16)的等效标准例如为Δt<Thd′(s1,s2)。 (17)
在该方法的另一优选实施方式中，在步骤c)中进一步根据附加的碰撞检测装置的至少一个参数来输出触发信号。
在该实施方式中，至少一个安全功能不是仅通过机动车前部区域中的压力软管传感器系统来触发。附加地，例如可使用常规的加速度传感器系统作为附加的碰撞检测装置。一种优选的方法在于，在步骤c)中影响基于加速度的传统算法的灵敏度。该影响优选为所识别的碰撞速度、撞击时间点t1和t2之间的时间差Δt、碰撞角α和/或撞击位置s1和s2的函数。例如，如果满足类似于公式(14)至(17)的条件，则会变得灵敏化。灵敏化本身可通过降低现有触发逻辑中的触发阈值或通过切换成其他更灵敏的触发逻辑来实现。该过程也可称为“路径设计”。
作为另一方面，提出了一种用于执行所述方法的机动车控制单元。上面针对该方法说明的特定优点和设计特征可被应用并转用到控制单元上。
此外，提出了一种计算机程序，其被设置为执行所述方法的所有步骤。另外，提出了一种机器可读的存储介质，该存储介质上存储有所述计算机程序。上面针对方法和控制单元所述的特定优点和设计特征可被应用并转用到计算机程序和机器可读的存储介质上。
附图说明
下面将参考附图更详细地解释本发明的其他细节和一个实施例，然而本发明并不局限于该实施例。其中：
图1示意性地示出了具有两个压力软管传感器的机动车的图示，其被设置为执行所说明的方法，
图2示意性地示出了图1的机动车的侧视截面图，
图3示意性地示出了图1和图2的机动车的压力软管传感器中的压力时间曲线，
图4示意性地示出了图1和图2的机动车的压力软管传感器的放大图，
图5示意性地示出了所述方法的图示。
具体实施方式
在图1中示出了具有第一压力软管传感器2和第二压力软管传感器3的机动车1。两个压力软管传感器2和3都连接到控制单元4。通过控制单元4可触发安全功能5。为此，控制单元4还与附加的碰撞检测装置6连接。在行驶方向x(在此图中从下向上)中，两个压力软管传感器2和3以距离d彼此间隔地布置。同样还标记了竖直方向(z)。
图2示出了在图1的机动车1中的2-PTS系统的可行实施方式。在此，第一压力软管传感器2通常在保险杠9中安装在吸收泡沫7的凹槽中，该吸收泡沫安置在横梁14上。在该示例中，第二压力软管传感器3安装在散热器横梁15上。在此并非设置泡沫，而是设置机械元件作为吸收元件8(“能量吸收器”)。在此，具体设计不是决定性的。吸收元件8的作用仅仅在于将力受控地耦合到第二压力软管传感器3上并对其进行机械保护。图2的示例特别是示出了压力软管传感器2和3不一定布置在相同的高度上(在图示中沿从上向下的方向)。
在图3中示出了在图1和图2的机动车1的压力软管传感器2和3中压力p的时间曲线。利用第一压力软管传感器2的左侧压力传感器记录第一压力信号10，并且利用第一压力软管传感器2的右侧压力传感器记录第二压力信号11。利用第二压力软管传感器3的左侧压力传感器记录第三压力信号12，并且利用第二压力软管传感器3的右侧压力传感器记录第四压力信号13。特别是可看出，在第二压力软管传感器3中的压力上升比在第一压力软管传感器2中出现得更晚。根据压力软管传感器2和3之间的距离d，撞击时间点t1和t2相差时间差Δt。此外还可看出，在各个左侧压力传感器中的压力上升发生得更早。这是因为在该示例中撞击位置位于机动车1的中心的左侧，并且压力波相应地更早到达左侧压力传感器。因此，在此示例中其为左侧碰撞。
在图4中示出了图1和图2的机动车1的压力软管传感器2和3的放大图。在此，行驶方向x指向上方。特别是可看到两个压力软管传感器2和3之间的纵向(即沿方向x测得的)距离d。箭头16表示碰撞对象的撞击。该撞击以碰撞角α发生。从压力软管传感器2和3的(以虚线表示的)中心测量，撞击位置s1和s2表示碰撞对象撞击到压力软管传感器2和3上的位置。
图5是用于产生触发机动车1的至少一个安全功能5的触发信号的方法的示意图，该方法包括以下方法步骤：
a)接收来自至少两个压力软管传感器2和3的相应的信号；
b)从根据步骤a)接收到的信号中确定至少一个碰撞参数；
c)根据在步骤b)中确定的至少一个碰撞参数，输出用于至少一个安全功能5的触发信号。

Claims (13)

1.一种用于产生触发信号的方法，所述触发信号用于触发机动车(1)的至少一个安全功能(5)，所述方法至少包括以下方法步骤：
a)接收来自至少两个压力软管传感器(2、3)的相应的信号；
b)从根据步骤a)接收的所述信号中确定至少一个碰撞参数；
c)根据在步骤b)中确定的所述至少一个碰撞参数，输出用于所述至少一个安全功能(5)的所述触发信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤a)中接收来自如下的至少两个压力软管传感器(2、3)的相应的信号，所述至少两个压力软管传感器至少在所述机动车(1)的行驶方向(x)上彼此间隔地布置。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤a)中接收的所述至少两个压力软管传感器(2、3)的信号分别表示以下参数中的至少一个参数：
–撞击时间点(t1、t2)，和
–撞击位置(s1、s2)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤b)中确定的所述至少一个碰撞参数是以下参数中的至少一个参数：
–碰撞速度的值
Figure FDA0002423088050000011
–所述碰撞速度沿所述机动车(1)的行驶方向(x)的分量(vintr,x)，–碰撞角(α)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤b)中，在确定碰撞速度(vintr)作为所述至少一个碰撞参数时将考虑所述机动车(1)由于碰撞而导致的至少一个减速度。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤c)中，当所述碰撞速度沿所述机动车(1)的行驶方向(x)的分量(vintr,x)或碰撞速度的值
Figure FDA0002423088050000012
超过第一预定阈值时，则输出所述触发信号。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一预定阈值至少根据所述压力软管传感器(2、3)中的至少一个压力软管传感器的撞击位置(s1、s2)和/或根据碰撞角(α)而被预设。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤c)中，当所述压力软管传感器(2、3)中的至少两个压力软管传感器的撞击时间点(t1、t2)之差(Δt)低于第二预定阈值时，则输出所述触发信号。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述第二预定阈值至少根据所述压力软管传感器(2、3)中的至少一个压力软管传感器的撞击位置(s1、s2)和/或根据碰撞角(α)而被预设。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤c)中进一步根据附加的碰撞检测装置(6)的至少一个参数来输出所述触发信号。
11.一种用于机动车(1)的控制单元(4)，所述控制单元(4)被配置为执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。
12.一种计算机程序，被配置为执行根据权利要求1至10中任一项所述的方法的所有步骤。
13.一种机器可读的存储介质，在所述存储介质上存储有根据权利要求12所述的计算机程序。
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