DE10047190C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Auswertung von Sensorsignalen von einer Sitzmatte in einem Fahrzeugsitz - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren beziehungsweise von einer Vorrichtung zur Auswertung von Sensorsignalen von einer Sitzmatte in einem Fahrzeugsitz nach der Gattung der unabhängigen Patentansprüche.

Aus K. Billen, L. Federspiel, P. Schockmehl, B. Serban und W. Sherril: Occupant Classification System for Smart Restraint Systems, SAE Paper 1999, Seite 33 bis 38 sind Drucksensoren bekannt, die in einer Sitzmatte für einen Fahrzeugsitz eingesetzt werden und in einer Matrix angeordnet sind. Die Drucksensoren weisen bei einer erhöhten Druckbelastung einen geringeren elektrischen Widerstand auf. Die Drucksensoren sind dabei in aktive und inaktive Matrixelemente einteilbar. Aus diesen Matrixelementen ist ein Sitzprofil bestimmbar, mit dem Merkmale zur Insassenklassifikation ermittelt werden.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Auswertung von Sensorsignalen von einer Sitzmatte in einem Fahrzeugsitz mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche hat demgegenüber den Vorteil, dass die Sensoren binär in aktive und inaktive Sensoren aufgeteilt werden. Dies hat den Vorteil, dass die Sensorsignale einfacher zu verarbeiten sind, dass die verarbeitende Hardware einfacher ausgestaltet werden kann, weil nur binäre Informationen von den Sensoren in der Sitzmatte und keine absoluten Werte zu verarbeiten sind, und dass ein nicht linearer Zusammenhang zwischen ausgeübtem Druck und gemessenem Widerstandswert des Sensors unbeachtlich ist. Weiterhin ergibt sich daraus, dass die Kalibrierung der Sitzmatte nun äußerst vereinfacht wird, da nur ein Schwellwert festzulegen ist. Auch die druckempfindlichen Sensoren in der Sitzmatte können nun einfacher gestaltet werden, da die absoluten Widerstandswerte nicht mehr die Bedeutung haben. Darüber hinaus ist es von Vorteil, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung robust gegenüber Streuungen im Produktionsprozeß ist, da die Schwelle softwaremäßig einstellbar ist. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Vorrichtung weniger störanfällig gegenüber Produktions- und Betriebsbedingungen.

Anhand der aktiven und inaktiven Sensoren wird ein Sitzprofil erstellt, das eine Gewichtsklassifikation der Person, die auf dem Fahrzeugsitz sitzt, ermöglicht. Dabei ist insbesondere feststellbar, ob es sich um eine Person oder einen Gegenstand handelt und ob die Person groß, klein, schwer oder leicht ist.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des bzw. der in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Verfahrens bzw. Vorrichtung zur Auswertung von Sensorsignalen von einer Sitzmatte in einem Fahrzeugsitz möglich.

Besonders vorteilhaft ist, dass der Schwellwert, der zwischen aktiven und inaktiven Sensoren unterscheidet, in Abhängigkeit von dem Einbau der Sitzmatte in den Fahrzeugsitz einstellbar ist. Damit ist es möglich, zum einen auf die individuellen Einbaubedingungen und zum anderen auf verschiedene Sitzkonstruktionen Rücksicht zu nehmen. Dies führt zu einer höheren Genauigkeit der ermittelten Sensoraktivität.

Schließlich ist es auch von Vorteil, dass der Prozessor der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Rückhaltesystem und dabei insbesondere mit einem Steuergerät des Rückhaltesystems verbunden ist, um die Gewichtsklassifikation an das Steuergerät zu übertragen. Damit ist es vorteilhafterweise möglich, einen Airbag in verbesserter Weise personenabhängig zu zünden. Wird beispielsweise ein Gegenstand, ein Kasten, auf dem Fahrzeugsitz detektiert, dann wird der Airbag für diesen Fahrzeugsitz nicht ausgelöst.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Auswertung von Sensorsignalen von einer Sitzmatte in einem Fahrzeugsitz, Fig. 2 ein Flußdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Auswertung von Sensorsignalen von einer Sitzmatte in einem Fahrzeugsitz, Fig. 3 eine Widerstandskennlinie mit Schwellwerten und Fig. 4 ein beispielhaftes Sitzprofil.

Beschreibung

Die Gewichtsklassifizierung von Insassen in einem Fahrzeug für die Auslösung eines mehrstufigen Airbags ist von zunehmender Bedeutung für die Sicherheit und die Effizienz eines Rückhaltesystems, wie es beispielsweise ein Airbag und ein Gurtstraffer sind. Mehrstufig heißt hier, dass je nach Insassenklassifikation, die sich vor allem nach dem Gewicht des Insassen richtet, eine Rückhaltekraft, die sich nach der Stufe des Airbags richtet, zum Schutz des Insassen aufgewendet wird.

Erfindungsgemäß werden die Sensoren in einer Sitzmatte, die auf Druck reagieren, in aktive und inaktive Sensoren durch Schwellwertvergleich eingeteilt. Da die Widerstandswerte mit zunehmendem Gewichtsdruck auf die Sitzmatte abnehmen, werden die Sensoren, deren Widerstandswerte unter dem Schwellwert liegen, als aktiv erkannt, während die Sensoren, deren Widerstandswerte über dem Schwellwert liegen, als inaktiv erkannt werden. Eine Druckvorspannung der Sensoren in der Sitzmatte durch den Einbau kann softwaremäßig berücksichtigt werden. Durch die Aufteilung in aktive und inaktive Sensoren ist ein Sitzprofil erstellbar, dass zur Gewichtsklassifikation verwendet wird.

Fig. 1 zeigt als Blockschaltbild die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Auswertung eines Sitzprofils auf einem Fahrzeugsitz. Eine Sitzmatte 1 ist über einen Datenein-/-­ ausgang an einen Prozessor 2 angeschlossen.

Die Sitzmatte 1 liefert sequentiell die einzelnen Sensorwerte als Stromwerte an den Prozessor 2, wobei die Sensormatte 1 einen Analog-/Digitalwandler aufweist, der diese Stromwerte digitalisiert. Die Drucksensoren sind in einer Matrix angeordnet. An den Zeilen und Spalten legt der Prozessor 2 Spannungen an, so dass nach dem Prinzip der abgeglichenen Brücke zunächst keine Ströme durch die Drucksensoren fließen. Die Drucksensoren weisen bei einem erhöhtem Druck einen geringeren Widerstand auf. Wenn der Prozessor 2 nun die einzelnen Drucksensoren in der Sensormatrix vermißt, dann ändert der Prozessor 2 die an den Zeilen und Spalten anliegenden Spannungen so, dass durch einen jeweiligen Drucksensor ein Strom fließt. Dieser Strom wird gemessen, von dem Analog-Digitalwandler digitalisiert und dann an den Prozessor 2 übertragen. Der Prozessor 2 berechnet aus den Stromwerten die Widerstände der einzelnen Drucksensoren.

Der Prozessor 2 ist über einen zweiten Datenein-/-ausgang mit einem Speicher 3 verbunden, der Schwellwerte für den Vergleich mit den Widerstandswerten von den Sensoren aus der Sitzmatte 1 aufweist. Über einen dritten Datenein-/-ausgang ist der Prozessor 2 mit einem Steuergerät 4 für ein Rückhaltesystem 5 verbunden. Das Steuergerät 4 ist über einen zweiten Datenein-/-ausgang mit dem Rückhaltesystem 5 verbunden.

Der Prozessor 2 führt anhand der Schwellwerte aus dem Speicher 3 und der von dem Prozessor 2 ermittelten Widerstandswerte den Schwellwertvergleich durch. Die Widerstandswerte, die unter dem Schwellwert liegen, sorgen dafür, dass die Sensoren, die diese Sensorsignale gezeigt haben, als aktiv erkannt werden. Die Widerstandswerte, die über dem Schwellwert liegen führen dazu, dass die Sensoren, die diese Widerstandswerte erzeugt haben, als inaktiv beschrieben werden. Das Ergebnis dieses Schwellwertvergleichs wird als Sitzprofil mit aktiven und inaktiven Feldern an den entsprechenden Stellen der Sensoren ermittelt. Mit dem Sitzprofil ermittelt der Prozessor 2 eine Gewichtsklassifikation der Person. Dabei wird bei einem entsprechenden Sitzprofil zunächst überprüft, ob sich eine Person oder ein Gegenstand auf dem Fahrzeugsitz befindet. Dies ergibt sich durch einen Vergleich von abgespeicherten Sitzprofilen und dem ermittelten Sitzprofil. Dabei werden Parameter wie Schwerpunkte, die Sitzprofilgröße und/oder der Sitzbeinhöckerabstand als Parameter mit vorgegebenen Werten verglichen. Der Wert, der sich aus dem Vergleich ergibt, wird einem Schwellwertvergleich unterzogen, um zu entscheiden, ob das ermittelte Sitzprofil durch das abgespeicherte Sitzprofil identifiziert wurde.

Befindet sich ein Gegenstand darauf, dann wird an das Steuergerät 4 eine Meldung übertragen, dass für diesen Fahrzeugsitz keine Airbags eingesetzt werden müssen. Wird eine Person anhand des Sitzprofils erkannt, dann erfolgt mittels dieses Sitzprofil auch eine Gewichtsklassifikation, um dem Steuergerät 4 zu übermitteln, wie das entsprechende Rückhaltesystem für diesen Fahrzeugsitz auszulösen ist. Dabei wird dann insbesondere auf Gewicht der Person geschlossen. Diese Gewichtsschätzung erfolgt durch eine vorgegebene Beziehung zwischen Sitzprofil und Gewicht, dabei werden Parameter aus dem Sitzprofil wie der Sitzbeinhökerabstand und die Sitzprofilgröße verwendet. Ziel dabei ist es, dass eine 45 kg-Person noch geschützt wird. Für Personen mit einem geringerem Gewicht ist die Verwendung eines Airbags aufgrund der Verletzungsgefahr durch den Airbag nicht mehr zu empfehlen. Eine entsprechende Insassenklassifizierung anhand des Gewichts sorgt dann dafür, dass bei einem mehrstufigen Airbag eine dem Insassengewicht entsprechende Stufe und damit Rückhaltekraft angewendet wird.

Dies kann auch mit eine absoluten Gewichtsmessung kombiniert werden, um zu einer besseren Gewichtsschätzung und Personenklassifikation zu kommen. Das Steuergerät 4 löst dann bei einem Zusammenprall in Abhängigkeit von dieser Gewichtsklassifikation das Rückhaltesystem 5 aus. Dies ist vor allem für mehrstufige Airbags interessant, da diese mehrstufigen Airbags dann so gezündet werden, um das Verletzungsrisiko für die Person zu minimieren.

In Fig. 2 ist das erfindungsgemäße Verfahren als Flußdiagramm dargestellt. In Verfahrensschritt 6 werden aufgrund eines Gewichtsdrucks auf der Sitzmatte in dem Fahrzeugsitz Widerstandswerte von den Sensoren in der Sitzmatte erzeugt. In Verfahrensschritt 7 werden diese Widerstandswerte ausgelesen und an den Prozessor 2 übertragen. In Verfahrensschritt 8 führt der Prozessor 2 den Schwellwertvergleich für die Widerstandswerte von den einzelnen Sensoren durch, um die jeweiligen Sensoren in aktive und inaktive Sensoren aufzuteilen. Dabei wird in Verfahrensschritt 9 überprüft, ob der Widerstandswert über oder unter dem vorgegebenen Schwellwert im Speicher 3 ist. Liegt der Widerstandswert über dem Schwellwert, dann wird in Verfahrensschritt 10 der entsprechende Sensor als inaktiv gekennzeichnet. Liegt der Widerstandswert unter dem Schwellwert aus dem Speicher 3, dann wird in Verfahrensschritt 11 der Sensor als aktiv gekennzeichnet.

Mit den gekennzeichneten Sensoren wird dann in Verfahrensschritt 12 das Sitzprofil der Sitzmatte in dem Fahrzeugsitz erstellt. In Verfahrensschritt 13 wird damit eine Gewichtsklassifikation der auf dem Fahrzeugsitz befindlichen Person durchgeführt. Dabei werden gegebenenfalls weitere Meßwerte (Sitzbeinhökerabstand und bedeckte Fläche) verwendet. Diese Gewichtsklassifikation wird dann für die Auslösung eines Rückhaltesystems vorzugsweise eines Airbags verwendet.

In Fig. 3 ist in einem Diagramm der funktionelle Zusammenhang zwischen den Widerstandswerten der Sensoren und einem zugeordneten Wertebereich 14 dargestellt. Die Widerstandskennlinie 17 ist eine nicht lineare Kennlinie, wobei in das Diagramm auch die Schwellwerte 15 und 16 eingetragen sind, die jeweils für den entsprechenden Widerstandswert R und den entsprechenden Wertebereich 14 gelten. Es wird nur einer der Schwellwerte 15 und 16 verwendet, wobei der Schwellwert 15 für den Wertebereich 14 sich als einfacher zu verwenden gezeigt hat. Liegt der Wertebereich 14 unter dem Schwellwert 15, wird der entsprechende Sensor als aktiv erkannt. Liegt der Widerstandswert R unter dem Schwellwert 16, dann wird der entsprechende Sensor als aktiv erkannt. In den übrigen Fällen werden die entsprechenden Sensoren als inaktiv erkannt.

Dies führt dann zu einem Sitzprofil, das beispielhaft in Fig. 4 dargestellt ist. Schematisch ist hier die Sensormatrix aufgezeichnet, wobei die Felder, die mit a gekennzeichnet sind aktive Sensoren repräsentieren. Man erkennt, wie die Sensoren, die durch den Buchstaben a gekennzeichnet sind das Sitzprofil bilden. Anhand des Sitzprofils ist eine Gewichtsklassifikation der auf dem Fahrzeugsitz befindlichen Person, eventuell in Verbindung mit weiteren Merkmalen (Sitzbeinhökerabstand und Sitzprofilgröße) möglich.

Claims (6)

1. Verfahren zur Auswertung von Sensorsignalen von einer Sitzmatte (1) in einem Fahrzeugsitz, wobei als Sensorsignale Widerstandswerte von Drucksensoren in der Sitzmatte (1) verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandswerte mit einem Schwellwert (15, 16) verglichen werden und dass die Sensoren, deren Widerstandswerte unter dem Schwellwert (15, 16) liegen, als aktiv erkannt werden, während die Sensoren, deren Widerstandswerte über dem Schwellwert (15, 16) liegen als inaktiv erkannt werden und dass aus den aktiven und inaktiven Sensoren ein Sitzprofil erstellt wird, das allein zur Gewichtsklassifikation verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwert (15) in Abhängigkeit von einem Einbau der Sitzmatte (1) in den Fahrzeugsitz verändert wird.

3. Vorrichtung zur Auswertung eines Sitzprofils auf einem Fahrzeugsitz, wobei die Vorrichtung eine Sitzmatte (1) in dem Fahrzeugsitz mit auf Druck sensierenden Sensoren, die jeweils einen Widerstandswert ausgeben, aufweist, wobei die Sensoren in einer Matrix angeordnet sind, wobei die Sensoren mit einem Prozessor (2) verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (2) Mittel aufweist, um die Widerstandswerte von den Sensoren mit einem Schwellwert (15, 16) zu vergleichen und um die Sensoren, deren Widerstandswerte unter dem Schwellwert (15) liegen, als aktiv zu kennzeichnen und um die Sensoren, deren Widerstandswerte unter dem Schwellwert (15) liegen, als inaktiv zu kennzeichnen, und dass die Vorrichtung nur mit den gekennzeichneten Sensoren ein Sitzprofil zur Gewichtsklassifikation erstellt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (2) den Vergleich der Widerstandswerte mit dem Schwellwert (15, 16) und die Kennzeichnung der Sensoren durchführt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren mit einer Auswerteelektronik verbindbar sind, die den Vergleich der Widerstandswerte mit dem Schwellwert (15, 16) durchführt, und dass der Prozessor (2) die Kennzeichnung der Sensoren durchführt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (2) mit einem Steuergerät (4) für ein Rückhaltesystem (5) verbindbar ist.