DE102004035358B3

DE102004035358B3 - Verfahren zur Detektion von Lastzuständen

Info

Publication number: DE102004035358B3
Application number: DE200410035358
Authority: DE
Inventors: Martin Dr. Fritzsche; Mark Dipl.-Ing. Provoznik; Karl Dipl.-Ing. Schweizer; Jörg Dipl.-Ing. Drissner
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2004-07-21
Filing date: 2004-07-21
Publication date: 2005-07-14
Anticipated expiration: 2024-07-22
Also published as: DE102004064017A1

Abstract

Bei einem Verfahren zur Detektion von Verspannungszuständen einer auf Lastsensoren (8, 9, 10, 11) basierenden Einrichtung zur Erkennung der Belegung eines Kraftfahrzeugsitzes (1) und zur Messung einer auf dem Kraftfahrzeugsitz (1) angelegten Last detektieren die Lastsensoren (8, 9, 10, 11) ein Gewicht einer auf dem Kraftfahrzeugsitz (1) befindenden Person. Zu jedem Zeitpunkt des Abtastens des Kraftfahrzeugsitzes (1) durch die Lastsensoren (8, 9, 10, 11) werden Gewichtswerte (G¶1¶, G¶2¶, G¶3¶, G¶4¶) gemessen. Danach wird ein Moment My in y-Richtung berechnet. Anschließend wird ein Verspannungszustand der auf die Lastsensoren (8, 9, 10, 11) basierenden Einrichtung bei Unterschreitung eines unteren Schwellwertes oder bei Überschreitung eines oberen Schwellwertes ausgegeben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion von Lastzuständen einer auf Lastsensoren basierenden Einrichtung zur Erkennung der Belegung eines Kraftfahrzeugsitzes und zur Messung einer auf dem Kraftfahrzeugsitz angelegten Last, wobei die Lastsensoren ein Gewicht einer auf dem Kraftfahrzeugsitz befindenden Person detektieren.

Zur Messung von Lastzuständen auf Fahrzeugsitzen sind eine Vielzahl von hierzu geeigneten Sensoren bekannt. In der deutschen Offenlegungsschrift DE 42 12 018 A1 wird eine ein flächiger Gewichtssensor in Form eines dünnen Filmes oder einer dünnen Schicht beschrieben. Hierbei weist dieser Sensor belastungsabhängige, änderbare elektrische Eigenschaften auf, welche mittels eines zugeordneten Kontaktgliedes abgegriffen werden können. Alternativ beschreibt die Offenlegungsschrift DE 196 25 730 A1 eine Berührungssensormatrix, mittels welcher nicht nur die Belegung eines Fahrzeugsitzes als solches, sondern auch die darauf vorherrschende Gewichtsverteilung gemessen werden kann. U-förmig ausgebildete Federelemente zur Aufnahme einer auf einen Sitz einwirkende Kräfte werden in der Offenlegungsschrift DE 101 45 370 A1 beschrieben. Hierbei wird vorgeschlagen, die Sitzträgerbestandteile über die Federelemente miteinander zu koppeln und die Belastung des Sitzes durch Sensierung der Änderung des Federweges oder der Position des Federelementes zu ermitteln.

Auf unterschiedlichste Sensormessdaten basierende Messauswertungen sind ebenso bekannt. Hierbei werden in den Offenlegungsschriften DE 100 43 909 A1 und WO 02/26531 A2 Auswerteverfahren beschrieben, bei welchem über mehrstufige Schwell wertvergleiche die auf einem Sitz befindlichen Objekte und Personen nach Gewichtsklassen oder Typen klassifiziert werden sollen. Des Weiteren werden in den Schriften DE 698 02 109 T2 und WO 02/087928 A1 Messverfahren beschrieben, mittels welcher die veränderliche Position von auf den Sitzen befindlichen Objekten oder Personen geschätzt werden soll. Hierbei werden die Messdaten einzelner Gewichtssensoren eines im Sitz integrierten Sensorverbundes miteinander verglichen. Um einer Fehlinterpretation der Gewichts- und Positionsmessung vorzubeugen schlägt hierbei die WO 02/087928 A1 ergänzend vor, in der Auswerteschaltung eine automatische Nullpunktsdriftkorrektur vorzusehen. Hierdurch werden auch bei Fehlmessungen nicht belasteter Gewichtssensoren zu Null korrigiert.

Aus der US 2002/0125051 A1 ist ein Verfahren bekannt, welches eine Sitzlastmessvorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung des Gewichts eines Kraftfahrzeugsitzes offenbart, wobei Lastsensoren zur Ermittlung der Last des Kraftfahrzeugsitzes vorgesehen sind, welche jeweils ein Messergebnis liefern. Diese Messergebnisse werden zur Ermittlung des Gewichts summiert. Danach wird das Gewicht des Kraftfahrzeugsitzes ermittelt, welches auf einem Wert basiert, der anders ist als das Messergebnis einer Addiereinrichtung, wenn wenigstens eines der Messergebnisse einen Schwellwert überschreitet. Somit wird jeder einzelne der gemessenen Gewichtswerte mit einem Schwellwert verglichen sowie auch beispielsweise mit dem Mittelwert von einigen vorangegangenen Messungen. Dies bedeutet, dass dort ein absoluter Schwellwert abgeprüft wird. Nachteilig bei einem derartigen Verfahren ist, dass der absolute Schwellwert beispielsweise bei einem zulässigen Messbereich bis 150 kg nur schwer zu bestimmen ist. Ebenso können sehr geringe Gewichte, beispielsweise die von Kindern, nur ungenügend erfasst werden.

Ein prinzipielles Problem bei der Ermittlung von Gewichtswerten eines Kraftfahrzeugsitzes sind Verspannungszustände oder der Missbrauch eines auf der Verwendung von Gewichtssensoren basierenden Systems zur PKW-Insassenklassifizierung. Verspannungszustände können beispielsweise auftreten, wenn sich ein Gegenstand unter dem Kraftfahrzeugsitz befindet und diesen verklemmt. Diese Verklemmung kann in einer nach oben gerichteten Kraft resultieren, welche eine deutliche Verringerung des gemessenen Gewichts zur Folge haben kann. Dies ist insbesondere für die korrekte Unterscheidung von Kindern oder Erwachsenen mit einem relativ geringen Gewicht kritisch, da dann eine entsprechende Auslösung des Airbags nicht gewährleistet ist.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Detektion von Verspannungszuständen einer auf Lastsensoren basierenden Einrichtung zu schaffen, mit welchem Verspannungszustände erkennbar und somit eine Verbesserung der Sicherheit der Personen in einem Fahrzeug möglich sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird der Belegungszustand eines Kraftfahrzeugsitzes anhand einer Einrichtung zur Gewichtssensierung einer der möglichen Gewichtsklassen zugeordnet. Anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich Lastzustände weitestgehend erkennen, detektieren und danach beseitigen. Somit trägt das erfindungsgemäße Verfahren wesentlich zur Verbesserung der Sicherheit der Personen in einem Kraftfahrzeug bei.

Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung prinzipmäßig dargestellt.
Dabei zeigen:
1 einen Kraftfahrzeugsitz mit Lastsensoren und einem Verklemmungsgegenstand; und
2 eine prinzipmäßige Darstellung der Anordnung der Lastsensoren.
In 1 ist in einer Seitenansicht ein Kraftfahrzeugsitz 1 dargestellt, welcher ein Sitzpolster 2, eine Rückenlehne 3, Sitzschienen 4 und Sitzträger 5 aufweist. Der Kraftfahrzeugsitz 1 wird von Elementen 6 gestützt, welche von Tragelementen 7 von einem Boden eines Kraftfahrzeuges gehalten werden. An Oberflächen der Elemente 6 sind Lastsensoren 8 und 9 angeordnet, welche beispielsweise über Verdrahtungen miteinander verbunden sein können. Wirkt eine Last einer Person auf den Kraftfahrzeugsitz 1, wird die an den Elementen 6 anliegende Last über die Sitzträger 5 übertragen. Dadurch werden die Elemente 6 mit den Tragelementen 7 als Stützpunkte und mit den Sitzträgern 5 als Kraftpunkte gebogen und in Folge der Biegung wird die Versetzung durch die Lastsensoren 8 und 9 detektiert.
In 2 ist die Anordnung der Lastsensoren 8 und 9 in Verbindung mit zwei weiteren Lastsensoren 10 und 11 dargestellt. Der dargestellte Pfeil mit dem Bezugszeichen y stellt die Fahrtrichtung eines Kraftfahrzeuges dar, wobei jeweils zwei Sensoren 8 und 10 im vorderen Bereich des Kraftfahrzeugsitzes 1 und zwei Sensoren 9 und 11 im hinteren Bereich des Kraftfahrzeugsitzes 1 auf den Elementen 6 angeordnet sind. In diesem Ausführungsbeispiel stellen die Elemente 6 eine Aufnahmeplatte für die Sensoren 8, 9, 10 und 11 dar. Selbstverständlich kann die Anzahl der Lastsensoren variieren.
Durch einen Verklemmungsgegenstand 12 (gemäß 1), welcher sich unter dem Kraftfahrzeugsitz 1 befindet und diesen verklemmt, werden die Lastsensoren 9 und 11 entlastet bzw. kann eine derartige Verklemmung in einer nach oben gerichteten Kraft resultieren. Dadurch wird ein falsches Gewicht der sich auf dem Kraftfahrzeugsitz 1 befindenden Person detektiert. Somit wird der wahre Wert des Gewichtes verfälscht. Um nun derartige zu Verspannungen führende Lastzustände zu detektieren, werden zu jedem Zeitpunkt des Abtastens des Kraftfahrzeugsitzes 1 durch die Lastsensoren 8, 9, 10 und 11 Gewichtswerte gemessen. Nach den folgenden Formeln:
wird mit den Werten G₁ bis G₄, welche von den Lastsensoren 8, 9, 10 und 11 ermittelt werden, und den Abständen a_1x und a_2x bzw. a_2y und a_4y ein Schwerpunkt (COG_X;COG_Y, COG ≡ center of gravity) in x-Richtung und y-Richtung bzw. in Fahrtrichtung ermittelt, der die Lastverteilung verkörpert. Auf diese Weise kann direkt eine Schwerpunktlage des zu bestimmenden Gewichts in Kraftfahrzeugkoordinaten bestimmt werden. Durch zuvor festgelegte obere und untere Schwellwerte sowohl in x- als auch in y-Richtung wird danach bei Unterschreitung des festgelegten unteren Schwellwertes bzw. bei Überschreitung des festgelegten oberen Schwellwertes ein Lastzustand der auf die Lastsensoren 8, 9, 10, 11 basierenden Einrichtung bei Unterschreiten eines unteren Schwellwertes oder bei Überschreitung eines oberen Schwellwertes ausgegeben. Das Schwellwertkriterium wird nur aktiviert bzw. in Betrieb gesetzt, wenn ein festgelegter Lastzustand, z.B. eine Gewichtsgrenze, überschritten wird, was einen Verspannungszustand verkörpert.
Um ein Ausgeben von Lastzuständen zu ermöglichen, sollte der Schwerpunkt COG_Y in y-Richtung größer als ein erster Schwellwert bzw. kleiner als ein zweiter Schwellwert sein. Weiterhin sollte die Standardabweichung der vier ermittelten Gewichtsangaben G₁, G₂, G₃ und G₄ zu jedem Zeitpunkt größer als ein dritter Schwellwert sein.
Es wird ebenfalls ein Verspannungszustand ausgewiesen, wenn eine festgelegte (negative) Gewichtsgrenze unterschritten werden sollte.
Die Erkennung der Belegung des Kraftfahrzeugsitzes 1 wird anhand der Einrichtung zur Gewichtssensierung einer der möglichen Gewichtsklassen zugeordnet. Sollten am Kraftfahrzeugsitz 1 bzw. der Einrichtung zur Erkennung der Belegung des Kraftfahrzeugsitzes 1 große Verspannungen auftreten, so können diese nun unter Zuhilfenahme des beschriebenen Verfahrens weitestgehend erkannt und danach beseitigt werden. Somit liefert das Verfahren einen wesentlichen Beitrag zur Verbesserung der Sicherheit der Personen bzw. Insassen eines Kraftfahrzeuges.

Claims

Verfahren zur Detektion von Lastzuständen einer auf Lastsensoren basierenden Einrichtung zur Erkennung der Belegung eines Kraftfahrzeugsitzes und zur Messung einer auf dem Kraftfahrzeugsitz angelegten Last, wobei die Lastsensoren ein Gewicht einer auf dem Kraftfahrzeugsitz befindenden Person detektieren, umfassend folgende Schritte, a) Messung von Gewichtswerten (G₁, G₂, G₃, G₄) zu jedem Zeitpunkt des Abtastens des Kraftfahrzeugsitzes (1) durch die Lastsensoren (8,9,10,11), b) Berechnung einer Lastverteilung aus den Gewichtswerten (G₁, G₂, G₃, G₄) und der Position der Lastsensoren (8,9,10,11), c) und Ausgeben eines Lastzustandes der auf die Lastsensoren (8,9,10,11) basierenden Einrichtung bei Überschreitung eines oberen Schwellwertes, gekennzeichnet durch das Ausgeben eines aus einem Verspannungszustand der Lastsensoren (8,9,10,11) resultierenden Lastzustandes bei Unterschreiten eines unteren Schwellwertes.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwellwertkriterium nur bei Überschreitung eines festgelegten Lastzustandes aktiviert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit vier Lastsensoren (8,9,10,11) das Gewicht einer auf dem Kraftfahrzeugsitz (1) befindenden Person ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausgeben des Lastzustandes unterschiedliche Schwellwerte eingesetzt werden.