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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Ansteuerung
von Personenschutzmitteln nach der Gattung der unabhängigen
Patentansprüche.
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Aus
DE 10309227 A1 ist
es bereits bekannt, bei einem Seitenaufprall Ansteuerfälle
von Nichtansteuerfällen zu unterscheiden. Dabei wird das
Frequenzspektrum des Ausgangssignals eines Beschleunigungs- oder
Drucksensors möglichst umfassend ausgewertet.
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Offenbarung der Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße
Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche
haben demgegenüber den Vorteil, dass durch die Verwendung
eines Signalunterschieds von Signalen von voneinander beabstandet
angeordneten Aufprallsensoren ein einfaches Maß dafür
gefunden wird, um bei einem Seitenaufprall einen Ansteuerfall von
einem Nichtansteuerfall zu unterscheiden. Ein Nichtansteuerfall
ist beispielsweise ein Seitenaufprall gegen einen Bordstein, der
nicht zur Auslösung von Personenschutzmitteln führen
soll, aber dennoch ein vergleichsweise hohes Aufprallsignal erzeugt.
Dieses Signal ist jedoch hinsichtlich seiner Ausbreitung unterschiedlich von
Signalen anderer Aufprallarten, beispielsweise einem Pfahl-Crash.
Daher kann die Signalausbreitung, die sich im Signalunterschied
zwischen Messpositionen ausdrückt, für die Unterscheidung
von Auslösefällen bzw. Nichtauslösefällen
verwendet werden. Damit ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren
bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung, effizient
zwischen einem lokalen Ereignis mit einer kleinen Eindringfläche,
das ist voraussichtlich ein Auslösefall beziehungsweise
ein Ansteuerfall, und einem großflächigen Ereignis,
beispielsweise einem Bordsteinanprall oder einer breiten Barriere,
also einem Nichtauslösefall beziehungsweise einem Nichtansteuerfall,
zu unterscheiden. Damit kann vorteilhafterweise auf eine Sensorik
gegebenenfalls verzichtet werden oder mit vorhandener Sensorik ein Zusatznutzen
erreicht werden.
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Personenschutzmittel
sind vorliegend aktive und passive Personenschutzmittel, wozu Bremsen, eine
Fahrdynamikregelung, Airbags, Gurtstraffer, crash-aktive Kopfstützen
u. s. w. zählen. Ein Seitenaufprall ist eine Kollision
eines Objekts mit einem Fahrzeug an der Seite des Fahrzeugs, in
dem sich die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw.
das erfindungsgemäße Verfahren befinden. Ansteuerfall heißt,
es liegt ein Seitenaufprall vor, und dieser ist so schwer, dass
die Personenschutzmittel aktiviert werden müssen. Ein Nichtansteuerfall
ist dagegen ebenfalls ein Seitenaufprall, der jedoch hinsichtlich
seiner Schwere nicht mit Personenschutzmitteln abgemildert werden
muss. Aufprallsensoren sind vorliegend solche Sensoren, die einen
tatsächlichen Aufprall erkennen. Das heißt, der
Aufprall muss vorliegen, damit diese Aufprallsensoren ihn detektieren
können. Unter dem Signalunterschied kann eine zeitliche
Verschiebung, eine Differenz des Signals oder Frequenzspektrum,
im einfachsten Fall ein Integral der Differenz oder andere Größen
verstanden werden.
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Die
Schnittstelle kann als Hardware oder Software oder einer Kombination
daraus ausgeführt sein. Dabei kann es sich um einen integrierten Schaltkreis,
eine Mehrzahl von integrierten Schaltkreisen, um diskrete Bauelemente
oder eine Kombination aus integrierten und diskreten Bauelementen handeln.
Es ist auch möglich, dass ein Teil eines integrierten Schaltkreises
diese Schnittstelle bildet. Ist die Schnittstelle beispielsweise
rein softwaremäßig ausgebildet, so kann sie beispielsweise
auf einem Mikrocontroller eines Steuergerätes vorliegen,
um beispielsweise das Signal eines steuergeräteinternen
Aufprallsensors bereitzustellen.
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Die
Unterscheidungsschaltung kann hardware- und/oder softwaremäßig
realisiert sein. Ist sie softwaremäßig realisiert,
ist sie beispielsweise ein Software-Element auf dem Mikrocontroller
im Steuergerät. Das Gleiche gilt für die Auswerteschaltung.
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Durch
die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten
Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen
des in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen
Verfahrens zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln bei einem Seitenaufprall
bzw. der in den unabhängigen Patentansprüchen
angegebenen Vorrichtung zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln
bei einem Seitenaufprall möglich.
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Besonders
vorteilhaft ist, dass der Signalunterschied auf den Abstand der
Aufprallsensoren für die Unterscheidung bezogen wird. Damit
kann dann insbesondere auf ein Ausbreitungsverhalten von unterschiedlichen
Seitenaufpralltypen eingegangen werden. So kann ein Pfahl-Aufprall
leicht von einem Aufprall gegen eine Bordsteinkante unterschieden werden.
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Es
ist weiterhin vorteilhaft, dass der Signalunterschied auf den jeweiligen
Einbauort der Aufprallsensoren für die Unterscheidung bezogen
wird. Damit kann beispielsweise berücksichtigt werden,
ob der jeweilige Aufprallsensor an einer Hauptstruktur angeordnet
ist, beispielsweise einer tragenden Struktur, oder eher an weicheren
Strukturteilen eingebaut ist. Ist der Sensor an einer Hauptstruktur
angeordnet, dann erhält dieser Sensor die Schockwelle vom
Aufprall früher als ein Sensor, der an einem weicheren Strukturteil
angeordnet ist.
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Darüber
hinaus ist es von Vorteil, dass anhand eines quadratischen Signalunterschieds,
bezogen auf den Abstand, ein Ansteuerfall erkannt wird, da es sich
hierbei voraussichtlich um einen Pfahl-Crash an der Seite handelt.
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Vorteilhafterweise
kann in Abhängigkeit von dieser Unterscheidung eine Auslöseschwelle
für die Signale angepasst werden. Diese Anpassung kann vorzugsweise
linear vorgenommen werden, wobei die eigentliche Unterscheidung
alternativ auch gar nicht mehr vorgenommen werden muss, sondern
direkt die Sensorsignale zur Anpassung der Auslöseschwelle
versendet werden.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der
nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es
zeigen
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1 eine
Aufprallsituation bei einem Pfahl-Crash,
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2 eine
Ausfall-Situation bei einem Seitenaufprall gegen einen Bordstein,
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3 ein
Signal-Zeit-Diagramm bei dem Pfahl-Crash,
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4 ein
Signal-Zeit-Diagramm für den Aufprall gegen den Bordstein,
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5 eine
Anordnung von Sensoren im Fahrzeug,
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6 ein
weiteres Signal-Zeit-Diagramm mit Sensoren, die bezüglich
ihrer Einbaulage verschiedene Signale abgeben,
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7 ein
Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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8 eine
Software-Struktur auf dem Mikrocontroller und
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9 ein
Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren kann in einen ersten
Abschnitt eingeteilt werden, der die Entscheidungsfunktion beinhaltet.
Dabei wird geprüft, ob das Signal des ersten Aufprallsensors
größer oder kleiner als das des zweiten ist. Die
Signale können dabei beliebig gefiltert oder verstärkt
werden. Im zweiten Schritt erfolgt die Anpassung der Auslöseschwelle,
wobei auch das Signal selbst angepasst und die Auslöseschwelle
festgehalten werden kann. Die Anpassung kann beispielsweise als
lineare Funktion vorgenommen werden, weil bei einer solchen Geradengleichung
ein Faktor und ein fester Zuschlagswert beliebig wählbare
Werte sind. Auch eine andere beliebig wählbare Funktion
kann zur Schwellenanpassung verwendet werden. Alternativ ist es möglich,
dass die Signale der Aufprallsensoren direkt in die Anpassung der
Auslöseschwelle eingebracht werden und eine Funktion, die
frei wählbar ist, dann zur Anpassung der Schwelle führt.
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1 zeigt
einen Pfahl-Crash bei einem Fahrzeug FZ. An der Seite am Punkt A
erfolgt der Pfahl-Crash, der damit ein Signal 10, das sich
konzentrisch ausbreitet, im Fahrzeug beispielsweise als Körperschallsignal
und/oder als Beschleunigungssignal, auslöst und dabei verschiedene
Sensoren S1 und S2 dieses Signal zeitlich zu unterschiedlichen Zeitpunkten
erfassen. Auch im Steuergerät zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln
ECU kann sich eine Sensorik befinden und das sich ausbreitende Aufprallsignal
aufnehmen. Das Steuergerät ECU steuert die Personenschutzmittel
RHS wie Airbags u. s. w. an.
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Die
Sensoren S1 und S2 können gleiche Sensortypen sein, beispielsweise
beide sind Beschleunigungssensoren oder beide sind Körperschallsensoren.
Es können jedoch auch unterschiedliche Sensoren sein wie
ein Luftdrucksensor in der Fahrzeugseite und eine zentral angeordnete
Beschleunigungssensorik. Im letzteren Fall nimmt der Luftdrucksensor
eine Luftdruckänderung in der Seite auf und der Beschleunigungssensor
später die sich ausbreitende Beschleunigung.
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Für
die Unterscheidung von Nichtauslösefall zu Auslösefall
wird hier die Signaldifferenz der Aufprallsignale der Aufprallsensoren
S1 und S2, beispielsweise Beschleunigungssensoren, verwendet, um
den Seitenaufprall dahingehend zu klassifizieren, ob es sich um
diesen Ansteuerungsfall oder Nichtansteuerungsfall handelt. Ein
Pfahl-Crash zeichnet sich beispielsweise dadurch aus, dass sich
sein Signal quadratisch mit dem Abstand vermindert. Der Abstand
zwischen den Aufprallsensoren S1 und S2 ist bekannt. Damit kann
eine entsprechende Analyse des Aufprallsignals durch das Steuergerät
ECU erfolgen. Als weitere Aufprallsensoren können neben
den Beschleunigungssensoren Körperschallsensoren oder Luftdrucksensoren
in der Seite verwendet werden.
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2 zeigt
einen Seitenaufprall gegen einen Bordstein. Der Bordstein ist durch
B gekennzeichnet. Die dadurch entstehenden Signale 20 breiten
sich mehr oder weniger ins Fahrzeug hinein aus. Die Signaldifferenz
zwischen den Signalen der Aufprallsensoren S1 und S2 ist nunmehr
nicht mehr quadratisch, sondern zeigt mehr oder weniger einen konstanten Offset.
Gleiche Komponenten sind vorliegend mit gleichen Bezugszeichen in
den 1 und 2 bezeichnet.
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Die
Beispiele in den 1 und 2 belegen,
dass es möglich ist, auf relativ einfache Weise einen Auslösefall
von einem Nichtauslösefall zu unterscheiden, insbesondere,
wenn diese beiden Seitenaufprallsituationen häufig vorkommen.
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3 zeigt
in einem ersten Signal-Zeit-Diagramm die Signale der Sensoren S1
und S2 bei einem Pfahl-Crash. Die Signaldifferenz wächst
mit der Zeit quadratisch an. Damit ist ein einfaches Unterscheidungskriterium
gefunden.
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4 zeigt
die Signale bei einem Bordsteinaufprall, wobei mehr oder weniger
ein konstanter Offset zwischen den Signalen der beiden Aufprallsensoren
S1 und S2 festzustellen ist.
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5 zeigt
verschiedene Einbausituationen für die Sensoren S1 und
S2. Dabei ist der Sensor S1 an einem weichen Strukturteil 51 des
Fahrzeugs FZ angeordnet, während der Sensor S2 an einem
steifen Hauptstrukturteil des Fahrzeugs FZ 50 angeordnet ist.
Der Sensor S2 wird vorliegend ein Aufprallsignal im Allgemeinen
und Aufpralle auf harte Strukturteile, beispielsweise die Achse
FZ 50 im besonderen, schneller erkennen als der Sensor
S1, es sei denn, der Sensor S1 ist direkt an der Aufprallstelle.
Es ist möglich, durch die Berücksichtigung des
Einbauorts ebenfalls eine Unterscheidung zwischen Ansteuerfall und
Nichtansteuerfall vorzunehmen.
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6 zeigt
ein entsprechendes Signal-Zeit-Diagramm für die unterschiedlichen
Einbauorte. Der Sensor S2 weist an der steifen Struktur ein früheres
beziehungsweise ein höheres Signal als der Sensor S1 an
der weichen Struktur auf, obwohl sich der Sensor S1 näher
am Aufprallpunkt befindet. Somit kann gefolgert werden, dass der
Aufprall direkt beziehungsweise nahe einer steifen Struktur, beispielsweise
der Fahrzeugachse oder der Radfelge erfolgt ist. Da die steife Struktur
sich kaum verformt und dadurch die Signale schneller und unverfälschter weiterleitet.
Dies kann als ein Unterscheidungsmerkmal Ansteuerfall/Nichtansteuerfall
dienen.
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7 zeigt
ein Steuergerät SG, an das die Aufprallsensoren S1 und
S2 über eine Schnittstelle IF im Steuergerät SG
angeschlossen sind. Die Schnittstelle IF überträgt
die Sensorsignale nach einer Umformatierung zu einem Mikrocontroller μC
als dem zentralen Element des Steuergeräts SG. An den Mikrocontroller μC
ist weiterhin der im Steuergerät befindliche Aufprallsensor
S3 angeschlossen, der im Mikrocontroller μC über
die Softwareschnittstelle IF1 bezüglich seiner Messwerte
bereitgestellt wird. Der Mikrocontroller μC verarbeitet
diese Sensorsignale, indem er einen Auslösealgorithmus
aus dem Speicher MEM lädt, um damit festzustellen, ob ein
Ansteuerfall vorliegt oder nicht, und zwar in der erfindungsgemäßen
Weise.
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Vorliegend
werden nur die für das Verständnis der Erfindung
wesentlichen Elemente dargestellt. Für den Betrieb des
Steuergeräts sind weitere Komponenten erforderlich, die
jedoch zum Verständnis der Erfindung nicht beitragen.
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Kommt
der Mikrocontroller μC zu dem Ergebnis, dass ein Ansteuerfall
vorliegt, dann überträgt er ein Ansteuersignal
an die Ansteuerschaltung FLIC, die eine Aktivierung der Personenschutzmittel PS
bewirkt.
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Neben
den hier dargestellten Aufprallsensoren ist es möglich,
auch andere Größen von anderen Steuergeräten
wie einer Fahrdynamikregelung hier zu verarbeiten.
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8 zeigt
einen Teil der Softwarestruktur, die auf dem Mikrocontroller μC
angeordnet ist. Die eben gezeigte Schnittstelle IF1 wird hier mit
dem Bezugszeichen 80 bezeichnet. Die erfindungsgemäße Unterscheidungsschaltung 81 ist
vorliegend als Softwareelement ausgebildet. Sie beeinflusst den
Auswertealgorithmus 82, der die einstellbare Schwelle aufweist,
die die Unterscheidungsfunktion beeinflusst. Kommt der Auswertealgorithmus 82 zu
dem Ergebnis, dass eine Ansteuerung erfolgen soll, wird durch das
Modul 83 ein Ansteuerungssignal für die Ansteuerschaltung
FLIC erzeugt.
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9 zeigt
in einem Flussdiagramm das erfindungsgemäße Verfahren.
In Verfahrensschritt 900 werden die Signale der Aufprallsensoren
S1, S2 und/oder S3 bereitgestellt. Der Mikrocontroller μC stellt
in Verfahrensschritt 901 einen oder mehrere Signalunterschiede
zwischen den Signalen fest und bestimmt daraus, ob ein Ansteuerfall
vorliegt oder nicht. Dies wird in Verfahrensschritt 902 dann
identifiziert. In Verfahrensschritt 903 erfolgt dann die
Anpassung der Auslöseschwelle im Auswertealgorithmus.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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