DE102007047404A1 - Verfahren zum Auslösen von einem Rückhaltemittel bei einem Fahrzeugcrash - Google Patents

Verfahren zum Auslösen von einem Rückhaltemittel bei einem Fahrzeugcrash Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auslösen von mindestens einem Rückhaltemittel, insbesondere einem Airbag, bei einem Fahrzeugcrash eines Fahrzeuges mit einem Objekt. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass aus einem zeitabhängigen Beschleunigungssignal (ax(t)) und einer zeitabhängigen gewichteten Relativgeschwindigkeit (v0(t)) zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt ermittelt wird, ob das mindestens eine Rückhaltemittel ausgelöst wird und/oder wannn es ausgelöst wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auslösen von mindestens einem Rückhaltemittel, insbesondere einem Airbag, bei einem Fahrzeugcrash eines Fahrzeuges mit einem Objekt.
  • Dabei bezeichnet der Begriff "Fahrzeugcrash" oder "Crash" einen Fahrzeugunfall und umfasst sämtliche Vorgänge vor oder während des Fahrzeugunfalls, bei dem eine Entscheidung über eine Auslösung von einem oder mehreren Rückhaltemitteln getroffen werden muss.
  • Aus DE 10 2005 035 415 A1 ist ein Verfahren zum Bestimmen eines Crashtyps bei einem Fahrzeugcrash eines mit Rückhaltemitteln ausgestatteten Fahrzeuges bekannt. Bei dem Verfahren werden mittels eines Aufprallsensors ein Beschleunigungssignal und mittels eines vorausschauenden Sensors ein Erkennungssignal erfasst, wobei das Erkennungssignal eine Relativgeschwindigkeit zu einem Objekt vor dem Fahrzeugcrash und/oder eine Eigengeschwindigkeit des Fahrzeuges anzeigt. Das Beschleunigungssignal und das Erkennungssignal werden mittels einer Recheneinheit verknüpft. In Abhängigkeit von der Verknüpfung wird ein Auslöseentscheidungssignal zu einer Ansteuereinheit ausgegeben, wobei die Rückhaltemittel in Abhängigkeit von dem Auslöseentscheidungssignal angesteuert werden.
  • Nachteile herkömmlicher Rückhaltesysteme sind signifikante Schwankungen der Auslösezeiten von Rückhaltemitteln bei gleichen Crashbedingungen und eine unzuverlässige Differenzierung der Auslösezeiten hinsichtlich unterschiedlicher Crashtypen gemäß den Anforderungen des Euro-NCAP (Euro-NCAP = European New Car Assessment Program) und des FMVSS (FMVSS = Federal Motor Vehicle Safety Standard). Beispielsweise sehen diese Anforderungen unterschiedliche Airbag-Auslösezeiten bei einem so genannten Nichtauslösecrash, einem Auslösecrash wie beispielsweise einem so genannten ODB Crash (ODB = Offset Deformable Barrier), und bei so genannten Rigid Barrier Crashes bei verschiedenen Geschwindigkeiten vor. Dabei bezeichnen:
    • – der Begriff "Nichtauslösecrash" einen Unfall, bei dem kein Rückhaltemittel ausgelöst werden soll,
    • – der Begriff "Auslösecrash" einen Unfall, bei dem mindestens ein Rückhaltemittel ausgelöst werden soll,
    • – der Begriff "ODB Crash" einen Aufprall eines Fahrzeuges gegen eine weiche Barriere, und
    • – der Begriff "Rigid Barrier Crash" einen Aufprall eines Fahrzeuges gegen eine harte Barriere.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Verfahren zur Auslösung von Rückhaltemitteln bei einem Fahrzeugcrash anzugeben.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Anordnung, welche die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die Erfindung sieht ein Verfahren zum Auslösen von mindestens einem Rückhaltemittel, beispielsweise einem Airbag oder einem Gurtstraffer, bei einem Fahrzeugcrash eines Fahrzeuges mit einem Objekt vor. Dabei wird mittels eines Algorithmus aus einem zeitabhängigen Beschleunigungssignal eines Beschleunigungssensors des Fahrzeuges und einer zeitabhängigen gewichteten Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt entschieden, ob das mindestens eine Rückhaltemittel ausgelöst wird und/oder wann es ausgelöst wird.
  • Ein Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass durch die erfindungsgemäße Wichtung der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt zuverlässig zwischen verschiedenen Crashtypen unterschieden wird, da die mit der gewichteten Relativgeschwindigkeit gebildeten Entscheidungssignale für verschiedene Crashtypen verschiedene Werte annehmen. Insbesondere wird zuverlässig zwischen einem Nichtauslösecrash und verschiedenen ODB Crashes und zwischen verschiedenen Rigid Barrier Crashes unterschieden. Ferner werden durch das Verfahren Schwankungen von Auslösezeiten des mindestens einen Rückhaltemittels reduziert.
  • Insgesamt wird durch das erfindungsgemäße Verfahren die Sicherheit von Fahrzeuginsassen erhöht.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
  • 1 ein Übersichtsdiagramm eines Systems zur Durchführung des Verfahrens,
  • 2 ein zeitabhängiges Beschleunigungssignal,
  • 3 ein Flussdiagramm eines Algorithmus,
  • 4 zeitabhängige Geschwindigkeitsänderungen für verschiedene Crashtypen,
  • 5 zeitabhängige Geschwindigkeitsänderungen für verschiedene Crashtypen in einer hohen Zeitauflösung,
  • 6 zeitabhängige Werte eines Produktsignals für verschiedene Crashtypen,
  • 7 Werte eines Summensignals für verschiedene Crashtypen,
  • 8 Werte eines Auslöseentscheidungssignals für verschiedene Crashtypen,
  • 9 Werte eines Auslöseentscheidungssignals für verschiedene Crashtypen in einer hohen Auflösung,
  • 10 Werte von Zeitpunkten, zu denen für jeweils verschiedene Crashtypen das Auslösen eines Rückhaltemittels entschieden wird, und dazu gehörige Werte eines Auslöseentscheidungssignals,
  • 11 typische Werte eines ersten Crashtypentscheidungssignals für verschiedene Crashtypen, und
  • 12 typische Werte eines zweiten Crashtypentscheidungssignals für verschiedene Crashtypen.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt ein Übersichtsdiagramm eines Systems zu einer Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Auslösung mindestens eines Rückhaltemittels bei einem Fahrzeugcrash eines Fahrzeuges mit einem Objekt. Einer Auswerteeinheit 1 werden ein zeitabhängiges Beschleunigungssignal ax(t) eines Beschleunigungssensors 2 des Fahrzeuges und eine zeitabhängige Relativgeschwindigkeit vrel(t) zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt zugeführt, wobei die zeitabhängige Relativgeschwindigkeit vrel(t) von einem Geschwindigkeitssensor 3 erfasst wird. Die Auswerteeinheit 1 ermittelt gemäß eines unten näher beschriebenen Algorithmus aus der zeitabhängigen Relativgeschwindigkeit vrel(t) und dem Beschleunigungssignal ax(t), ob und/oder wann das mindestens eine Rückhaltemittel ausgelöst wird. Das Ergebnis des Algorithmus wird einer Rückhalteeinrichtung 4 zugeführt, die das mindestens eine Rückhaltemittel umfasst und dieses gemäß des Ergebnisses des Algorithmus auslöst oder nicht auslöst.
  • 2 zeigt ein typisches Beschleunigungssignal ax(t) in Abhängigkeit von einer Zeit t, wobei der zeitliche Nullwert mit dem Einsetzen einer von Null verschiedenen Beschleunigung zusammenfällt.
  • 3 zeigt ein Flussdiagramm eines Algorithmus, mittels dessen entschieden wird, ob das mindestens eine Rückhaltemittel ausgelöst wird. Der Algorithmus wird im Folgenden in acht Schritten S1 bis S8 beschrieben.
  • Schritt S1:
  • Der Algorithmus erhält als Eingangswerte das Beschleunigungssignal ax(t) und die Relativgeschwindigkeit vrel(t). Die Relativgeschwindigkeit vrel(t) wird mit einem Wichtungsfaktor W multipliziert, der von dem Wert der Relativgeschwindigkeit vrel(t) abhängt. Die Abhängigkeit des Wichtungsfaktors W von der Relativgeschwindigkeit vrel(t) wird beispielsweise gemäß der Tabelle 1 festgelegt. Tabelle 1
    vrel(t) ≤ 20 km/h W = 1
    20 km/h < vrel(t) ≤ 30 km/h W = 2
    30 km/h < vrel(t) ≤ 37 km/h W = 4
    37 km/h < vrel(t) ≤ 55 km/h W = 6
    vrel(t) > 55 km/h W = 8
  • In diesem Ausführungsbeispiel wird also beispielsweise ein Wichtungsfaktor W = 2 verwendet, wenn der Wert der Relativgeschwindigkeit vrel(t) im Intervall zwischen 30 km/h und 37 km/h liegt.
  • Das Produkt aus der Relativgeschwindigkeit vrel(t) und dem Wichtungsfaktor W wird als gewichtete Relativgeschwindigkeit v0(t) bezeichnet. Letztere wird also gemäß v0(t) = vrel(t)·W [1]ermittelt.
  • Schritt S2:
  • Aus dem Beschleunigungssignal ax(t) wird eine zeitabhängige Geschwindigkeitsänderung Δv(t) des Fahrzeuges ermittelt. Dazu werden Beschleunigungssignale ax(ti) äquidistanter Zeitpunkte ti addiert. In der Regel ist das Beschleunigungssignal ax(t) ein zeitlich digitales oder digitalisiertes Signal. Die Zeitpunkte ti sind dann bevorzugt die diskreten Zeiten des digitalen Signals. Die sich ergebende Summe wird mit dem Zeitintervall Δt = ti+1 – ti multipliziert, das zwischen zwei aufeinander folgenden Zeitpunkten ti und ti +1 liegt. Die Geschwindigkeitsänderung Δv(t) wird somit in diesem Beispiel gemäß der Formel Δv(t) = Δt·Σiax(ti) [2]ermittelt, wobei die Summe Σi über alle Zeitpunkte ti zwischen einem zeitlichen Anfangswert, beispielsweise dem Nullwert, und der Zeit t läuft.
  • 4 zeigt die ermittelte zeitabhängige Geschwindigkeitsänderung Δv(t) beispielhaft für fünf verschiedene Crashtypen FE, FG, FI, FP und FD. Dabei bezeichnen:
    • FE
    einen so genannten 15 km/h Nichtauslösecrash,
    FG
    einen so genannten 26 km/h Rigid Barrier 100% Overlap Crash,
    FI
    einen so genannten 32 km/h Rigid Barrier 100% Overlap Crash,
    FP
    einen so genannten 40 km/h 40% ODB Crash,
    FD
    einen so genannten 64 km/h 40% ODB Crash.
  • Dabei bezeichnen die Geschwindigkeitsangaben die anfängliche Relativgeschwindigkeit vrel(0) bei dem jeweiligen Crash und die Prozentangaben den Anteil der Frontfläche des Fahrzeuges, der bei dem jeweiligen Crash auf ein Hindernis auftrifft.
  • Aus der Geschwindigkeitsänderung Δv(t) und der gewichteten Relativgeschwindigkeit v0(t) wird durch Multiplikation gemäß der Formel Thresh(t) = |Δv(t)·v0(t) [3]ein Produktsignal Thresh(t) ermittelt.
  • 5 zeigt für die verschiedenen oben genannten Crashtypen FE, FG, FI, FP und FD jeweils die ermittelte zeitabhängige Geschwindigkeitsänderung Δv(t) in einer hohen zeitlichen Auflösung während der ersten 50 ms des jeweiligen Crash. 6 zeigt die dazu gehörenden Werte des Produktsignals Thresh(t) in demselben Zeitraum.
  • Schritt S3:
  • Aus den Werten des Produktsignals Thresh(t) wird für aufeinander folgende Zeitfenster einer festen Dauer, beispielsweise 2 ms, jeweils ein Summensignal Tsum ermittelt, indem innerhalb des jeweiligen Zeitfensters Werte Thresh(ti) äquidistanter Zeitpunkte ti aufsummiert werden. Damit wird das Summensignal Tsum für ein Zeitfenster gemäß der Formel Tsum = Σi|Δv(ti)·v0(ti)| [4]ermittelt, wobei die Summe Σi über äquidistante Zeitpunkte ti innerhalb des jeweiligen Zeitfensters läuft.
  • Aus einem Wert Tsum(aktuell), der den Wert des Summensignals Tsum für das jeweils aktuellste abgelaufene Zeitfenster bezeichnet, und einem Wert Tsum(vorausgehend), der den Wert des Summensignals Tsum für das dem aktuellsten abgelaufenen unmittelbar vorausgehende Zeitfenster bezeichnet, wird durch Differenzbildung ein Auslöseentscheidungssignal Tdiff gemäß der Formel Tdiff = Tsum(aktuell) – Tsum(vorausgehend) [5]gebildet.
  • Die 7 und 8 zeigen Werte des Summensignals Tsum und des Auslöseentscheidungssignals Tdiff für die fünf oben genannten Crashtypen FE, FG, FI, FP und FD. Aus 8 ist ersichtlich, dass insbesondere der mit FD bezeichnete Crashtyp von den anderen Crashtypen anhand der Werte des Auslöseentscheidungssignals Tdiff deutlich unterscheidbar ist. 9 zeigt die Werte des Auslöseentscheidungssignals Tdiff für die vier Crashtypen FE, FP, FG und FI in höherer Auflösung.
  • Schritt S4:
  • Durch Vergleich des jeweils aktuellen Wertes des Auslöseentscheidungssignals Tdiff mit einem vorgebbaren Auslöseschwellwert Din wird entschieden, ob ein Fahrzeugcrash vorliegt, der ein Auslösen des mindestens einen Rückhaltemittels erfordert. Auf das Vorliegen eines solchen Fahrzeugcrash wird geschlossen, wenn der aktuelle Wert des Auslöseentscheidungssignals Tdiff größer als der Auslöseschwellwert Din ist. In diesem Fall wird der Algorithmus mit dem unten beschriebenen Schritt S5 fortgesetzt. Andernfalls wird der Algorithmus gemäß der Schritte S1 bis S4 fortgesetzt.
  • Der Auslöseschwellwert Din wird derart gewählt, dass er von den Werten des Auslöseentscheidungssignals Tdiff während eines typischen Crash des oben mit FE bezeichneten Typs nicht überschritten wird, während eines Crash eines der anderen Typen FD, FG, FP und FI jedoch überschritten wird. Dadurch wird erreicht, dass nur bei einem Nichtauslösecrash das mindestens eine Rückmittel nicht ausgelöst wird.
  • 10 zeigt beispielhaft für die oben genannten Crashtypen FD, FG, FP und FI, zu welchem Zeitpunkt von dem Algorithmus jeweils auf das Vorliegen eines Fahrzeugcrash geschlossen wird, der ein Auslösen des mindestens einen Rückhaltemittels erfordert. Dieser Zeitpunkt ist mit T0 bezeichnet. Ferner zeigt 10 die jeweils dazu gehörigen Werte des Auslöseentscheidungssignals Tdiff zu diesem Zeitpunkt T0. Beispielsweise wird im Falle des Crashtyps FD der Auslöseschwellwert Din etwa zu einem Zeitpunkt T0 = 5,6 ms durch ein Auslöseentscheidungssignal Tdiff mit einem Wert von etwa 140 überschritten.
  • Schritt S5:
  • In diesem Schritt S5 werden Werte Tdiffi des Auslöseentscheidungssignals Tdiff während einer weiteren vorgebbaren Zeitdauer, beispielsweise 4 ms, ermittelt, und durch Summation dieser Werte wird ein erstes Crashtypentscheidungssignal T1 gemäß der Formel T1 = Σi Tdiffi [6]gebildet.
  • Schritt S6:
  • In diesem und den folgenden Schritten S6 bis S8 wird ein Auslösezeitpunkt tA für das mindestens eine Rückhaltemittel bestimmt.
  • Dazu wird zunächst das in Schritt S5 ermittelte erste Crashtypentscheidungssignal T1 wird mit einem vorgebbaren FD-Schwellwert Dfd verglichen. Wenn der Wert des ersten Crashtypentscheidungssignals T1 größer als der FD-Schwellwert Dfd ist, dann wird als Auslösezeitpunkt tA ein FD-Auslösezeitpunkt tFD festgelegt, der für den mit FD bezeichneten Crashtyp vorgesehen ist. Beispielsweise ist dies im Falle, dass das mindestens eine Rückhaltemittel ein Airbag ist, ein FD-Auslösezeitpunkt tFD gemäß den Anforderungen des Euro-NCAP oder des FMVSS für einen FD-Crash.
  • Ist der Wert des ersten Crashtypentscheidungssignals T1 nicht größer als der FD-Schwellwert Dfd, dann der Wert des ersten Crashtypentscheidungssignals T1 mit einem vorgebbaren FG Schwellwert Dfg verglichen. Falls der Wert des ersten Crashtypentscheidungssignals T1 kleiner als der FG-Schwellwert Dfg ist, dann wird als Auslösezeitpunkt tA ein FG-Auslösezeitpunkt tFG festgelegt, der für den mit FG bezeichneten Crashtyp vorgesehen ist. Andernfalls wird der Algorithmus mit Schritt S7 fortgesetzt.
  • 11 zeigt typische Werte des ersten Crashtypentscheidungssignals T1 für die mit FD, FG, FP und FI bezeichneten Crashtypen sowie dazu gehörigen Werte des FD-Schwellwertes Dfd und des FG-Schwellwertes Dfg.
  • Schritt S7:
  • Durch Multiplikation des in Schritt S5 ermittelten Wertes des ersten Crashtypentscheidungssignals T1 mit dem aktuellen Wert der gewichteten Relativgeschwindigkeit v0(t) wird ein zweites Crashtypentscheidungssignal T2 gemäß der Formel T2 = T1·v0(t) [7]gebildet.
  • Schritt S8:
  • Der in Schritt S7 gebildete Wert des zweiten Crashtypentscheidungssignals T2 wird mit einem vorgebbaren FP-Schwellwert Dfp verglichen. Wenn der Wert des zweiten Crashtypentscheidungssignals T2 größer als der FP-Schwellwert Dfp ist, dann wird als Auslösezeitpunkt tA ein FP-Auslösezeitpunkt tFP festgelegt, der für den mit FP bezeichneten Crashtyp vorgesehen ist.
  • Falls der Wert des zweiten Crashtypentscheidungssignals T2 kleiner als der FI-Schwellwert Dfi ist, dann wird als Auslösezeitpunkt tA des mindestens einen Rückhaltemittels ein FI-Auslösezeitpunkt tFI festgelegt, der für den mit FI bezeichneten Crashtyp vorgesehen ist.
  • Andernfalls wird wie in Schritt S3 ein Auslöseentscheidungssignal Tdiff solange ermittelt, bis das Auslöseentscheidungssignal Tdiff einen vorgebbaren Sofortauslöseschwellwert Tend unterschreitet. Daraufhin wird das mindestens eine Rückhaltemittel sofort ausgelöst.
  • 12 zeigt typische Werte des zweiten Crashtypentscheidungssignals T2 für die mit FP und FI bezeichneten Crashtypen sowie dazu gehörige Werte des FP-Schwellwertes Dfp und des FI-Schwellwertes Dfi.
  • Alternative Ausführungsbeispiele ergeben sich aus einer Abänderung des oben beschriebenen Algorithmus dergestalt, dass eine Differenzierung zwischen weiteren oder anderen Crashtypen als den mit FD, FG, FP und FI bezeichneten vorgenommen wird. Entsprechend wird die Schwellwert- und/oder die Crashtypentscheidungssignalanzahl des Algorithmus angepasst.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102005035415 A1 [0003]

Claims (4)

  1. Verfahren zum Auslösen von mindestens einem Rückhaltemittel, insbesondere einem Airbag, bei einem Fahrzeugcrash eines Fahrzeuges mit einem Objekt, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem zeitabhängigen Beschleunigungssignal (ax(t)) und einer zeitabhängigen gewichteten Relativgeschwindigkeit (v0(t)) zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt ermittelt wird, ob das mindestens eine Rückhaltemittel ausgelöst wird und/oder wann es ausgelöst wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch Summation von Werten des zeitabhängigen Beschleunigungssignals (ax(t)) eine zeitabhängige Geschwindigkeitsänderung (Δv(t)) ermittelt wird und aus dieser zeitabhängigen Geschwindigkeitsänderung (Δv(t)) durch Multiplikation mit der zeitabhängigen gewichteten Relativgeschwindigkeit (v0(t)) ein zeitabhängiges Produktsignal (Thresh(t)) gebildet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb aufeinander folgender Zeitfenster gleicher Dauer Werte des zeitabhängigen Produktsignals (Thresh(t)) zu einem Summensignal (Tsum) für das jeweilige Zeitfenster aufsummiert werden und aus der Differenz der Werte der Summensignale (Tsum) für je zwei aufeinander folgende Zeitfenster ein Auslöseentscheidungssignal (Tdiff) gebildet wird, mittels dessen entschieden wird, ob das mindestens eine Rückhaltemittel ausgelöst wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle einer Entscheidung, das mindestens eine Rückhaltemittel auszulösen, während einer vorgebbaren Zeitdauer weitere Werte des Auslöseentscheidungssignals (Tdiff) gebildet werden und mittels dieser Werte mindestens ein Crashtypentscheidungssignal (T1) gebildet wird und in Abhängigkeit von diesem mindestens einen Crashtypentscheidungssignal (T1) ein Zeitpunkt zur Auslösung des mindestens einen Rückhaltemittels bestimmt wird.
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