DE102009000740A1 - Passenger head position e.g. vertical position, determining method for vehicle seat of passenger car, involves determining lateral and/or vertical position of head of vehicle passenger with respect to head-rest of vehicle seat - Google Patents
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Abstract
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Anspruch 1, ein Steuergerät gemäß Anspruch 10, ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 11, eine Sensoranordnung gemäß Anspruch 12 sowie eine Kopfstütze gemäß Anspruch 15.The The present invention relates to a method according to claim 1, a control device according to claim 10, a computer program product according to claim 11, a sensor arrangement according to claim 12 and a Headrest according to claim 15.
In den letzten Jahren sind die Kosten für die so genannten Halswirbelsäulen-Distorsionen (HWS-Distorsion), auch Whiplash-Verletzungen genannt, infolge eines Heckaufpralls in den hochmotorisierten Ländern für die Versicherungswirtschaft deutlich angestiegen und gehören nunmehr zu Gruppe der teuersten Verletzungen. Beim Heckaufprall, dem mit 54% häufigsten Kollisionstyp bei Unfällen zwischen Personenwagen, drohen schwere Verletzungen der Halswirbelsäule. Diese Art der Verletzungen nehmen dabei rund 80% aller Gesamtverletzungen ein und verursachen bei den Versicherungen ebenfalls rund 75% aller Verletzungskosten. Diese Unfallart ist auch in Japan sehr stark verbreitet und nimmt mit rund 31% aller Unfälle mit PKWs einen hohen Stellenwert im asiatischen Bereich ein. Damit erlangt die Verletzungsart, auch wenn hierdurch keine schwersten oder gar tödlichen Verletzungen verursacht werden, eine hohe Priorität, da der volkswirtschaftliche Schaden durch die Folgekosten sehr groß ist.In The last few years are the cost of the so-called Cervical spine distorsions (whiplash), also Whiplash injuries called, as a result of a rear impact in the high-powered countries for the insurance industry increased significantly and now belong to the group of the most expensive injuries. At the Rear impact, the most common with 54% collision type Accidents between cars threaten serious injury the cervical spine. Take this type of injury It accounts for around 80% of total injuries and causes Insurance also accounts for around 75% of all injury costs. This accident type is also very common in Japan and accounts for around 31% of all Accidents involving cars are a high priority in Asia Area. Thus, the type of injury attains, even if by doing so No serious or even fatal injuries be a high priority since the economic Damage by the follow-up costs is very large.
Durch
diese Motivation getrieben wurde ein sogenanntes PCS-WIL System
Ein wesentliches Problem neben der eigentlichen Klassifizierung der Insassen ist auch dessen Position relativ zu einem Airbag und anderen z. B. im Sitz enthaltenen Rückhaltemitteln. Hierzu wurden bereits wie oben genannt, einige Verfahren beschrieben, die unter anderem einen kapazitiven Sensor vorsehen. Andere Verfahren welche über optische Systeme funktionieren, also z. B. Innenraumkameras können die Lage des Insassen aus dem Videobild errechnen. Indirekte Verfahren mittels gewichtsbasierender Systeme sind ebenfalls durch Patentanmeldungen der vorliegenden Anmelderin beschrieben.One major problem besides the actual classification of the Inmates is also its position relative to an airbag and others z. B. contained in the seat retaining means. For this purpose were already as mentioned above, some procedures are described below Provide another capacitive sensor. Other methods which over optical systems work, so z. B. interior cameras can calculate the position of the occupant from the video image. Indirect procedures By means of weight-based systems are also patent applications described by the present applicant.
Zur weiteren Verbesserung der Insassensicherheit wird an einer reversiblen und einer irreversiblen Aktorik innerhalb eines Sicherheitssitzes gearbeitet. Eine der Kernfunktionen dieses Sitzes stellen pneumatisch und/oder elektromotorisch aktivierbare Seitenpolster in der Sitzlehne und in der Sitzfläche dar. In Abhängigkeit des Fahrzustandes werden diese Systeme zum Schutz des Insassen vor allem bei Seitenkollisionen schon im pre-crash Bereich (d. h. im Bereich kurz vor einem Umfall) angesteuert.to further improvement of occupant safety will be at a reversible and an irreversible actuator within a security seat worked. One of the core functions of this seat is pneumatic and / or electromotive activatable side pads in the seat back and in the seat. Depending on the Driving conditions are these systems to protect the occupant especially in case of side collisions already in the pre-crash area (ie in the area shortly before a fall).
Ziel der Anstrengungen ist die Verminderung der Verletzungsschwere des Insassen durch Verminderung der Insassenbewegung in Richtung intrudierender Strukturen. Dies funktioniert allerdings nur solange wie der Insasse in einer opti malen Position sitzt. Ist der Insasse z. B. durch ein Schleudermanöver ausgelenkt können die entsprechenden Schutzsystem wie pre-crash-aktivierbare Systeme oder irreversible Rückhaltemittel (Kopfairbag) nicht mehr greifen und können im schlimmsten Fall sogar kontraproduktiv wirken. Ähnliches Situationen stellen sich auch ein, wenn der Insasse dauerhaft ausgelenkt ist, z. B. schlafende Position beim Beifahrer. In diesen Grenzfällen ist eine Entscheidung notwendig, ob die reversiblen- oder irreversiblen Rückhaltemittel ausgelöst werden oder nicht.aim The effort is to reduce the severity of the injury Inmates by reducing occupant movement towards intruding Structures. However, this only works as long as the inmate sitting in a opti paint position. Is the occupant z. B. by a Slingshots can deflect the corresponding Protection system such as pre-crash-activated systems or irreversible Retaining means (head airbag) can no longer grip and even counterproductive in the worst case. something similar Situations also arise when the occupant is permanently distracted is, for. B. sleeping position in the passenger. In these borderline cases a decision is necessary, whether the reversible or irreversible Retention means are triggered or not.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren, weiterhin ein Steuergerät, das dieses Verfahren verwendet, schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt sowie eine Sensoranordnung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.In front This is the background of the present invention. furthermore a control unit which uses this method, finally a corresponding computer program product and a sensor arrangement according to the independent Claims presented. Advantageous embodiments emerge from the respective subclaims and the following description.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Bestimmung einer Position eines Kopfes eines Insassen auf einem Fahrzeugsitz, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- – Beaufschlagen von zumindest zwei Elektroden mit einem Messsignal;
- – Erfassen einer Kapazität zwischen den Elektroden ansprechend auf das beaufschlagte Messsignal, wobei die Kapazität zumindest eine in Fahrtrichtung gesehen laterale und/oder eine vertikale Position des Kopfes eines Fahrzeuginsassen in Bezug zu einer Kopfstütze eines Fahrzeugsitzes repräsentiert; und
- – Ermitteln der lateralen und/oder vertikalen Position des Kopfes des Fahrzeuginsassen in Bezug zur Kopfstütze des Fahrzeugsitzes auf der Basis der erfassten Kapazität.
- - Applying at least two electrodes with a measurement signal;
- Detecting a capacitance between the electrodes in response to the applied measurement signal, the capacitance representing at least one lateral and / or vertical position of the head of a vehicle occupant with respect to a headrest of a vehicle seat, viewed in the direction of travel; and
- - Determining the lateral and / or vertical position of the head of the vehicle occupant with respect to the headrest of the vehicle seat on the basis of the detected capacity.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Steuergerät, das zur Durchführung und/oder Ansteuerung von (den) Schritten des oben genannten Verfahrens ausgebildet ist. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.The The present invention further provides a controller that for carrying out and / or controlling (the) steps of the above method is formed. Also through this Embodiment of the invention in the form of a control device can the object underlying the invention quickly and efficiently be solved.
Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.Under a control device can in the present case an electrical device be understood, the sensor signals processed and in dependence of which outputs control signals. The control unit can have a Have interface that formed hardware and / or software can be. For a hardware training For example, the interfaces can be part of a so-called System ASICs, the various functions of the controller includes. However, it is also possible that the interfaces own integrated circuits are or at least partially off consist of discrete components. In a software-based Training, the interfaces may be software modules, for example, on a microcontroller in addition to other software modules available.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert ist und zur Durchführung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einem der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem Steuergerät und/oder einer Datenverarbeitungsanlage ausgeführt wird.From Advantage is also a computer program product with program code, the on a machine-readable medium such as a semiconductor memory, stored in a hard disk memory or an optical memory is and to carry out and / or control the steps the method according to one of the embodiments described above if the program is on a controller and / or a data processing system is running.
Weiterhin schafft die vorliegende Erfindung eine Sensoranordnung zur Erfassung zumindest einer lateralen Position eines Kopfes eines Fahrzeuginsassen in Bezug zu einer Kopfstütze eines Fahrzeugsitzes, wobei die Sensoranordnung eine Mehrzahl von Teilelektroden aufweist, die zeilenförmig und in einer Mehrzahl von Spalten angeordnet sind.Farther The present invention provides a sensor arrangement for detection at least one lateral position of a head of a vehicle occupant with respect to a headrest of a vehicle seat, wherein the sensor arrangement comprises a plurality of sub-electrodes, the are arranged in rows and in a plurality of columns.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass auf einfache Weise eine Verbesserung der Insassensicherheit ermöglicht werden kann, wenn kapazitive Sensoren verwendet werden, die eine laterale und/oder vertikale Position eines Kopfes eines auf einem Fahrzeugsitz sitzenden Insassen erkennen. Diese kapazitive Erkennung der Position des Kopfes lässt sich ohne größeren Aufwand und zugleich sehr zuverlässig durchführen. Insbesondere kann für eine derartige Erkennung des Kopfes eine Sensoranordnung verwendet werden, bei der Teilelektroden zeilenförmig in einer Mehrzahl von Spalten angeordnet sind, so dass durch die Auswertung der Antwortsignale von unterschiedlichen Teilelektroden, die mit einem (oder mehreren) Messsignalen beaufschlagt wurden, eine zuverlässige Ermittlung einer lateralen Auslenkung des Insassenkopfes in Bezug zu einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs möglich ist. Für die Erfassung einer vertikalen Position des Insassenkopfes kann entsprechend eine Sensoranordnung verwendet werden, bei der die Teilelektroden in unterschiedlicher vertikaler Position angeordnet sind.The The present invention is based on the recognition that simple Way to improve occupant safety can be used when capacitive sensors are used, the one lateral and / or vertical position of a head of a on a Vehicle seat sitting occupants recognize. This capacitive detection The position of the head can be done without major Effort and at the same time perform very reliable. In particular, for such recognition of the head a sensor array can be used, in the sub-electrodes line-shaped are arranged in a plurality of columns, so that through the Evaluation of the response signals of different sub-electrodes, the were subjected to one (or more) measurement signals, one reliable determination of a lateral deflection of the Occupant head in relation to a direction of travel of the vehicle possible is. For detecting a vertical position of the occupant's head can be used according to a sensor arrangement in which the sub-electrodes arranged in different vertical position are.
Die vorliegende Erfindung bietet den Vorteil, dass beispielsweise durch eine einfache und kostengünstige Platzierung einer entsprechenden Sensoranordnung in einer Kopfstütze eines Fahrzeugsitzes die Erfassung der Position des Insassenkopfes zuverlässig und technisch einfach realisiert werden kann. Insbesondere kann die Auswertung der erhaltenen Kapazitätssignale bei der Verwendung von Wechselstrom- bzw. Wechselspannung-Messsignalen sehr einfach durch die Auswertung einer resultierenden Resonanzfrequenz durchgeführt werden, wenn die Teilelektroden als Kapazität eines Schwingkreises verwendet werden. Werden ferner die erhaltenen Resonanzfrequenzen von zwei (unabhängig voneinander durchgeführten) Messungen (vorzugsweise an unterschiedlichen Teilelektroden) miteinander verglichen, kann sehr zuverlässig die tatsächliche Richtung und Auslenkung der Position des Insassenkopfes im Vergleich zur Kopfstütze erkannt werden. Hierzu ist lediglich eine Beaufschlagung von unterschiedlichen Elektroden (bzw. Teilelektroden) mit gleichen oder unterschiedlichen Messsignalen erforderlich; die Auswahl der jeweils zu beaufschlagenden Elektroden sowie die Auswertung der erhaltenen Signale kann durch eine zentrale Rechner- oder Steuereinheit erfolgen. Ferner können in einer weiteren Auswertung, die erhaltenen (vorzugsweise an unterschiedlichen Teilelektroden) erfassten Kapazitäten auch in Bezug zueinander gesetzt werden (Quotientenbildung), so dass das dadurch entstehende Verhältnis eine Aussage über die Auslenkung der Position des Insassenkopfes im Vergleich zur Kopfstütz erlaubt.The present invention offers the advantage that, for example, by a simple and inexpensive placement of a corresponding Sensor arrangement in a headrest of a vehicle seat the Detecting the position of the occupant head reliably and technically easy to realize. In particular, the Evaluation of the obtained capacitance signals in use AC or AC measurement signals very simple performed by the evaluation of a resulting resonant frequency be when the sub-electrodes as the capacity of a resonant circuit be used. Further, the obtained resonance frequencies of two (carried out independently) Measurements (preferably on different sub-electrodes) with each other compared, the actual can be very reliable Direction and deflection of the position of the occupant head in comparison be recognized for headrest. This is only one Loading of different electrodes (or partial electrodes) required with the same or different measurement signals; the Selection of the respective electrodes to be acted upon as well as the evaluation the received signals can be through a central computer or control unit respectively. Furthermore, in a further evaluation, the obtained (preferably at different partial electrodes) detected Capacities are also set in relation to each other (quotient formation), so that the resulting relationship is a statement about the deflection of the position of the occupant head compared to Headrest allowed.
Günstig ist es, wenn vor dem Schritt des Beaufschlagens ein Schritt des elektrisch leitfähigen Verbindens von zumindest zwei Teilelektroden zu einer Elektrode erfolgt, wobei die aus den Teilelektroden gebildete Elektrode im Schritt des Beaufschlagens mit dem Messsignal beaufschlagt wird. Hierdurch wird eine präzisere Auswertung der erhaltenen Signale möglich, da die Sensorfläche durch die verschalteten Teilelektroden größer und somit die Empfindlichkeit höher wird. Durch die Auswahlmöglichkeit der Verschaltung von unterschiedlichen Teilelektroden ist ferner eine sehr flexible Möglichkeit zur Messung der einzelnen Auslenkungsparameter gegeben.It is favorable if, prior to the step of loading, a step of the electrically conductive connection of at least two partial electrodes to ei ner electrode is formed, wherein the electrode formed from the partial electrodes is acted upon in the step of applying the measurement signal. As a result, a more precise evaluation of the signals obtained is possible because the sensor area is larger due to the interconnected partial electrodes and thus the sensitivity is higher. By the possibility of selecting the interconnection of different partial electrodes, a very flexible possibility for measuring the individual deflection parameters is also provided.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Schritt des elektrisch leitfähigen Verbindens auf einer in einem Speicher gespeicherten Information über eine Anordnungsposition der Teilelektroden basieren. Dabei können im Schritt des elektrischen Verbindens Teilelektroden miteinander verbunden werden, deren Information im Speicher eine Anordnung auf im Wesentlichen gleicher horizontaler Achse oder eine Anordnung auf im Wesentlichen gleicher vertikaler Achse oder deren Information im Speicher eine Anordnung auf unterschiedlichen lateralen und vertikalen Achsen repräsentiert. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass eine konkrete Verschaltung der einzelnen Teilelektroden bereits vorab definiert werden kann, wobei für diese konkreten Verschaltungen die entsprechend erwarteten Messergebnisse bzw. die daraus zu ermittelnden Abstände zwischen Kopf und Sensoranordnung in einem Speicher hinterlegt werden können. Die Messung der Position des Kopfes kann dann der sehr einfach in Form eines Multiplexen der verschiedenen vordefinierten Verschaltungen (die eine Information über die entsprechende Anordnungsposition die jeweils zu verschaltenden Teilelektroden in der Sensoranordnung enthalten) erfolgen, wobei die Auswertung unter Verwendung der im Speicher hinterlegten Ergebniswerte möglich ist. Eine derartige Auswertung lässt sich sehr schnell und technisch einfach durchführen und ist damit für zeitkritische Anwendungen von Vorteil.In another embodiment of the present invention may be the step of electrically conductive bonding on a stored in a memory information about an arrangement position of the sub-electrodes are based. It can in the step of electrically connecting sub-electrodes with each other are connected, the information in memory on an arrangement substantially the same horizontal axis or an arrangement on substantially the same vertical axis or their information in memory an arrangement on different lateral and vertical Represents axes. Such an embodiment The present invention offers the advantage that a concrete Interconnection of the individual sub-electrodes already defined in advance can be, for these specific interconnections the correspondingly expected measurement results or the distances to be determined therefrom deposited between the head and sensor array in a memory can. The measurement of the position of the head can then be the very easy in the form of multiplexing the various predefined ones Interconnections (which provide information about the corresponding Arrangement position, each to be interconnected sub-electrodes contained in the sensor arrangement), wherein the evaluation possible using the result values stored in the memory is. Such an evaluation can be very fast and technically easy to perform and is therefore for Time-critical applications an advantage.
Auch kann das Verfahren ferner Schritte des Anlegens eines weiteren Messsignals an zwei Elektroden und des Detektierens einer weiteren Kapazität zwischen diesen Elektroden ansprechend auf das angelegte weitere Messsignal umfassen, wobei im Schritt des Anlegens das weitere Messsignal an zumindest einer Elektrode angelegt wird, die sich von der Elektrode unterscheidet, die im Schritt des Beaufschlagens mit dem Messsignal beaufschlagt wird und wobei die weitere Kapazität zumindest eine in Fahrtrichtung gesehen laterale und/oder eine vertikale Position des Kopfes eines Fahrzeuginsassen in Bezug zu einer Kopfstütze eines Fahrzeugsitzes repräsentiert und wobei der Schritt des Ermittelns der lateralen und/oder vertikalen Position des Kopfes des Fahrzeuginsassen ferner auf der Basis der detektierten weiteren Kapazität erfolgt. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass eine weitere Kapazität mit einer Messkonfiguration erfasst werden kann, die sich von einer Messkonfiguration der (ersten gemessenen) Kapazität unterscheidet. Dieses Vorgehen bedingt zu mindest drei Elektroden in einer Sensoranordnung, die durch unterschiedliche Messsignale beaufschlagt werden. Aus der Kapazität und der weiteren Kapazität kann dann deutlich präziser auf die tatsächliche Position des Insassenkopfes geschlossen werden, als dies lediglich durch die Auswertung einer Kapazität möglich ist.Also the method may further comprise steps of applying another measurement signal at two electrodes and detecting another capacitance between these electrodes in response to the applied further measurement signal comprise, wherein in the step of applying the further measurement signal at least one electrode is applied, extending from the electrode differs in the step of applying the measurement signal is applied and wherein the additional capacity at least a seen in the direction of travel lateral and / or vertical position the head of a vehicle occupant with respect to a headrest represents a vehicle seat and wherein the step determining the lateral and / or vertical position of the head the vehicle occupant further based on the detected further Capacity takes place. Such an embodiment The present invention offers the advantage that a further Capacity can be detected with a measurement configuration resulting from a measurement configuration of the (first measured) capacity different. This procedure requires at least three electrodes in a sensor arrangement that is characterized by different measuring signals be charged. From the capacity and the other Capacity can then be much more precise on the actual position of the occupant's head to be closed when this is possible only by evaluating a capacity is.
Auch kann in einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Schritt des Ermittelns die laterale und/oder vertikale Position des Kopfes des Insassen unter Verwendung eines Vergleiches zwischen der Kapazität und der weiteren Kapazität ermittelt werden. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass technisch sehr einfach und somit sehr kostengünstig eine präzise Erkennung der lateralen und/oder vertikalen Position des Kopfes des Insassen möglich ist.Also may in a further embodiment of the present Invention in the step of determining the lateral and / or vertical Position of the occupant's head using a comparison between capacity and further capacity be determined. Such an embodiment of the present invention Invention has the advantage that technically very simple and thus very cost-effective a precise detection of lateral and / or vertical position of the occupant's head possible is.
Weiterhin ist es möglich, im Schritt des Beaufschlagens ein Wechselspannungs- oder ein Wechselstrom-Messsignal zu verwenden. Alternativ oder zusätzlich kann auch der Schritt des Ermittelns auf der Basis einer Auswertung zumindest einer Resonanzfrequenz erfolgen. Derartige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bieten den Vorteil, dass durch die Verwendung von unterschiedlichen Frequenzen diejenige Frequenz bestimmt werden kann, bei der ein Schwingkreis mit der (gemessenen) Kapazität in Resonanz gerät. Aus einer Lage und einem Vorzeichen der gemessenen Resonanzfrequenz in Bezug zu einer Resonanzfrequenz, die für einen Kopf in einer Ruhelage vor der Kopfstütze gemessen wird, kann dann die tatsächliche aktuelle laterale und/oder vertikale Position des Insassenkopfes auch bei kleinen resultierenden Kapazitäten einfach und präzise bestimmt werden.Farther is it possible, in the step of applying an AC voltage or to use an AC measurement signal. Alternatively or in addition can also be the step of determining on the basis of an evaluation at least one resonance frequency. Such embodiments The present invention offers the advantage that through the use of of different frequencies that frequency can be determined in which a resonant circuit with the (measured) capacity resonates. From a location and a sign the measured resonant frequency with respect to a resonant frequency, for a head in a rest position in front of the headrest is measured, then the actual current lateral and / or vertical position of the occupant's head, even in small resulting capacities simple and accurate be determined.
Eine sehr präzise und vorzeichengenaue Auswertung kann dann erfolgen, wenn im Schritt des Ermittelns eine Auslenkung des Kopfes des Fahrzeuginsassen aus einer lateralen und/oder vertikalen Ruheposition in Bezug zur Kopfstütze auf der Basis einer Erkennung eines Betrages der Abweichung einer erkannten Resonanzfrequenz von einer Ruhepositionsresonanzfrequenz erfolgt, die einer Resonanzfrequenz entspricht, in der der Fahrzeuginsasse sich in einer Ruheposition auf dem Fahrzeugsitz befindet. Dabei erfolgt eine Erkennung einer Richtung der Auslenkung aus einem Vorzeichen der Abweichung der erkannten Resonanzfrequenz von der Ruhepositionsresonanzfrequenz.A very precise and accurate signing can then take place if in the step of determining a deflection of the head the vehicle occupant from a lateral and / or vertical rest position in relation to the headrest based on recognition of a Amount of deviation of a detected resonance frequency from one Resting position resonant frequency, that of a resonant frequency corresponds, in which the vehicle occupant is in a rest position located on the vehicle seat. In this case, a detection of a Direction of the deflection from a sign of the deviation of the detected Resonant frequency from the rest position resonance frequency.
Das Verfahren kann ferner auch einen Schritt des Blockierens einer Auslösung eines Sicherheitsmittels umfassen, wenn im Schritt des Ermittelns eine laterale und/oder vertikale Position des Kopfes des Fahrzeuginsassen erkannt wird, die eine vorbestimmte maximale Auslenkung aus einer Ruheposition überschreitet. Durch den Schritt des Blockierens kann vorteilhaft sichergestellt werden, dass ein Personenrückhaltemittel nach oder bei einem Umfall nicht mehr ausgelöst wird, wenn sich ein Insasse auf dem Fahrzeugsitz nicht mehr in einer vordefinierten Position befindet. Hierdurch lassen sich Verletzungen vermeiden, die durch eine solche Auslösung eines Personenrückhaltemittels auftreten würden, wenn der Fahrzeuginsasse sich bei der Auslösung des Rückhaltemittels nicht mehr in der optimalen Position auf dem Fahrzeugsitz befindet.The method may further include a step of blocking a triggering of a security by detecting in the step of determining a lateral and / or vertical position of the head of the vehicle occupant, which exceeds a predetermined maximum deflection from a rest position. The blocking step can advantageously ensure that a person restraint device is no longer triggered after or during a fallover when an occupant on the vehicle seat is no longer in a predefined position. In this way, it is possible to avoid injuries that would occur as a result of such triggering of a person restraint device if the vehicle occupant is no longer in the optimum position on the vehicle seat when the restraint device is triggered.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Schritt des Blockierens ausgeführt werden, wenn im Schritt des Ermittelns eine laterale und/oder vertikale Position des Kopfes des Fahrzeuginsassen erkannt wird, die die vorbestimmte maximale Auslenkung aus der Ruheposition länger als eine vorbestimmte Zeitspanne überschreitet. Eine solche Ausführungsform der Erfindung bietet den Vorteil, dass eine Plausibilisierung der erkannten Auslenkung möglich ist, so dass kurzzeitige Messfehler nicht zu einer Abschaltung des Personenrückhaltemittels führen.In In another embodiment of the invention, the step of blocking are executed when in the step of Determine a lateral and / or vertical position of the head the vehicle occupant is detected, the predetermined maximum Deflection from the rest position longer than a predetermined Time span exceeds. Such an embodiment The invention offers the advantage that a plausibility of the detected deflection is possible, so that short-term measurement error not to a shutdown of the personal restraint to lead.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Teilelektroden ferner in einer Mehrzahl von Zeilen angeordnet sein. Dies bietet den Vorteil, dass durch eine Matrix-förmige Anordnung der Teilelektroden eine sehr präzise Erfassung des Insassenkopfes sowohl in lateraler als auch in vertikaler Richtung möglich ist. Dabei können die Messungen der Position des Insassenkopfes in laterale und vertikale Richtung nacheinander und/oder durch unterschiedliche Messsignale auch zeitgleich an unterschiedlichen Teilelektroden erfolgen.In another embodiment of the present invention Further, the partial electrodes may be formed in a plurality of Lines be arranged. This offers the advantage that through a Matrix-shaped arrangement of the sub-electrodes a very precise Detecting the occupant's head in both lateral and vertical Direction is possible. The measurements can be the position of the occupant's head in the lateral and vertical directions one after the other and / or by different measuring signals also at the same time done different sub-electrodes.
Eine einfache und zugleich sehr flexibel auszuwertende Sensoranordnung kann dadurch geschaffen werden, dass die Teilelektroden einzeln von außerhalb der Sensoranordnung kontaktierbar oder zu zumindest einem Teilelektroden-Feld zusammenschaltbar sind.A simple and at the same time very flexible evaluation sensor arrangement can be created by the fact that the sub-electrodes individually from outside the sensor assembly contacted or closed at least a partial electrode field are interconnected.
Um die Position eines Insassenkopfes in Bezug zur Kopfstütze optimal zu erfassen, kann die vorliegende Erfindung auch als Kopfstütze für einen Fahrzeugsitz eines Fahrzeugs selbst implementiert sein, wobei die Kopfstütze eine Sensoranordnung gemäß den obigen Ausführungen aufweist.Around the position of an occupant's head relative to the headrest Optionally, the present invention can also be used as a headrest be implemented for a vehicle seat of a vehicle itself, the headrest having a sensor arrangement according to the has the above statements.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The The invention will be described below with reference to the accompanying drawings exemplified in more detail. Show it:
Gleiche oder ähnliche Elemente können in den nachfolgenden Figuren durch gleiche oder ähnliche Bezugszeichen versehen sein, wobei auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet wird. Ferner enthalten die Figuren der Zeichnungen, deren Beschreibung sowie die Ansprüche zahlreiche Merkmale in Kombination. Einem Fachmann ist dabei klar, dass diese Merkmale auch einzeln betrachtet werden oder sie zu weiteren, hier nicht explizit beschriebenen Kombinationen zusammengefasst werden können. Weiterhin ist die Erfindung in der nachfolgenden Beschreibung eventuell unter Verwendung von unterschiedlichen Maßen und Dimensionen erläutert, wobei eine Nennung dieser Maße und Dimensionen nicht dahingehend zu verstehen ist, dass die Erfindung auf diese Maße und Dimensionen eingeschränkt zu verstehen ist.The same or similar elements may be provided in the following figures by the same or similar reference numerals, wherein a repeated description is omitted. Furthermore, the figures of the drawings whose Be As well as the claims numerous features in combination. It is clear to a person skilled in the art that these features are also considered individually or that they can be combined to form further combinations not explicitly described here. Furthermore, the invention in the following description may be explained using different dimensions and dimensions, wherein a mention of these dimensions and dimensions is not to be understood as meaning that the invention is limited to these dimensions and dimensions.
Um eine Ansteuerung eines Personenrückhaltemittels rechtzeitig aktivieren oder deaktivieren zu können, wenn sich eine Person auf dem Fahrzeugsitz außerhalb des vorbestimmten optimalen Wirkungsbereich des Rückhaltemittels befindet, sollen kapazitive Sensoren im Sitz eingesetzt werden, die eben diese irrreversiblen und/oder reversiblen Rückhaltemittel im Sitz und/oder an der Seitenstruktur (Kopf- und Seitenairbag) ansteuern bzw. freigeben. Zweck des hier vorgestellten Ansatzes ist es, die seitliche, alternativ frontale Insassenposition auf Basis der Verlagerung des Kopfes in Bezug zur Sitzachse mittels einer (vorzugsweise in der Kopfstütze verbauten) kapazitiven Sensorik zu sensieren. Weiteres Ziel des hier vorgestellten Ansatzes ist es, eine Verarbeitungsvorschrift bereitzustellen, die eine Ansteuerung bzw. Unterdrückung der im Sitz verbauten reversiblen und irrreversiblen Rückhaltemittel erlaubt (z. B. elektromotorisch und/oder pneumatisch aktivierbare Seitenpolster in einem Fahrzeugsitz). Weiteres Ziel des hier vorgestellten Ansatzes ist es, eine Verarbeitungsvorschrift bereitzustellen, die eine Ansteuerung bzw. Unterdrückung der in der Fahrzeugstruktur verbauten reversiblen und irreversiblen Rückhaltemittel erlaubt (z. B. elektromotorische aktivierbar Türverkleidung oder Seiten- und Kopfairbags).Around a control of a person restraint means in a timely manner activate or deactivate when a Person on the vehicle seat outside the predetermined optimal range of action of the restraint is located Capacitive sensors are to be used in the seat, just these irreversible and / or reversible retention means in the Control seat and / or on the side structure (head and side airbags) or release. The purpose of the approach presented here is to alternatively frontal occupant position based on the relocation of the Head relative to the seat axis by means of a (preferably in the Headrest installed) to sense capacitive sensors. Another goal of the approach presented here is to create a processing rule to provide a drive or suppression the reversible and irreversible restraint installed in the seat allowed (eg, electric motor and / or pneumatically activated Side cushions in a vehicle seat). Another goal of the presented here The approach is to provide a processing rule that a control or suppression in the vehicle structure built reversible and irreversible retention means allowed (eg electromotive activatable door panel or side and curtain airbags).
Ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung ist somit die Ermittlung der seitlichen Insassenlage unter Verwendung eines kapazitiven Sensors (vorzugsweise in der Kopfstütze). Weiterhin ist es ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Verarbeitungsvorschrift bereitzustellen, so dass eine Ansteuerung eines Sicherheitssystems vorzugsweise im Sitz und des Kopfairbags erfolgt.One important aspect of the present invention is thus the determination the lateral occupant position using a capacitive sensor (preferably in the headrest). Furthermore it is an important aspect to provide a processing instruction to the present invention, so that a control of a security system preferably in Seat and the head airbag done.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung in einer günstigen Ausführungsvariante ist eine Unterdrückung der Ansteuerung einer Sitzaktorik und des Kopfairbags bei seitlich verlagerten Insassen (seitliches OOP), wie z. B. bei Schleudermanövern oder durch komfort-/nutzerbedingtes Insassenverhalten. Ein weiterer wichtiger Vorteil der Erfindung ist, dass die bereits existierende Sensorik modifiziert und funktional erweitert werden kann. Dadurch können Entwicklungskosten reduziert werden. Der Sensor könnte somit auch als zusätzlicher Sensor dienen um den Abstand in x-Richtung (d. h. in Fahrtrichtung des Fahrzeugs) zu erfassen und somit lassen sich weitere Funktionen hierauf aufbauen (Frontales OOP, Komfortanpassung der Kopfstütze).One significant advantage of the invention in a favorable embodiment is a suppression of the control of a Sitzaktorik and the head airbag at laterally displaced occupants (lateral OOP), such as B. in skid maneuvers or by comfort / user-driven Occupant behavior. Another important advantage of the invention is that the existing sensor technology is modified and functional can be extended. This can lead to development costs be reduced. The sensor could thus also as additional Sensor serve to the distance in x-direction (ie in the direction of travel of the vehicle) and thus can be further functions build on this (Frontal OOP, comfort adjustment of the headrest).
Ein weiterer Vorteil des hier vorgeschlagenen Ansatzes ist die direkte sensorische Erfassung der Kopfverlagerung. Bei anderen Verfahren können durch die Kopplung über den Körper Schätzfehler auftreten. Auch ist die sensorische Auswertung weniger aufwändig als eine Erfassung über ein Videosystem. Damit bietet der hier vorgeschlagene Ansatz den Vorteil auch die Position des Kopfes in Bezug zur Kopfstützenachse in z-Richtung zu erfassen und eine erste mögliche Abschätzung zur Körpergröße des Insassen zu liefern. Ein weiterer Vorteil ist die Erweiterungsmöglichkeit und Verknüpfung mit anderen Systemen wie der Fahrdynamik. Besitzt das Fahrzeug die Möglichkeit den Fahrer oder Beifahrer nach Gewicht oder Gewichtsklassen einzuteilen, so kann diese Information ggf. weiterverwendet werden und entsprechend in der Auswertelogik mit berücksichtigt werden.One Another advantage of the approach proposed here is the direct sensory detection of head displacement. For other procedures can be through the coupling over the body Estimation errors occur. Also is the sensory evaluation less costly than a capture over a Video system. Thus, the approach proposed here offers the advantage also the position of the head in relation to the headrest axis in z direction and a first possible estimate to deliver the body size of the occupant. Another advantage is the expansion option and Linkage with other systems such as driving dynamics. has the vehicle the possibility of the driver or passenger By weight or weight class, this information may be if necessary continue to be used and accordingly in the evaluation logic to be taken into account.
Eine weitere vorteilhafte Ausprägung ist die Kopplung mit zukünftiger Umfeldsensorik welche im Seitenbereich verbaut wird. In Kombination dazu lassen sich bessere Abstimmungen zwischen Auslöseentscheidung und potenziellem Kollisionsgegner erzielen.A Another advantageous feature is the coupling with future Environment sensor which is installed in the side area. In combination this can be better votes between triggering decision and potential collision opponents.
Durch die gezielte Berücksichtigung der Insassenkopfposition stellt dieser Sensor einen Schritt zur individualisierten Sicherheit dar.By the targeted consideration of the occupant head position This sensor represents a step towards individualized safety represents.
Die nachfolgend beschriebene Erfindung lässt sich in einem Airbag-Steuergerät oder einem anderen Steuergerät z. B. in einer günstigen Variante im Sitzsteuergerät realisieren. Der Austausch der Daten geschieht beispielsweise über ein Bussystem oder aber die direkte Kopplung an das Steuergerät mit entsprechender Sensorauswertung. Andere, z. B. drahtlose Kommunikationsmöglichkeiten, sind ebenfalls denkbar.The The invention described below can be in a Airbag control unit or another control unit z. B. in a favorable variant in the seat control unit realize. The exchange of data happens for example via a bus system or the direct coupling to the control unit with corresponding sensor evaluation. Others, e.g. B. wireless communication capabilities, are also possible.
In
einer ersten Ausprägung sieht die Erfindung vor, dass der
Sensor auf Basis eines kapazitiven Messprinzips in der Kopfstütze
verbaut ist. Das kapazitive Messprinzip beruht auf der Kapazität
eines Kondensators:
- A
- = wirksame Fläche in der die Kapazität aufgenommen werden kann;
- I
- = Abstand der Platten (im vorliegenden Fall);
- ε
- = Dielektrizitätskonstante
- A
- = effective area in which the capacity can be absorbed;
- I
- = Distance of the plates (in the present case);
- ε
- = Dielectric constant
Diese
Formel ist in der Regel gültig wenn die räumliche
Ausdehnung der Kondensatorplatten sehr viel größer
ist als ihr Abstand, d. h. wenn das elektrische Feld als homogen
angesehen werden kann. Die für diesen Fall angenommene
Kapazität kann auf Basis einer freien Kugel berechnet werden
und führt auf den Zusammenhang:
- R
- = Radius der Kugel ist (≈ Radius eines Kopfes).
- R
- = Radius of the sphere is (≈ radius of a head).
Die Kapazität wird dabei im Wesentlichen über die Dielektrizitätskonstante beeinflusst. Der menschliche Kopf inklusive Hals stellt einen wesentlichen Einflussfaktor für diese Konstante dar und verändert damit die Kapazität. Diese Verände rung wird meistens über die Veränderung des kapazitiven Widerstandes nachgewiesen, der sich folgendermaßen berechnet: dabei ist
- ω
- = Eigenfrequenz und
- X
- c = kapazitiver Widerstand.
- ω
- = Natural frequency and
- X
- c = capacitive resistance.
Der kapazitive Widerstand kann in einem Schwingkreis erfasst werden und führt letztendlich zur Verstimmung des Schwingkreises. Dies kann als Maß für eine Abweichung gesehen werden. Der Sensor sollte günstigerweise eine Erfassung in lateraler Richtung zulassen, wie dies aus der nachfolgenden Beschreibung näher ersichtlich ist.Of the Capacitive resistance can be detected in a resonant circuit and ultimately leads to detuning of the resonant circuit. This can be seen as a measure of a deviation become. The sensor should conveniently capture in the lateral direction, as shown in the following description can be seen in more detail.
Beispielsweise
kann der Sensor zur Erfassung der Position des Insassenkopfes einen
Aufbau gemäß der Darstellung aus
Auf
diese Weise ist eine Erkennung der Kopfposition durch unterschiedliche
Verbindung von verschiedenen Kapazitätserfassungselementen
Um
nun die Position des Insassenkopfes in der laterale Richtung, das
heißt in Richtung der y-Achse, zu bestimmen, kann eine
weitere Verschaltung der Teilelektroden
Auf
diese Weise ist eine Erkennung der lateralen Kopfposition durch
unterschiedliche Verbindung von verschiedenen Kapazitätserfassungselementen
Zur
Messung des Abstandes des Insassenkopfes in z-Richtung kann eine
Verschaltung der Teilelektroden
Auf
diese Weise ist eine Erkennung der vertikalen Kopfposition durch
unterschiedliche Verbindung von verschiedenen Kapazitätserfassungselementen
Somit wird ersichtlich, dass durch mehrere Messungen der Kapazität bei unterschiedlich verschalteten kapazitiven Strukturen bzw. Teilelektroden die Position des Kopfes in X-, Y- und Z-Richtung bestimmt werden kann. Die unterschiedlichen Konfigurationen können dabei nacheinander durchgeschaltet (beispielsweise im Multiplex-Verfahren) werden, wodurch wiederum nur eine Auswerteschaltung notwendig ist.Consequently will be seen that by several measurements of the capacity at differently interconnected capacitive structures or partial electrodes the Position of the head in the X, Y and Z direction can be determined. The different configurations can successively switched through (for example in the multiplex method), whereby again only one evaluation circuit is necessary.
In
einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
kann die Kopfstütze mit zwei (horizontal an einer Kopfstütze
angeordneten) Kapazitäten beaufschlagt werden, welche möglicherweise in
Reihe geschaltet werden können, so dass eine Gesamtkapazität
berechnet werden kann. Eine solche Anordnung ist in
Die
Diese Abhängigkeit der Resonanzfrequenzänderung von der Auslenkung des Insassenkopfes wird von einem Steuergerät erfasst und entsprechend in einem Algorithmus ausgewertet. Die Auswertung kann neben der Sensordatenerfassung und -aufbereitung auch die Auswertung der Signale vorsehen.These Dependence of the resonance frequency change of the deflection of the occupant's head is controlled by a control unit recorded and evaluated accordingly in an algorithm. The evaluation In addition to the sensor data acquisition and processing, the evaluation provide the signals.
Eine
andere mögliche Variante von Sensoreinheit könnte
derart gestaltet sein, dass ein Kapazitätssensor in einem
peripheren Sensor, z. B. Beschleunigungssensor verbaut ist, welcher
im Fahrzeug in der B-Säule sitzt. Dieser Sensor erfasst
dabei einen sich in der Nähe befindlichen Kopf, welcher wiederum
eine Kapazitätsänderung zur Folge hätte. Eine
Realisierung des Auslösealgorithmus würde daher
etwas anders aufgebaut sein. Trotz allem stellt diese Variante eine
einfache und kostengünstige Realisierung dar und könnte
als Alternative zur obig beschriebenen Sensorintegration dienen.
Diese Möglichkeit ist nochmals in
Eine
mögliche Form der Signalverarbeitung der erfassten Kapazität
bzw. Resonanzfrequenz ist in
Die
Auswertung in einem Steuergerät
Eine weitere Ausprägung stellt diese Information als Zusatzinformation zur Verfügung und kann in weiteren Algorithmen wie einem Seitenauslösealgorithmus und/oder anderen Auslösealgorithmen (Front, Heck oder Rollover) als Eingabegröße verarbeitet werden, so dass eine bessere Auslöseentscheidung der Rückhaltemittel ermittelt werden kann. In einer weiteren möglichen Ausprägung ist die Berücksichtigung von fahrdynamischen Größen möglich. Dabei kann beispielsweise die Querbeschleunigung berücksichtigt werden und das Signal der Kopfbewegung gegenüber diesen fahrdynamischen Größen ausgewertet werden. Eine mögliche Berücksichtigung könnte z. B. dadurch dargestellt werden, dass bei erhöhter Querbeschleunigung eine Korrelation zwischen der Insassenkopfbewegung in Richtung Seitenscheibe vorliegt oder ob eine Situation gegeben ist bei der sich eine Person statisch an einem Fenster anlehnt, um beispielsweise zu schlafen. Diese Information kann gegebenenfalls auch anderen Systemen zur Verfügung gestellt werden, wie beispielsweise einem Komfortsystem. Es ist ebenfalls denkbar unterschiedliche Schwellen einzuführen, so dass das System in unterschiedlichen Situationen verschieden angesteuert werden kann. Beispielsweise kann eine niedrige Schwelle bei reversiblen Systemen und höhere Schwelle bei irrreversiblen Systemen gewählt werden. Ebenfalls kann bei einer lateralen Bewegung des Fahrzeugs die Insassenkopfbewegung verfolgt werden, so dass die Auslöseentscheidung bei entsprechendem Unfall (Rollover oder Seitenkollision) in Bezug auf die Kopfposition optimiert werden kann.A further expression provides this information as additional information available and can be used in other algorithms such as Page triggering algorithm and / or other triggering algorithms (front, Tail or rollover) as input size so that a better triggering decision of the retention means can be determined. In another possible form is the consideration of driving dynamics possible. In this case, for example, the lateral acceleration be considered and the signal of head movement opposite be evaluated these driving dynamics variables. A possible consideration could be z. B. be represented by the fact that at increased lateral acceleration a correlation between the occupant's head movement towards the side window exists or whether a situation is given by a person statically leaning against a window to sleep, for example. This information may also be shared with other systems Be made available, such as a comfort system. It is also conceivable to introduce different thresholds so that the system is different in different situations can be controlled. For example, a low threshold in reversible systems and higher threshold for irreversible Systems are selected. Likewise, with a lateral Movement of the vehicle the occupant head movement are tracked so the triggering decision in case of accident (Rollover or side collision) optimized in relation to the head position can be.
Weiterhin
schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - JP 2006218083 A [0003] - JP 2006218083 A [0003]
- - DE 102007039439 A1 [0003] DE 102007039439 A1 [0003]
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Applications Claiming Priority (1)
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---|---|
DE102009000740A1 true DE102009000740A1 (en) | 2010-08-12 |
Family
ID=42317282
Family Applications (1)
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DE102009000740A Ceased DE102009000740A1 (en) | 2009-02-10 | 2009-02-10 | Passenger head position e.g. vertical position, determining method for vehicle seat of passenger car, involves determining lateral and/or vertical position of head of vehicle passenger with respect to head-rest of vehicle seat |
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2009
- 2009-02-10 DE DE102009000740A patent/DE102009000740A1/en not_active Ceased
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |