DE102009034920A1

DE102009034920A1 - Auslösesensorik für ein Insassenschutzsystem eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102009034920A1
Application number: DE102009034920A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Rick
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-07-28
Filing date: 2009-07-28
Publication date: 2011-02-10

Abstract

Die Erfindugn betrifft eine Auslösesensorik für ein Insassenschutzsystem eines Kraftfahrzeugs (1) mit mindestens einem zentral im Kraftfahrzeug (1), vorzugsweise im Bereich des Mitteltunnels angeordneten Beschleunigungssensor (7), mindestens einem in einem Deformationsbereich des Kraftfahrzeuges (1) angeordneten Assistenzsensor (3a; 3b; 3c) und einer Auswerte- und Steuereinheit (6) zum Auswerten der Sensordaten des mindestens einen Beschleunigungssensors (7) und des mindestens einen Assistenzsensors (3a; 3b; 3c) und zum Steuern des Insassenschutzsystems in Abhängigkeit von den ausgewerteten Sensordaten, wobei als Assistenzsensoren (3a; 3b; 3c) ausschließlich Kontaktsensoren eingesetzt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Auslösesensorik für ein Insassenschutzsystem eines Kraftfahrzeugs.
Die Auslösesensorik eines Insassenschutzsystems eines Kraftfahrzeugs umfasst heutzutage üblicherweise einen Beschleunigungssensor, welcher zentral im Kraftfahrzeug, vorzugsweise im Bereich des Mitteltunnels, angeordnet ist, sowie einen oder mehrere Assistenzsensoren, welche in einem Deformationsbereich oder zumindest in der Nähe eines Deformationsbereichs des Kraftfahrzeugs angeordnet sind. Von dem Begriff „Deformationsbereich” ist dabei jeglicher Bereich des Fahrzeugs umfasst, der im Falle einer Kollision (Crash) des Kraftfahrzeugs deformiert wird. Insbesondere sind davon die Front-, Heck- und Seitenbereiche des Kraftfahrzeuges betroffen. Eine Auswerte- und Steuereinheit, häufig auch als ECU bezeichnet, wertet die Sensordaten des zentralen Beschleunigungssensors und der Assistenzsensoren, welche üblicherweise ebenfalls als Beschleunigungssensoren ausgeführt sind, aus und steuert in Abhängigkeit von den ausgewerteten Sensordaten das Insassenschutzsystem. Das Insassenschutzsystem kann dabei beispielsweise Gurtstraffer-, Airbag- und/oder Überschlagschutzsysteme umfassen.
Neben Insassenschutzsystemen sind seit einigen Jahren auch Fußgängerschutzsysteme bekannt, welche bei Erkennung eines Aufpralls zum Beispiel durch Anheben der Motorhaube eine wirksamere Knautschzone erzeugen und damit das Verletzungsrisiko für Fußgänger oder auch Radfahrer bei einem Zusammenstoß mit einem Kraftfahrzeug mindern. Die Auslösesensorik derartiger Fußgängerschutzsysteme umfasst dabei in der Regel Kontaktsensoren, welche im Frontbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet sind und dazu dienen, eine Kollision mit einem Fußgänger oder einem Radfahrer zu detektieren.
Aus der Druckschrift EP 1 636 070 B1 ist eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Relativgeschwindigkeit zwischen einem Fahrzeug und einem Aufprallobjekt bekannt, die derart konfiguriert ist, dass die Relativgeschwindigkeit anhand einer Kombination eines ersten Signals einer Umfeldsensorik und eines zweiten Signals einer Kontaktsensorik ermittelt wird. Die ermittelte Relativgeschwindigkeit wird dann im Auslösealgorithmus eines Insassenschutzsystems zur Bestimmung der Auslösezeit oder auch zur Auswahl der Rückhaltemittel verwendet.
Aus der Druckschrift DE 10 2005 008 190 A1 ist darüber hinaus ein Verfahren und eine Steuerungseinrichtung zur Auslösung von Seitenaufprall-Rückhaltesystemen bekannt, bei dem Kontaktsensoren verwendet werden, um zu verifizieren, dass ein Seitenaufprall stattgefunden hat und um Kollisionsbestätigungssignale zu erzeugen und in Reaktion darauf ein Insassenschutzsystem zu aktivieren.
Es ist also grundsätzlich bekannt, Sensordaten von Kontaktsensoren, welche in Kraftfahrzeugen üblicherweise zur Sensierung eines Aufpralls eines Fußgängers oder eines Radfahrers und damit zur Auslösung eines Fußgängerschutzsystems dienen, auch bei der Auslösung von Insassenschutzsystemen zu nutzen.
Die zunehmende Anzahl von Sensoren führt jedoch generell zu gesteigerten Kosten und deren Einbau und Wartung auch zu einem gesteigerten Aufwand, so dass es Aufgabe der Erfindung ist, eine Auslösesensorik für ein Insassenschutzsystem eines Kraftfahrzeugs anzugeben, die eine Kollision schnell, zuverlässig und präzise erkennt, jedoch mit vermindertem Aufwand und reduzierten Kosten realisiert werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Auslösesensorik für ein Insassenschutzsystem eines Kraftfahrzeugs mit mindestens einem Beschleunigungssensor, mindestens einem zentral im Kraftfahrzeug, vorzugsweise im Bereich des Mitteltunnels angeordneten Assistenzsensor und einer Auswerte- und Steuereinheit zum Auswerten der Sensordaten des mindestens einen Beschleunigungssensors und des mindestens einen Assistenzsensors und zum Steuern des Insassenschutzsystems in Abhängigkeit von den ausgewerteten Sensordaten, wobei als Assistenzsensoren ausschließlich Kontaktsensoren eingesetzt werden.
Die Erfindung basiert damit im Wesentlichen auf der Erkenntnis, dass die heute üblichen, als Beschleunigungssensoren ausgeführten Assistenzsensoren für ein Insassenschutzsystem durch die, üblicherweise für Fußgängerschutzsysteme genutzten Kontaktsensoren ersetzt werden können. Auf diese Weise können die als Assistenzsensoren eingesetzten Beschleunigungssensoren eingespart und damit der Kostenaufwand für die Auslösesensorik erheblich gesenkt werden. Die Kontaktsensoren sind in heute üblichen Kraftfahrzeugen für Fußgängerschutzsysteme zumindest im Frontbeerich des Kraftfahrzeuges ohnehin vorhanden und führen daher zumindest für diesen Fahrzeugbereich nicht zu keinem Kostenaufwand. In den übrigen Fahrzeugbereichen werden ohnehin vorgesehene Assistenzsensoren, in der Regel Beschleunigungssensoren, lediglich durch Kontaktsensoren ersetzt, was zumindest keine zusätzlichen Kosten verursacht. Durch die insgesamt reduzierte Anzahl von Sensoren verringert sich auch der Aufwand zum Einbau sowoe zur Wartung erheblich. Darüber hinaus ist durch die verwendung von Kontaktsensoren auch eine sehr frühzeitige Kollisionserkennung gewährleistet.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist im zentralen Bereich des Kraftfahrzeug ein einziger Beschleunigungssensor vorgesehen, so dass der Aufwand und die Kosten auch diesbezüglich minimiert werden.
Vorteilhaft werden die Sensordaten der Kontaktsensoren auch zur Steuerung eines Fußgängerschutzsystems genutzt, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Auf diese Weise erfüllen die Kontaktsensoren eine Doppelfunktion, was ebenfalls zur Kosten- und Aufwandsoptimierung beiträgt.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der mindestens eine, als Kontaktsensor ausgeführte Assistenzsensor im vorderen Bereich des Kraftfahrzeuges, insbesondere im Bereich einer Frontstoßstange, im hinteren Bereich des Kraftfahrzeugs, insbesondere im Bereich einer Heckstoßstange, oder im Seitenbereich des Kraftfahrzeugs, insbesondere im Bereich einer seitlichen Stoßleiste oder einer Fahrzeugtür oder eines hinteren Seitenteils, angeordnet.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, Kontaktsensoren im vorderen, hinteren und seitlichen Bereich des Kraftfahrzeugs anzuordnen, um sowohl Front- als auch Heck- bzw. Seitencrashs schnell, zuverlässig und präzise zu detektieren.
Um einen Kollisionszeitpunkt möglichst exakt bestimmen zu können, ist es vorteilhaft, wenn die verwendeten Kontaktsensoren zumindest einen mechanischen Schalter aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wertet die Auswerte- und Steuereinheit die Sensordaten des mindestens einen Assistenzsensors mit Hilfe von Kennfeldern und/oder Mustern aus, wobei in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs unterschiedliche Kennfelder und/oder Muster verwendet werden.
Fußgängerschutzsysteme werden in der Regel nur im Bereich niedriger Fahrzeuggeschwindigkeiten eingesetzt. Demgegenüber finden Insassenschutzsysteme auch im Bereich hoher Fahrzeuggeschwindigkeiten Anwendung. Aufgrund unterschiedlicher Anforderungen und Kenngrößen in unterschiedlichen Geschwindigkeitsbereichen ist es vorteilhaft, die zur Auswertung verwendeten Kennfelder und/oder Muster auch in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs zu wählen.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügte Figur erläutert.
1 zeigt in schematischer Darstellung ein Kraftfahrzeug 1 mit einer erfindungsgemäßen Auslösesensorik für ein Insassenschutzsystem. Im vorderen Bereich des Kraftfahrzeugs 1, insbesondere im Bereich einer Frontstoßstange 2 sind Assistenzsensoren 3a angeordnet, die als Kontaktsensoren ausgeführt sind. Weitere als Kontaktsensoren ausgebildete Assistenzsensoren 3b und 3c sind in einem hinteren Bereich des Kraftfahrzeugs, insbesondere im Bereich einer Heckstoßstange 4 bzw. in Seitenbereichen des Kraftfahrzeugs, insbesondere im Bereich seitlicher Stoßleisten, seitlicher Fahrzeugtüren oder eines hinteren Seitenteils, vorgesehen. Gemäß der dargestellten Ausführungsform sind im Front- und Heckbereich des Kraftfahrzeugs 1 jeweils drei Kontaktsensoren und in den Seitenbereichen des Kraftfahrzeugs 1 jeweils ein Kontaktsensor vorgesehen. Die konkrete Anzahl und Anordnung der Kontaktsensoren 3a, 3b und 3c kann jedoch beliebig variiert und an die jeweiligen Anforderungen und Fahrzeugkonfigurationen angepasst werden.
Die Kontaktsensoren können in beliebiger, aus dem Stand der Technik bekannter Form ausgebildet sein und so beispielweise Piezokabel, optische Sensoren, Beschleunigungssensoren, Drucksensoren oder auch eine Kombination daraus aufweisen. Um den Kollisionszeitpunkt exakt bestimmen zu können, ist es aber vorteilhaft, wenn der Kontaktsensor wenigstens einen mechanischen Schalter aufweist. Als geeignet hat sich zum Beispiel ein Kontaktsensor gezeigt, der zwei Drucksensoren, ein Linearpotentiometer sowie einen mechanischen Schalter aufweist, wobei jede Einheit unabhängige Daten liefert.
Sensordaten, welche von den Assistenzsensoren 3a, 3b und/oder 3c erzeugt werden, werden über Signalleitungen oder einen dargestellten Datenbus 5 an eine Auswerte- und Steuereinheit 6 (ICU) übermittelt. Ein Beschleunigungssensor 7 ist vorzugsweise zentral im Kraftfahrzeug 1, insbesondere im Bereich des Mitteltunnels angeordnet und dient der Sensierung von Längs- und Querbeschleunigungen. Durch die zentrale Anordnung ist gewährleistet, dass der Beschleunigungssensor 7 sowohl bei Frontcrashs als auch bei Heck- oder Seitencrashs schnelle, zuverlässige und präzise Sensordaten liefert. In der dargestellten Ausführungsform ist der Beschleunigungssensor 7 in die Auswerte- und Steuereinheit 6 integriert, er kann aber auch als separate Einheit ausgeführt sein. Auch die von dem Beschleunigungssensor 7 erzeugten Sensordaten werden an die Auswerte- und Steuereinheit 6 übermittelt.
Die Sensordaten des Beschleunigungssensors 7 sowie der Assistenzsensoren 3a, 3b und/oder 3c werden in der Auswerte- und Steuereinheit 6 ausgewertet. Dabei lassen sich aus den Sensordaten Informationen über die Aufprallposition, die Aufprallrichtung, die Aufprallzeit und -dauer, die Breite des Stoßkörpers, und durch Auswertung der Schließzeiten des oder der Schalter der Kontaktsensoren auch über die Relativgeschwindigkeit gewinnen. Aus diesen Informationen lässt sich letztendlich eine Information über die Art und die Schwere des Crashs ableiten. Diese Informationen können dann zur Auswahl der geeigneten Rückhaltemittel sowie zur Festlegung eines geeigneten Auslösealgorithmus verwendet werden. Dazu können beispielsweise in der Auswerte- und Steuereinheit 6 abgelegte Kennfelder und/oder Muster vorgesehen sein, welche vordefinierte Aufprallsituationen charakterisieren. Dabei sind die Kennfelder und/oder Muster vorteilhaft in Abhängigkeit von vordefinierten statischen und/oder dynamischen Kenngrößen der vordefinierten Aufprallsituationen klassifiziert.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, die Kennfelder und/oder Muster insbesondere in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit zu klassifizieren und dabei zumindest den Betrieb der als Kontaktsensoren ausgeführten Assistenzsensoren 3a, 3b und/oder 3c in einem Bereich niedriger Fahrzeuggeschwindigkeiten, zum Beispiel bis zu 20 km/h, und in einem Bereich darüber liegender, hoher Fahrzeuggeschwindigkeiten zu unterscheiden.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
2: Frontstoßstange
3a, 3b, 3c: Assistenzsensoren
4: Heckstoßstange
5: Datenbus
6: Auswerte- und Steuereinheit
7: Beschleunigungssensor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 1636070 B1 [0004]
- DE 102005008190 A1 [0005]

Claims

Auslösesensorik für ein Insassenschutzsystem eines Kraftfahrzeugs (1) mit – mindestens einem zentral im Kraftfahrzeug (1), vorzugsweise im Bereich des Mitteltunnels angeordneten Beschleunigungssensor (7), – mindestens einem in einem Deformationsbereich des Kraftfahrzeuges (1) angeordneten Assistenzsensor (3a; 3b; 3c) und – einer Auswerte- und Steuereinheit (6) zum Auswerten der Sensordaten des mindestens einen Beschleunigungssensors (7) und des mindestens einen Assistenzsensors (3a; 3b; 3c) und zum Steuern des Insassenschutzsystems in Abhängigkeit von den ausgewerteten Sensordaten, wobei als Assistenzsensoren (3a; 3b; 3c) ausschließlich Kontaktsensoren eingesetzt werden.
Auslösesensorik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zentral im Kraftfahrzeug (1) ein einziger Beschleunigungssensor (7) angeordnet ist.
Auslösesensorik nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensordaten des mindestens einen Assistenzsensors (3a; 3b; 3c) auch zur Steuerung eines Fußgängerschutzsystems genutzt werden.
Auslösesensorik nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Assistenzsensor (3a; 3b; 3c) im vorderen Bereich des Kraftfahrzeuges (1), insbesondere im Bereich einer Frontstoßstange (2), im hinteren Bereich des Kraftfahrzeugs (1), insbesondere im Bereich einer Heck stoßstange (4), oder im Seitenbereich des Kraftfahrzeugs (1), insbesondere im Bereich einer seitlichen Stoßleiste oder einer Fahrzeugtür oder eines hinteren Seitenteils, angeordnet ist.
Auslösesensorik nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Assistenzsensor (3a; 3b; 3c) zumindest einen mechanischen Schalter aufweist.
Auslösesensorik nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuereinheit (6) die Sensordaten des mindestens einen Assistenzsensors (3a; 3b; 3c) mit Hilfe von Kennfeldern und/oder Mustern auswertet, wobei in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs unterschiedliche Kennfelder und/oder Muster verwendet werden.