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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Auslösung eines Insassenschutzmittels eines Fahrzeugs, auf ein Auslösesystem für Insassenschutzmittel eines Fahrzeugs und auf ein Fahrzeug.
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Fahrzeuge weisen eine Rückhaltesystemelektronik auf, die zum einen aus peripheren Beschleunigungs- oder Drucksensoren und zum anderen aus einem zentralen Airbag-Steuergerät besteht, welches zur zentralen Crasherkennung mindestens einen zweiachsigen hoch-g Beschleunigungssensor enthält. Mittels eines hoch-g Beschleunigungssensor können starke Beschleunigungen erfasst werden, wie sie bei einer Fahrzeugkollision auftreten. Das Steuergerät trifft unter Zuhilfenahme des hoch-g Beschleunigungssensors die Auslöseentscheidung unter Hinzunahme der Information der peripheren Sensoren, typischerweise als Plausibilität.
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Die
DE 10 2005 035 415 A1 beschreibt ein Verfahren zur Crash-Typerkennung. Dabei werden ein Beschleunigungssignal mittels eines Aufprallsensors und ein Erkennungssignal mittels eines vorausschauenden Sensors erfasst. Das Beschleunigungssignal wird mit dem Erkennungssignal mittels einer Recheneinheit verknüpft. In Abhängigkeit von der Verknüpfung wird ein Auslöseentscheidungssignal zu einer Ansteuereinheit ausgegeben.
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Die
DE 103 55 325 A1 beschreibt ein Rückhaltesystem für Fahrzeuginsassen mit wenigstens einem Sensor und einem Steuergerät zur Auswertung des Sensorsignals. Ein Annäherungssensor ist zum Erkennen eines bevorstehenden Aufpralls auf das Fahrzeug vorgesehen.
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Die
DE 10 2005 033 937 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln, die eine Entscheidung zur Ansteuerung in Abhängigkeit von einer Fusion von einem ersten Signal eines Precrashalgorithmus und einem zweiten Signal eines Beschleunigungsalgorithmus unterdrückt.
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Die
DE 103 34 699 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Betätigung einer Aktuatorik zum Schutz eines Fußgängers, die mit einer Umfeldsensorik und einer Kontaktsensorik verbunden ist. Die Vorrichtung vergleicht ein erstes Signal von der Kontaktsensorik mit einer Schwelle. Die Schwelle oder das erste Signal wird in Abhängigkeit von einem zweiten Signal der Umfeldsensorik verändert und die Aktuatorik in Abhängigkeit von dem Vergleich betätigt.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden mit der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Auslösung eines Insassenschutzmittels eines Fahrzeugs, ein Auslösesystem für Insassenschutzmittel eines Fahrzeugs und ein Fahrzeug gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass sich eine Zweiergruppe aus zwei in der Peripherie eines Fahrzeugs angeordnete Sensoren eignet, um eine Auslöseentscheidung für ein Insassenschutzmittel eines Fahrzeugs zu treffen. Die Zweiergruppe kann selbständig eine plausibilisierte Auslöseentscheidung treffen, ohne dass Informationen weiterer Sensoren erforderlich sind. Nachdem die Sensoren in der Peripherie angeordnet sind, kann die Auslöseentscheidung sehr schnell getroffen werden.
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Der erfindungsgemäße Ansatz ist flexibel einsetzbar und für neue Fahrzeugstrukturen, Fahrzeugmaterialien und Fahrzeugformen geeignet. Zudem wird eine verbesserte Performance, insbesondere eine schnellere Auslösezeit, erreicht. Dadurch wird die Ansteuerung innovativer und neuer Aktuatoren ermöglicht. Neue Aktuatoren umfassen beispielswiese Soft-Airbags oder adaptive Strukturen, also alle Aktuatoren, die eine längere Zeit für ihre eigene Aktivierung in Anspruch nehmen. Obendrein gibt es einen Kostenzusatznutzen im System. Im Airbag-Steuergerät können hoch-g Sensoren eingespart werden. Stattdessen können kostengünstige Umfeld-Sensoren eingesetzt werden, die zusätzlich eine Menge Zusatzpotential für weitere Funktionen wie Einparken, Lane-Keeping, Distanzmessungen und Nahfeldnavigation bieten.
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Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung zur Auslösung eines Insassenschutzmittels eines Fahrzeugs, mit folgenden Merkmalen:
einem Umfeldsensor zum Überwachen eines Umfelds des Fahrzeugs, wobei der Umfeldsensor ausgebildet ist, um ansprechend auf eine bevorstehende Kollision des Fahrzeugs ein Umfeldsignal an einem Ausgang des Umfeldsensors auszugeben;
einer Verbindungsleitung, die mit dem Ausgang des Umfeldsensors verbunden ist; und
einer Auslöseeinrichtung mit einem Eingang, der zum Empfangen des Umfeldsignals mit der Verbindungsleitung verbunden ist, einem Sensorelement, das ausgebildet ist, um innerhalb eines Peripheriebereichs des Fahrzeugs eine auf eine erfolgte Kollision hindeutende physikalische Größe zu erfassen und in ein Kollisionssignal zu wandeln, einer Logik zum Treffen einer Auslöseentscheidung für das Insassenschutzmittel abhängig von dem Umfeldsignal und dem Kollisionssignal und einem Ausgang zum Ausgeben eines auf der Auslöseentscheidung basierenden Auslösesignals.
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Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Kraftfahrzeug und insbesondere um ein Fahrzeug zur Personenbeförderung handeln. Bei dem Insassenschutzmittel kann es sich um eine Vorrichtung handeln, die bei der Kollision eine Schutzwirkung für einen Insassen des Fahrzeugs entfaltet. Beispiele für ein Insassenschutzmittel sind ein Airbag oder ein Gurtstraffer. Bei der Kollision kann es sich um einen Zusammenstoß des Fahrzeugs mit einem Objekt, beispielswiese einem Fremdfahrzeug, einer Person oder einer Fahrbahnbegrenzung, handeln. Bei dem Umfeld kann es sich um einen sich in einem Sichtbereich des Umfeldsensors, direkt an das Fahrzeug angrenzenden, Bereich handeln. Der Umfeldsensor kann ausgebildet sein, um zur Überwachung des Umfelds ein Signal auszusenden und eine Reflektion des Signals zu empfangen. Der Umfeldsensor kann ausgebildet sein, um berührungslos einen Abstand zwischen dem Fahrzeug und einem sich außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Objekt zu bestimmen. Auch kann der Umfeldsensor ausgebildet sein, um eine Relativbewegung zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt zu bestimmen. Insbesondere kann der Umfeldsensor ausgebildet sein, um eine Annäherung zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt zu erkennen und mit einem oder mehreren Referenzwerten zu vergleichen und basierend darauf die bevorstehende Kollision zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt zu erkennen. Das Umfeldsignal des Umfeldsensors kann eine Information über die bevorstehende Kollision umfassen. Bei der Verbindungsleitung kann es sich um eine elektrische Leitung handeln, über die das Umfeldsignal an die Auslöseeinrichtung übertragen werden kann. Die Auslöseeinrichtung kann eine aus mehreren elektrischen Schaltungen bestehende Baugruppe sein. Das Sensorelement kann beispielsweise als Drucksensor oder Beschleunigungssensor ausgebildet sein. Demnach kann es sich bei der physikalischen Größe um einen Druck, eine Druckänderung oder um eine Beschleunigung handeln. Die erfolgte Kollision kann einen Druckanstieg in einem in der Peripherie des Fahrzeugs angeordneten Hohlraum und eine Beschleunigung eines in der Peripherie des Fahrzeugs angeordneten Strukturelements bewirken. Das Sensorelement kann ausgebildet sein, um einen entsprechenden Druckanstieg und zusätzlich oder alternativ eine entsprechende Beschleunigung zu erfassen. Das Kollisionssignal kann eine Information über einen Wert der physikalischen Größe, über eine Änderung der physikalischen Größe über die Zeit oder, sofern die physikalische Größe durch das Sensorelement ausgewertet wird, eine Information über die erfolgte Kollision aufweisen. Unter Umständen kann die physikalische Größe auf eine erfolgte Kollision hindeuten, obwohl keine Kollision stattgefunden hat. Zur Plausibilisierung kann die Logik ausgebildet sein, um das Kollisionssignal mit dem Umfeldsignal zu verknüpfen. Die Auslöseentscheidung kann nur dann getroffen werden, wenn sowohl das Umfeldsignal als auch das Kollisionssignal auf eine Kollision hinweisen. Das Auslösesignal kann beispielsweise an ein zentrales Steuergerät ausgegeben werden. Das Auslösesignal kann ausgebildet sein, um ohne das Erfordernis einer weiteren Plausibilisierung, die tatsächliche Auslösung des Insassenschutzmittels zu bewirken. Der Umfeldsensor und die Auslöseeinrichtung können benachbart zueinander angeordnet sein, so dass die von dem Umfeldsensor erkannte Kollision, nach Eintreten der Kollision, einen unmittelbaren Einfluss auf das Sensorelement der Auslöseeinrichtung ausübt. Der Umfeldsensor und die Auslöseeinrichtung können beide in der Peripherie des Fahrzeugs angeordnet sein. Unter Peripherie kann ein umlaufender seitlicher Rand des Fahrzeugs, beispielsweise gebildet durch einen seitlichen, vorderen oder hinteren Karosserieabschnitt des Fahrzeugs verstanden werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Logik der Auslöseeinrichtung ausgebildet sein, um das Umfeldsignal als Plausibilisierung für das Kollisionssignal zu verwenden und die Auslöseentscheidung basierend auf dem Kollisionssignal zu treffen. Durch die Plausibilisierung kann die Wahrscheinlichkeit einer Fehlauslösung des Insassenschutzmittels reduziert werden. Da die Plausibilisierung auf einem Signal basiert, das vor Auftreten der Kollision bereitgestellt wird, liegt die Plausibilisierung bereits zum Zeitpunkt der Bereitstellung des Kollisionssignals vor. Dadurch kann das Kollisionssignal bei vorliegender Plausibilität direkt, ohne auf ein weiteres Plausibilisierungsergebnis warten zu müssen, zur Ausgabe des Auslösesignals genutzt werden. Dadurch kann die Auslöseentscheidung sehr schnell und zugleich sehr sicher getroffen werden.
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Der Umfeldsensor kann ausgebildet sein, um an einer Außenhaut des Fahrzeugs angeordnet zu werden. Beispielsweise kann der Umfeldsensor ein Befestigungselement zum Befestigen des Umfeldsensors an, auf oder in der Außenhaut aufweisen. Auch kann der Umfeldsensor durch einen Teilbereich der Außenhaut gebildet werden. Die Außenhaut kann ein Kunststoffteil oder ein Metallteil sein. Die Auslöseeinrichtung kann ausgebildet sein, um an einem durch die Außenhaut des Fahrzeugs verdeckten peripheren Strukturelement des Fahrzeugs angeordnet zu werden. Bei dem Strukturelement kann es sich um ein tragendes Element der Karosserie des Fahrzeugs handeln. Die Auslöseeinrichtung und insbesondere das Sensorelement können starr mit dem Strukturelement verbunden sein. Durch die Anordnung beider Sensoren direkt bzw. nahe an der von der Kollision betroffenen Außenwand des Fahrzeugs kann die Kollision sehr schnell erkannt werden.
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Der Umfeldsensor kann in einem ersten Gehäuse angeordnet und die Auslöseeinrichtung kann in einem separaten zweiten Gehäuse angeordnet sein. Dabei können das erste Gehäuse und das zweite Gehäuse über die Verbindungsleitung miteinander verbunden sein. Die Gehäuse können aus Kunststoff gefertigt sein. Jedes der Gehäuse kann eine Schnittstelle, beispielsweise einen Stecker, zur elektrischen und mechanischen Anbindung der Verbindungsleitung aufweisen. Die Gehäuse können keine gemeinsame Gehäusewand aufweisen, so dass es sich bei dem Umfeldsensor und der Auslöseeinrichtung jeweils um eigenständige Elemente handelt. Durch die Gehäuse können der Umfeldsensor und die Auslöseeinrichtung gegenüber Umwelteinflüssen geschützt werden. Auch kann das Gehäuse zur Befestigung an dem Fahrzeug eingesetzt werden.
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Die Verbindungsleitung kann eine Direktverbindung zwischen dem Ausgang des Umfeldsensors und dem Eingang der Auslöseeinrichtung sein. Eine Direktverbindung kann eine Punkt zu Punkt Verbindung darstellen. Über die Direktverbindung kann das Umfeldsignal direkt an die Auslöseeinrichtung übertragen werden. Das kann bedeuten, dass das Umfeldsignal zwischen dem Ausgang des Umfeldsensors und dem Eingang der Auslöseeinrichtung über keine elektrischen Schaltungen geführt wird. Auf diese Weise kann das Umfeldsignal sehr schnell an die Auslöseeinrichtung übertragen werden.
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Die Verbindungsleitung kann eine Länge von weniger als 1,25 m aufweisen. Beispielsweise kann die Verbindungsleitung eine Länge von kleiner oder gleich 100 cm aufweisen. Durch die Länge der Verbindungsleitung wird ein maximaler Abstand zwischen dem Umfeldsensor und der Auslöseschaltung definiert. Eine kurze Verbindungsleitung bewirkt, dass der Umfeldsensor und die Auslöseschaltung nah beieinander angeordnet sind. Zudem führt eine kurze Verbindungsleitung zu kurzen Signallaufzeiten, so dass das Umfeldsignal sehr schnell an die Auslöseeinrichtung übertragen werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Sensorelement der Auslöseeinrichtung ein Drucksensor oder ein Beschleunigungssensor sein. Solche Sensoren haben sich als periphere Kollisionssensoren bereits bewährt. Als Umfeldsensor kann ein Sensor eingesetzt werden, der bereits für Fahrerassistenzsysteme eingesetzt wird. Das Umfeldsignal kann somit zusätzlich an ein Fahrerassistenzsystem, beispielsweise eine Einparkhilfe, übertragen werden. Alternativ kann der Umfeldsensor ausgebildet sein, um ein zusätzliches Umfeldsignal zu erzeugen und an das Fahrerassistenzsystem bereitzustellen. Dadurch kann ein und derselbe Umfeldsensor für von unterschiedlichen Systemen des Fahrzeugs genutzt werden.
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Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Auslösesystem für Insassenschutzmittel eines Fahrzeugs, mit folgenden Merkmalen:
einer ersten Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zur Auslösung eines ersten Insassenschutzmittels;
einer weiteren Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zur Auslösung eines weiteren Insassenschutzmittels; und
einem Steuergerät, das ausgebildet ist, um das Auslösesignal der ersten Vorrichtung und das Auslösesignal der weiteren Vorrichtung zu empfangen und ansprechend auf das Auslösesignal der ersten Vorrichtung das erste Insassenschutzmittel zu aktivieren und ansprechend auf das Auslösesignal der weiteren Vorrichtung das weitere Insassenschutzmittel zu aktivieren.
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Das Steuergerät kann ausgebildet sein, um das erste Insassenschutzmittel ansprechend auf das erste Auslösesignal der ersten Vorrichtung, ohne weitere Plausibilisierung des Auslösesignals, zu aktivieren. Entsprechend dazu kann das Steuergerät ausgebildet sein, um das weitere Insassenschutzmittel ansprechend auf das weitere Auslösesignal der weiteren Vorrichtung, ohne weitere Plausibilisierung des weiteren Auslösesignals, zu aktivieren. Das Steuergerät kann auf einem herkömmlichen Airbagsteuergerät basieren, wobei zur Auslösung des ersten und des weiteren Insassenschutzmittels keine Sensorik innerhalb des Steuergeräts erforderlich ist. Die jeweiligen Auslöseentscheidungen können ausschließlich basierend auf der Sensorik der jeweiligen Vorrichtung getroffen werden. Somit kann innerhalb eines Gehäuses des Steuergeräts kein Sensor angeordnet sein. Ein Auslösesignal einer der Vorrichtungen kann zur Auslösung mehrerer Insassenschutzmittel eingesetzt werden. Auch kann das Auslösesystem eine Mehrzahl von Vorrichtungen zur Auslösung einer Mehrzahl von Insassenschutzmitteln aufweisen, wobei die Auslösesignale der Mehrzahl von Vorrichtungen von dem Steuergerät empfangen und zur Aktivierung des entsprechenden der Mehrzahl von Insassenschutzmitteln eingesetzt werden kann. Die Mehrzahl von Vorrichtungen können seitlich rund um die Fahrgastzelle verteilt angeordnet sein.
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Fahrzeug, mit folgenden Merkmalen:
einem ersten Insassenschutzmittel und einem weiteren Insassenschutzmittel; und
einem Auslösesystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei das zentrale Steuergerät räumlich getrennt von der ersten Vorrichtung und der weiteren Vorrichtung angeordnet ist.
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Die erste und die weitere Vorrichtung können voneinander beabstandet in dem Fahrzeug angeordnet sein. Beispielsweise können die Vorrichtungen an einander gegenüberliegenden Seiten des Fahrzeugs angeordnet sein. Das erste Insassenschutzmittel kann näher an der ersten Vorrichtung als an der weiteren Vorrichtung angeordnet sein. Entsprechend kann das weitere Insassenschutzmittel näher an der weiteren Vorrichtung als an der ersten Vorrichtung angeordnet sein. Das Steuergerät kann ein eigenständiges Element, beispielsweise mit einem eigenen Gehäuse, darstellen, dass beabstandet zu den Vorrichtungen angeordnet ist. Beispielsweise kann das Steuergerät in etwa mittig zwischen den Vorrichtungen angeordnet sein. Das Steuergerät kann über Verbindungsleitungen mit den Vorrichtungen und über weitere Verbindungsleitungen mit den Insassenschutzmitteln verbunden sein. Durch eine geeignete Anordnung einer Mehrzahl von Vorrichtungen in der Peripherie des Fahrzeugs lässt sich einen Rundumschutz realisieren. Ein solcher Rundumschutz eignet sich insbesondere auch für neue, beispielsweise gedrungene, Fahrzeugformen sowie neue oder neuartige Fahrzeug-Strukturen sowie neue oder neuartige Materialien.
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Verfahren zur Auslösung eines Insassenschutzmittels eines Fahrzeugs, das die folgenden Schritte umfasst:
Überwachen eines Umfelds des Fahrzeugs, um ansprechend auf eine bevorstehende Kollision des Fahrzeugs ein Umfeldsignal auszugeben;
Erfassen einer auf eine erfolgte Kollision hindeutende physikalische Größe innerhalb eines Peripheriebereichs des Fahrzeugs und Wandeln der physikalischen Größe in ein Kollisionssignal;
Treffen einer Auslöseentscheidung für das Insassenschutzmittel abhängig von dem Umfeldsignal und dem Kollisionssignal; und
Ausgeben eines auf der Auslöseentscheidung basierenden Auslösesignals.
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Durch die Ausführungsformen ist ein gestaffelter, zweigeteilter Sicherheitsschalenschutz im Crashfall realisierbar, der ohne integrierte hoch-g Beschleunigungssensorik im Airbag-Steuergerät auskommt. Im Vergleich zu einer Auslöseentscheidung, die auf in dem Airbag-Steuergerät angeordneten Sensoren basiert, wird eine höhere Performance erreicht, wodurch sich schnellere Auslösezeiten ergeben.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 ein Blockschaltbild eines Auslösesystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
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3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
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In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Fahrzeug 100 weist eine Mehrzahl von Vorrichtungen 102 zur Auslösung eines Insassenschutzmittels und ein Steuergerät 104 auf. Jede der Vorrichtungen 102 ist über eine elektrische Leitung 106 mit dem Steuergerät 104 verbunden. Die elektrischen Leitungen 106 können jeweils als Direktverbindung oder Punkt-zu-Punkt Verbindung zwischen der jeweiligen Vorrichtung 102 und dem Steuergerät 104 ausgeführt sein. Alternativ können mehrere oder alle der Mehrzahl von Vorrichtungen 102 über eine oder mehrere gemeinsame Leitungen oder einen im Fahrzeug 100 vorhandenen Bus mit dem Steuergerät 104 verbunden sein.
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Jede der Vorrichtungen weist einen Umfeldsensor 112, eine Auslöseeinrichtung 114 und eine Verbindungsleitung 116 auf. Der Umfeldsensor 112 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel als ein vorausschauender Plausibilitätssensor ausgeführt. Der Umfeldsensor 112 ist an einem äußeren Rand des Fahrzeugs 100 angeordnet und ausgebildet, um ein an den Umfeldsensor 112 angrenzendes seitliches Umfeld 120 des Fahrzeugs 100 zu überwachen. Der Umfeldsensor 112 ist ausgebildet, um ein Umfeldsignal zu erzeugen und an die Auslöseeinrichtung 114 auszugeben. Die Auslöseeinrichtung 114 umfasst gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen auslösenden Crashsensor oder Periphersensor. Die Auslöseeinrichtung 114 ist innerhalb eines Randbereichs des Fahrzeugs 100 angeordnet und umfasst ein zur Erkennung einer erfolgten Kollision geeignetes Sensorelement. Das Sensorelement ist ausgebildet, um ein Kollisionssignal auszugeben. Die Auslöseeinrichtung 114 ist ferner ausgebildet, um das Umfeldsignal des Umfeldsensors 112 zu empfangen und basierend auf dem Umfeldsignal und dem Kollisionssignal ein Auslösesignal zu erzeugen und über die Leitung 106 an das Steuergerät 104 auszugeben. Das Steuergerät 104 ist ausgebildet, um ansprechend auf ein Auslösesignal einer der Vorrichtungen 102 ein Insassenschutzmittel des Fahrzeugs 100 anzusteuern.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist das Fahrzeug 100 eine Mehrzahl von Vorrichtungen 102 auf, die über einen vorderen, einen hinteren und seitliche Peripheriebereiche des Fahrzeugs 100 verteilt angeordnet sind. Jeweils zwei Vorrichtungen sind im Frontbereich, im Heckbereich sowie an der linken Seitenwand und der rechten Seitenwand der Fahrgastzelle angeordnet. Die Vorrichtungen können identische oder unterschiedliche Umfeldsensoren 112 und identische oder unterschiedliche Auslöseeinrichtungen 114 aufweisen. Beispielsweise können einige der Auslöseeinrichtungen 114 eine Drucksensorik und andere der Auslöseeinrichtungen 114 eine Beschleunigungssensorik aufweisen.
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Bei den im Frontbereich angeordneten Vorrichtungen 102 ist die Auslöseeinrichtung 114 auf Höhe eines Längsträgers 131 angeordnet. Der Umfeldsensor 112 ist in Bezug auf die Auslöseeinrichtung 114 in Richtung Fahrzeugmitte versetzt angeordnet. Die Auslöseeinrichtung 114 kann an einem Trägerelement des Fahrzeugs 100, beispielsweise an dem Längsträger 131 oder an einem Querträger 133 befestigt sein. Der Umfeldsensor 112 kann an einem vorderen Stoßfänger des Fahrzeugs 100 befestigt sein. Der Umfeldsensor 112 kann dabei an einem äußeren Drittel einer Länge des Stoßfängers angeordnet sein.
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Bei den im Heckbereich angeordneten Vorrichtungen 102 ist jeweils die Auslöseeinrichtung 114 auf Höhe des Längsträgers 131 und der Umfeldsensor 112, in Bezug auf die Auslöseeinrichtung 114, in Richtung Fahrzeugmitte versetzt angeordnet. Die Auslöseeinrichtung 114 kann an einem Trägerelement des Fahrzeugs 100, beispielsweise an dem Längsträger 131 befestigt sein. Der Umfeldsensor 112 kann an einem hinteren Stoßfänger des Fahrzeugs 100 befestigt sein. Der Umfeldsensor 112 kann dabei an einem mittleren Drittel einer Länge des Stoßfängers angeordnet sein.
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Bei den seitlichen angeordneten Vorrichtungen 102 kann jeweils eine Vorrichtung 102 einer Tür des Fahrzeugs 100 zugeordnet sein. Der Umfeldsensor 112 kann an einer Tür angeordnet sein. Die Auslöseeinrichtung 114 kann an der gleichen Tür wie der zugehörige Umfeldsensor 112 oder an einer der Tür benachbarten Karosseriestruktur angeordnet sein.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel verfügt das Fahrzeug 100 über mindestens ein paar peripherer Sensoren, bestehend aus einem Umfeldsensor 112 am Außenbereich des Fahrzeugs 100, der direkt verbunden ist mit einem peripheren Crashsensor 114, der an der Fahrzeug-Struktur montiert ist. Bei dem Umfeldsensor 112 kann es sich um einen kostengünstigen, einem sogenannten low-cost Sensor handeln. Das Airbag-Steuergerät 114 ist verbunden mit mindestens einem Element 102 und besitzt keine integrierte high-g-Sensorik. Es kann also ein Airbag-Steuergerät realisiert werden, das keinen Beschleunigungssensor zur Erfassung linearer Beschleunigungen aufweist.
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Als Crashsensor 114 eignet sich ein sogenannter Peripher Acceleration Sensor, also ein ausgelagerter Beschleunigungssensor, der die Querbeschleunigung in y-Richtung des Fahrzeugs 100 liefert. Auch eignet sich als Crashsensor 114 ein sogenannter Peripher Pressure Sensor, also ein Drucksensor, der den Druck in einem Hohlraum, beispielsweise der Tür misst. Dabei wird eine Messung der dynamischen Druckänderung durch eine Deformation einer Wand des Hohlraums während der Kollision durchgeführt. Zusätzlich kann eine Sensierung des Absolutdrucks erfolgen.
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Durch die in 1 gezeigte Anordnung der Vorrichtungen 102 wird ein peripheres modulares Sensorsystem zum Rundumschutz aus kombinierten 2er-Gruppen aus einem Plausibilisierungssensor 112 und einem Kollisionssensor 114 geschaffen. Die Vorrichtungen 102 können an einer konventionellen Fahrzeugstruktur, wie sie in 1 gezeigt ist, angebracht werden. Die direkt verbundenen Elemente 112, 114 sind teils an der Aussenhaut, nämlich die Elemente 112, und teils an der Fahrzeug-Struktur verbaut, nämlich die Elemente 114. Die Elemente 112, 114 sind fest verbunden und können selbständig eine Feuerentscheidung für ein irreversibles Rückhaltemittel treffen. Der Befehl zur Feuerung geht an das zentrale Steuergerät 104, welches die Aktuatoren der Rückhaltemittel koordiniert auslöst.
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Gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die Kombination von einem Low-Cost Umfeldsensor 112 mit einer Reichweite von gleich oder weniger als 10 m und einem peripheren Druck- oder Beschleunigungssensor 114. Der Umfeldsensor 112 und der periphere Sensor 114 sind jeweils in getrennten Gehäusen untergebracht aber mit einer festen Datenverbindung verbunden. Die feste Datenverbindung weist eine Länge von gleich oder weniger als 1 m auf.
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Die feste Datenverbindung oder Datenanbindung kann über zwei elektrische Leitungen, beispielsweise eine zweiadrige Leitung ausgeführt sein. Somit kann die feste Datenanbindung eine 2-Draht-Schnittstelle sein, beispielsweise PSI5 oder ähnliches. Die feste Datenanbindung kann sowohl als Strom- oder Spannungsschnittstelle ausgeprägt sein. Die Übertragung der Daten kann analog und vorzugsweise aber digital erfolgen. Bei einer digitalen Stromschnittstelle können die Daten über Strommodulation direkt auf eine Versorgungsspannung digital aufmoduliert sein. In dieser Ausprägungsform kann der eine Sensor 112, 114 den anderen direkt versorgen, der dann die Daten an den Versorger über dieselbe Leitung schickt. Es kann also der periphere Sensor 114 ausgebildet sein, um eine Versorgungsspannung für den Umfeldsensor 112 über die feste Datenverbindung an den Umfeldsensor 112 bereitzustellen. Alternativ kann der Umfeldsensor 112 ausgebildet sein, um eine Versorgungsspannung für den peripheren Sensor 114 über die feste Datenverbindung an den periphere Sensor 114 bereitzustellen. Zusätzlich zu der Versorgungsspannung können die Daten zwischen den Sensoren 112, 114 über die feste Datenverbindung ausgetauscht werden. Um eine sichere und fehlerresistente Datenqualität zu gewährleisten, sollte das digitale Datenwort ein Absicherungsmechanismus enthalten, wie z. B. ein Parity-Bit, ein CRC oder eine andere Art von Redundanz.
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Der Umfeldsensor 112 kann ein Ein-Chip-Radar oder auch ein optischer Sensor, z. B. basierend auf LED-Technologie, sein. Der Umfeldsensor 112 wird an der Außenhaut des Fahrzeugs 100 im Frontbereich, Seiten- oder Heckbereich angebracht. Der periphere fest verbundene Crashsensor 114 ist ausgebildet, um Druck oder Beschleunigung zu erfassen, und wird im Vergleich zu dem Umfeldsensor 112 weiter innen an der festen Struktur des Fahrzeugs 100 angebracht. Bei Frontmontage kann der Crashsensor 114 im Bereich einer Crashbox oder des Querträgers 133 oder des Längsträgers 131 befestigt werden. Im Seitenbereich kann der Crashsensor 114 an der A-B- oder C-Säule oder in der Tür oder an einem Türversteifungselement befestigt werden. Im Heckbereich kann der Crashsensor 114 am Längsträger 131 oder hinteren Bumper befestigt werden.
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Jedes dieser 2er-Elemente 102 oder 2er Kombinationen 102 ist ausgebildet, um selbstständig einen Zündbefehl für ein reversibles Rückhaltemittel, z. B. einen Airbag zu geben. Dabei ist der auslösende Crashsensor 114 derjenige, der mit der festen Struktur des Fahrzeugs 100 verbunden ist. Der Crashsensor 114 ist dabei ausgebildet, um Druck oder Beschleunigung zu erfassen. Ein zum Treffen einer Auslöseentscheidung geeignetes Signal ist an der Position des Crashsensors 114, im Vergleich zu einem auf dem Mitteltunnel des Fahrzeugs 100 angeordneten zentralen Beschleunigungssensor, wesentlich früher in einer zum Treffen der Auslöseentscheidung ausreichenden Größe vorhanden. Dies trifft ganz besonders bei neuen Materialien und weichen Frontstrukturen zu, die beispielsweise zur Erzielung einer Gewichtsersparnis verbaut werden. Die Plausibilität liegt sogar noch vor der peripheren Feuerentscheidung vor, da diese durch das Herannahen des Objektes gegeben ist, dass durch den direkt verbundenen Umfeldsensor 112 detektiert wird.
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Mehrere solcher Sensorpaar-Elemente 102 können rund um die Fahrgastzelle im Außenbereich des Fahrzeugs 100, je nach Form, Material und Fahrzeugstruktur, in Form einer 2-schaligen Schutzsensorik angebracht werden. Zur zentralen Koordination und Ansteuerung der Rückhaltemittel selbst wird ein Airbag-Steuergerät 104 im Fahrzeug verbaut, welches mit allen Elementen 102 direkt verbunden ist. Es nimmt die Feuerbefehle der Elemente 102 entgegen und zündet die Rückhaltemitttel aus der Batterie des Fahrzeugs 100 oder aus einer eigenen Energiereserve. Wenn das Airbag-Steuergerät 104 vollkommen sensorlos bleibt, kann es überall im Fahrzeug untergebracht werden. Insbesondere kann das Steuergerät 104 entfernt von dem Mitteltunnel des Fahrzeugs platziert werden.
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Vorteilhaft sind dennoch Positionen, die nicht unmittelbar am Außenbereich oder einem sehr leicht deformierbaren Bereich des Fahrzeugs 100 liegen, um zu verhindern, dass das Steuergerät 104 zu früh beschädigt werden könnte.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist in 1 ein System dargestellt, welches zusätzlich über einen Rollover-Schutz verfügt. Hat das Fahrzeug 100 eine Rollover-Sensierung, so werden die Rollover-Sensoren im Airbag-Steuergerät 104 integriert. In diesem Fall wird das Airbag-Steuergerät 104 nach wie vor auf dem Mitteltunnel platziert werden. Ein System mit Rollover-Funktion kann somit aus dem Steuergerät 104 mit Roll-Over-Sensoren und den im Außenbereich des Fahrzeugs 100, rund um die Fahrgastzelle peripher verteilten, zweistufig angeordneten Elementen 112, 114 aufgebaut sein.
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2 zeigt ein Blockschaltbild eines Auslösesystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Auslösesystem umfasst einen Umfeldsensor 112, eine Auslöseeinrichtung 114 und ein Steuergerät 104. Der Umfeldsensor 112 und die Auslöseeinrichtung 114 sind in einem peripheren Abschnitt 200 eines Fahrzeugs angeordnet, wobei der Umfeldsensor 112 an einer Außenwand des peripheren Abschnitts angeordnet ist. Das Steuergerät 104 ist in einem Mittelteil 222 des Fahrzeugs angeordnet. Alternativ kann das Steuergerät 104 ebenfalls in dem peripheren Abschnitt 200 oder einem weiteren peripheren Abschnitt angeordnet sein. In einer im Bereich des Mittelteils 222 angeordneten Fahrgastzelle ist ein Insassenschutzmittel 225 angeordnet.
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Der Umfeldsensor 112 ist über eine Verbindungsleitung 116 mit der Auslöseeinrichtung 114 verbunden. Die Auslöseeinrichtung 114 ist über eine Leitung 106 mit dem Steuergerät 104 verbunden. Das Steuergerät 104 ist über eine weitere Leitung 226 mit dem Insassenschutzmittel 225 verbunden.
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Der Umfeldsensor 112 ist ausgebildet, um das Umfeld des Fahrzeugs zu überwachen und eine bevorstehende Kollision des Fahrzeug mit einem sich im Umfeld des Fahrzeugs befindlichen Objekt 130 zu erkennen. Der Umfeldsensor 112 ist ferner ausgebildet, um ein über die Verbindungsleitung 116 ein Umfeldsignal an die Auslöseeinrichtung 114 auszugeben. Das Umfeldsignal weist eine Information über die bevorstehende Kollision mit dem Objekt 130 auf. Abhängig davon, ob der Umfeldsensor 112 eine Signalauswertung aufweist, kann die Information über die bevorstehende Kollision in ausgewerteter Form oder als Rohdaten vorliegen.
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Die Auslöseeinrichtung 114 weist einen Eingang zum Empfangen des Umfeldsignals, ein Sensorelement 241 eine Logik 243 und einen Ausgang zum Ausgeben eines Auslösesignals an die Leitung 106 auf. Das Sensorelement 241 ist ausgebildet, um eine erfolgte oder gerade erfolgende Kollision des Fahrzeugs mit dem Objekt 230 zu erfassen. Dazu kann das Sensorelement 241 ausgebildet sein, um eine durch die Kollision bewirkte Beschleunigung des Fahrzeugs, eine bewirkte Druckänderung oder einen bewirkten Körperschall zu erfassen. Das Sensorelement 241 ist ausgebildet, um ein Kollisionssignal an die Logik 243 auszugeben. Das Kollisionssignal weist eine Information über die erfolgte Kollision mit dem Objekt 230 auf. Abhängig davon, ob das Sensorelement 241 eine Signalauswertung aufweist, kann die Information über die erfolgte Kollision in ausgewerteter Form oder als Rohdaten vorliegen.
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Die Logik 243 kann eine elektrische Schaltung umfassen oder auf mehrere elektrische Schaltungen verteilt sein. Basierend auf dem Umfeldsignal und dem Kollisionssignal ist die Logik 243 ausgebildet, um eine Auslöseentscheidung für das Insassenschutzmittel 225 zu treffen und das die Auslöseentscheidung repräsentierende Auslösesignal auszugeben. Um die Auslöseentscheidung zu treffen, kann die Logik 243 ausgebildet sein, um die Signale des Umfeldsensors 112 und des Sensorelements 241 miteinander zu kombinieren. Beispielsweise kann die Logik 243 ausgebildet sein, um eine UND-Verknüpfung zwischen dem Umfeldsignal und dem Kollisionssignal durchzuführen. Auch kann die Logik 243 ausgebildet sein, um das Kollisionssignal als Auslösesignal auszugeben, wenn das Umfeldsignal eine vorbestimmte Charakteristik, beispielsweise einen vorbestimmten Wert aufweist. In diesem Fall würde die vorbestimmte Charakteristik auf eine erkannte bevorstehende Kollision hindeuten. Beispielsweise kann die Auslöseeinrichtung ausgebildet sein, um das Auslösesignal auszugeben, wenn das Kollisionssignal innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls, nachdem das Umfeldsignal eine bevorstehende Kollision angezeigt hat, eine erfolgte Kollision anzeigt.
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Das Steuergerät 104 ist ausgebildet, um das Insassenschutzmittel 225 bei Empfang des Auslösesignals zu aktivieren, beispielsweise zu zünden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Steuergerät 104 ausgebildet, um keine auf weiteren Sensorsignalen basierende Plausibilisierung des Auslösesignals vorzunehmen. Das Steuergerät 104 kann ausgebildet sein, um das Insassenschutzmittel 225 unmittelbar nach Empfang des Auslösesignals zu aktivieren. Alternativ kann das Steuergerät 104 ausgebildet sein, um das Auslösesignal auszuwerten, beispielsweise mittels eines Schwellwertvergleichs, und das Insassenschutzmittel 225 abhängig von einem Ergebnis der Auswertung zu aktivieren.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist der Umfeldsensor 112 ein Gehäuse 245 und die Auswerteeinrichtung 114 ein Gehäuse 247 auf, wobei die Gehäuse 245, 247 beabstandet voneinander angeordnet sind. Das Steuergerät 104 weist wiederum ein eigenes Gehäuse auf, das von den Gehäusen 245, 247 beabstandet angeordnet ist. Somit sind der Umfeldsensor 112, die Auswerteeinrichtung 114 und das Steuergerät 104 an unterschiedlichen Positionen im Fahrzeug angeordnet sein.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird ein Signal des Umfeldsensors 112 von einem Fahrerassistenzsystem zur Unterstützung des Fahrers bei einer Fahraufgabe empfangen und ausgewertet. Somit kann der Umfeldsensor 112 eine Doppelfunktion ausführen.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Auslösung eines Insassenschutzmittels eines Fahrzeugs, gemäß einem Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. In einem Schritt 351 wird ein Umfeld des Fahrzeugs, beispielsweise des in 1 gezeigten Fahrzeugs 100, überwacht. In einem Schritt 353 wird eine bevorstehende Kollision des Fahrzeugs mit einem Objekt erkannt. In einem Schritt 355 wird eine erfolgte Kollision des Fahrzeugs mit dem Objekt erfasst. In einem Schritt 357 wird eine Auslöseentscheidung für das Insassenschutzmittel getroffen, abhängig davon, ob die erfolgte Kollision erfasst und zuvor das Bevorstehen der Kollision erkannt wurde.
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Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
