DE102012103181B4 - Method for impact detection on the basis of a pressure signal from a pressure sensor - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Aufprallerkennung anhand des Signals zumindest eines Drucksensors, welcher den Druck in einem deformierbaren Hohlraum im Außenbereich eines Fahrzeugs erfasst und als Drucksignal eine auf den Umgebungsluftdruck normierte Druckänderung ausgewertet und daraus die Art oder ein Parameter des Aufpralls abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung dieses Drucksignals erfasst, ein Maximalwert (Max) dieser Änderung dieses Drucksignals ermittelt und dieser Maximalwert bei der Ableitung berücksichtigt wird, und dass bei der Ableitung der Maximalwert (Max) anhand einer zuvor ermittelten Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs oder einer mittels eines Umgebungserfassungssensors ermittelten Relativgeschwindigkeit zwischen Fahrzeug und Aufprallobjekt bewertet wird.A method for impact detection on the basis of the signal of at least one pressure sensor which detects the pressure in a deformable cavity in the exterior of a vehicle and evaluates a pressure change normalized to the ambient air pressure as a pressure signal, and from this the type or a parameter of the impact is derived, characterized in that the change this pressure signal is detected, a maximum value (Max) of this change in this pressure signal is determined and this maximum value is taken into account in the derivation, and that in deriving the maximum value (Max) based on a previously determined vehicle speed or a relative speed between vehicle and vehicle determined by means of an environment detection sensor Impact object is assessed.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufprallerkennung anhand eines Drucksignals eines Drucksensors gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a method for impact detection using a pressure signal from a pressure sensor according to the preamble of claim 1.
Aus der
Alle Drucksensoren sind permanent im Umgebungsdruck ausgesetzt und wird daher von den Sensoren zwangsweise bei einem Aufprall durch Volumenänderung im Hohlraum immer der relative Druckanstieg gegenüber einem Referenzdruck, vorzugsweise dem Umgebungsluftdruck, erfasst. Da jedoch der Umgebungsluftdruck nicht konstant ist sondern sich insbesondere aufgrund der Wetterlage und der Höhe des Fahrzeugs über dem Meeresspiegel ändert, sich andererseits auch die Druckänderung bei einem Aufprall aufgrund der unterschiedlichen Dichte der Luft nicht konstant verhält, erweist es sich als sinnvoll, die Druckänderung entsprechend auf den Umgebungsluftdruck zu normieren. Zur Normierung kann dabei die Bildung einer Differenz aus aktuellem Druck und Umgebungsdruck, eine Quotientenbildung oder eine Kombination aus beidem verwendet werden. So ist beispielsweise aus der
Für die Auslösung von Schutzeinrichtungen für Insassen oder auch Fußgänger ist dabei entscheidend, dass neben der Stärke des Aufpralls auch die Art des Aufpralls möglichst frühzeitig korrekt erkannt wird, um ausschließlich die geeigneten Schutzeinrichtungen auszulösen und alle für diesen Aufprall nicht erforderlichen Schutzeinrichtungen entsprechend auch und ausgelöst zu lassen.For the triggering of protective devices for occupants or pedestrians, it is crucial that, in addition to the strength of the impact, the type of impact is correctly identified as early as possible in order to only trigger the appropriate protective devices and to trigger all protective devices that are not required for this impact to let.
Aus der
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Verfahren zur Aufprallerkennung so weiterzuentwickeln, dass noch genauere Rückschlüsse über die Art des Aufpralls sowie geeignete Parameter zur Auslösung von Schutzeinrichtungen sowie ein entsprechendes Schutzsystem bereitzustellen.The object of the present invention is therefore to further develop the method for impact detection in such a way that even more precise conclusions about the type of impact as well as suitable parameters for triggering protective devices and a corresponding protective system are available.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sind aus den Unteransprüchen, wobei auch Kombinationen und Weiterbildungen einzelner Merkmale miteinander denkbar sind.This object is achieved by the features of the independent claims. Advantageous developments of the invention emerge from the subclaims, combinations and developments of individual features with one another also being conceivable.
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass die Änderung dieses Drucksignals erfasst, der Maximalwert dieser Änderung dieses Drucksignals ermittelt und daraus die Art oder ein Parameter des Aufpralls abgeleitet wird. Dabei ist darauf hinzuweisen, dass das Drucksignal selbst bereits eine auf den Umgebungsluftdruck bezogene Druckänderung darstellt, d.h. das Maximum der Änderung der Druckänderung wird gesucht.An essential idea of the invention is that the change in this pressure signal is detected, the maximum value of this change in this pressure signal is determined and the type or a parameter of the impact is derived therefrom. It should be pointed out that the pressure signal itself already represents a pressure change related to the ambient air pressure, i.e. the maximum change in the pressure change is sought.
Vorzugsweise wird dabei ab dem Überschreiten einer Mindestschwelle des Drucksignals ein Zeitfenster vorgegeben, innerhalb dem der Maximalwert erwartet wird und die Ermittlung des Maximalwert abgebrochen und der aktuelle Wert als Maximalwert verwendet, sofern der Maximalwert einen vorgegebenen Wert übersteigt. Für die Auslösung von Schutzeinrichtungen steht nämlich nur ein beschränktes Zeitfenster zur Verfügung und kann durch Parametrierung der Auslöseschwellen andererseits sichergestellt werden, dass die innerhalb des Zeitfensters erreichten Maximalwerte entsprechend bewertet werden können.A time window within which the maximum value is expected and the determination of the maximum value is aborted and the current value is used as the maximum value is preferably specified from the point at which the pressure signal exceeds a minimum threshold if the maximum value exceeds a specified value. This is because only a limited time window is available for triggering protective devices and, on the other hand, by parameterizing the triggering thresholds, it can be ensured that the maximum values reached within the time window can be evaluated accordingly.
Sofern innerhalb des Zeitfensters die Änderung des Drucksignals abnimmt, der vorhergehende Wert als Maximalwert verwendet wird. Steigt das Drucksignal innerhalb des Zeitfensters später nochmal über einen Maximalwert höher als der vorangegangene Wert, so wird natürlich vorzugsweise der höchste Maximalwert verwendet.If the change in the pressure signal decreases within the time window, the previous value is used as the maximum value. If the pressure signal later rises again above a maximum value higher than the previous value within the time window, then of course the highest maximum value is preferably used.
Sofern innerhalb des Zeitfensters die Änderung des Drucksignals immer weiter zunimmt, wird der aktuelle Wert am Ende des Zeitfensters als Maximalwert verwendet.If the change in the pressure signal continues to increase within the time window, the current value at the end of the time window is used as the maximum value.
Aus dem so ermittelten Maximalwert der Änderung des Drucksignals kann in guter Näherung auf die Breite des Aufprallbereichs bzw. Aufprallobjekts geschlossen werden, insbesondere wenn man die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Aufprallobjekt und dem Fahrzeug aus der Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs annähern kann.The maximum value of the change in the pressure signal determined in this way can be used as a good approximation to infer the width of the impact area or impact object, in particular if one considers the relative speed between the Can approach the impact object and the vehicle from the vehicle's own speed.
Alternativ kann aus dem so ermittelten Maximalwert der Änderung des Drucksignals auf die Relativgeschwindigkeit zwischen Fahrzeug und Aufprallobjekt bzw. Aufprallschwere geschlossen werden, insbesondere wenn man die Anprallbreite abgeschätzt. Erfindungsgemäß wird bei der Ableitung der Maximalwert anhand einer zuvor ermittelten Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs oder einer mittels eines Umgebungserfassungssensors ermittelten Relativgeschwindigkeit zwischen Fahrzeug und Aufprallobjekt bewertet.Alternatively, the relative speed between the vehicle and the impact object or the severity of the impact can be deduced from the maximum value of the change in the pressure signal determined in this way, in particular if the impact width is estimated. According to the invention, during the derivation, the maximum value is evaluated on the basis of a previously determined vehicle speed or a relative speed between the vehicle and the impact object determined by means of an environment detection sensor.
Dieses Verfahren eignet sich sowohl für ein Fußgängerschutzsystem mit wenigstens einer Fußgängerschutzeinrichtung als auch ein Insassenschutzsystem mit wenigstens einer Insassenschutzeinrichtung sowie ein kombiniertes Schutzsystem für Insassen und Fußgänger, wobei die Vergleichsgrößen und Schwellwerte für den Maximalwert oder daraus abgeleitete Parameter selbst verständlich unterschiedlich sein können.This method is suitable both for a pedestrian protection system with at least one pedestrian protection device and an occupant protection system with at least one occupant protection device and a combined protection system for occupants and pedestrians, whereby the comparison values and threshold values for the maximum value or parameters derived therefrom can of course be different.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Zuhilfenahme der Figuren näher erläutert. Im Folgenden können für funktional gleiche und/oder gleiche Elemente mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sein. Es zeigen
- Die
1 skizziert einen typischen Verlauf des Drucksignals, wobei nochmals darauf hingewiesen sei, dass es sich bei diesem Drucksignal um eine auf den Umgebungsluftdruck normierte Druckänderung aufgrund des Aufpralls des Kollisionsobjekts auf den Hohlraum im Außenbereich des Fahrzeugs handelt.
- The
1 outlines a typical course of the pressure signal, whereby it should be pointed out again that this pressure signal is a pressure change normalized to the ambient air pressure due to the impact of the collision object on the cavity in the outer area of the vehicle.
So steigt mit dem Eindringen des Kollisionsobjekts der Druck im Hohlraum schlagartig an, wobei die Änderung dieses Druck(änderungs-)signals in aller Regel frühzeitig den Maximalwert (Max) dieser Änderung dieses Drucksignals erreicht, welcher also hier in diesem Beispiel zum Zeitpunkt t1 und damit deutlich vor dem Erreichen des absoluten Maximalwerts Δpmax auftritt.With the penetration of the collision object, the pressure in the cavity rises suddenly, with the change in this pressure (change) signal usually reaching the maximum value (Max) of this change in this pressure signal at an early stage, which in this example is at time t1 and thus occurs well before the absolute maximum value Δp max is reached.
Der Maximalwert (Max) der Änderung dieses Drucksignals ist damit ein sehr frühzeitig zur Verfügung stehender Wert, um daraus die Art oder einen Parameter des Aufpralls abzuleiten. Im einfachsten Falle wird dieser Maximalwert selbst als Parameter verwendet oder aber durch numerische Umformung oder Kennlinien in einem solchen Parameter umgewandelt.The maximum value (Max) of the change in this pressure signal is therefore a value that is available very early in order to derive the type or a parameter of the impact from it. In the simplest case, this maximum value itself is used as a parameter or converted into such a parameter by numerical conversion or characteristic curves.
Aus dem so ermittelten Maximalwert der Änderung des Drucksignals kann in guter Näherung auf die Breite des Aufprallbereichs bzw. Aufprallobjekts geschlossen werden, insbesondere wenn man die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Aufprallobjekt und dem Fahrzeug aus der Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs annähern kann. Geht man nämlich von einem Fußgängeraufprall aus, so ist die Eigengeschwindigkeit des Fußgängers relativ gering gegenüber der Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs und somit die Relativgeschwindigkeit zwischen den Kollisionsobjekten hinreichend durch die über den CAN verfügbare Information über die Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs anzunähern. Dies lässt sich auch anhand eines physikalischen Modells eines Feder-Masse-Systems ableiten. Betrachtet man folgende Größen:
- m
- Massen-Dichte bzgl der Breite des Impaktors
- M
- Masse des Impaktors [kg]
- B
- Breite des Impaktors [m]
- k
- Federsteifigkeits-Breiten-Dichte
- K
- Feder-Steifigkeit des gesamten getroffenen Bereichs
- τ
- Oszillationsdauer eines Feder-Massen-System Segments [s]
- T
- Oszillationsdauer des Feder-Massen-Systems des gesamten getroffenen Bereichs [s]
- xmax
- maximale Intrusion eines Feder-Massen-System Segments [m]
- Xmax
- maximale Intrusion des Feder-Massen-Systems des gesamten getroffenen Bereichs [m]
- V0
- Relativgeschwindigkeit zwischen Impaktor und Frontend zum Zeitpunkt des ersten Kontakts
- U
- Proportionalitätsfaktor
- Pmax
- Maximaler Gesamt(über)druck im PPS-System [bar]
- 1)
- 2)
- 3)
- 4)
- 5)
- 6)
- m
- Mass density with respect to the width of the impactor
- M.
- Mass of the impactor [kg]
- B.
- Width of impactor [m]
- k
- Spring stiffness width density
- K
- Spring stiffness of the entire hit area
- τ
- Oscillation duration of a spring-mass system segment [s]
- T
- Oscillation duration of the spring-mass system of the entire affected area [s]
- xmax
- maximum intrusion of a spring-mass system segment [m]
- Xmax
- maximum intrusion of the spring-mass system of the entire affected area [m]
- V0
- Relative speed between the impactor and the front end at the time of the first contact
- U
- Proportionality factor
- Pmax
- Maximum total (over) pressure in the PPS system [bar]
- 1)
- 2)
- 3)
- 4)
- 5)
- 6)
Somit kann in einem Fußgängerschutzsystem eine Fußgängerschutzeinrichtung ausgelöst werden, wenn die Auswerteeinheit einen Maximalwert der Änderung des Drucksignals ermittelt und mit wenigstens einem Vorgabewert für den Fußgängerschutz vergleicht. So wird beispielsweise für den Maximalwert der Änderung des Drucksignals oder die darauf abgeleitete Breite B neben einer Untergrenze für die Erkennung eines relevanten Aufpralls auch eine Obergrenze für die Zuordnung eines für einen Fußgängeraufprall zu starken Aufpralls vorgesehen und die Fußgängerschutzeinrichtung nur in dem dazwischen liegenden Bereich ausgelöst.A pedestrian protection device can thus be triggered in a pedestrian protection system when the evaluation unit determines a maximum value of the change in the pressure signal and compares it with at least one default value for pedestrian protection. For example, for the maximum value of the change in the pressure signal or the width B derived therefrom, in addition to a lower limit for the detection of a relevant impact, an upper limit is also provided for the assignment of an impact that is too strong for a pedestrian impact and the pedestrian protection device is only triggered in the area in between.
Bei der Ableitung wird der Maximalwert also anhand der zuvor ermittelten Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs oder einer mittels eines Umgebungserfassungssensors ermittelten Relativgeschwindigkeit zwischen Fahrzeug und Aufprallobjekt bewertet.During the derivation, the maximum value is therefore evaluated on the basis of the vehicle's own speed determined beforehand or a relative speed between the vehicle and the impact object determined by means of an environment detection sensor.
Alternativ kann aus dem so ermittelten Maximalwert der Änderung des Drucksignals auf die Relativgeschwindigkeit zwischen Fahrzeug und Aufprallobjekt bzw. Aufprallschwere geschlossen werden, insbesondere wenn man die Anprallbreite abschätzt.Alternatively, the maximum value of the change in the pressure signal determined in this way can be used to infer the relative speed between the vehicle and the impact object or the severity of the impact, in particular if the impact width is estimated.
Geht man davon aus, dass die Anprallbreite B maximal der Breite der Fahrzeugfront entsprechen kann und nimmt insbesondere für die Bewertung eines Frontalaufpralls eine Breite von beispielsweise 50% der Fahrzeugfront an, so kann die Gleichung 6 natürlich auch nach v0 umgestellt und aus dem Maximalwert der Änderung des Drucksignals diese Relativgeschwindigkeit ermittelt werden. Aufgrund dieses Zusammenhangs eignet sich der Maximalwert der Änderung dieses Drucksignals auch dazu, um mittels einer Auswerteeinheit und entsprechenden Vorgabewerten für den Insassenschutz diese zu vergleichen und in Abhängigkeit davon die Insassenschutzeinrichtung auszulösen.Assuming that the impact width B can correspond at most to the width of the front of the vehicle and assumes a width of, for example, 50% of the front of the vehicle for the assessment of a frontal impact, then equation 6 can of course also be converted to v 0 and from the maximum value of Change in the pressure signal, this relative speed can be determined. Because of this relationship, the maximum value of the change in this pressure signal is also suitable for comparing the occupant protection using an evaluation unit and corresponding default values and triggering the occupant protection device as a function thereof.
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