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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erkennung eines Aufpralls eines Kollisionsobjektes auf ein Fahrzeug, auf ein entsprechendes Steuergerät sowie auf ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den Hauptansprüchen.
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Rückhaltemittel der passiven Sicherheit wie beispielsweise Airbags und/oder Gurtstraffer müssen bei Frontalcrashes möglichst früh ausgelöst werden. Die Auslöseentscheidung wird unter Verwendung von einer Aufprallsensorik getroffen, so kann die Auslöseentscheidung auf Basis von Beschleunigungssignalen als ein Signal einer Aufprallsensorik gefällt werden. Es zeigen sich dabei immer wieder Probleme, da die Beschleunigungssignale, die in einem Misuse-Fall, beziehungsweise einer missbräuchlichen Auslösung, verursacht beispielsweise durch eine Schlechtwegstrecke oder Bordsteinüberfahrt, über das Fahrwerk eingekoppelt werden, zu Beginn nahezu identisch mit denen sind, die im Crashfall auftreten. Eine Auslösung wird häufig in dem Zeitraum gewünscht, in dem die Beschleunigungssignale von Misuse und Crash nahezu identisch sind.
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Die Druckschrift
DE 10 2012 101 296 A1 offenbart ein Aufprallsensorsystem mit zumindest einem Drucksensor.
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Die Druckschrift
DE 11 2012 006 407 T5 offenbart ein Hybridverfahren und eine Vorrichtung zum Detektieren eines Fahrzeug-/Fußgängeraufpralls.
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Die Druckschrift
DE 10 2008 008 746 A1 offenbart eine Sensoranordnung für ein Personenschutzsystem eines Kraftfahrzeuges.
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Die Druckschrift
DE 10 2010 018 400 A1 offenbart eine Sensorikvorrichtung zur Erfassung eines Anpralls an einem Fahrzeug.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Erkennung eines Aufpralls eines Kollisionsobjektes auf ein Fahrzeug, weiterhin ein Steuergerät, das dieses Verfahren verwendet sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den Ansprüchen 1 bis 6 vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Bei der Crasherkennung, insbesondere bei der Frontalcrasherkennung (d. h. einer Erkennung eines Frontalaufpralls eines Kollisionsobjekts auf das Fahrzeug) zur Auslösung eines Insassenschutzsystems ist der Zeitpunkt der Auslösung entscheidend für die Effektivität des Insassenschutzsystems. Dabei wird die verwendete Aufprallsensorik vorzugsweise nicht im vordersten Bereich eines Fahrzeugs angeordnet, um nicht direkt bei einem Aufprall zerstört zu werden und noch während eines Aufpralls die Schwere und/oder Art des Aufpralls zu ermitteln und ein entsprechendes Auslösesignal bereitstellen zu können. Dabei unterscheidet sich das Signal der Aufprallsensorik bei einem realen Aufprall zumindest zu Beginn nur unwesentlich von besonderen Straßensituationen wie beispielsweise dem Überfahren eines Bordsteins. Letztes wird auch mit dem englischsprachigen Begriff Misuses bezeichnet, wobei ein solcher Misuse eine Situation darstellt, in der von einem Sensor zumindest ein Signal bereitgestellt wird, das einen Hinweis auf eine gefährliche Situation geben kann, die tatsächlich jedoch nicht vorliegt. Das Signal des Sensors wurde dann durch die Einwirkung von physikalischen Größen in einer nicht gefährlichen Fahrtsituation verursacht. Somit ist eine Trennung zwischen Misuses und Feuercrashes auf Basis der Signale der Beschleunigungssensoren zum geforderten beziehungsweise gewünschten Auslösezeitpunkt nur recht unrobust, das heißt nur schwer zu unterscheiden, oder bisweilen auch gar nicht möglich. Im Zusammenhang mit Fußgängerschutzsystemen wird in Fahrzeugen teilweise ein Druckschlauchsensor im Bereich des Frontstoßfängers angeordnet. Ein Druckschlauchsensor kann im Falle eines rein über das Fahrwerk eingekoppelten Events keine Signale senden. Durch die exponierte Anordnung des Druckschlauchsensors kann dieser bei einem Frontalaufprall des Fahrzeugs auf ein Objekt sofort ein entsprechendes Signal ausgeben. Bei einem Frontalaufprall ermöglicht das Druckschlauchsensorsignal eine frühe Auslösung des Insassenschutzsystems unter Vermeidung einer missbräuchlichen Auslösung des Insassenschutzsystems aufgrund eines nicht sicher zuordenbaren Signalverlaufs der Aufprallsensorik.
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Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Erkennung eines Aufpralls eines Kollisionsobjektes auf ein Fahrzeug, wobei das Fahrzeug einen Druckschlauchsensor aufweist, wobei das Fahrzeug ferner eine Aufprallsensorik zur Detektion eines Aufpralls eines Kollisionsobjekts auf das Fahrzeug aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- Einlesen eines Druckschlauchsensorsignals, das eine Änderung eines Drucks in einem unter Druck stehenden Druckschlauch des Druckschlauchsensors repräsentiert;
- Ansteuern eines Insassenschutzsystems unter Verwendung des Druckschlauchsensorsignals und eines Signals der Aufprallsensorik.
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Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Kraftfahrzeug, beispielsweise einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen oder ein sonstiges Nutzfahrzeug handeln. Das Fahrzeug kann mit einem System zur Frontalcrasherkennung bzw. zur Frontalaufprallerkennung ausgestattet sein. Unter einer Frontalcrasherkennung bzw. einer Frontalaufprallerkennung kann das Erkennen einer Kollision und/oder eines Aufpralls der Fahrzeugfront mit einem Kollisionsobjekt verstanden werden. Dabei kann das Kollisionsobjekt ein Fahrzeug sein, oder ein Fußgänger, ein Baum, oder ein anderer beweglicher Körper, ortsfester Körper oder stationärer Körper. Das hier vorgestellte System braucht nicht zwangsläufig für die Erkennung eines Frontalaufpralls verwendet zu werden; es kann vielmehr auch zur Erkennung eines Seitenaufpralls eines Objektes auf das Fahrzeug verwendet werden, beispielsweise wenn der Druckschlauch in der betreffenden Fahrzeugseite des Fahrzeugs verbaut ist, von der ein Aufprall eines Objektes auf das Fahrzeug erkannt werden soll. Das Erkennen einer Kollision kann unter Verwendung einer Aufprallsensorik erfolgen. Die Aufprallsensorik kann zumindest einen Beschleunigungssensor und gleichzeitig oder alternativ einen Körperschallsensor oder einen anderen Sensor zur Erfassung einer physikalischen Größe zur Detektion eines Aufpralls eines Objektes auf das Fahrzeug aufweisen. Die Aufprallsensorik kann ein Signal ausgeben, welches ein Signal der Aufprallsensorik repräsentiert. Das Fahrzeug kann einen Druckschlauchsensor aufweisen. Der Druckschlauchsensor kann im vorderen Stoßfänger des Fahrzeugs angeordnet sein. Der Druckschlauchsensor kann zumindest einen (vorzugsweise unter Druck stehenden) Druckschlauch und/oder einen Drucksensor aufweisen. Der Druckschlauch kann gegenüber seiner Umgebung hermetisch abgeschlossen sein. Im Druckschlauch kann sich unter Verformung ein Druck aufbauen. Im Ruhezustand kann der Druck im Druckschlauchsensor dem Umgebungsdruck entsprechen. Unter einem Druckschlauchsensorsignal kann im Allgemeinen ein Signal eines Druckschlauchsensors verstanden werden, das eine Änderung eines Drucks in dem Druckschlauch des Druckschlauchsensors repräsentiert. Das Fahrzeug kann ein Insassenschutzsystem aufweisen. Das Insassenschutzsystem kann auch als Insassenrückhaltesystem oder Personenrückhaltesystem oder als Personenschutzsystem ausgestaltet sein. Bei dem Insassenschutzsystem kann es sich um ein Rückhaltesystem handeln, das beispielsweise einen Airbag, Seitenairbag und/oder einen Gurtstraffer umfassen kann. Die Auslöselogik für das Insassenschutzsystem kann in einem Steuergerät realisiert oder implementiert sein.
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Ferner kann gemäß einer Ausführungsform im Schritt des Ansteuerns zumindest eine Auslöseschwelle eines Algorithmus zur Ansteuerung des Insassenschutzsystems in Abhängigkeit des Druckschlauchsensorsignals verändert werden. Unter der Auslöseschwelle des Algorithmus kann hier ein Schwellwert zur Einstellung der Robustheit bzw. der Fähigkeit des Verfahrens verstanden werden, keine Fehlauslösungen des Insassenschutzsystems zu verursachen bzw. entsprechend der vorhandenen und gleichzeitig oder alternativ der nicht vorhandenen Sensorsignale des Druckschlauchsensors und/oder der Aufprallsensorik zu reagieren. So kann, wenn das Druckschlauchsensorsignal keine Änderung des Drucks in dem Druckschlauchsensor meldet (d. h. keine Verformung des Fahrzugs, insbesondere im Frontbereich, anzunehmen ist), ein Algorithmus mit höherer Robustheit, d. h. einem höheren Auslöseschwellwert verwendet werden, als wenn das Druckschlauchsensorsignal durch eine Änderung des Drucks in dem Druckschlauchsensor und damit eine anzunehmende Verformung der Fahrzeugfront meldet. Alternativ oder gleichzeitig kann ein Signal der Aufprallsensorik in Abhängigkeit des Druckschlauchsensorsignals adaptiert werden. Auch eine Adaptierung eines Signals der Aufprallsensorik kann die Robustheit des Algorithmus beziehungsweise des Gesamtsystems beeinflussen. Vorteilhafterweise kann ein echter Aufprall auch bei einem defekten Druckschlauch erkannt werden. Hierbei kann das Insassenschutzsystem dann auf der Basis eines Signals oder mehrerer Signale der Auslöseeinheit ausgelöst werden, wenn das Druckschlauchsensorsignal keinen (gültigen) Signalwert oder einen auf den Ausfall des Druckschlauchsensors hinweisenden Signalwert aufweist. Eine Auslösung des Insassenschutzsystems kann bei einem defekten Druckschlauch zu einem späteren Zeitpunkt erfolgen, als bei einem korrekt funktionierenden Druckschlauchsensor.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Information des Druckschlauchsensors in dem Druckschlauchsensorsignal verwendet werden, um die Robustheit eines Algorithmus zu verändern. Das heißt, wenn der Druckschlauchsensor keine Verformung des Fahrzeugs meldet, wird ein Algorithmus mit höherer Robustheit verwendet, als wenn der Druckschlauchsensor eine Verformung, der Fahrzeugfront meldet. Vorteilhafterweise können echte Aufprallsituationen beziehungsweise Crashs auch bei defektem Druckschlauchsensor auslösen. Diese Auslösung kann zwar aufgrund der robusteren Schwellen für das Signal der Aufprallsensorik verspätet erfolgen, aber die starken Beschleunigungen in einem realen Crash können auch die robusteren Schwellen überschreiten. In einer besonderen Ausführungsform kann sich die Information des Druckschlauchsensors als Add-on auf einen Algorithmus zur Auslöseentscheidung des Insassenschutzsystems auswirken. Vorteilhafterweise können auch besondere Aufprallsituationen wie ein Truck-Underride, bei denen die Fahrzeugfront gegebenenfalls nicht verformt wird, zu einer Auslösung des Insassenschutzsystems führen. Auch kann bei einem nicht detektierten Defekt des Druckschlauchsensors ausgelöst werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann mittels des Druckschlauchsensorsignals ein Signal der Aufprallsensorik validiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann im Schritt des Ansteuerns mittels eines Signals der Aufprallsensorik das Druckschlauchsensorsignal validiert werden. Das Druckschlauchsensorsignal und das Signal der Aufprallsensorik können sich gegenseitig plausibilisieren. So kann beispielsweise ein starkes Beschleunigungssignal der Aufprallsensorik ohne ein Signal des Druckschlauchsensors als unplausibel angesehen werden.
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In einer günstigen Ausführungsform können sich der Druckschlauchsensor und die Aufprallsensorik beziehungsweise die Beschleunigungssensoren auch gegenseitig plausibilisieren, das heißt gegenseitig ein Fehlverhalten detektieren. Gegebenenfalls können Signale vom Druckschlauchsensor bei fehlenden Beschleunigungssignalen oder auch zu starke Beschleunigungssignale ohne Signale vom Druckschlauchsensor als unplausibel angesehen werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann im Schritt des Einlesens ein Druckschlauchsensorsignal eingelesen werden, welches von einem Druckschlauchsensor ausgegeben wird, der im Frontbereich des Fahrzeugs verbaut ist. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil einer besonders zuverlässigen Erkennung von einem Frontalaufprall eines Kollisionsobjektes auf das Fahrzeug. Insbesondere die Erkennung eines Frontalaufpralls ist mit hohen freiwerdenden Energien behaftet, sodass die Ansteuerung von Personenschutzmitteln für den Frontalaufprall durch einen solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besonders zuverlässig abgesichert werden kann.
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In einer Ausführungsform kann das Insassenschutzsystem bei einem Auslösesignal des Druckschlauchsensors ausgelöst werden. Bei einem Signal des Druckschlauchsensors kann das Insassenschutzsystem direkt ausgelöst werden. Hierdurch kann ein sehr früher Auslösezeitpunkt erreicht werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann im Schritt des Einlesens ein Druckschlauchsensorsignal eingelesen wird, das Teil eines Fußgängerschutzsystems des Fahrzeugs ist. Unter einem Fußgängerschutzsystem kann beispielsweise ein System zum Aufklappen der Motorhaube bei einer Kollision zwischen dem Fahrzeug und einem Fußgänger verstanden werden. Derartige Fußgängerschutzsysteme sind in modernen Fahrzeugen oftmals bereits Standard, so dass durch eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch die Weiterverwendung eines Druckschlauchsensors, der bereits Teil eines Fußgängerschutzsystems ist, ein Zusatznutzen durch einfache Signalverknüpfung von Signalen von bereits im Fahrzeug verbauten Sensoren erhalten werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die stärkste Einbeziehung des Druckschlauchsensorsignals in die Auslöseentscheidung eine Unterdrückung jeglicher Front-Rückhaltemittel in dem Fall sein, dass kein Signal vom Druckschlauchsensor gesendet wurde. Vorteilhafterweise wird mit einer derartigen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sichergestellt, dass sämtliche über das Fahrwerk übertragenen Misuses nicht ausgelöst werden.
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Günstig ist es auch, wenn nach einem Einlesen eines Druckschlauchsensorsignals, das eine Änderung des Drucks in dem Druckschlauch des Druckschlauchsensors repräsentiert, das Insassenschutzsystem ferner auch bei einem nachfolgenden Fehlen des Druckschlauchsensorsignals ansprechend auf ein Signal der Aufprallsensorik ausgelöst wird.. Ein Ausfall des Druckschlauchsensors kann in Zusammenhang mit einem charakteristischen Signal der Aufprallsensorik ein Auslösesignal für das Insassenschutzsystem erzeugen. Wenn der Druckschlauchsensor direkt nach einem starken Signal ausfällt, so kann der Ausfall des Druckschlauchsensors durch eine Zerstörung bei einem Aufprall bzw. Crash bedingt sein. Wenn kurz nach dem Ausfall des Druckschlauchsensors starke Beschleunigungen von der Aufprallsensorik aufgezeichnet werden, kann dies durch einen Aufprall bzw. Crash bedingt sein.
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Je nach dem Verhalten des Druckschlauchsensors kann ein Ausfallen des Sensors nach vorherigem Drucksignal, oder ein kurz auf einen Ausfall folgendes Beschleunigungssignal als Indikator für die Reduzierung der Robustheit des Algorithmus verwendet werden. Wenn der Druckschlauchsensor ein (starkes) Nutzsignal zeigt und direkt danach ausfällt, so ist es wahrscheinlich, dass der Ausfall durch eine Zerstörung des Sensors in einem Crash bedingt ist. Gleiches gilt, wenn der Sensor ausfällt und kurz darauf starke Beschleunigungen im Fahrzeug gemessen werden.
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Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das zumindest ein Sensorsignal verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale 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.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programmprodukt auf einem Computer, einer Vorrichtung oder einem Steuergerät ausgeführt wird.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
- 1 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
- 2 schematische Darstellung eines Steuergeräts zur Frontalcrasherkennung in einem Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel 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 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ein Schritt 110 des Einlesens eines Druckschlauchsensorsignals wird gefolgt von einem Schritt 120 des Ansteuerns eines Insassenschutzsystems. Im Schritt 110 des Einlesens eines Druckschlauchsensorsignals wird ein Signal, welches eine Änderung eines Drucks in einem unter Druck stehenden Druckschlauch des Druckschlauchsensors repräsentiert, eingelesen. Im Schritt 120 des Ansteuerns wird das Insassenschutzsystem unter Verwendung des Druckschlauchsensorsignals angesteuert.
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Das hier vorgestellte Verfahren diskriminiert, ob Beschleunigungssignale von einem Crash beziehungsweise Aufprall herrühren, oder über das Fahrwerk eingekoppelt wurden. Somit ist eine frühe Trennung zwischen Misuses und Feuer-Crashes und damit eine frühere, robustere Auslösung von einem Insassenschutzsystem beziehungsweise Rückhaltemitteln möglich. Um die Diskriminierung zu erreichen, werden Signale eines Druckschlauchsensors, der als Sensor für den Fußgängerschutz verwendet wird, genutzt.
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Gemäß dem hier vorgestellten Ansatz liefert ein Druckschlauchsensor nur dann Signale, wenn die Front des Fahrzeuges tatsächlich verformt wird. Nur wenn die Fahrzeugfront verformt wird, kann ein Frontalaufprall beziehungsweise Crash vorliegen. Wenn die Fahrzeugfront nicht verformt wird, müssen gemessene Beschleunigungssignale über das Fahrwerk übertragen worden sein. In diesem Fall muss es sich um Misuses handeln, und eine Auslösung kann unterdrückt werden, beziehungsweise wird unterdrückt. Mittels des hier vorgestellten Verfahrens wird eine frühere Auslösung von Rückhaltemitteln bei Frontalcrashs erreicht.
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Das in 1 gezeigte Verfahren 100 kann in einem Steuergerät in einem Fahrzeug ausgeführt werden. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel ist in 2 gezeigt.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Steuergeräts zur Frontalcrasherkennung in einem Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In einem Fahrzeug 200 ist ein Druckschlauchsensor 210 zur Frontalcrasherkennung im Frontbereich des Fahrzeugs 200 angeordnet. Zur Erkennung eines Seitenaufpralls kann der Druckschlauch jedoch auch an einer Fahrzeugaußenseite angeordnet sein, die von einer Mitte des Fahrzeugs aus in eine andere als die Fahrtrichtung weist. Der Druckschlauchsensor 210 ist mit einem Steuergerät 220 zur Frontalcrasherkennung verbunden. Der Druckschlauchsensor 210 ist ausgebildet, ein Druckschlauchsensorsignal 230 an das Steuergerät 220 zur Frontalcrasherkennung zu übertragen. Das Steuergerät 220 ist weiterhin verbunden mit einer Aufprallsensorik 240 und einem Insassenschutzsystem 250. In Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug 200 ist ein Kollisionsobjekt 260 angeordnet, welches bei einem Frontalaufprall mit einem Frontbereich des Fahrzeugs 200 kollidiert, in dem der Druckschlauchsensor verbaut ist. Das Steuergerät 220 zur Frontalcrasherkennung weist Einrichtungen wie beispielsweise eine nicht dargestellte Schmittstelle zum Einlesen des Drucksensorsignals und eine Einheit zur Ansteuerung des Insassenschutzsystems auf, um ein in 1 gezeigtes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens 100 zur Frontalcrasherkennung für ein Fahrzeug 200 auszuführen.
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In dem in 2 gezeigten Fahrzeug 200 wird eine Druckschlauchsensorik 210 zur Frontalcrasherkennung eingesetzt und ein Insassenschutzsystem 250, wie beispielsweise ein Airbag ausgelöst.
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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.
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Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
