DE102013101342B4 - Verfahren zur Steuerung von Schutzeinrichtungen für Fahrzeuginsassen und/oder Personen außerhalb des Fahrzeugs - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Steuerung von pyrotechnischen Schutzeinrichtungen für Fahrzeuginsassen im Falle eines Frontalaufpralls mittels eines Aufprallsensorsystems in Fahrtrichtung, welches zumindest einen Kontaktsensor zum Erkennen eines Frontalaufpralls als auch zumindest einen zumindest auch in Fahrtrichtung empfindlichen Beschleunigungssensor (Gr, Gl) im Außenbereich des Fahrzeugs aufweist, wobei der Beschleunigungssensor (Gr, Gl) einen zumindest auch in Fahrtrichtung empfindlichen High-G-Beschleunigungssensor und einen baulich damit vereinigten Low-G-Beschleunigungssensor zumindest zur Kontrolle einer Ausrichtungslage des High-G-Beschleunigungssensors durch Messung einer Gravitationskraft umfasst, wobei die Signale des Kontaktsensors, des High-G-Beschleunigungssensors und des Low-G-Beschleunigungssensors ausgewertet und über eine Auslösung der Schutzeinrichtungen entschieden wird, wobei wenn sowohl das Signal (Δdp_Pr, (Δdp_Pl) mindestens eines Kontaktsensors einerseits als auch das Signal (ΔLP_Gr, ΔLP_Gl) mindestens eines Außenbereich-Beschleunigungssensors (Gr, Gl) oder eines daraus abgeleiteten Signals andererseits jeweils eine vorgegebene Schwelle (Threshold) übersteigen, zumindest eine Schutzeinrichtung unabhängig von Signalen weiterer Sensoren ausgelöst wird.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung von Schutzeinrichtungen für Fahrzeuginsassen und/oder Personen außerhalb des Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
• Bereits aus der EP 0 937 612 A2 oder der DE 10 2007 057 727 A1 ist ein Aufprallsensorsystem bekannt, welches zumindest einen Kontaktsensor zum Erkennen eines Frontalaufpralls als auch zumindest einen Beschleunigungssensor im Frontbereich des Fahrzeugs aufweist, wobei die Signale des Kontaktsensors und Beschleunigungssensors ausgewertet und über eine Auslösung der Schutzeinrichtungen für Fahrzeuginsassen und/oder Personen außerhalb des Fahrzeugs entschieden wird.
• Die EP 1 710 598 A1 betrifft ein Verfahren zur Steuerung von Schutzreinrichtungen eines Fahrzeugs für eine Person, wie beispielsweise für einen Fußgänger, mit der das Fahrzeug kollidiert. Mittels eines Kontaktsensors, welcher als Mikrorisse aufweisende elektrische leitfähige Folie ausgebildet ist, und wenigstens eines Beschleunigungssensors, wobei beide Sensoren im Bereich eines Stoßfängers angeordnet sind, wird im Falle der Detektion einer Kollision des Fahrzeugs mit einer Person eine Schutzeinrichtung zum Schutz der Person ausgelöst. Dabei werden die Signale des Kontaktsensors und des Beschleunigungssensors ausgewertet und jeweils mit vorgegebenen Schwellwerten verglichen. Wenn das Signal des Kontaktsensors eine vorgegebene Schwelle übersteigt und das Signal des Beschleunigungssensors in einem vorgegebenen Wertebereich liegt, wird auf eine Kollision mit einer Person erkannt und folglich wird eine Schutzeinrichtung ausgelöst.
• Die DE 603 16 493 T2 beschreibt ein Verfahren zur Steuerung eines passiven Sicherheitssystems, wie bspw. einer Airbagvorrichtung, für einen Fahrzeuginsassen eines Fahrzeugs im Falle eines Frontalaufpralls mittels einer Kollisionserfassungsvorrichtung, welche einen an einem vorderen Ende des Fahrzeugs angeordnete Verformungsgeschwindigkeitssensor und einen Beschleunigungssensor umfasst. Ein Aufprall kann detektiert werden, wenn die erfassten Werte der Verformungsgeschwindigkeit und der Beschleunigung eine jeweils vorgegebene Schwelle überschreiten.
• In der DE 10 2008 059 656 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems eines Fahrzeugs mittels einer im vorderen Bereich des Fahrzeugs angeordneten Kollisionserfassungseinheit, welche einen Kontaktsensor und einen Beschleunigungssensor umfasst, beschrieben. Die von den beiden Sensoren gelieferten Signale werden mit vorgegebenen Schwellen verglichen. Wenn das Signal des Kontaktsensors und das Signal des Beschleunigungssensors eine vorgegebene Schwelle überschreiten, so wird eine Kollision mit einem Kollisionsobjekt angenommen und eine Ausströmvorrichtung des auf Basis eines Precrash-Erfassungssystems vorentfalteten Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems angesteuert.
• Die DE 197 32 302 A1 beschreibt ein Verfahren zur Steuerung von Sicherheitskomponenten für Insassen eines Fahrzeugs, wobei die Signale eines an einer Stoßstange angeordneten Kontaktsensors, welcher als piezoelektrische Folie ausgebildet ist, und eines Beschleunigungssensors ausgewertet werden. Wenn das Signal des Kontaktsensors eine vorgegebene Schwelle überschreitet und wenn zugleich der Beschleunigungssensor eine Beschleunigung erfasst, so wird beispielsweise ein Front-Airbag ausgelöst.
• Die DE 101 52 805 A1 beschreibt ein Verfahren zur Auslösung eines pyrotechnischen Schutzsystems in einem Fahrzeug im Falle eines Frontalauspralls, wobei die Signale eines an einem Stoßfänger angeordneten und als Druckschalter ausgebildeten Kontaktsensors sowie eines auf dem vorderen Teil eines Fahrzeuglängsträgers angeordneten Beschleunigungssensors ausgewertet werden. Wenn der Kontaktsensor eine Kollision erfasst und wenn zugleich die durch den Beschleunigungssensor erfasst Beschleunigung oberhalb einer vorgegebenen Schwelle liegt, so wird beispielsweise ein pyrotechnischer Gurtstraffer ausgelöst.
• Zudem sind für die Seiten-Aufprallerkennung bereits ausgelagerte Sensorsatelliten mit Druck- und/oder Beschleunigungssensoren bekannt. Zudem schlägt beispielsweise die EP 0 987 151 A1 eine Kombination aus einem zentralen Beschleunigungssensor und in die Fahrzeugfront verlagerten Beschleunigungssensoren vor.
• Die Auslösung gerade von pyrotechnischen Schutzeinrichtungen steht dabei immer vor dem Problem, dass diese Auslösung einerseits möglichst frühzeitig erfolgen soll, um die optimale Schutzwirkung zu erreichen, andererseits Fehlauslösungen insbesondere von Insassenschutzeinrichtungen unbedingt vermieden werden müssen.
• Daher ist üblicherweise vorgesehen, das Signal eines Kontaktsensors oder eines Beschleunigungssensors im Frontbereich zusätzlich mit anderen Signalen anderer Sensoren, insbesondere dem Signal eines Beschleunigungssensors im zentralen Steuergerät zu verknüpfen oder zu plausibilisieren. Bekanntlich ist das dem Signal eines Beschleunigungssensors im zentralen Steuergerät deutlich langsamer als die Signale der im Frontbereich angeordneten Sensoren. Selbst wenn die Auslöseschwelle für einen solchen Beschleunigungssensor im zentralen Steuergerät mittels der Signale aus dem Frontbereich deutlich herabgesetzt wird, kann eine solche Verknüpfung oder Plausibilisierung doch immer nur mit der systembedingten Verzögerung aktiv werden.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren sowie ein entsprechendes Steuergerät vorzustellen, mit dem diese Nachteile vermieden werden.
• 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.
• Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass allein aufgrund des Signals des mindestens einen Kontaktsensors einerseits und des Signals des mindestens einen Außenbereichs-, insbesondere Front-Beschleunigungssensors beziehungsweise eines daraus abgeleiteten Signals andererseits zumindest eine Schutzeinrichtung, insbesondere auch Insassenschutzeinrichtungen, unabhängig von Signalen weiterer Sensoren ausgelöst wird, wenn die Signale jeweils eine vorgegebene Schwelle übersteigen. Dieser Auslösepfad ist somit unabhängig von dem Signal eines Beschleunigungssensors im zentralen Steuergeräts, sofern ein solcher zentraler Beschleunigungssensor vorgesehen ist. Kontaktsensor und Front-Beschleunigungssensor plausibilisieren also einander gegenseitig und ermöglichen so eine sichere Auslöseentscheidung ohne zusätzliche Sensoren insbesondere im zentralen Steuergerät. Natürlich kann ein solches Steuergerät ergänzend auch weitere Auslösepfade aufweisen, welche dann durchaus auch auf den zentralen Beschleunigungssensor zugreifen, jedoch ist mindestens dieser eine Auslösepfad aus Kontaktsensor und einem Außenbereich-Beschleunigungssensor vorgesehen, welcher ohne den zentralen Beschleunigungssensor auskommt. Insbesondere kann so sogar ein Insassenschutzsystem komplett ohne Beschleunigungssensoren im zentralen Steuergerät aufgebaut werden.
• Es können auch mehrere Beschleunigungssensoren im Außenbereich des Fahrzeugs verbaut sein, bspw. versetzt rechts und linksseitig an der Fahrzeugfront und sind diese Beschleunigungssensoren zumindest auch in Fahrtrichtung empfindlich, wobei ein Beschleunigungssensor ausgehend von seiner Hauptempfindlichkeitsachse eine Empfindlichkeit auch bis nahezu 90 Grad senkrecht dazu aufweist und in einigen Konzepten zwei 45 Grad zur Fahrtrichtung versetzt eingebaute Sensoren genutzt werden und über vektorielle Verknüpfung die Signalanteile in Fahrtrichtung ermittelt werden. So können solche Sensoren auch im vorliegenden Fall eingesetzt werden oder Sensoren mit mehreren Empfindlichkeitsachsen oder Messbereichen kombiniert werden.
• 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 1 zeigt den Frontbereich eines Fahrzeugs bestehend aus einem Querträger 1 sowie den Längsträgern 2 und einem Kontaktsensor, welcher einen deformierbaren Hohlraum 3, vorzugsweise einen elastischen Schlauch, mit zumindest einem, hier in diesem Ausführungsbeispiel zwei Drucksensoren Pr und PI zur Erfassung der Druckänderung im Hohlraum 3 aufweist. Der Hohlraum 3 ist vorzugsweise hinter einem Dämpfungselement 4 und der Fahrzeugaußenhaut 5 angeordnet.
• Zudem sind im Frontbereich des Fahrzeugs, beispielsweise an Querträger 1 oder auf den Längsträgern 2 zumindest ein, in diesem Ausführungsbeispiel jedoch zwei Beschleunigungssensoren Gr und Gl vorgesehen.
• Wenn sowohl das Signal mindestens eines Kontaktsensors einerseits als auch das Signal mindestens eines der Beschleunigungssensoren Gr und Gl beziehungsweise eines daraus abgeleiteten Signals andererseits jeweils eine vorgegebene Schwelle übersteigen, wird zumindest eine Schutzeinrichtung, hier beispielsweise eine erste Stufe eines Airbags für den Insassenschutz ausgelöst, und zwar unabhängig von Signalen weiterer Sensoren, insbesondere ohne Erfordernis des Vorhandenseins eines zentralen Beschleunigungssensors oder eines bestimmten Signals von diesem.
• Während in 1 die Beschleunigungssensoren Gr und Gl hier typische X-gerichtete Upfront-High-G-Sensoren sind, können für die Erfindung auch Sensoren eingesetzt werden, welche eine andere Hauptempfindlichkeitsachse aufweisen, bspw. 45 Grad geneigt, aber eben wenigstens noch hinreichend in Fahrtrichtung empfindlich sind. Zudem können mehrkanalige Beschleunigungssensoren in High-G als auch Low-G-Bereich eingesetzt werden, wobei die Low-G Sensoren beispielsweise auch zu einer Kontrolle der Ausrichtungslage der High-G-Sensoren genutzt werden können, indem diese die prüfen, ob sie die Gravitationskraft messen können. Gerade im Frontbereich droht nämlich durch Verformung des Außenbereichs eine Fehlausrichtung der Sensoren und kann ein normaler Weise in X-Richtung gerichteter High-G Sensor durch Verformung des Außenbereichs so stark in Z-Richtung fehlgerichtet werden, dass sein Signal nicht mehr ausreicht, um einen Aufprall zu erkennen. Ein Low-G-Sensor, baulich vereinigt mit diesem High-G-Sensor, könnte jedoch diesen Fehler erkennen, bspw. bei stehendem Fahrzeug anhand der Gravitationskraft.
• Als Signal des mindestens eines Außenbereich-Beschleunigungssensors beziehungsweise eines daraus abgeleiteten Signals wird vorzugsweise auch das Beschleunigungsintegral als Maß der Deformationsgeschwindigkeit und/oder das Doppelintegral für die Stärke der Deformation herangezogen.
• 2 skizziert nun noch einmal bspw. den maßgeblichen Auslösealgorithmuspfad. Mit dem Hochfahren des Steuergeräts und nach Abschluss der Selbsttests wird der Frontalgorithmus grundsätzlich gestartet. Damit werden nun zyklisch die Kontaktsensoren, hier das Differenzdrucksignal Δdp der beiden am Hohlraum (3) gemäß 1 angeschlossenen Sensoren PI und Pr mit einer Schwelle Threshold verglichen, also als Formel ausgedrückt: +Δdp_PI > Threshold & Δdp_Pr > Threshold
• Ist dies erfüllt, werden zudem die Beschleunigungssensorsignale ausgewertet, hier in diesem Beispiel tiefpassgefilterte Anteile ΔLP und zwar beider Sensoren Gr und Gl rechts als auch links, also als Formel ΔLP_GI > Threshold & ΔLP_Gr > Threshold Sind diese Bedingungen erfüllt, wird zumindest die erste Stufe zur Auslösung freigegeben oder unmittelbar ausgelöst.
• Es sei nochmals hingewiesen, dass parallel zu diesem Auslösepfad im Steuergerät auch weitere durchaus auch von einem zentralen Beschleunigungssensor abhängige auslösepfade denkbar sind - erfindungsgemäß eben aber zumindest dieser eine Pfad unabhängig von zentralen Sensoren bereits eine Auslösung auch pyrotechnischer Schutzeinrichtungen ermöglicht.

Claims (4)

1. Verfahren zur Steuerung von pyrotechnischen Schutzeinrichtungen für Fahrzeuginsassen im Falle eines Frontalaufpralls mittels eines Aufprallsensorsystems in Fahrtrichtung, welches zumindest einen Kontaktsensor zum Erkennen eines Frontalaufpralls als auch zumindest einen zumindest auch in Fahrtrichtung empfindlichen Beschleunigungssensor (Gr, Gl) im Außenbereich des Fahrzeugs aufweist, wobei der Beschleunigungssensor (Gr, Gl) einen zumindest auch in Fahrtrichtung empfindlichen High-G-Beschleunigungssensor und einen baulich damit vereinigten Low-G-Beschleunigungssensor zumindest zur Kontrolle einer Ausrichtungslage des High-G-Beschleunigungssensors durch Messung einer Gravitationskraft umfasst, wobei die Signale des Kontaktsensors, des High-G-Beschleunigungssensors und des Low-G-Beschleunigungssensors ausgewertet und über eine Auslösung der Schutzeinrichtungen entschieden wird, wobei wenn sowohl das Signal (Δdp_Pr, (Δdp_Pl) mindestens eines Kontaktsensors einerseits als auch das Signal (ΔLP_Gr, ΔLP_Gl) mindestens eines Außenbereich-Beschleunigungssensors (Gr, Gl) oder eines daraus abgeleiteten Signals andererseits jeweils eine vorgegebene Schwelle (Threshold) übersteigen, zumindest eine Schutzeinrichtung unabhängig von Signalen weiterer Sensoren ausgelöst wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktsensor einen deformierbaren Hohlraum (3) mit zumindest einem Drucksensor (Pr, PI) zur Erfassung der Druckänderung im Hohlraum (3) aufweist.
3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Schutzeinrichtung für Insassen ausgelöst wird.
4. Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche.

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