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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Aufprallerkennung für ein Fahrzeug auf eine entsprechende Vorrichtung, auf ein Aufprallbewertungssystem für ein Fahrzeug sowie auf ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
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Zur Detektion von Fußgängerunfällen wird eine im Stoßfänger verbaute Sensorik verwendet, die bislang hauptsächlich auf zwei oder mehreren Beschleunigungssensoren basiert.
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Weiterhin wird zur Detektion von Fahrzeugunfällen typischerweise ein auf dem Tunnel sitzendes Airbagsteuergerät eingesetzt. Der für die Detektion von Frontcrashes beziehungsweise Frontalaufpralls eingesetzte Algorithmus basiert primär auf Beschleunigungssignalen in x-Richtung beziehungsweise Fahrtrichtung des Fahrzeugs. Der Beschleunigungssensor sitzt in der Regel im zentralen Airbagsteuergerät, kann aber auch extern verbaut sein. Die Herausforderung für die Auslösealgorithmen besteht unter anderem darin, schnelle Aufpralle (Crashes) in ein weiches Hindernis von langsamen Crashes auf ein hartes Hindernis zu unterscheiden. Bei einem schnellen Crash in ein weiches Hindernis sind Rückhaltemittel zu aktivieren, aber die gemessenen Beschleunigungswerte bis zum Auslösezeitpunkt sind gering. Bei einem langsamen Crash auf ein hartes Hindernis sind keine Rückhaltemittel zu aktivieren, aber die gemessenen Beschleunigungswerte sind hoch. Für eine sichere Separierung dieser Aufpralltypen wird häufig auf zusätzliche Sensorik zurückgegriffen, wie z. B. Upfrontsensoren.
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Die
DE 10 2011 086 006 A1 zeigt ein Verfahren zum Diskriminieren eines impaktierenden Objekts und Steuergerät für eine Passantenschutzeinrichtung.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Aufprallbewertung für ein Fahrzeug, weiterhin eine Vorrichtung zur Aufprallbewertung für ein Fahrzeug, die dieses Verfahren verwendet, ein Aufprallbewertungssystem für ein Fahrzeug sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Eine Entscheidung über eine Auslösesituation oder eine Nichtauslösesituation bei einem Aufprall eines Fahrzeugs auf ein Kollisionsobjekt ist bei bekanntem Aufprallzeitpunkt besser und leichter zu treffen. Auch wird eine Aufprallbewertung erleichtert, wenn der Aufprallzeitpunkt bekannt ist. Aus den Signalen einer Airbagsensorik ist der Aufprallzeitpunkt jedoch teilweise nicht oder nur verspätet feststellbar. Die Kombination der Signale einer Airbagsensorik mit den Signalen eines Druckschlauchsensors, der ganz vorne in einem Fahrzeug verbaut ist, kann hier zu einer wesentlichen Verbesserung bei der Bewertung von Auslösesituationen beitragen.
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Für den hier beschriebenen Ansatz kann auf einen bekannten Druckschlauch beziehungsweise Druckschlauchsensor (PTS - Pressure Tube Sensor) zurückgegriffen werden. Der Druckschlauch befindet sich dabei beispielsweise zwischen dem Stoßfängerquerträger und dem davor liegenden Schaum, ist mit Luft gefüllt, und an seinen Enden mit jeweils einem Drucksensor abgeschlossen. Beispielsweise können Kollisionen mit einem Fußgänger durch eine Deformierung des Druckschlauches erkannt und als Drucksignal in den Drucksensoren detektiert werden. Ebenso können andersartige Kollisionen, beispielsweise mit einem Fremdfahrzeug oder einem Objekt mit dem Druckschlauch detektiert werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Aufprallbewertung für ein Fahrzeug, wobei das Fahrzeug eine Beschleunigungssensorik und einen Druckschlauchsensor aufweist, weist die folgenden Schritte auf:
- Bestimmen eines Aufprallzeitpunkts bezüglich eines Aufpralls des Fahrzeugs auf ein Kollisionsobjekt unter Verwendung eines Druckschlauchsignals, wobei das Druckschlauchsignal ein Signal des Druckschlauchsensors repräsentiert;
- Normieren eines Beschleunigungssignals der Beschleunigungssensorik unter Verwendung des Aufprallzeitpunkts, wobei das Beschleunigungssignal ein Signal einer mit der Beschleunigungssensorik aufgezeichneten Beschleunigung repräsentiert; und
- Bewerten des normierten Beschleunigungssignals, um eine Aufprallbewertung bezüglich des Aufpralls zu erhalten, wobei die Aufprallbewertung eine Unterscheidung von einer Auslösesituation von einer Nichtauslösesituation ermöglicht.
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Eine Aufprallbewertung kann zur verbesserten Auslösung von Personenschutzsystemen in Fahrzeugen genutzt werden. Dabei kann eine Aufprallbewertung einen Aufprall eines Fahrzeugs auf ein Kollisionsobjekt bewerten, wobei das Kollisionsobjekt ein weiteres Fahrzeug, ein ortsfestes starres Objekt, ein hartes Hindernis, eine weiche Barriere und/oder Hindernis, ein Fahrradfahrer und/oder ein Fußgänger sein. Der Aufprall kann frontal erfolgen, wobei ein Teil der Fahrzeugfront und/oder die ganze Fahrzeugfront mit dem Kollisionsobjekt überlappen kann. Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Kraftfahrzeug wie beispielsweise einen Personenkraftwagen und/oder ein Nutzfahrzeug handeln. Mit einem Aufprallzeitpunkt kann der Zeitpunkt bezeichnet werden, in dem das Fahrzeug auf das Kollisionsobjekt aufprallt und/oder das Fahrzeug das Kollisionsobjekt berührt. Das Fahrzeug kann ein Airbagsteuergerät aufweisen. Das Airbagsteuergerät kann auf dem Tunnel des Fahrzeugs angeordnet sein und zur Erkennung von Fahrzeugunfällen genutzt werden. In dem Airbagsteuergerät kann eine Airbagsensorik angeordnet sein. Die Airbagsensorik kann auch separat von dem Airbagsteuergerät im Fahrzeug angeordnet sein. Die Airbagsensorik kann die Beschleunigungssensorik umfassen. Die Beschleunigungssensorik kann zumindest einen Beschleunigungssensor umfassen, der ausgebildet ist, um eine Beschleunigung des Fahrzeugs in Fahrtrichtung aufnehmen. Die Fahrtrichtung kann auch als x-Richtung und/oder x-Achse bezeichnet werden. Die Beschleunigung kann von einem Beschleunigungssignal repräsentiert werden. Die Beschleunigungssensorik kann auch unabhängig von einer Airbagsensorik realisiert sein. Zur Erkennung von einer Kollision mit einem Fußgänger kann ein Druckschlauchsensor verwendet werden. Der Druckschlauchsensor kann im Stoßfänger des Fahrzeugs verbaut sein. Bei dem Druckschlauchsensor kann es sich um einen Druckschlauch handeln, an dessen beiden Enden je ein Drucksensor angeordnet ist. Eine Deformierung des Druckschlauchs aufgrund eines Aufpralls eines Kollisionsobjektes kann als eine Druckänderung von zumindest einem Drucksensor des Druckschlauchs erkannt werden und als ein Druckschlauchsignal ausgegeben werden. Es kann einen Aufprall beziehungsweise eine Kollision geben, bei der ein Personenschutzmittel ausgelöst werden kann und/oder soll. Hier kann von einer Auslösesituation gesprochen werden. Unter einer Nichtauslösesituation kann eine Situation bei einem Aufprall beziehungsweise einer Kollision verstanden werden, bei der kein Personenschutzmittel ausgelöst wird und/oder werden soll. Eine Nichtauslösesituation kann bei einem sogenannten 16km/h AZT Versicherungscrash vorliegen. Bei einer Kollision mit einer harten Barriere bei einer niedrigen Geschwindigkeit kann keine Auslösung von Personenschutzmitteln gewünscht sein, weshalb dies als eine Nichtauslösesituation bezeichnet werden kann.
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Unter Normieren eines Beschleunigungssignals unter Verwendung des Aufprallzeitpunkts kann in der vorliegenden Anmeldung auch verstanden werden, dass das zu normierende Beschleunigungssignal über dem ab detektiertem Aufprallzeitpunkt startenden Zeitzähler aufgetragen - sprich gewertet - wird.
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In einer Ausführungsform kann im Schritt des Bewertens das normierte Beschleunigungssignal unter Verwendung einer vordefinierten Schwellwertkurve bewertet werden. Bei einer Darstellung des Beschleunigungssignals bezüglich der durch den Druckschlauchsensor beziehungsweise das Druckschlauchsignal bestimmten Zeitbasis kann bei einem Aufprall mit einer Auslösesituation die vordefinierte Schwellwertkurve, die eine zeitabhängige Schwellwertkurve sein kann, von dem normierten Beschleunigungssignal überschritten werden. Bei einem Aufprall mit einer Nichtauslösesituation kann das normierte Beschleunigungssignal die vordefinierte Schwellwertkurve nicht erreichen.
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Unter einer Zeitbasis kann bei der vorliegenden Erfindung verstanden werden, dass ab einem definierten Zeitpunkt ein Zeitzähler zu laufen beginnt. Die Dauer bzw. der Zeitfortschritt des Crashs wird damit erfasst. Ausschlaggebend für das Starten des Zeitzählers sind signifikante Sensorsignale. Eine Zeitbasis, die durch einen Beschleunigungssensor bestimmt wird, beginnt bspw. sobald die gemessenen Beschleunigungen bzw. Beschleunigungsänderungen über einem vorbestimmten Schwellwert liegen. Eine Zeitbasis, die durch einen Drucksensor bzw. Druckschlauchsensor definiert wird, beginnt bspw. sobald die gemessenen Drücke bzw. Druckänderungen über einem vorbestimmten Schwellwert liegen.
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Auch ist es günstig, wenn im Schritt des Bewertens das normierte Beschleunigungssignal unter Verwendung einer Zeitdauer vom Aufprallzeitpunkt bis zum Überschreiten eines vordefinierten Schwellwerts durch das normierte Beschleunigungssignal bewertet wird. Der vordefinierte Schwellwert kann auch als eine Referenzschwelle bezeichnet werden. Wenn die Zeitdauer kurz ist beziehungsweise wenn die Zeitdauer unterhalb eines vordefinierten Grenzwertes ist, kann es sich um einen schnellen Auslöseaufprall beziehungsweise um eine Auslösesituation handeln. Wenn die Zeitdauer lang ist beziehungsweise wenn die Zeitdauer oberhalb eines vordefinierten Grenzwertes ist, kann es sich um einen langsamen Nichtauslöseaufprall beziehungsweise um eine Nichtauslösesituation handeln. Wenn der vordefinierte Schwellwert, beziehungsweise ein damit proportional abhängiges Kraftniveau, derart gewählt ist, dass er einem Deformationselement in der Knautschzone des Fahrzeugs zugeordnet werden kann, so kann innerhalb eines Aufpralltyps die Aufprallgeschwindigkeit bestimmt werden. Die Aufprallgeschwindigkeit kann proportional zur Zeitdauer vom Aufprallzeitpunkt bis zum Überschreiten eines vordefinierten Schwellwerts durch das normierte Beschleunigungssignal sein. Als Aufprallzeitpunkt kann der mittels des Druckschlauchsignals bestimmte Aufprallzeitpunkt verwendet werden.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann im Schritt des Bewertens das normierte Beschleunigungssignal unter Verwendung einer Zeitspanne vom Aufprallzeitpunkt bis zu einem charakteristischen Signalverlauf des normierten Beschleunigungssignals bewertet werden. Bei dem charakteristischen Signalverlauf kann es sich um einen charakteristischen Beschleunigungspeak, eine kurzzeitige Beschleunigungsspitze und/oder einen Beschleunigungsspitzenwert im Beschleunigungssignal handeln. Ein charakteristischer Signalverlauf kann einer plastischen Verformung eines zugeordneten Knautschzonenelements entsprechen, wobei das zugeordnete Knautschzonenelement bei einem gegebenen Aufpralltyp durch einen festen, vordefinierten Deformationsweg gekennzeichnet sein kann. Ein charakteristischer Signalverlauf kann beispielsweise detektiert werden, wenn ein gewisses Mindestbeschleunigungsniveau überschritten wird und die Beschleunigung beziehungsweise der die Beschleunigung repräsentierende Beschleunigungswert wieder auf einen vordefinierten Bruchteil des erreichten Maximums des Beschleunigungswertes abgefallen ist. In einer Ausführungsform kann der Beschleunigungswert auf 75 Prozent des Maximums des Beschleunigungswertes abfallen, um die Beschleunigungsspitze als einen charakteristischen Signalverlauf zu charakterisieren. Wenn die Zeitspanne vom Aufprallzeitpunkt bis zum charakteristischen Signalverlauf klein beziehungsweise unterhalb eines vordefinierten Grenzwertes ist, kann es sich um einen schnellen Auslöseaufprall beziehungsweise um eine Auslösesituation handeln. Wenn die Zeitspanne vom Aufprallzeitpunkt bis zum charakteristischen Signalverlauf groß beziehungsweise oberhalb eines vordefinierten Grenzwertes ist, kann es sich um einen langsamen Nichtauslöseaufprall beziehungsweise um eine Nichtauslösesituation handeln. Wegen der Konstanz des Deformationsweges kann die Aufprallgeschwindigkeit invers proportional zur gemessenen Zeitspanne sein.
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Ferner kann gemäß einer Ausführungsform im Schritt des Bewertens ein Aufpralltyp bezüglich des Aufpralls unter Verwendung des normierten Beschleunigungssignals als Teil der Aufprallbewertung bestimmt werden. Dies bietet den Vorteil, dass in Abhängigkeit des bestimmten Aufpralltyps zumindest eine Auslöseschwelle des Auslösealgorithmus angepasst werden kann.
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Günstig ist es auch, wenn in einer Ausführungsform in einem Schritt einer Schwellwertanpassung in einem Airbag-Algorithmus und/oder einer Änderung von Merkmalsabfragen in dem Airbag-Algorithmus unter Verwendung der Aufprallbewertung ein Schwellwert angepasst wird. Die Aufprallbewertung, insbesondere der Aufpralltyp kann genutzt werden, um den Auslösealgorithmus auf den (vorliegenden) Aufpralltypen anzupassen. Bei einem „weichen“ Aufprall kann der Schwellwert für die Auslösung von Personenschutzmitteln auf das entsprechend niedrige Signalniveau des Beschleunigungssignals angepasst werden, das heißt abgesenkt werden.
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Eine Vorrichtung zur Aufprallbewertung für ein Fahrzeug ist ausgebildet, um die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden. Die Vorrichtung zur Aufprallbewertung für ein Fahrzeug kann ein Teil des Airbagsteuergerätes sein. Die Vorrichtung zur Aufprallbewertung für ein Fahrzeug kann separat zum Airbagsteuergerät ausgeführt sein. Die Vorrichtung kann ausgebildet sein, um ein Druckschlauchsignal eines Druckschlauchsensors einzulesen. Die Vorrichtung kann ausgebildet sein, ein Beschleunigungssignal eines Airbagsensors einzulesen.
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Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung 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 der Vorrichtung 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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Ein Aufprallbewertungssystem für ein Fahrzeug weist die folgenden Merkmale auf:
- einen Druckschlauchsensor, der ausgebildet ist, einen Aufprallzeitpunkt eines Aufpralls des Fahrzeugs auf ein Kollisionsobjekt aufzuzeichnen und ein den Aufprallzeitpunkt repräsentierendes Druckschlauchsignal bereitzustellen;
- eine Beschleunigungssensorik, die ausgebildet ist, um eine Beschleunigung aufzuzeichnen und die Beschleunigung repräsentierendes Beschleunigungssignal bereitzustellen; und
- eine Vorrichtung zur Aufprallbewertung für ein Fahrzeug, wobei die Vorrichtung Einrichtungen.
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Das Aufprallbewertungssystem kann ein Teil eines Airbagsystems und/oder eines Personenschutzsystems sein. Eine Ausführungsform als Aufprallbewertungssystem ist besonders günstig, da hierbei alle notwendigen Signale erfasst werden. Auch kann ein Aufprallbewertungssystem mit einem Airbagsystem gekoppelt und/oder kombiniert werden.
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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 oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Ein Aspekt der Erfindung ist die Detektion des Startzeitpunkts und der Geschwindigkeit von Fahrzeugaufprallen mittels eines Druckschlauchsensors. Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist es, den eigentlich für die Detektion von Fußgängerunfällen vorgesehenen Druckschlauchsensor als „Kontaktschalter“ zur Erkennung des Beginns von Fahrzeugaufprallen einzusetzen und diese Information im Airbag-Auslösealgorithmus zu verwenden. Diese Information kann gegenwärtig basierend auf den gemessenen Beschleunigungssignalen im Airbagsteuergerät nur sehr unpräzise ermittelt werden, was die Trennungsperformance der Algorithmen deutlich einschränkt. Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass mit dem Druckschlauch als „Kontaktschalter“ eine sehr zuverlässige Information über den Crashbeginn dem Airbagauslösealgorithmus zur Verfügung gestellt werden kann. Zusammen mit der gemessenen Beschleunigung auf dem Tunnel lässt sich wesentlich genauer die Crashgeschwindigkeit bestimmen. Damit können Auslösesituationen von Nichtauslösesituationen schneller und zuverlässiger unterschieden werden. Dies verbessert die Auslöseperformance bei schnellen Crashs und reduziert die Anzahl an Fehlauslösungen in langsamen NoFire-Situationen.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Aufprallbewertungssystems mit einem Airbagsteuergerät in einem Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Aufprallbewertung für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
- 3 bis 8 je ein Diagramm mit Beschleunigungssignalen bei einem Aufprall eines Fahrzeugs auf ein Kollisionsobjekt 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 eine schematische Darstellung eines Aufprallbewertungssystems mit einem Airbagsteuergerät in einem Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ein Fahrzeug 100 weist ein Airbagsteuergerät 110 auf, welches eine Beschleunigungssensorik 120 in Form einer Airbagsensorik umfasst, und mit zumindest einem Personenschutzmittel 130 verbunden ist. Die Beschleunigungssensorik 120 ist ausgebildet, um eine Beschleunigung des Fahrzeugs 100 zu erfassen und ein entsprechendes Beschleunigungssignal bereitzustellen. Bei dem Personenschutzmittel 130 kann es sich in einem Ausführungsbeispiel beispielsweise um einen Airbag und/oder Gurtstraffer handeln. Das Airbagsteuergerät 110 ist verbunden mit einem Druckschlauchsensor 140. Der Druckschlauchsensor 140 ist ausgebildet, ein Druckschlauchsignal 145, welches ein Signal eines Druckschlauchsensors 140 repräsentiert, auszugeben. Der Druckschlauchsensor 140 ist zwischen einem Stoßfängerquerträger und dem davor liegenden Schaum in Fahrtrichtung 150 vorne an der Fahrzeugfrontseite angeordnet.
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In weiteren Ausführungsbeispielen, und hier in der 1 dargestellt, kann das Fahrzeug 100 optional zumindest einen Upfrontsensor 160 und zumindest eine vorausschauende Sensorik 170 aufweisen.
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In Fahrtrichtung 150 vor dem Fahrzeug 100 ist ein Kollisionsobjekt 180 angeordnet, welches derart angeordnet ist, dass bei Geradeausfahrt des Fahrzeugs 100 eine Kollision mit dem Kollisionsobjekt 180 beziehungsweise ein Aufprall des Fahrzeugs 100 auf das Kollisionsobjekt 180 bevorsteht, wobei bei dem gezeigten Szenario eine Überlappung von ca. 40 Prozent der Fahrzeugfront mit dem Kollisionsobjekt 180 eintreten wird. Das Airbagsteuergerät 110 umfasst weiterhin eine Vorrichtung 190 zur Aufprallbewertung für ein Fahrzeug 100.
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Die Vorrichtung 190 zur Aufprallbewertung ist ausgebildet, um eine Kollision des Fahrzeugs 100, beispielsweise mit dem Kollisionsobjekt 180 unter Verwendung des Druckschlauchsignals 145 und des Beschleunigungssignals zu bewerten. Beispielsweise kann die Vorrichtung 190 ausgebildet sein, um zur Aufprallbewertung Schritte eines Verfahrens zur Aufprallbewertung auszuführen, wie es anhand von 2 beschrieben ist. Dazu weist die Vorrichtung 190 gemäß einem Ausführungsbeispiel eine Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen eines Aufprallzeitpunkts unter Verwendung des Druckschlauchsignals 145, eine Normierungseinrichtung zum Normieren des Beschleunigungssignals unter Verwendung des Aufprallzeitpunkts und eine Bewertungseinrichtung zum Bewerten des normierten Beschleunigungssignals auf, um eine Aufprallbewertung bezüglich des Aufpralls zu erhalten. Die Aufprallbewertung umfasst eine Unterscheidung zwischen einer Auslösesituation, bei der Personenschutzmittel 130 des Fahrzeugs ausgelöst werden, und einer Nichtauslösesituation, bei der die Personenschutzmittel 130 nicht ausgelöst werden.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Aufprallbewertung für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 200 zur Aufprallbewertung für ein Fahrzeug umfasst einen Schritt 210 des Bestimmens, einen Schritt 220 des Normierens und einen Schritt 230 des Bewertens. Das Verfahren 200 zur Aufprallbewertung kann in einem Ausführungsbeispiel auf einem in 1 gezeigten Aufprallbewertungssystem 190 in einem Fahrzeug 100 ausgeführt werden.
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Im Schritt 210 des Bestimmens wird ein Aufprallzeitpunkt bezüglich eines Aufpralls des Fahrzeugs 100 auf ein Kollisionsobjekt 180 unter Verwendung des Druckschlauchsignals 145 bestimmt, wobei das Druckschlauchsignal 145 ein Signal des Druckschlauchsensors 140 repräsentiert. Im Schritt 220 des Normierens wird ein Beschleunigungssignal der Beschleunigungssensorik unter Verwendung des Aufprallzeitpunkts normiert, um ein normiertes Beschleunigungssignal zu erhalten, wobei das Beschleunigungssignal ein Signal einer mit der Beschleunigungssensorik aufgezeichneten Beschleunigung repräsentiert. Im Schritt 230 des Bewertens wird das normierte Beschleunigungssignal bewertet, um eine Aufprallbewertung bezüglich des Aufpralls zu erhalten, wobei die Aufprallbewertung eine Unterscheidung von einer Auslösesituation von einer Nichtauslösesituation umfasst.
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3 zeigt in einem Diagramm ein Beschleunigungssignal über die Zeit bei einem Aufprall eines Fahrzeugs auf ein Kollisionsobjekt gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Beschleunigungssignal kann von einer Airbagsensorik gemäß 1 aufgezeichnet werden. In einem kartesischen Koordinatensystem ist auf der Abszissenachse die Zeit t und auf der Ordinatenachse die Beschleunigung Acc dargestellt. In dem kartesischen Koordinatensystem sind zwei Beschleunigungssignale 310, 315 dargestellt, die den von einer Airbagsensorik aufgezeichneten Beschleunigungsverlauf nach einem Aufprall eines Fahrzeugs auf ein Kollisionsobjekt darstellen. Der Ursprung der Abszissenachse liegt im absoluten Zeitpunkt des Aufpralls des Fahrzeugs auf das Kollisionsobjekt. Das Beschleunigungssignal 310 repräsentiert einen Aufprall des Fahrzeugs mit 64 km/h auf das Kollisionsobjekt, wobei es sich bei dem Kollisionsobjekt in diesem Fall um eine weiche Barriere handelt. Dies wird auch als 64km/h ODB bezeichnet, wobei ODB für „Offset Deformable Barrier“ steht. Das Beschleunigungssignal 315 repräsentiert einen Aufprall des Fahrzeugs mit 16 km/h auf das Kollisionsobjekt, wobei es sich bei dem Kollisionsobjekt in diesem Fall um eine harte Barriere handelt. Der mit dem Beschleunigungssignal 315 aufgezeichnete Aufprall wird auch als 16 km/h AZT Versicherungscrash bezeichnet, wobei AZT für Allianz Zentrum Technik steht und es sich hierbei um einen im AZT definierten Test handelt. Aufgrund von Signalrauschen ist aus dem Beschleunigungssignal der Aufprallbeginn 320 erst nach Überschreiten eines Beschleunigungsschwellwertes 330 oder Startschwelle 330 zu ermitteln. Der Aufprallbeginn 320 kann auch als Algorithmus-Zeitbasis 320 bezeichnet werden, wobei sich der Algorithmus auf den Standard-Algorithmus der Airbagsteuerung bezieht. Das Diagramm in 3 stellt weiterhin den über den Druckschlauch ermittelten Aufprallzeitpunkt 340 für die zwei Beschleunigungssignale 310, 315 dar.
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In 3 sind die Beschleunigungs-Zeit-Verläufe von einem schnellen Auslösecrash gegen eine weiche Barriere (64km/h ODB = Offset Deformable Barrier) gegenüber einem langsamen Nichtauslösecrash gegen eine harte Barriere (16km/h AZT Versicherungscrash) dargestellt. Als Zeitbasis ist die sogenannte Absolutzeit, das heißt die Zeit ab Barrierenkontakt gewählt. Beim langsamen Crash dauert die Deformation des Stoßfängerschaums und anderer Elemente, die nur wenig Gegenkraft aufbringen können, entsprechend länger als beim schnellen Auslösecrash. Anschließend erfolgt beim Nichtauslösecrash die Deformation der Crashbox, die ein hohes Kraftniveau aufweist. Beim weichen Crash kommt die Crashboxverformung dagegen im elastischen Bereich zum Stillstand, da ab einem gewissen Kraftniveau die weichere Barriere verformt wird. Ein zentrales Problem der konventionellen Airbagalgorithmen besteht nun darin, dass die langsame Deformation der weichen Elemente (Stoßfängerschaum etc.) beim Nichtauslösecrash nicht oder nur unzureichend detektiert werden kann, da sich die dabei auftretenden Beschleunigungen im Bereich von Vollbremsungen (1g) oder im Bereich von Sensorrauschen unter EMV bewegen. Daher kann eine Algorithmus-Zeitbasis erst oberhalb einer sogenannten Startschwelle 330 definiert werden - eine solche Startbedingung kann z. B. durch eine Mindestschwelle auf das Beschleunigungssignal oder daraus abgeleiteter Merkmale dargestellt werden. Das Diagramm zeigt eine Darstellung der Beschleunigungs-Zeit-Verläufe von schnellem Auslösecrash gegen weiche Barriere (310) und langsamem Nichtauslösecrash gegen harte Barriere (315) basierend auf der „Absolutzeit“ (Zeit ab Barrierenkontakt bzeihungsweise Kontakt mit dem Kollisionsobjekt). Eine hypothetische Algorithmus-Startschwelle sowie die jeweiligen Startzeitpunkte der beiden Crashs ist als Beschleunigungsschwellwert 330 eingezeichnet. Die mögliche Detektion des Crashbeginns über den Druckschlauch ist als Aufprallzeitpunkt 340 markiert.
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4 zeigt in einem Diagramm ein Beschleunigungssignal über die Zeit bei einem Aufprall eines Fahrzeugs auf ein Kollisionsobjekt gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Ursprung der Abszissenachse liegt im Aufprallbeginn 320 des Aufpralls des Fahrzeugs auf das Kollisionsobjekt, das heißt die Beschleunigungssignale 310, 315 starten im Ursprung sobald sie den Beschleunigungsschwellwert 330 beziehungsweise die Startschwelle 330 überschritten haben. Die Zeitachse stellt also die Zeitbasis dar, wie sie in einem konventionellen Airbag-Algorithmus verwendet wird. Die Beschleunigungssignale 310, 315 entsprechen den in 3 gezeigten Beschleunigungssignalen 310, 315.
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In 4 sind die Beschleunigungssignale 310, 315 bezüglich einer solchen Algorithmus-Zeitbasis dargestellt, die mit Überschreiten einer Startschwelle 330 beginnt. In diesem Merkmalsraum weist nun der Nichtauslösecrash im relevanten Zeitbereich höhere Beschleunigungswerte als der Auslösecrash auf, wodurch sich eine korrekte Trennung der Aufpralltypen (Crashs) schwierig gestaltet. Das Diagramm in 4 zeigt eine Darstellung der Beschleunigungs-Zeit-Verläufe von schnellem Auslösecrash in weiche Barriere (310) gegenüber langsamem Nichtauslösecrash gegen harte Barriere (315) basierend auf der konventionellen Algorithmus-Zeitbasis.
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5 zeigt in einem Diagramm ein normiertes Beschleunigungssignal über die Zeit bei einem Aufprall eines Fahrzeugs auf ein Kollisionsobjekt gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Ursprung der Abszissenachse liegt im Aufprallzeitpunkt 340 des Aufpralls des Fahrzeugs auf das Kollisionsobjekt, das heißt die normierten Beschleunigungssignale 510, 515 starten im Ursprung, sobald der Druckschlauchsensor des Fahrzeugs einen Aufprall erkannt hat. Die Zeitachse stellt also die Zeitbasis dar, wie sie unter Verwendung des Druckschlauchsensors beziehungsweise des Druckschlauchsignals eingestellt werden kann. Die normierten Beschleunigungssignale 510, 515 entsprechen den bereits in 3 gezeigten Beschleunigungssignalen 310, 315, jedoch dargestellt nach Einführung einer auf dem Druckschlauch basierenden Zeitbasis. In dem Diagramm in 5 ist weiterhin eingezeichnet eine Schwellwertkurve 520, sowie ein Schwellwert 530. Das normierte Beschleunigungssignal 510 des schnellen Aufpralls auf eine weiche Barriere überschreitet die Schwellwertkurve 520, wohingegen das Beschleunigungssignal 515 des langsamen Aufpralls auf eine harte Barriere immer unterhalb der Schwellwertkurve 520 verbleibt. Eine Zeitdauer 540 nach dem Aufprallzeitpunkt 340 übersteigt das normierte Beschleunigungssignal 510, 515 den Schwellwert 530.
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Mithilfe des Druckschlauchs im Stoßfänger kann jedoch eine weitere Zeitbasis ermittelt werden. Da sich der Druckschlauch direkt hinter dem Stoßfängerschaum und vor dem Stoßfängerquerträger befindet, wird dieser unmittelbar nach Crashbeginn durch das Nach-Hinten-Drücken des Stoßfängerschaums komprimiert. Dies führt zu einem deutlichen Druckanstieg in einem der beiden Drucksensoren oder beiden Drucksensoren, die den Druckschlauch abschließen. Dieser Anstieg definiert das Druckschlauchsignal oder „PTS - Kontaktsignal“ und eine weitere Zeitbasis für den Crashalgorithmus. In grober Näherung ist der Zeitpunkt des PTS-Kontaktsignals invers proportional zur Aufprallgeschwindigkeit, aber stets klein gegenüber dem Startzeitpunkt des beschleunigungsbasierten Algorithmus. Dies ist in 3 für die beiden Crashs mit 64 km/h bzw. 16 km/h mit dem Bezugszeichen 340 markiert. In 5 sind nun die normierten Beschleunigungssignale 510, 515 bezüglich der durch den Druckschlauch detektierten Zeitbasis dargestellt. Durch den frühen Startzeitpunkt 340 bleibt nahezu die vollständige „absolute“ Zeitbasis aus 3 erhalten, und die beiden Crashs können deutlich unterschieden werden. 5 zeigt mögliche Ausführungsformen. Definition einer zeitabhängigen Schwellwertkurve 520, die vom Auslösecrash (510) überschritten wird und vom Nichtauslösecrash (515) nicht erreicht wird. Eine solche Schwellwertkurve 520 ist in 5 gepunktet dargestellt. Alternativ oder gleichzeitig erfolgt eine Messung der Zeitdauer 540, bis das normierte Beschleunigungssignal 510, 515 oder daraus abgeleitete Merkmale (gefiltertes Signal, integriertes Signal etc.) einen festen Schwellwert 530 erreicht, in 5 gestrichelt dargestellt. Ist die Zeitdauer 540 klein bzw. unterhalb eines Grenzwerts, handelt es sich um einen schnellen Auslösecrash. Ist die Zeitdauer groß beziehungsweise oberhalb eines Grenzwerts, handelt es sich um einen langsamen Nichtauslösecrash. Wird diese Referenzschwelle 530 so gelegt, dass das Kraftniveau präzise einem Deformationselement in der Knautschzone zugeordnet werden kann, z. B. dem Geradebiegen des Stoßfängerquerträgers oder dem Plattdrücken der Crashboxbefestigung, kann innerhalb des gleichen Crashtyps/Aufpralltyps sogar direkt auf die Crashgeschwindigkeit v0 geschlossen werden. Diese ist dann invers proportional zur Zeitdauer 540 (oder Zeitspanne 540) zwischen PTS-Kontaktsignal 340 und Überschreiten der Referenzschwelle. Als weitere Alternative kann die Messung der Zeitdauer erfolgen, bis im (eventuell vorverarbeiteten) normierten Beschleunigungssignal 510, 515 ein ein charakteristischer Signalverlauf beziehungsweise bestimmter Beschleunigungspeak auftritt. Ein Beschleunigungspeak entspricht der plastischen Verformung eines gewissen Knautschzonenelementes, welches bei gegebenem Aufpralltyp/Crashtyp durch einen festen Deformationsweg s gekennzeichnet ist. Ein Beschleunigungspeak kann leicht detektiert werden, indem z. B. ein gewisses Mindestbeschleunigungsniveau überschritten sein muss und die Beschleunigung auf einen gewissen Bruchteil des erreichten Beschleunigungsmaximums abgefallen sein muss, z. B. auf 75% des erreichten Maximums. Alternativ können auch andere Peakerkennungsmethoden verwendet werden. Ist die Zeitdauer klein beziehungsweise unterhalb eines Grenzwerts, handelt es sich um einen schnellen Auslösecrash, ist die Zeitdauer groß beziehungsweise oberhalb eines Grenzwerts, handelt es sich um einen langsamen Nichtauslösecrash. Auch bei dieser alternativen Methode ist wegen der Konstanz des Deformationsweges s die Crashgeschwindigkeit v0 invers proportional zur gemessenen Zeitspanne t, es gitl also v_0 = const / t.
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Mit anderen Worten zeigt 5 die Darstellung der Beschleunigungs-Zeit-Verläufe von schnellem Auslösecrash gegen eine weiche Barriere (310) und langsamem Nichtauslösecrash gegen eine harte Barriere (315) basierend auf einer vom Druckschlauchsensor abgeleiteten Zeitbasis. Die Detektion des Auslösecrashes (510) kann z. B. durch Überschreitung einer zeitabhängigen Schwellwertes, das heißt der Schwellwertkurve 520 oder durch Messung der Zeitdauer 540 bis zur Überschreitung eines Referenzschwellwertes 530 erfolgen.
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6 zeigt in einem Diagramm Beschleunigung über Zyklen bei unterschiedlichen Aufprallgeschwindigkeiten eines Fahrzeugs auf ein Kollisionsobjekt gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Auf der Ordinatenachse ist die Beschleunigung Acc dargestellt, auf der Abszissenachse ist die Algorithmus-Zeit in Zyklen dargestellt, wobei ein Zyklus einer Zeit von 0,5 ms entspricht. Der Ursprung der Abszissenachse liegt im Aufprallbeginn 320 des Aufpralls des Fahrzeugs auf das Kollisionsobjekt, das heißt die Beschleunigungssignale 610, 615, 620 starten im Ursprung sobald sie den Beschleunigungsschwellwert 330 beziehungsweise die Startschwelle 330 beim Aufprallbeginn 320 überschritten haben. Die Zeitachse stellt also die Zeitbasis dar, wie sie in einem konventionellen Airbag-Algorithmus verwendet wird. Gezeigt ist eine Darstellung der Beschleunigungs-Zeit-Verläufe von Crashs auf ein hartes Hindernis mit verschiedenen Geschwindigkeiten über ,Algozeit“ in Zyklen (1 Zyklus = 0.5 ms). Das mit 610 bezeichnete Beschleunigungssignal repräsentiert einen Aufprall mit 56km/h, das mit 615 bezeichnete Beschleunigungssignal repräsentiert einen Aufprall mit 40km/h und das mit 620 bezeichnete Beschleunigungssignal repräsentiert einen Aufprall mit 26km/h, Alle drei Beschleunigungssignale 610, 615, 620 repräsentieren einem Aufprall eines Fahrzeugs auf ein hartes Kollisionsobjekt bei voller Überdeckung bei den angegebenen unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Die verschiedenen Aufprallgeschwindigkeiten können nur schwer voneinander unterschieden werden.
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In den 6 und 7 sind die unter 5 beschriebenen Methoden nochmals für unterschiedlich schnelle Crashs des gleichen Crashtyps (volle Überdeckung auf hartes Hindernis) dargestellt. 6 zeigt die Auftragung der Beschleunigungssignale über der konventionellen Algorithmus-Zeitbasis (Schwellenüberschreitung der zentralen Beschleunigungssensorik), in welcher die unterschiedlichen Crashgeschwindigkeiten schlecht separiert werden können.
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7 zeigt in einem Diagramm Beschleunigung über Absolutzeit bei unterschiedlichen Aufprallgeschwindigkeiten eines Fahrzeugs auf ein Kollisionsobjekt gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Auf der Ordinatenachse ist die Beschleunigung Acc dargestellt. Der Ursprung der Abszissenachse liegt im absoluten Zeitpunkt des Aufpralls des Fahrzeugs auf das Kollisionsobjekt. Das Diagramm zeigt eine Darstellung der Beschleunigungs-Zeit-Verläufe von Aufprallen/Crashs auf ein hartes Hindernis mit verschiedenen Geschwindigkeiten über „Absolutzeit“ in ms. Näherungsweise ergibt sich in der Darstellung über der „PTS-Zeitbasis“, das heißt für die normierten Beschleunigungssignale ein sehr ähnliches Bild, weshalb die Signale hier als normierte Beschleunigungssignale 710, 715, 720 referenziert werden. Das normierte Beschleunigungssignal 710 entspricht dem in 6 gezeigten Beschleunigungssignal 610, entsprechend bilden die normierten Beschleunigungssignale 715, 720 und die Beschleunigungssignale 615, 620 jeweils ein Paar. Weiterhin zeigt 7 eine Darstellung der Zeitspannen 540. Die unterhalb der Zeitachse angeordneten gestrichelten Zeitspannen 540 entsprechen dabei der bei 5 erläuterten Methode mit Referenzschwelle, die oberhalb der Zeitachse angeordneten und als durchgezogene Linien dargestellten Zeitspannen 540 entsprechen Zeitspannen 540 bis zum Auftreten eines charakteristischen Beschleunigungspeaks. Die Zeitspannen 540 können Werte im Bereich von einigen Millisekunden aufweisen. Beispielsweise können die gestrichelt dargestellten Zeitspannen 540 Werte von 6,5ms, 9ms und 12,5ms darstellen.
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Mit anderen Worten zeigt 7 die Auftragung der Beschleunigungssignale über der Absolutzeit. Wegen der sehr kurzen Zeit bis zum Ansprechen des Druckschlauchsignals (PTS-Kontaktsignals) kann für die Auftragung über der Druckschlauchzeitbasis („PTS-Zeitbasis“) von einem sehr ähnlichen Bild ausgegangen werden. In einem Ausführungsbeispiel wird die Zeit bis zum Überschreiten einer festen, gestrichelt dargestellten Schwelle gemessen. Die entsprechenden Zeitspannen für die unterschiedlichen Crashs sind ebenfalls gestrichelt dargestellt. In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Zeit bis zur Erkennung des kompletten ersten Beschleunigungspeaks gemessen, und die entsprechenden Zeitspannen sind mit durchgezogenen Pfeilen dargestellt. In beiden Ausführungsbeispielen zeigt sich eine klare Geschwindigkeitsabhängigkeit der Zeitdauern.
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Die so erreichte Detektion des Auslösecrashs kann direkt oder indirekt zur Ansteuerung von Rückhaltemitteln verwendet werden. Eine indirekte Ansteuerung besteht zum Beispiel darin, die Schwellwerte in einem bestehenden Auslösealgorithmus abzusenken, wenn über Auswertung der Druckschlauch-Zeitbasis ein Auslösecrash erkannt wurde. Alternativ kann bei erfolgter Detektion über die Druckschlauch-Zeitbasis auch eine Umschaltung des Hauptalgorithmus auf andere Merkmalsabfragen vorgenommen werden („Pfadkonzept“). Neben der Ansteuerung von direkten Zündmitteln wie Gurtstraffer und Airbags können die oben beschriebenen Methoden besonders vorteilhaft auch zur Steuerung der Adaptivität der Rückhaltemittel herangezogen werden, das heißt zur Aktivierung von Gurtkraftbegrenzern, zweiten Airbagstufen oder adaptiven Ventilöffnungen in den Airbags.
