DE19806836C1

DE19806836C1 - Vorrichtung zum Steuern eines Insassenschutzmittels eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zum Seitenaufprallschutz

Info

Publication number: DE19806836C1
Application number: DE19806836A
Authority: DE
Inventors: Manfred Frimberger; Gerd Winkler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 1998-02-18
Filing date: 1998-02-18
Publication date: 1999-09-23
Anticipated expiration: 2018-02-19

Abstract

Bei einer Vorrichtung zum Steuern eines Insassenschutzmittels eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zum Seitenaufprallschutz, werden lokale Maximalwerte eines Beschleunigungssignals (a) für Fahrzeugbeschleunigungen wie auch lokale Minimalwerte des Beschleunigungssignals (a) getrennt voneinander aufsummiert. Ein Steuersignal (s) für das Insassenschutzmittel (3) wird abhängig von der Summe der lokalen Maximalwerte und der Summe der lokalen Minimalwerte erzeugt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern eines In sassenschutzmittels eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zum Seitenaufprallschutz, nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2.

Eine gattungsgemäße Vorrichtung (EP 0 531 989 A1) enthält ei nen Querbeschleunigungssensor, der ein Beschleunigungssignal für eine Fahrzeugquerbeschleunigung an einen Auswerter lie fert. Im Auswerter wird das Beschleunigungssignal mit einem Schwellwert verglichen. Überschreitet das Beschleunigungs signal den Schwellwert, so wird ein Auslösesignal zum Auslö sen eines zugeordneten Seitenairbags erzeugt.

Fig. 1 zeigt in den Diagrammen a) bis c) meßtechnisch aufge nommene Beschleunigungssignale in Vielfachen der Erdbeschleu nigung g über der Zeit t in Millisekunden. Jedes Diagramm a) bis c) zeigt dabei ein aufgenommenes Querbeschleunigungs signal bei unterschiedlichen Seitenaufprallarten: Das Be schleunigungssignal a nach Fig. 1a) wurde bei einem seitli chen Aufprall des Fahrzeugs bei hoher Geschwindigkeit auf ei ne Barriere gemessen, das Beschleunigungssignal a nach Fig. 1b) bei einem relativ langsamen Seitenaufprall auf ein Hin dernis, und das Beschleunigungssignal a nach Fig. 1c) bei einem sogenannten Misuse-Test. Solche Misuse-Tests stehen für Krafteinwirkungen auf das Fahrzeug, die Fahrzeugbeschleuni gungen- und/oder Verzögerungen hervorrufen jedoch nicht auf grund eines ernsthaften Aufpralls sondern beispielsweise durch einen Hammerschlag gegen die Fahrzeugtür oder einen Fußtritt. Solche Misuse-Tests sollen demzufolge nicht zu ei ner Auslösung des Seitenairbags oder eines anderen Rückhal temittels zum Seitenaufprallschutz wie z. B. Kopfairbag oder Gurtstrammer führen. Dagegen soll bei einem schweren Aufprall nach Fig. 1a) und bei einem minderschweren Seitenaufprall nach Fig. 1b) das zugehörige Schutzmittel ausgelöst werden.

Durch Integration des aufgenommenen Beschleunigungssignals a wird gewöhnlich ein sogenanntes Geschwindigkeitsverlustsignal ΔV gebildet, welches im folgenden zum Bilden einer Auslö seentscheidung mit einem Schwellwert verglichen wird. Über schreitet das Geschwindigkeitsverlustsignal den vorgegebenen Schwellwert, so wird das zugehörige Insassenschutzmittel aus gelöst. Die Verwendung eines integrierten Beschleunigungs signals für den Schwellwertvergleich anstelle des Beschleuni gungssignals selbst hat den wesentlichen Vorteil, daß hoch frequente Anteile, oft auch Störanteile im Beschleunigungs signal, durch den Integrationsvorgang ausgefiltert werden und das Insassenschutzmittel nicht alleine aufgrund einer solchen hochfrequenten und hochpegeligen Störung ausgelöst wird. Fig. 2 zeigt die zu den Fig. 1a), 1b) und 1c) zugehörigen aufintegrierten Beschleunigungssignale als Geschwindigkeits verlustsignale ΔV in einem gemeinsamen Diagramm. Die Zuord nung der einzelnen Geschwindigkeitsverlustsignale ΔV zu den Beschleunigungssignalen a der Diagramme 1a) bis 1c) ist aus der Legende zu Fig. 2 ersichtlich.

Fig. 2 zeigt deutlich, daß sich ein harter Aufprall mit ho her Geschwindigkeit nach Fig. 1a) durch ein hochpegeliges Geschwindigkeitsverlustsignal ΔV auszeichnet. Damit kann durch einen einfachen Vergleich des Geschwindigkeistverlust signals ΔV mit einer geeignet gewählten Schwelle ein harter, schneller Seitenaufprall nach Fig. 1a) von einem langsamen Seitenaufprall nach Fig. 1b) unterschieden werden. Ver gleicht man jedoch die Geschwindigkeitsverlustsignale ΔV bei einem langsamen Aufprall nach Fig. 1b) und bei einem Misuse- Test nach Fig. 1c), so wird deutlich, daß kaum eine geeignet dimensionierte Schwelle gefunden werden kann, die einen sol chen langsamen Seitenaufprall von einem Misuse-Test deutlich unterscheiden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung zu schaffen, mit welchen eine Unterscheidung zwischen einem min derschweren Aufprall und einem Misuse-Test getroffen werden kann.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale der nebengeordneten An sprüche 1 und 2 gelöst.

Der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt die Erkenntnis zu grunde, daß den Beschleunigungssignalen a gemäß der Fig. 1b) und 1c) zwar eine oszillierende Schwingung gemein ist. Diese oszillierende Schwingung ist bedingt durch ein Schwin gen des Fahrzeugs in Querrichtung, durch das die durch den Aufprall übertragene Energie abgebaut wird. Anhand der reinen Amplitudenwerte der Beschleunigungssignale a sind jedoch bei de Aufprallarten nicht voneinander unterscheidbar: Auch Misu se-Tests können Beschleunigungsspitzen von bis zu 100 g her vorrufen. Die Beschleunigungssignale a nach den Fig. 1b) und 1c) unterscheiden sich jedoch dadurch voneinander, daß ein Misuse-Test in etwa symmetrisch um den Nullpunkt der Be schleunigung schwingt, tendentiell dabei sogar größere Be schleunigungsanteile in Gegenrichtung des Aufpralls aufweist. Bei einem minderschweren Seitenaufprall nach Fig. 1b) ist jedoch festzustellen, daß das Beschleunigungssignal a um ei nen Beschleunigungswert von etwa -20 g oszilliert.

Diese Erkenntnis wurde in die erfindungsgemäße Steuervorrich tung umgesetzt, welche prinzipiell zum Erkennen eines Frontaufpralls oder eines Seitenaufpralls ausgebildet sein kann.

Von einem Auswerter der Steuervorrichtung werden lokale Maxi malwerte des Beschleunigungssignals wie auch lokale Minimal werte des Beschleunigungssignals erkannt und getrennt vonein ander aufsummiert, insbesondere unter Berücksichtigung der Vorzeichen der einzelnen Maximal- oder Minimalwerte. Diese beiden Summationsvorgänge beginnen gewöhnlich ab Überschrei ten eines relativ geringen Schwellwertes durch das Beschleu nigungssignal, welches als Indiz für einen Aufprall welcher Art auch immer zu werten ist. Bei einem minderschweren Sei tenaufprall nach Fig. 1b) wird gewöhnlich die Summe über die lokalen Minima die Summe über die lokalen Maxima in ihrem Be trag übertreffen, da sich der minderschwere Seitenaufprall sich in größeren negativen Beschleunigungswerten äußert. Bei einem Misuse-Test nach Fig. 1c) halten sich dagegen die Sum me über die lokalen Minima und die Summe über die lokalen Ma xima in ihrem Betrag in etwa die Waage, wenn nicht sogar die Summe der lokalen Maxima und damit der Maxima in den positi ven Beschleunigungswerten ein leichtes Übergewicht aufweist. Wird im folgenden nun das Verhältnis aus den beiden Summenbe trägen gebildet, so läßt sich anhand dieses Verhältnisses ein minderschwerer Seitenaufprall nach Fig. 1b) von einem Misu se-Test nach Fig. 1c) deutlich unterscheiden. Bei einem Mi suse-Test nach Fig. 1c) ist das derart gebildete Verhältnis deutlich kleiner als bei einem minderschweren Seitenaufprall nach Fig. 1b). Eine geeignete Schwellwertsetzung bezüglich des Verhältnisses läßt damit eine deutliche Unterscheidung dieser beiden Aufprallarten zu.

In einer Alternative wird eine Hüllkurve über die lokalen Ma xima wie auch eine Hüllkurve über die lokalen Minima gelegt. Es werden im folgenden die Mittelwerte der beiden Hüllkurven ermittelt und zueinander ins Verhältnis gesetzt. Eine derartige Verhältnisbildung liefert die gleichen Vortei le im Hinblick auf die Unterscheidbarkeit von Aufprallarten gemäß Fig. 1b) und 1c) wie die vorbeschriebene erfindungsge mäße Lösung.

Mit der beschriebenen Verhältnisbildung gleichwertig ist eine Differenzbildung der ermittelten Größen. Wichtig ist, daß die ermittelten Größen zueinander in ihrer Amplitude in Beziehung gesetzt werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Un teransprüche gekennzeichnet.

Die Figuren zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden im folgenden anhand dieser Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 drei Querbeschleunigungssignalverläufe über der Zeit bei unterschiedlichen Aufprallarten,

Fig. 2 zu den Beschleunigungssignalen a nach den Fig. 1a) bis 1c) gehörige Geschwindigkeitsverlustsignale ΔV in einem gemeinsamen Diagramm,

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm für das erfindungsgemäße Verfah ren,

Fig. 4 ein Diagramm mit einem beispielhaften Beschleuni gungssignal und zugehörigen berechneten Größen über der Zeit, die als Zwischen- und Endgrößen für das erfindungsgemäße Verfahren dienen,

Fig. 5 eine in ein symbolisches Kraftfahrzeug eingezeich nete erfindungsgemäße Vorrichtung und

Fig. 6 Beschleunigungssignale und weitere Größen des er findungsgemäßen Verfahrens über der Zeit für einen minderschweren Aufprall in Fig. 6a) und einen Mi suse-Test in Fig. 6b).

Fig. 4 zeigt in Einheiten der Erdbeschleunigung g zunächst ein aufgenommenes Beschleunigungssignal mit einem durchgezo genen Linienzug a) über der Zeit. Dieses Beschleunigungs signal ist bereits tiefpaßgefiltert mit einer Grenzfrequenz von etwa 400 Hz. Eine derartige Filterung kann durch die kon struktive Ausbildung des Beschleunigungssensors erreicht wer den, der infolgedessen bereits ein tiefpaßgefiltertes Be schleunigungssignal liefert. Alternativ kann von einem nicht tiefpaßfilternden Beschleunigungssensor geliefertes Beschleu nigungssignal elektronisch ein tiefpaßgefiltertes Beschleuni gungssignal abgeleitet werden. Eine solche Filterung ist ge wöhnlich erforderlich, um hochfrequente Störungen zu beseiti gen. Bei der vorliegenden Erfindung seien also unter dem Be griff des Beschleunigungssignals auch derartige bereits vor gefilterte Beschleunigungssignale mitumfaßt, wie sich im fol genden auch der Begriff Beschleunigungssignal immer auf eine Fahrzeugquerbeschleunigung bezieht. Diese kann durch einen entsprechend quer zur Fahrzeuglängsachse ausgerichteten Be schleunigungssensor ermittelt werden. Ein Beschleunigungssen sor kann aber auch derart geneigt zur Fahrzeugquerachse aus gerichtet sein, daß er zumindest einen Anteil der Fahr zeugquerbeschleunigung als Signal aufnehmen kann.

Nach Fig. 4 werden nun erfindungsgemäß die Einhüllen den/Hüllkurven b) (Linie mit Punkten) und c) (Linie mit Kreu zen) für die lokalen Maxima bzw. die lokalen Minima gebildet. Aus den Kurvenzügen geht hervor, daß zur Ermittlung der Hüll kurven natürlich ein gewisser Zeitversatz zum realen Be schleunigungssignal erforderlich ist: So kann ein lokales Mi nimum oder Maximum nur als solches erkannt werden, wenn ab fallende bzw. ansteigende Werte in den folgenden Millisekun den durch den Auswerter erkannt werden. Die Werte der lokalen Maxima werden aufsummiert und bilden aufgetragen über der Zeit den Kurvenzug d) (Linie mit Kreisen). Die lokalen Minima werden getrennt davon ebenfalls für sich aufsummiert und bil den zeitlich aufgetragen den Kurvenzug e) (Linie mit Rechtec ken) in Fig. 4. In Fig. 4 zeigt der Kurvenzug f) (Linie mit Dreiecken) über der Zeit aufgetragenes Verhältnis von der Summe über die lokalen Maxmima zu der Summe über die lokalen Minima. Dabei ist das Verhältnis durch Differenzbildung der beiden Summen entstanden, wobei zu jedem festgesetzten Zeit punkt die Summe der lokalen Maxima von der Summe der lokalen Minima abgezogen wurde. Die Verhältnisbildung kann jedoch auch durch Division der einzelnen Summen durchgeführt werden. Gemäß Fig. 4 bewegt sich der Kurvenzug f) für das derart ge bildete Verhältnis deutlich im negativen Wertebereich, so daß auf einen minderschweren Aufprall beispielsweise nach Fig. 1b) rückgeschlossen werden kann. Diese Schlußfolgerung wird vorzugsweise mit Hilfe eines Schwellwertvergleichs gezogen. Beispielsweise wird auf einen minderschweren Aufprall ge schlossen und damit auf ein Auslösen des zugeordneten Sei tenairbags eingeleitet, wenn das Verhältnis nach Fig. 4 etwa 50 g unterschreitet.

In einer Alternative können die Mittelwerte der beiden Hüll kurven ermittelt werden und zueinander ins Verhältnis gesetzt werden. Beide Berechnungsvorschriften lassen die gleiche deutliche Unterscheidbarkeit von unterschiedlichen Aufpral larten anhand eines Schwellwertvergleichs der Verhältnisse zu.

Fig. 6a) zeigt Signale zu einem minderschweren Seitenauf prall. Fig. 6b) zeigt Signale zu einem Misuse-Test. Dabei stellt der durchgehende Leiterzug x) jeweils die aufgenommene Beschleunigung über der Zeit dar. Der mit Kreuzen versehene Kurvenzug z) zeigt das ermittelte Verhältnis (in Digits) an. Bei einem Vergleich der Fig. 6a) und 6b) wird deutlich, daß wiederum bei einem minderschweren Aufprall das Verhältnis deutlich im negativen Wertebereich liegt und damit deutlich unterscheidbar ist von dem Verhältnis aus Fig. 6b), das etwa bei Null liegt oder sich schwach im positiven Wertebereich bewegt. Die verschobene Zeitbasis in Fig. 6b) schränkt die qualitätiven Aussagen nicht ein. Der Leiterzug y) zeigt den Betrag des Gradienten der Beschleunigung a an, dessen Über schreiten eines Grenzwertes ein zusätzliches Auslösekriterium für das Insassenschutzmittel darstellen kann.

Fig. 5 zeigt die Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem symbolisch gezeichneten Kraftfahrzeug in Draufsicht. Dabei sind diverse Rückhaltemittel 3, insbesondere ein rech ter Seitenairbag 31, ein linker Seitenairbag 32, ein Fah rerairbag 34 und ein Beifahrerairbag 33 vorgesehen. Ein zen tral über dem Fahrzeugtunnel angebrachtes Steuergerät enthält einen Auswerter 2, gewöhnlich in Form eines Mikroprozessors, sowie einen Längsbeschleunigungssensor 22 und einen Querbe schleunigungssensor 21. Die Empfindlichkeitsrichtungen der Beschleunigungssensoren 21 und 22 sind durch entsprechende Pfeile gekennzeichnet. Über Zündbefehle z löst der Auswerter 2 die zugeordneten Insassenschutzmittel einzeln oder zusammen aus. Jede Fahrzeughälfte bezüglich der Fahrzeuglängsachse A- A' enthält ferner einen nahe am potentiellen Seitenaufprall ort angeordneten Beschleunigungssensor 1 mit einer gemäß den Pfeilen eingezeichneten Empfindlichkeitsachse. Jeder Be schleunigungssensor 1 liefert dabei ein Querbeschleunigungs signal a an den Auswerter, das dort ausgewertet wird. Dabei kann auch jedem Beschleunigungssensor 1 ein eigener Auswerter zugeordnet sein, der die aufgenommene Beschleunigung erfin dungsgemäß auswertet und das Steuersignal an den zentralen Auswerter 2 liefert, der daraufhin ein Auslösen der Seiten aufprallschutzmittel erwirkt. Alternativ kann so direkt der jeweilige Seitenairbag 31, 32 direkt durch die ausgelagerten Auswerter angesteuert werden (Wirkverbindung strichiert ein gezeichnet). Dabei ist der Beschleunigungssensor 1 jeder Fahrzeughälfte direkt dem Seitenaufprallschutzmittel in der selben Fahrzeughälfte zuge ordnet.

Bei ersterem Ansatz wertet der Auswerter 2 jedes Beschleuni gungssignal a einzeln aus. Das Verhältnis, das aufgrund des Beschleunigungssignals a des in der rechten Fahrzeughälfte angeordneten Beschleunigungssensors 1 gebildet wird, ist dar aufhin maßgebend für die Auslösung des rechten Seitenairbags 31. Entsprechendes gilt für den Seitenairbag 33 und den Be schleunigungssensor 1 in der linken Fahrzeughälfte. Vorzugs weise wird ein Seitenairbag 31, 32 nur dann ausgelöst, wenn auch der zentral angeordnete Querbeschleunigungssensor 21 gleichzeitig eine Mindestquerbeschleunigung aufnimmt. Damit werden Fehlauslösungen bei defekten Beschleunigungssensoren 1 verhindert. In Fig. 5 ist zur Ansteuerung der Airbags 33 und 34 ausschließlich das Längsbeschleunigungssignal des Längsbe schleunigungsensors 22 maßgebend. Ist die Karosserie des Kraftfahrzeugs in Querrichtung, also quer zur Längsachse A-A' ausreichend steif ausgebildet, so kann auch allein mittels eines zentral angeordneten Querbeschleunigungsensors eine Auslöseentscheidung durchgeführt werden.

Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm. Dabei führt die erfindungs gemäße Vorrichtung in Schritt S1 routinemäßig Diagnosefunk tionen durch. Wird in Schritt S3 das Überschreiten einer Min destquerbeschleunigung, ggf. auch alternativ einer Mindest längsbeschleunigung, erkannt Y, so beginnen die verwendeten Auslösealgorithmen in den Schritten S4 und S5 quasi parallel zu laufen. Im Schritt S4 wird die erfindungsgemäße Auslöseent scheidung getroffen, wohingegen mit Schritt S5 ein Algorith mus in Gang gesetzt wird, bei dem ein ermittelter Geschwin digkeitsverlust mit einer festen oder variablen Schwelle ver glichen wird.

Übersteigt das berechnete Verhältnis im Schritt S4 einen Schwellwert, so wird ausgehend von Schritt S4 ein Steuersignal s erzeugt, das im Schritt S6 durch ein ODER- Glied - natürlich im Mikroprozessor als Funktion implemen tiert - durchgeschaltet wird und als Zündbefehl z im Schritt S7 zur Auslösung des zugeordneten Insassenschutzmittels führt. Wird im Schritt S5 festgestellt, daß der Geschwindig keitsverlust einen Schwellwert überschreitet, so wird ein weiteres Steuersignal s1 erzeugt, welches mit Schritt S6 das ODER-Glied des Auswerters passiert und als Auslösesignal z dem Insassenschutzmittel im Schritt S7 zugeführt wird.

Im Schritt S8 wird überprüft, ob ein Rücksetzkriterium er füllt ist, z. B. das Unterschreiten eines Schwellwerts durch die Beschleunigung für eine bestimmte Zeit. Ist ein solches erfüllt Y, so wird der Algorithmus zurückgesetzt und in schritt S1 bekannte Diagnoseroutinen durchgeführt. Ist ein solches nicht erfüllt N, so wird die Algorithmenberechnung in Schritt S4 weitergeführt.

Weitere Auslösestrategien sind vorstellbar: so kann z. B. ein Auslösen des zugehörigen Insassenschutzmittels nur in Abhän gigkeit von einer erkannten Insassenposition erlaubt werden. Weitere Einflußmöglichkeiten auf die Auslösestrategie sind vorstellbar und von der Erfindung mit umfaßt.

Claims

1. Vorrichtung zum Steuern eines Insassenschutzmittels eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zum Seitenaufprallschutz,

1. mit einem Beschleunigungssensor (1), der ein Beschleuni gungssignal (a) für eine Fahrzeugbeschleunigung liefert, und
2. mit einem Auswerter (2) für das Beschleunigungssignal (a),

dadurch gekennzeichnet,

1. daß der Auswerter (2) lokale Maximalwerte des Beschleuni gungssignals (a) oder eines aus dem Beschleunigungssignal (a) abgeleiteten Signals aufsummiert,
2. daß der Auswerter (2) lokale Minimalwerte des Beschleuni gungssignals (a) oder des abgeleiteten Signals aufsummiert, und
3. daß der Auswerter (2) abhängig von der Summe der lokalen Maximalwerte und der Summe der lokalen Minimalwerte ein Steu ersignal (s) für das Insassenschutzmittel (3) liefert.

2. Vorrichtung zum Steuern eines Insassenschutzmittels eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zum Seitenaufprallschutz,

dadurch gekennzeichnet,

1. daß der Auswerter (2) eine Einhüllende für die lokalen Ma ximalwerte des Beschleunigungssignals (a) oder eines aus dem Beschleunigungssignal (a) abgeleiteten Signals erzeugt,
2. daß der Auswerter (2) eine Einhüllende für die lokalen Mi nimalwerte des Beschleunigungssignals (a) oder des abgeleite ten Signals erzeugt, und
3. daß der Auswerter (2) abhängig von dem Mittelwert der Ein hüllenden für die lokalen Maximalwerte und dem Mittelwert der Einhüllenden für die lokalen Minimalwerte ein Steuersignal (s) für das Insassenschutzmittel (3) liefert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal (s) abhängig von dem Verhältnis oder der Differenz der Summe der lokalen Maximalwerte und der Summe der lokalen Minimalwerte erzeugt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal (s) abhängig von dem Verhältnis oder der Differenz der beiden ermittelten Mittelwerte erzeugt wird.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch ge kennzeichnet, daß der Auswerter (2) das Steuersignal (s) lie fert, wenn das Verhältnis oder die Differenz einen vorgegebe nen Grenzwert über- oder unterschreitet.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der Auswerter (3) ein ODER-Glied enthält, das ein Auslösesignal (z) zum Auslösen des Insassen schutzmittels (3) liefert, wenn das Steuersignal (s) vorliegt oder wenn ein weiteres vom Auswerter (2) geliefertes Steuer signal (s1) vorliegt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Steuersignal (s1) erzeugt wird, wenn ein aus dem Beschleunigungssignal (a) abgeleitetes Signal eine zugeordne te Schwelle überschreitet.