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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Auslösung eines
Kraftfahrzeug-Insassenschutzsystems sowie ein hieran angepaßtes Insassenschutzsystem.
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Bekannte
Kraftfahrzeug-Insassenschutzsysteme sind mit einem oder mehreren
Aufprallsensoren versehen, deren Ausgangssignale zur Erkennung eines
sicherheitskritischen Unfalls ausgewertet werden.
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Gattungsgemäße Systeme
oder Verfahren sind bspw. in den Schriften
DE 199 09 538 A1 ,
DE 198 48 997 A1 ,
oder
DE 197 24 101
A1 offenbart. Bspw. offenbart die Schrift
DE 198 48 997 A1 ein Verfahren
zur Steuerung der Auslösung
einer oder mehrerer Insassenschutzkomponenten eines Kraftfahrzeug-Insassenschutzsystems
mit einem oder mehreren Unfallsensoren.
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Aufgrund
der Vielzahl möglicher
Unfallarten bereitet die zuverlässige
Auswertung der Beschleunigungssignale großen Aufwand. Dieser Aufwand
erhöht
sich noch weiter, wenn mehrstufig zündende Insassenschutzkomponenten,
beispielsweise ein mehrstufiger Airbag (mit zwei oder mehr nacheinander
abhängig
von der Schwere des Unfalls zu zündenden
Zündpillen),
zeitrichtig anzusteuern sind. Dies erfordert auch hohe, normalerweise
nicht mit vertretbarem Aufwand zur Verfügung stellbare Hardwareanforderungen
hinsichtlich der Rechenleistung des eingesetzten Mikrokontrollers
oder Mikroprozessors.
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Zudem
ist es schwierig, die erforderlichen schnellen Zündzeiten der passiven Rückhaltesysteme
zu gewährleisten,
d. h. die Auswertungsberechnungen innerhalb eines sehr kurzen Zeitin tervalls
abzuschließen.
Ferner werden zur Verbesserung des Insassenschutzsystems sowohl
seitens der Gesetzgebung als auch der Fahrzeughersteller neue Testsituationen
für frontale
Aufpralle definiert, die die Auslösung eines passiven Rückhaltesystems
erfordern. Derzeit übliche
Testsituationen für
frontale Aufpralle sind ein Frontalaufprall auf eine starre Wand,
ein Aufprall auf ein starres Hindernis mit Teilüberdeckung (Offset-Test) oder
in einem spitzen Winkel (Winkeltest) sowie ein Aufprall auf ein
deformierbares Hindernis mit Teilüberdeckung, d. h. ein ODB-Test
(offset deformable barrier).
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In
der nachveröffentlichten
DE 199 09 538 A1 ist
ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 beschrieben.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung
der Auslösung
eines Kraftfahrzeug-Insassenschutzsystems
zu schaffen, das sich durch gute Insassenschutzfunktion auszeichnet.
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Diese
Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Bei
dem Verfahren ist vorgesehen, bei einem Unfall zusätzlich die
Unfallart, beispielsweise Frontalaufprall auf eine starre Wand oder
Schrägaufprall oder
Aufprall auf ein deformierbares Hindernis, zu erfassen. Die Berücksichtigung
des Unfalltyps ermöglicht
es, die für
die Auslöseentscheidung
intern gebildeten Signale in zusätzlicher
Abhängigkeit
vom Unfalltyp festzulegen und damit eine noch besser an das jeweilige
Unfallgeschehen angepaßte
Auslösesteuerung
zu erreichen.
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Die
Erfindung sieht ferner die Verwendung eines Precrashsensors als
Unfallsensor zum Klassifizieren der Unfallart vor. Precrashsensoren
werden auch als Abstands- oder Annäherungssensoren bezeichnet
und erkennen den Abstand bzw. das Annähern eines Objektes vor einem
möglichen
Aufprall. Precrashsensoren können
als den Dopplereffekt ausnutzende Radarsensoren ausgebildet sein
oder z. B. auch als Laser-Laufzeitsensoren.
Sie sind dabei vorzugsweise an der Fahrzeugfront angeordnet, beispielsweise
in die Stoßstange
integ riert, um einen drohenden Aufprall von vorne aufzunehmen. Precrashsensoren
können
aber ebenso seitlich am Fahrzeug angeordnet sein, um ein sich seitlich
annäherndes
Hindernis erkennen zu können.
Precrashsensoren ermitteln vorzugsweise die Differenzgeschwindigkeit
zwischen dem sich annähernden
Hindernis und dem Kraftfahrzeug und können aufgrund ihrer Ausrichtung
auch die Richtung des Hindernisses ermitteln. Abhängig von
der Anzahl, der Ausrichtung und der Anordnung von Precrashsensoren
kann auch die Objektgröße abgeschätzt werden.
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Precrashsensorik
wird vorzugsweise zur Klassifikation von Unfallarten verwendet.
Wie vorbeschrieben eignet sich die Precrashsensorik trefflich dafür, die Aufprallrichtung
festzustellen und den Unfall hinsichtlich dieses Parameters zu klassifizieren. Dabei
kann die Precrashsensorik alleine für die Unfallklassifizierung
verantwortlich sein. Vorzugsweise wird die Klassifizierung jedoch
mit Hilfe der Precrashsensorik und einer zusätzlichen Sensorik, etwa dem zentral
im Fahrzeug angeordneten Beschleunigungssensor oder auch dem im
vorderen Bereich des Fahrzeugs angeordneten Beschelunigungssensor
(Earlycrashsensor) durchgeführt.
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Dabei
wird insbesondere die Auslöseschwelle
des Algorithmus erhöht,
wenn kein bewegliches Objekt in der Umgebung des Fahrzeugs erkannt
wird.
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Vorteilhaft
wirkt sich auch an dieser Stelle aus, daß z. B. ein nachträglich im
Kraftfahrzeug angebrachter Precrashsensor ohne weiteres in die bestehende
Softwarestruktur integriert werden kann. Lediglich die Software
zur Klassifizierung von Unfällen
muß angepaßt werden.
Der Auslösealgorithmus an
sich kann unverändert
bleiben.
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In
vorteilhafter Weise wird die Precrashsensierung bei der Auslösung einer
zweiten Stufe eines mehrstufigen Gasgenerators/Airbags eingesetzt
und insbesondere nur bei der Auslösung der zweiten Stufe. I.
a. wird auch die zweite Stufe nach einem Algorithmenterm ausgelöst, der
durch den Vergleich eines Kriteriums mit einer vorzugsweise dynamischen Schwelle
gekennzeichnet ist. Die Auslösung
der zweiten Stufe kann sich auch eines modifizierten Algorithmenterms
für die
erste Stufe bedienen. Dabei erfolgt nach der Auslösung der
ersten Stufe eine Umschaltung auf einen neuen, im Algorithmenterm
zu verwendenden Parametersatz mit Gewichtsfaktoren für den Algorithmus,
die ein Auslösen
der zweiten Stufe unter gegenüber
dem Auslösen
der ersten Stufe erschwerten Bedinungen zulassen. Da die zweite Stufe
nur bei schweren Unfällen
mit hoher Aufprallgeschwindigkeit kurz nach der ersten Stufe gezündet werden
soll, liefert die Precrashsensorik bereits zu sehr frühen Zeitpunkten
wichtige Informationen über die
Unfallart und dabei insbesondere über die zu erwartende Aufprallschwere
anhand der Differenzgeschwindigkeit zu dem sich annähernden
Hindernis.
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Der
Auslösealgorithmus
wird somit abhängig vom
erkannten Unfalltyp angepaßt.
Dies kann in unterschiedlicher Weise erfolgen. Im Steuergerät können unterschiedliche
Auslösealgorithmen
vorgesehen sein, die für
die einzelnen Aufpralltypen optimiert sind. Abhängig vom erkannten Aufpralltyp
wird dann der hierfür
vorgesehene Auslösealgorithmus
aufgerufen und abgearbeitet. Diese Auslösealgorithmen können an
sich bekannte Struktur aufweisen. Beispielsweise kann für den Typ ”Frontalaufprall
auf ein starres Hindernis”,
bei dem eine sehr starke Beschleunigung zu verzeichnen ist, einfach
das Beschleunigungssignal oder eine hiervon abgeleitete Größe mit einem
hohen Schwellwert verglichen werden. Bei dem Aufpralltyp ”Frontalaufprall
auf ein deformierbares Hindernis” kann das Beschleunigungssignal
oder eine hiervon abgeleitete Größe mit einer niedrigeren
Schwelle verglichen werden und zusätzlich noch die Zeitdauer berücksichtigt
werden, wie lange das Beschleunigungssignal einen bestimmten Wert überschreitet.
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In
bevorzugter Ausgestaltung ist aber nur ein einziger Auslösealgorithmus
vorgesehen, der im Steuergerät
gespeichert ist und dessen Parameter, beispielsweise die Höhe von Schwellwerten,
abhängig
vom erkannten Aufpralltyp modifiziert werden. Dies verringert den
Speicherplatzbedarf und erlaubt es, mit der Abarbeitung des Auslösealgorithmus
sofort bei Erkennen eines beginnenden Aufpralls zu starten, auch
wenn die Unfalltyperkennung noch nicht abgeschlossen ist.
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In
bevorzugter Ausgestaltung wird das von dem zentralen Beschleunigungssensor,
der in der Regel im zentralen, normalerweise vorne im Tunnelbereich
angeordneten Steuergerät
angebracht ist, abgegebene Beschleunigungssignal in zweifacher Hinsicht
ausgenutzt und ausgewertet, nämlich
einerseits zur Unfalltyperkennung und andererseits als das vom Auslösealgorithmus
auszuwertende Beschleunigungssignal. Damit ist kein zusätzlicher
ausgelagerter Sensor erforderlich. Sofern jedoch ein oder mehrere
zusätzliche
ausgelagerte Sensoren vorhanden sein sollten, kann deren Ausgangssignal zusätzlich (oder
ausschließlich)
zur Unfalltyperkennung und/oder bei der Abarbeitung des Auslösealgorithmus
ausgewertet werden.
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Sofern
aus den Sensorsignalverläufen
nicht eindeutig auf eine bestimmte Unfallart geschlossen werden
kann, wird vorzugsweise ein Zugehörigkeitswert, insbesondere
ein Wahrscheinlichkeitswert (Likelihood-Wert) gebildet, der die
Wahrscheinlichkeit widerspiegelt, mit der ein Unfall zu einem bestimmten Unfalltyp
gehört.
Bei solcher nicht eindeutiger Zuordnung können sich auch mehrere Wahrscheinlichkeitswerte
ergeben, beispielsweise 80% für ”Frontalaufprall
(0°) auf
starres Hindernis” und
20% für ”winkliger
Frontalaufprall auf star res Hindernis”. Solche ”Fuzzy”-Werte können zur ”Fuzzy”-Beeinflussung des Auslösealgorithmus,
beispielsweise zur Bildung von Gewichtungsfaktoren für die Bewertung
einzelner, bei der Abarbeitung des Auslösealgorithmus gebildeter und/oder
ausgewerteter Größen herangezogen
werden. Die Gewichtungsfaktoren können beispielsweise auf Zwischenwerte
zwischen den für
die einzelnen Unfallarten vorgegebenen Gewichtungswerten in Abhängigkeit
von den Wahrscheinlichkeitswerten eingestellt werden.
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Die
Erfindung ist auch bei der Zündung
zwei- oder mehrstufig zündbarer
Insassenschutzsysteme, beispielsweise zweistufiger Airbags, vorteilhaft
einsetzbar. Die erkannte Unfallart bzw. der oder die ermittelten
Zugehörigkeitswerte
können
dann nicht nur bei dem für
die erste Zündstufe
vorgesehenen Auslösealgorithmusabschnitt,
sondern auch bei dem Auslösealgorithmusabschnitt
für die
zweite Stufe verarbeitet werden, so daß eine doppelte Ausnutzung
der erfaßten
Unfallart und eine zuverlässige
Auslösesteuerung
bei vertretbarem Rechenaufwand und in ausreichend kurzer Zeit gewährleistet
ist.
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In
vorteilhafter Weise ist der Auslösealgorithmus
modulartig aufgebaut, wobei ein Modul die Unfallarterkennung bewirkt,
während
ein weiteres Modul die Bildung von Vergleichswerten für den Vergleich
mit der aktuellen Beschleunigung oder einer hiervon abhängigen Größe bewirkt
und ein drittes Modul den Vergleich zwischen diesen Größen durchführt. Dies
erlaubt die Verwendung bereits erprobter Auslösealgorithmen im zweiten und
dritten Modul, die lediglich durch das erste Modul noch zusätzlich beeinflußt werden.
Zugleich kann auch eine einfache und separate Parametrierung der
Module in Anpassung an unterschiedliche Kraftfahrzeugtypen, Plattformen
und dergleichen erfolgen.
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Die
Erfindung erlaubt nicht nur die grobe Klassifizierung von allgemeinen
Unfalltypen wie Frontaufprall, Seitenkollision oder Heckaufprall,
sondern zeichnet sich insbesondere durch die Möglichkeit aus, innerhalb eines
Unfalltyps noch eine Feinklassifizierung vorzunehmen, nämlich zum
Beispiel beim Typ ”Frontaufprall” feiner
zu unterscheiden zwischen ”Frontalaufprall
(Winkel 0°)
auf starres Hindernis”, ”Frontalaufprall
auf weiches Hindernis (gegebenenfalls mit Teilüberdeckung)”, ”Frontalaufprall mit Teilüberdeckung
auf starres Hindernis” oder ”Winkelaufprall”, und gegebenenfalls
die Wahrscheinlichkeit der Zugehörigkeit
des vorliegenden Aufpralls zu den in Frage kommenden Unterklassen
zu ermitteln.
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Der
unfalltypabhängig
beeinflußte
Auslösealgorithmus
kann entweder ein einfach aufgebauter Algorithmus sein, bei dem
die aktuell erfaßte,
gegebenenfalls einer Vorverarbeitung unterzogene Beschleunigung
mit einem Schwellwert verglichen wird, oder kann auch ein ausgereifterer
Algorithmus sein, bei dem aus den Beschleunigungssensorsignalen abgeleitete
Größen ermittelt
und Terme gebildet werden, die bestimmte Charakteristika wie etwa
die Vorhersage der Kopflagerung oder dergleichen repräsentieren,
und bei der Festlegung der für
den Auslösevergleich
berücksichtigten
Größen, beispielsweise der
Schwellwerte, herangezogen werden.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand eines als Airbag- und Gurtstrammersystem
ausgebildeten Insassenschutzsystems unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
näher beschrieben.
Selbstverständlich
ist die Erfindung aber auch bei anders ausgestalteten Insassenschutzsystemen
einsetzbar.
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1 zeigt
ein Blockschaltbild eines modulartig aufgebauten Auslösealgorithmus,
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2 zeigt
Einzelheiten der Unfallarterkennung,
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3 zeigt
schematisch die Beeinflussung von Gewichtungsfaktoren des Auslösealgorithmus, und
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4 zeigt
die Verläufe
eines beschleunigungsabhängigen
Signals und von für
die Zündentscheidung
gebildeten Schwellen.
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In
den Zeichnungen sind das Insassenschutzsystem und das zentrale,
den Auslösealgorithmus
abarbeitende Steuergerät
nicht dargestellt. Diese Komponenten können herkömmlichen Aufbau aufweisen.
Der erfindungsgemäße Auslösealgorithmus
ist gemäß der Darstellung
in 1 vorzugsweise modulartig aufgebaut und umfaßt ein Klassifizierungsmodul 1,
ein Berechnungsmodul 6 und ein Vergleichsmodul 10.
Das Klassifizierungsmodul 1 ist hier zur Feinklassifizierung
der Unfallart bei einem Frontalaufprall, nämlich zur Unterscheidung zwischen
einem Frontalaufprall auf eine starre Wand mit Vollüberdeckung,
einem Frontalaufprall auf eine starre Wand mit Teilüberdeckung,
einem winkligen Frontalaufprall auf ein starres Hindernis und einem
Frontalaufprall mit Teilüberdeckung
auf ein deformierbares Hindernis, ausgelegt. Eine solche Feinklassifizierung kann
auch für
andere Aufprallarten, beispielsweise eine Seitenkollision vorgesehen
sein. Bei diesen unterschiedlichen Aufprallarten ergibt sich jeweils
ein charakteristischer Verlauf der gemessenen Beschleunigung. Ein
Frontalaufprall auf eine starre Wand bei niedriger Geschwindigkeit,
bei der keine Auslösung
gerechtfertigt ist, führt
z. B. zu einer höheren
Beschleunigungsamplitude als ein Aufprall auf eine deformierbare
Barriere (ODB) bei hoher Geschwindigkeit, bei der eine Auslösung sinnvoll
ist. Auch die mechanischen Eigenschaften der jeweiligen Kraftfahrzeug-Plattform
haben großen
Einfluß auf
das im zentralen Steuergerät
gemessene Beschleunigungssignal, können jedoch für einen
jeweiligen Kraftfahrzeugtyp durch entsprechende Parameterabstimmung
kompensiert werden.
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Im
Klassifizierungsmodul 1 werden aus den vorhandenen Beschleunigungssignalen,
regelmäßig den
im zentralen Steuergerät
erzeugten Beschleunigungssignalen in longitudinaler Richtung und
gegebenenfalls auch in lateraler Richtung Merkmale gemäß definierten
Rechenvorschriften gebildet, die anhand 2 noch näher erläutert werden.
Sofern zusätzliche
Sensoren, beispielsweise Unfallfrüherkennungssensoren im Kraftfahrzeug-Frontbereich,
vorhanden sein sollten, können
auch deren Ausgangssignale zur Merkmalsgewinnung ausgewertet werden. Anhand
der gewonnenen Merkmale läßt sich
mittels einer vorzugsweise parametrierbaren Kombination derselben
eine Klassifizierung der aktuellen Frontalaufprallsituation, nämlich eine
Unterscheidung zwischen einem Frontalaufprall 2 (Winkel
0°) auf
eine starre Wand, einem Aufprall 4 unter einem bestimmten
Winkel oder einem Aufprall 3 gegen eine deformierbare Barriere
(ODB-Crash), erreichen. Das Klassifizierungsmodul 1 bewirkt
bei nicht eindeutiger Klassifizierbarkeit vorzugsweise keine feste ”ja/nein”-Entscheidung
bezüglich
der einzelnen Unfalltypen, sondern berechnet Wahrscheinlichkeits- oder
Zugehörigkeitswerte
für die
unterschiedlichen klassifizierbaren Unfalltypen. Dies ist in 1 durch die Überschneidung
zwischen den Aufpralltypen 2, 3, und 4 symbolisiert.
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Das
Berechnungsmodul 6 berechnet aus der im zentralen Steuergerät gemessenen
Beschleunigung einen im folgenden als Kriterium 7 bezeichneten
Wert, der im Vergleichsmodul 10 mit einer oder mehreren,
ebenfalls im Berechnungsmodul 6 berechneten zeitlich veränderlichen,
d. h. dynamischen Schwellen 8 dient. Die Berechnung der
dynamischen Schwelle(n) kann gemäß einem
bekannten Auslösealgorithmus
erfolgen, wobei als zusätzliche
Einflußgröße der erfaßte Unfalltyp
berücksichtigt
werden kann. Ebenso kann das Kriterium zum Beispiel durch Tiefpaßfilterung
und gegebenenfalls gleitender Mittelwertbildung der gemessenen Beschleunigung
berechnet werden, wobei die bei der Berechnung erforderlichen Parameter
während
der Algorithmuskalibrierung abhängig
von den Fahrzeugtypeigenschaften einstellbar sind. Bei der Berechnung
des Kriteriums 7 oder der Schwelle(n) 8 können noch
zusätzlich
Gewichtungsfaktoren berücksichtigt
werden, die in Abhängigkeit
von der vom Klassifizierungsmodul 1 erkannten Aufprallsituation
kalibriert werden. Die Skalierung ist hierbei für jede Aufprallsituation und
jeden Gewichtungsfaktor getrennt möglich. Im Berechnungsmodul 6 wird
neben der Berechnung des Kriteriums 7 und der dynamischen
Schwelle(n) 8 auch die durch den Aufprall hervorgerufene
Kopfverlagerung 9 des Fahrers oder Passagiers vorausberechnet,
die jeweils nach Verstreichen der Airbag-Aufblaszeiten zu erwarten ist.
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Im
Vergleichsmodul 10 wird das Kriterium 7 mit der
oder den dynamischen Schwellen 8 verglichen und in einer
Entscheidungsstufe 14 entschieden, ob ein Gurtstrammersystem 11,
die erste Stufe 12 eines zweistufig zündbaren Airbags und/oder die zweite
Stufe 13 dieses Airbags zu zünden sind.
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In 4 ist
ein Beispiel für
die zeitlichen Verläufe
des Kriteriums 7 und der dynamischen Schwellen 8', 8'' bei einem Frontalaufprall dargestellt.
Wenn eine nur einstufig zündbare
Insassenschutzkomponente zu steuern ist, wird lediglich eine Schwelle 8' berechnet.
Wie aus 4 ersichtlich ist, verändern sich
die Schwellen 8', 8'' dynamisch in Abhängigkeit vom
Beschleunigungsverlauf. Zu einem Zeitpunkt 27 unterschreitet
das Kriterium 7 die Schwelle 8'. Zu einem Zeitpunkt 28 erfolgt
dann die Zündung
der ersten Stufe der Insassenschutzkomponente. Die zweite Stufe
wird bei dem gezeigten Beispiel nicht gezündet, da die Schwelle 8'' nicht unterschritten wird.
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Allgemein
kann die Auslöseentscheidung
zur Zündung
der zweiten Stufe des Gasgenerators der Insassenschutzkomponente
in unterschiedlicher Weise getroffen werden. Entweder wird, wie in 4 gezeigt
ist, das Kriterium 7 mit der dynamischen Schwelle 8'' verglichen, die analog zu der
zur Auslösung
der ersten Stufe berechneten Schwelle 8' ermittelt wird, wobei die dynamische
Schwelle 8'' jedoch mit
eigens hierfür
kalibrierten Parametern berechnet wird. Durch logische Verknüpfung wird
hierbei sichergestellt, daß die
zweite Stufe erst nach einer Auslösung der ersten Stufe, gegebenenfalls
erst nach einer einstellbaren, von der verwendeten Generatorarchitektur
abhängigen
einstellbaren Verzögerungszeit aktiviert
werden kann. Alternativ kann für
die Zündung
der zweiten Stufe ein separater Algorithmus vorgegeben werden, der
ausschließlich
auf die Analyse der Unfallschwere hin optimiert ist. Die Berechnung
dieses Algorithmus kann beispielsweise erst mit der Zündung der
ersten Stufe gestartet werden, wobei die Klassifizierungsergebnisse
des Klassifizierungsmoduls 1 in diesen Algorithmus und
damit in die Berechnung der Schwelle 8'' zur
Auslösung
der zweiten Stufe einfließen.
Alternativ kann mit der Berechnung des separaten Algorithmus für die zweite
Stufe auch schon vor der Zündung
der ersten Stufe begonnen werden, sofern nur zur diesem Zeitpunkt
vorhandene Informationen für
diesen Algorithmus erforderlich sein sollten.
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Im
folgenden wird die Arbeitsweise des Klassifizierungsmoduls 1 anhand
der 1, 2 und 3 näher erläutert. Wie
in 1 gezeigt ist, kann das Klassifizierungsmodul 1 zwischen
den Aufprallarten 2, 3 und 4 unterscheiden
und bewirkt bei einem Schritt 5 die Auswahl oder Einstellung
von Parametern wie etwa von Gewichtungsfaktoren, die im Berechnungsmodul 6 verwendet
werden. Im Klassifizierungsmodul 1 werden zunächst gemäß 2 in einem
ersten Berechnungsabschnitt 15 unfallcharakterisierende
Merkmale 16 bis 19 ermittelt, bei denen es sich
um die aufintegrierte gemessene Beschleunigung, d. h. um die tatsächliche
Geschwindigkeitsänderung,
abzüglich
eines Offsetwerts (Merkmal 16); um eine Winkelintegration
(Merkmal 17), bei der eine erfaßte Winkelbeschleunigung einfach
oder zweifach integriert wird, um eine Winkeländerung des Kraftfahrzeugs
gegenüber
der Longitudinalrichtung zu erfassen; um die Überprüfung des Vorhandenseins eines
plateauförmigen
Verlaufs im Beschleunigungssignal (Merkmal 18), der für einen
Aufprall auf ein deformierbares Hindernis charakteristisch sein
kann; und/oder um eine Überprüfung der
dynamischen Änderungen
des Beschleunigungssignals (Merkmal 19) handelt. Im ersten
Berechnungsabschnitt 15 müssen nicht alle Merkmale 16 bis 19 jeweils
parallel überprüft werden.
Gegebenenfalls können
aber auch noch weitere charakteristische Merkmale überprüft und ausgewertet
werden.
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Im
zweiten Berechnungsabschnitt 20 werden die im ersten Berechnungsabschnitt 15 ermittelten Größen (Werte
der Merkmale 16 bis 19) hinsichtlich ihrer aktuellen
Größe mit den
in den Darstellungen 21 bis 24 schematisch gezeigten
Bewertungskurven bewertet, bei denen auf der horizontalen Achse
jeweils der ermittelten Größe des zugehörigen Merkmals
zugeordnet ist und auf der vertikalen Achse der beispielsweise zwischen
0 und 1 variable Ausgabewert dargestellt ist. Der für einen
bestimmten Unfalltyp besonders charakteristische Wert ist in den
Schaubildern 21 bis 24 jeweils mit einer gestrichelten
Linie dargestellt. Sofern das Merkmal diese Größe oder eine hiervon nur geringfügig abweichende
Größe aufweisen
sollte, wird der maximale Ausgabewert, beispielsweise ”1” abgegeben.
Wenn die Größe des Merkmals
weit außerhalb
liegen sollte, wird als Ausgabewert ”0” abgegeben. Die Bewertung
zeichnet sich hierbei durch schräge Übergänge aus,
so daß Merkmalsgrößenwerte,
die wieder eindeutig bei dem zentralen Wert noch weit außerhalb
hiervon liegen, mit Zwischenwerten als Ausgabewerten bewertet werden,
die zwischen dem Maximal- und dem Minimalwert, beispielsweise ”1” und ”0” variieren
können, und
je nach Abstand vom zentralen Wert beispielsweise den Wert 0,9,
0,7, 0,1 oder einen zwischenliegenden Wert aufweisen können. Im
zweiten Berechnungsabschnitt 20 werden die bei der Bewertung
mittels der Kurven 21 bis 24 erhaltenen Ausgabewerte dann
zur Ermittlung des Unfalltyps, bzw. bei nicht eindeutig klassifizierbaren
Unfalltyp zur Ermittlung der Wahrscheinlichkeit eines jeweiligen
Unfalltyps, in der dargestellten Weise kombiniert. Wenn beispielsweise der
von der Bewertungskurve 21 erhaltene Ausgabewert nicht
signifikant einen Frontalaufprall signalisiert, jedoch einen deutlich über Null
liegenden Wert aufweist, und auch der mittels der Bewertungskurve 22 erhaltene
Ausgabewert nicht klar einen Winkelaufprall signalisiert, sondern
einen zwischen dem Minimal- und Maximalwert liegenden Wert besitzt, wird
durch Verrechnung der beiden Ausgabewerte auf die Wahrscheinlichkeiten
geschlossen, mit denen es sich um einen Frontalaufprall oder einen
Winkelaufprall auf ein starres Hindernis handeln kann. Ebenso wird
anhand der mit Bewertungskurven 23 und 24 erhaltenen
Ausgabewerten ermittelt, ob und mit welcher Wahrscheinlichkeit es
sich um einen ODB-Crash handelt.
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In
dem dritten Berechnungsabschnitt 25 werden für die einzelnen
Aufprallarten 2, 3 und 4 die jeweiligen
Zugehörigkeitswerte,
d. h. die Wahrscheinlichkeitswerte, festgelegt, oder, bei bereits
vollständiger
Bildung im zweiten Berechnungsabschnitt 20, als Ausgangsgrößen gegeben.
Beispielsweise kann das ausgegebene Ergebnis lauten: ”70% Wahrscheinlichkeit
für Frontalaufprall
0°” und ”30% Wahrscheinlichkeit
für Winkelaufprall”.
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In 3 ist
der Übergangsbereich
zwischen dem Klassifizierungsmodul 1 und dem Berechnungsmodul 6 dargestellt,
wobei in 3 der Berechnungsabschnitt 25 nochmals
dargestellt ist. An den dritten Berechnungsabschnitt 25 schließt sich
ein vierter Berechnungsabschnitt 26 des Klassifizierungsmoduls 1 an,
bei dem die Größe von Gewichtungsfaktoren
in Abhängigkeit
vom erkannten Unfalltyp bzw. den Wahrscheinlichkeitswerten festgelegt werden.
In der im Berechnungsabschnitt 26 darge stellten Tabelle
sind einzelne Parameter aufgelistet, die zur Berechnung interner
Größen dienen,
anhand derer dann durch Kombination eine Schwelle, beispielsweise
die Schwelle 8',
festgelegt wird. In der gezeigten Tabelle sind in den einzelnen
Spalten von links nach rechts die folgenden Parameter aufgelistet: ”Gleichanteil” (z. B.
Schwellwert, bei dessen Überschreiten
immer zu zünden
ist), gemittelte Beschleunigung, Dynamikterm (charakterisiert den
dynamischen Verlauf der Beschleunigung), und ”Energie”. Es können auch andere oder weitere
Parameter vorgesehen sein. In der ersten Zahlenreihe sind die für die einzelnen
Parameter voreingestellten Zahlenwerte angegeben. Die darunterliegende
Zeile ist für die
Typerkennung ”reiner
Frontalaufprall 0% auf starres Hindernis” vorgesehen und gibt an, um
wieviel Prozent die Vorgabewerte zu verändern sind. Da bei dem gezeigten
Beispiel die Vorgabewerte für
Frontalaufprall optimiert sind, findet in diesem Fall keine Verringerung
statt, so daß die
Gewichtsfaktoren für
die Verringerung jeweils 0,00 sind. In der darunterliegenden Zeile
sind die Gewichtungsfaktoren für
erkannten reinen ODB-Crash vorgesehen, bei dem beispielsweise der
Gleichanteil, d. h. die maximale Schwelle, um 50% (–0,50) verringert,
d. h. auf 3.750 abgesenkt wird. Dies trägt dem Sachverhalt Rechnung,
daß bei
Aufprall auf weiches Hindernis die maximal auftretende Beschleunigung
deutlich niedriger ist als bei Frontalaufprall auf ein starres Hindernis.
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In
der untersten Zeile der Tabelle des Berechnungsabschnitts 26 sind
die Gewichtungsfaktoren für
erkannten reinen Winkelaufprall dargestellt. In diesem Fall wird
beispielsweise der Gleichanteil um 35% verringert (–0,35).
Sofern sich bei der Crasherkennung aber keine hundertprozentige
Zuordnung zu einem bestimmten Unfalltyp ermittelt wurde, sondern wie
bei dem vorigen Beispiel nur eine siebzigprozentige Wahrscheinlichkeit
für einen
Frontalaufprall auf starres Hindernis und eine dreißigprozentige
Wahrscheinlichkeit für
einen Winkelaufprall ergeben hat, werden die für diese Unfalltypen jeweils
vorgesehenen Gewichtungswerte im entsprechenden Verhältnis verrechnet
und ein Zwischenwert für
den Gewichtungsfaktor gebildet. Bei diesem Beispiel ergibt sich als
neuer Gewichtungsfaktor (70%·0,00
+ 0%·–0,5 + 30%·–0,35 = –0,105).
Der Gleichanteil wird daher um 10,5% gegenüber dem Vorgabewert von 7.500
herabgesetzt. Auch für
die weiteren Parameter wird entsprechend ein Gewichtungsfaktor gebildet,
der entsprechend dem Wahrscheinlichkeitsverhältnis gemittelt zwischen den
in der Tabelle jeweils angegebenen Gewichtungsfaktoren liegt. Bei
anderen Wahrscheinlichkeitsverhältnissen
für die
einzelnen Unfalltypen werden die Gewichtungsfaktoren entsprechend
dem sich dann ergebenden Wahrscheinlichkeitsverhältnis analog zum vorstehend
angegebenen Beispiel modifiziert.
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Hierdurch
ergibt sich gewissermaßen
eine ”Fuzzy”-Verarbeitung, da
nicht nur mit festen logischen Werten ”0” und ”1”, sondern auch mit gegebenenfalls
stufenlos variablen Zwischenwerten gearbeitet werden kann.
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Das
Klassifizierungsmodul 1 liefert somit als Ergebnis der
Unfallanalyse den Wahrscheinlichkeitsgrad der Zugehörigkeit
des aktuellen Unfalls zu einer entsprechenden Aufprallart, und/oder
stellt die entsprechenden Gewichtungsfaktoren ein, je nach dem, ob
letztere Funktion noch im Klassifizierungsmodul 1 oder
schon im Berechnungsmodul 6 ausgeführt wird. Damit erfolgt keine
harte Einordnung eines Aufpralls in eine der möglichen Aufprallarten, sondern
es wird vielmehr eine Wahrscheinlichkeit angegeben, um welche Aufprallart
oder -arten es sich handeln kann, da Überschneidungen möglich sind
(ein ODB-Tests zeigt z. B. eine Analogie zum Winkelaufprall). Im Klassifizierungsmodul 1 werden
entsprechende Programmrechenschritte zur Bildung der anhand des ersten
Berechnungsabschnitts 15 erläuterten Merkmale 16 bis 19 und
gegebenenfalls weiterer Merkmale ausgeführt, die dann, wie erläutert, kombi niert
und ”fuzzifiert”, d. h.
mit Wahrscheinlichkeitswerten verknüpft werden.
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Da
unterschiedliche Kraftfahrzeug-Plattformen gewisse Ähnlichkeiten
bezüglich
der Kurvenform des Beschleunigungsverlaufs bei den angegebenen Aufprallversuchen
zeigen, kann auch eine Grundkalibrierung vorgesehen werden, die
je nach aktuellem Plattformtyp dann nur noch geringfügig und
teilweise angepaßt
werden muß,
beispielsweise durch Änderung
der in 3 gezeigten Vorgabewerte und/oder Gewichtungsfaktoren
der einzelnen Aufprallarten.
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Die
Ergebnisse der Aufprallklassifizierung durch das Klassifizierungsmodul 1 lassen
sich bei allen weiteren Modulen 6, 10 und gegebenenfalls
weiteren Modulen sowie bei den Schwellenberechnungen gemeinsam anwenden.
Beispielsweise werden die Schwellenberechnungen für einen
angegurteten Insassen, einen nicht angegurteten Insassen sowie gegebenenfalls
die Entscheidung über
die Schwere des Aufpralls, die zur Zündung einer weiteren Stufe führt, auf
der Basis der Ergebnisse des Klassifizierungsmoduls 1 ausgeführt. Für diesen
Modulabschnitt, der die Entscheidung über die Aufprallschwere trifft,
sind somit keine unterschiedlichen Parameter für die Berechnung erforderlich.
Damit ist auch die Ansteuerung von mehrstufigen Rückhaltemitteln
erleichtert und der hierfür
erforderliche Rechen- und Zeitaufwand reduziert. Somit ist eine
zeitrichtige Entscheidung bei vertretbaren Hardwareanforderungen gewährleistet.
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Die
Analyse und Klassifizierung der Aufprallart stellt eine grundsätzliche
allgemeine Größe dar,
die dann als Basis für
die weiteren Berechnungen für
die Entscheidung ”Zünden/Nichtzünden” sowie
für die
Analyse der Aufprallschwere dient.
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Hierbei
können
die Informationen von eventuell zusätzlichen am Kraftfahrzeug angebrachten Unfallsensoren,
z. B. ”early
Crash”-Sensoren
im Frontbereich, in einfacher Weise in das bestehende System integriert
werden. Die Auslöseentscheidung läßt sich
dabei wahlweise in Abhängigkeit
von den von solchen zusätzlichen
Sensoren stammenden, eventuell einer integrierten Signalvorverarbeitung
unterzogenen Informationen oder anhand von speziell für den Fall
eines einzigen zentralen Beschleunigungssensors im Zentralgerät angepaßten Parametern,
die im Zentralgerät
berechnet werden, treffen. Die Art der Bildung der Auslöseschwellen,
beispielsweise der Schwellen 8' und 8'' auf
der Grundlage der jeweiligen Sensoren und deren Beschleunigungssignalen
ist dabei einfach und flexibel parametrierbar. Diese leichte Parametrierbarkeit
und Kalibrierung ist auch ein Vorteil der Auftrennung in Klassifizierungsmodul 1 und
Berechnungsmodul 6, da diese Algorithmenmodule dann jeweils
weitestgehend unabhängig voneinander
kalibrierbar sind. Hierbei ist die Anzahl der für ein jeweiliges Modul einstellbaren
Parameter relativ gering und übersichtlich.
Da ferner keine Rückkopplungen
und Wechselwirkungen bei der jeweiligen Parametereinstellung in
einem Modul auf das andere Modul vorhanden sind, ist die Parametrisierung
sehr einfach und zuverlässig
ausführbar.
Die modulare Architektur des Auslösealgorithmus ermöglicht ferner
eine effiziente und der jeweiligen Applikation angepaßte hardwaremäßige Implementierung.