DE4133316A1 - Collision detector for motor vehicle for operating safety device - compares output signal of arithmetic processor having multistage linear filer with predetermined reference value - Google Patents
Collision detector for motor vehicle for operating safety device - compares output signal of arithmetic processor having multistage linear filer with predetermined reference valueInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Kollisionsdetektiervorrichtung für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, und eignet sich zur Aktivierung eines in das Fahrzeug eingebauten Insassen- Schutzsystems wie etwa eines Airbagsystems und eines Gurtvor spannsystems.The invention relates to a collision detection device for vehicles, especially motor vehicles, and is suitable to activate an occupant installed in the vehicle Protection system such as an airbag system and a belt front clamping system.
Es gibt heute immer mehr Kraftfahrzeuge, die zusätzlich zu den Sicherheitsgurten mit Airbag- und Vorspannsystemen als Insassen-Schutzvorrichtungen ausgerüstet sind, um einen In sassen vor einem Aufprall im Fall einer Kollision des Kraft fahrzeugs zu schützen. Im Fall einer Kollision eines mit einem Airbag- oder einem Vorspannsystem ausgerüsteten Kraft fahrzeugs wird die Zündkapsel im Airbag oder in einer Sicher heitsgurteinrichtung gezündet, so daß durch ein Zündsignal von einer Kollisionsdetektiervorrichtung der Airbag aufge blasen bzw. die Vorspanneinrichtung aktiviert wird. Today there are more and more motor vehicles that are in addition to the seat belts with airbag and pretensioning systems as Occupant protection devices are equipped to prevent an in sat before an impact in the event of a collision of force to protect the vehicle. In the event of a collision with one an airbag or pre-tensioning system vehicle is the primer in the airbag or in a safe seat belt device ignited so that by an ignition signal the airbag is opened by a collision detection device blow or the pretensioner is activated.
Um den Insassen im Fall einer Kollision in positiver Weise zu schützen, muß eine solche Kollisionsdetektiervorrichtung ins besondere das Auftreten der Kollision sowie den Zeitpunkt zur Erzeugung des Zündsignals exakt bestimmen können.To the occupant in a positive manner in the event of a collision protect, such a collision detection device must in particular the occurrence of the collision and the time of the Can exactly determine generation of the ignition signal.
Konventionell sind Kollisionsdetektiervorrichtungen für Fahrzeuge bekannt, bei denen das Auftreten einer Kollision festgestellt wird, wenn ihnen eine Beschleunigung zugeführt wird, die größer als ein vorbestimmter Wert ist.Collision detection devices are conventional for Known vehicles in which the occurrence of a collision is determined when they are accelerated that is larger than a predetermined value.
Derartige Kollisionsdetektiervorrichtungen umfassen verschie dene Bauarten, beispielsweise eine elektrische Bauart, die eine zugeführte Beschleunigung mit elektrischen Sensoren er faßt und das Auftreten einer Kollision bestimmt, wenn die erfaßte Beschleunigung eine vorbestimmte Größe hat bzw. diese übersteigt, sowie eine mechanische Bauart, die ein Gewicht, einen Magneten und elektrische Kontakte aufweist und das Auftreten einer Kollision feststellt, wenn das Gewicht mit den Kontakten in Berührung gelangt ist und sie gegen die Magnetkraft des Magneten geschlossen hat.Such collision detection devices include various dene types, for example an electrical type, the a supplied acceleration with electrical sensors summarizes and determines the occurrence of a collision when the detected acceleration has a predetermined size or this exceeds, as well as a mechanical design that has a weight has a magnet and electrical contacts and that A collision occurs when the weight hits the contacts has come into contact and they against the Magnetic force of the magnet has closed.
Diese bekannten Kollisionsdetektiervorrichtungen sind jedoch sämtlich dafür ausgelegt, das Auftreten einer Kollision nur auf der Grundlage einer zu einem einzigen Zeitpunkt festge stellten Beschleunigung zu bestimmen. Sie können daher eine Fehlentscheidung über das Auftreten einer Kollision treffen, wenn sie einen momentanen Stoß erhalten, wenn beispielsweise das Fahrzeug gegen einen Randstein oder auf den Gehweg oder über einen Graben fährt oder eine Stoßbeschleunigung dadurch erfährt, daß zu Reparaturzwecken ein Fahrzeugteil mit einem Hammer bearbeitet wird. Außerdem können sie eine Entscheidung zu einem falschen Zeitpunkt treffen.However, these known collision detection devices are all designed to only prevent the occurrence of a collision based on one at a time posed to determine acceleration. You can therefore choose one Make a wrong decision about the occurrence of a collision, if they get a momentary push, for example the vehicle against a curb or on the sidewalk or drives over a ditch or a shock acceleration learns that a vehicle part with a Hammer is processed. They can also make a decision meet at the wrong time.
Zur Überwindung dieser Nachteile wurde bereits eine Kolli sionsdetektiervorrichtung vorgeschlagen (z. B. in der natio nalen japanischen PCT-Veröffentlichung (Kohyo) 63-5 03 531), die aufweist: eine Beschleunigungserfassungseinrichtung, die eine während der Fahrt auf ein Fahrzeug aufgebrachte Be schleunigung erfaßt, einen Arithmetikprozessor zur Inte gration eines Signals, das eine einen vorbestimmten Wert übersteigende erfaßte Beschleunigung bezeichnet, und eine Kollisionsbeurteilungseinrichtung, die beurteilt, daß eine Kollision tatsächlich erfolgt ist, wenn der Integrationswert einen vorbestimmten Wert übersteigt. Bei dieser vorgeschla genen Kollisionsdetektiervorrichtung wird eine auf das Fahr zeug aufgebrachte Beschleunigung einer Integration erster Ordnung zu einem Wert, der der Geschwindigkeit äquivalent ist, unterzogen. Es wird dann aus dem der Geschwindigkeit äquivalenten Wert bestimmt, ob eine Kollision tatsächlich stattgefunden hat.A package has already been made to overcome these disadvantages Sionsdetektiervorrichtung proposed (z. B. in the national Japanese PCT publication (Kohyo) 63-5 03 531), which comprises: an acceleration detection device which a Be applied to a vehicle while driving acceleration detected, an arithmetic processor to the inte gration of a signal having a predetermined value detected acceleration, and a Collision judging device that judges that a Collision actually occurred when the integration value exceeds a predetermined value. With this suggested gene collision detection device is one on the drive witnessed acceleration of an integration first Order to a value equivalent to speed is subjected. It then becomes the speed equivalent value determines whether a collision is actually has taken place.
Die vorgeschlagene Kollisionsdetektiervorrichtung ist jedoch mit dem Nachteil behaftet, daß hinsichtlich des Detektier zeitpunkts eine Verzögerung eintritt und die Detektiergenau igkeit gering ist. Wenn dabei der mit dem Integrationswert zu vergleichende vorbestimmte Wert so vorgegeben ist, daß ein Detektierzeitpunkt erhalten wird, der zum Detektieren einer Kollision beim schnellen Fahren des Fahrzeugs geeignet ist, ergibt sich eine Verzögerung hinsichtlich des Detektierzeit punkts einer Kollision beim Fahren mit mittlerer Geschwin digkeit. Wenn umgekehrt der vorbestimmte Wert so vorgegeben ist, daß ein Detektierzeitpunkt erhalten wird, der zum De tektieren einer Kollision beim Fahren mit mittlerer Geschwin digkeit geeignet ist, kann es geschehen, daß selbst eine Kol lision beim Fahren mit niedriger Geschwindigkeit als echte Kollision beurteilt wird, obwohl eine solche Langsamfahrt- Kollision nicht detektiert zu werden braucht.However, the proposed collision detection device is suffers from the disadvantage that with regard to the detection a delay occurs and the detection is accurate is low. If the one with the integration value increases comparative predetermined value is set so that a Detection time is obtained, which is used to detect a Collision is suitable when driving the vehicle quickly, there is a delay in the detection time points of a collision when driving at medium speed efficiency. Conversely, if the predetermined value is given in this way is that a detection time is obtained which is de Detect a collision when driving at medium speed suitable, it can happen that even a col lision when driving at low speed than real ones Collision is assessed, although such a slow speed Collision does not need to be detected.
Da ferner die vorgeschlagene Kollisionsdetektiervorrichtung keine Kollisionsdetektierung durchführt, wenn die aufgebrach te Beschleunigung einen vorbestimmten Wert unterschreitet, kann der Nachteil eintreten, daß eine Verzögerung bei der Detektierung einer Kollision eintritt, wenn auf das Fahrzeug kontinuierlich eine Beschleunigung aufgebracht wird, die den vorbestimmten Wert unterschreitet, und daß momentan fehler haft festgestellt wird, daß eine echte Kollision erfolgt ist, wenn auf das Fahrzeug eine momentane Beschleunigung aufge bracht wird, deren Größe den vorbestimmten Wert übersteigt.Furthermore, since the proposed collision detection device does not perform collision detection when the broke up acceleration falls below a predetermined value, the disadvantage may arise that a delay in the Detection of a collision occurs when on the vehicle an acceleration is continuously applied that the falls below a predetermined value, and that currently error it is determined that a real collision has occurred, when a momentary acceleration is applied to the vehicle is brought whose size exceeds the predetermined value.
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Kolli sionsdetektiervorrichtung für Fahrzeuge, die das Auftreten einer Kollision exakt und zum richtigen Zeitpunkt detektieren kann.The object of the invention is to provide a package Sion detection device for vehicles, the occurrence detect a collision exactly and at the right time can.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung eine Kolli sionsdetektiervorrichtung für ein Fahrzeug vorgesehen, die aufweist: eine Beschleunigungserfassungseinrichtung zur Er fassung einer auf das Fahrzeug im Fall einer Kollision aufge brachten Beschleunigung, einen Arithmetikprozessor zur arith metischen Verarbeitung eines Signals, das die von der Be schleunigungserfassungseinrichtung erfaßte Beschleunigung bezeichnet, und eine Kollisionsbestimmungseinrichtung, die ein Ausgangssignal des Arithmetikprozessors mit einem vor bestimmten Bezugswert vergleicht und ein das Auftreten einer Kollision bezeichnendes Ausgangssignal auf der Basis des Ver gleichsergebnisses erzeugt, wobei die Kollisionsdetektiervor richtung dadurch gekennzeichnet ist, daß der Arithmetikpro zessor ein mehrstufiges lineares Filter aufweist.To achieve this object, a package is according to the invention Sionsdetektiervorrichtung provided for a vehicle, the comprises: an acceleration detection device for Er capture one on the vehicle in the event of a collision brought acceleration, an arithmetic processor to arith metallic processing of a signal that the by the Be acceleration detection device detected acceleration denotes, and a collision determination device, the an output signal of the arithmetic processor with a front compares a certain reference value and the occurrence of a Output signal indicating collision based on the ver generated the same result, the collision detection before direction is characterized in that the arithmetic pro processor has a multi-stage linear filter.
Bevorzugt ist eine Bezugswertänderungseinrichtung vorgesehen, um den vorbestimmten Bezugswert über die Zeit zu ändern.A reference value changing device is preferably provided, to change the predetermined reference value over time.
Das mehrstufige lineare Filter umfaßt wenigstens zwei in Reihe liegende Tiefpässe.The multi-stage linear filter comprises at least two in Row of low passes.
Alternativ umfaßt das mehrstufige lineare Filter ein Digital filter mit einer Vielzahl von Verzögerungselementen und einer Vielzahl von Koeffizientenmultiplizierern.Alternatively, the multi-stage linear filter comprises a digital filter with a variety of delay elements and one Variety of coefficient multipliers.
Bevorzugt umfaßt das mehrstufige lineare Filter ferner einen Hochpaß. Preferably, the multi-stage linear filter further includes one High pass.
Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausfüh rungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:The invention is also described below with respect to others Features and advantages based on the description of exec examples and with reference to the enclosed Drawings explained in more detail. The drawings show in:
Fig. 1 ein Blockschaltbild, das den Grundaufbau einer Kollisionsdetektiervorrichtung nach der Erfindung zeigt; Fig. 1 is a block diagram showing the basic structure of a collision detection device according to the invention;
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbei spiels der Erfindung; Fig. 2 is a block diagram of a first embodiment of the invention;
Fig. 3 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der aufge brachten Beschleunigung, dem Ausgangssignal eines linearen Filters von Fig. 1 und einem für einen Vergleicher in Fig. 2 vorgesehenen Schwellenwert zeigt; Fig. 3 is a graph showing the relationship between the applied acceleration, the output of a linear filter of Fig. 1 and a threshold value provided for a comparator in Fig. 2;
Fig. 4 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbei spiels der Erfindung; Fig. 4 is a block diagram of a second embodiment of the invention;
Fig. 5 ein der Fig. 3 ähnliches Diagramm, das die Bezie hung zwischen der aufgebrachten Beschleunigung, dem Ausgangssignal eines linearen Filters von Fig. 4 und einem für einen Vergleicher von Fig. 4 vorgese henen Schwellenwert zeigt; und FIG. 5 is a graph similar to FIG. 3, showing the relationship between the applied acceleration, the output of a linear filter of FIG. 4 and a threshold provided for a comparator of FIG. 4; and
Fig. 6 ein Blockschaltbild eines dritten Ausführungsbei spiels der Erfindung. Fig. 6 is a block diagram of a third exemplary embodiment of the invention.
Der Grundaufbau der Vorrichtung ist in Fig. 1 gezeigt. Die Kollisionsdetektiervorrichtung umfaßt eine Beschleunigungs erfassungseinrichtung 100, die eine auf ein Fahrzeug während der Fahrt aufgebrachte Beschleunigung erfaßt, einen Arithme tikprozessor, der aus einem mehrstufigen linearen Filter be steht und ein die erfaßte Beschleunigung bezeichnendes Signal arithmetisch verarbeitet, und eine Kollisionsbestimmungsein richtung, die ein Ausgangssignal des Arithmetikprozessors mit einem vorgegebenen Bezugswert Vref vergleicht und das Auf treten einer Kollision bestimmt.The basic structure of the device is shown in FIG. 1. The collision detection device includes an acceleration detection device 100 that detects an acceleration applied to a vehicle while driving, an arithmetic processor, which consists of a multi-stage linear filter and arithmetically processes a signal indicative of the detected acceleration, and a collision determination device that outputs an output signal compares the arithmetic processor with a predetermined reference value V ref and determines the occurrence of a collision.
Bei dieser Anordnung erfaßt die Beschleunigungserfassungsein richtung 100 eine auf das Fahrzeug während der Fahrt aufge brachte Beschleunigung. Ein die erfaßte Beschleunigung be zeichnendes Signal wird dem Arithmetikprozessor bzw. dem mehrstufigen linearen Filter 200 zugeführt, das dieses Ein gangssignal arithmetisch verarbeitet. Diese arithmetische Verarbeitung des Eingangssignals ist beispielsweise ein Tief paßfiltervorgang zweiter Ordnung und dient dem Berechnen eines Verlagerungsbetrages aus der erfaßten Beschleunigung. Der berechnete Verlagerungswert wird mit dem vorgegebenen Bezugswert Vref verglichen, um zu beurteilen, ob eine Kol lision stattgefunden hat.In this arrangement the Beschleunigungserfassungsein detected direction 100, a set on the vehicle during the journey applied acceleration. A signal characterizing the detected acceleration is fed to the arithmetic processor or the multi-stage linear filter 200 , which processes this input signal arithmetically. This arithmetic processing of the input signal is, for example, a second order low pass filter process and is used to calculate a displacement amount from the detected acceleration. The calculated displacement value is compared with the predetermined reference value V ref in order to assess whether a collision has taken place.
Nachstehend wird die Detektiervorrichtung im einzelnen be schrieben.The detection device will be described in detail below wrote.
Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel. Fig. 2 shows a first embodiment.
Dabei wird die Kollisionsdetektiervorrichtung mit einem Air bagsystem angewandt, wobei bei einer Kollision des Fahrzeugs ein Airbag sofort aufgeblasen wird, um den Insassen vor einem Vorwärtsruck und einer Kollision mit dem Lenkrad oder der Frontscheibe des Fahrzeugs zu schützen.The collision detection device with an Air bag system applied, in the event of a collision of the vehicle An airbag is inflated immediately to the occupant in front of one Forward jerk and a collision with the steering wheel or the Protect the front window of the vehicle.
Wie Fig. 2 zeigt, umfaßt die Kollisionsdetektiervorrichtung einen Beschleunigungssensor 1, einen Pufferverstärker 2, ein lineares Filter 5 zweiter Ordnung und einen Vergleicher 6, die in der genannten Reihenfolge angeordnet sind. Das lineare Filter 5 zweiter Ordnung besteht aus einem Hochpaß 3 und zwei Tiefpässen 4a und 4b, die in Reihe geschaltet sind. Diese Filter 3, 4a und 4b sind jeweils RC-Filter aus einem Wider stand und einem Kondensator. As shown in FIG. 2, the collision detection device comprises an acceleration sensor 1 , a buffer amplifier 2 , a second-order linear filter 5 and a comparator 6 , which are arranged in the order mentioned. The linear filter 5 of the second order consists of a high-pass filter 3 and two low-pass filters 4 a and 4 b, which are connected in series. These filters 3 , 4 a and 4 b are each RC filters from an opposing stand and a capacitor.
Die so aufgebaute Kollisionsdetektiervorrichtung arbeitet wie folgt:The collision detection device thus constructed works as follows:
Ein Ausgangssignal des Beschleunigungssensors 1, das die auf das Fahrzeug aufgebrachte Beschleunigung bezeichnet, wird dem Pufferverstärker 2 zugeführt, der das Signal auf einen vorbe stimmten Pegel verstärkt. Das verstärkte Beschleunigungssi gnal wird dem mehrstufigen linearen Filter 5 zugeführt, in dem zuerst die erforderlichen Niederfrequenzkomponenten durch den Hochpaß 3 ausgefiltert werden, um die Gefahr einer Fehl beurteilung zu vermeiden, die aus dem Anstieg eines Beschleu nigungssignals resultiert, der typischerweise in der zweiten Hälfte der Dauer einer Kollision bei Langsamfahrt des Fahr zeugs stattfindet. Ein Ausgangssignal des Hochpasses 3 wird dann in dem Tiefpaß 4a zu einem Wert integriert, der der "Geschwindigkeit" äquivalent ist, und in dem Tiefpaß 4b wei ter zu einem Wert integriert, der der "Verlagerung" äquiva lent ist. Somit haben die Tiefpässe 4a, 4b die Funktion, einen geschätzten Betrag der Verlagerung des Insassen bei einer Kollision des Fahrzeugs zu berechnen. Der so gebildete, der Verlagerung äquivalente Wert wird im Vergleicher 6 mit dem vorgegebenen Bezugswert Vref verglichen. Das Vergleichs ergebnis wird vom Vergleicher 6 als Ausgangssignal Vout aus gegeben, das die Feststellung der Kollision bezeichnet. Wenn der der Verlagerung äquivalente Wert größer als der vorgege bene Bezugswert Vref ist, wird das Ausgangssignal Vout dann als Aktivierungssignal für ein Airbagsystem (nicht gezeigt), das im Fahrzeug eingebaut ist, angepaßt.An output signal of the acceleration sensor 1 , which denotes the acceleration applied to the vehicle, is supplied to the buffer amplifier 2 , which amplifies the signal to a predetermined level. The amplified acceleration signal is fed to the multi-stage linear filter 5 , in which the required low-frequency components are first filtered out by the high-pass filter 3 , in order to avoid the risk of a misjudgment resulting from the rise in an acceleration signal, which typically occurs in the second half of the Duration of a collision when the vehicle is traveling slowly. An output signal of the high-pass filter 3 is then integrated in the low-pass filter 4 a to a value which is equivalent to the "speed", and further integrated in the low-pass filter 4 b to a value which is equivalent to the "displacement". The low passes 4 a, 4 b thus have the function of calculating an estimated amount of the displacement of the occupant in the event of a collision of the vehicle. The value thus formed, which is equivalent to the displacement, is compared in comparator 6 with the predetermined reference value V ref . The comparison result is output by the comparator 6 as the output signal V out , which denotes the detection of the collision. If the displacement equivalent value is greater than the predetermined reference value V ref , the output signal V out is then adapted as an activation signal for an airbag system (not shown) which is installed in the vehicle.
Zum vollständigen Schutz des Insassen vor dem Aufprall bei einer Kollision sollte das Airbagsystem bei einer Kollision des Fahrzeugs richtig funktionieren. Zu diesem Zweck muß eine Kollision des Fahrzeugs mit hoher Genauigkeit und mit gutem Ansprechverhalten detektiert werden, und das resultierende Aktivierungssignal muß einer Auslöseeinrichtung des Airbag systems zum richtigen Zeitpunkt zugeführt werden. To fully protect the occupant from impact in a collision, the airbag system should in the event of a collision of the vehicle are working properly. For this purpose a Collision of the vehicle with high accuracy and with good Responsiveness can be detected, and the resulting Activation signal must be an airbag deployment device systems at the right time.
Im Fall des Airbagsystems ist der optimale Zeitpunkt, zu dem das Aktivierungssignal ausgegeben werden sollte, der Augen blick, in dem der Insasse bei einer Kollision des Fahrzeugs sich nach vorn zu bewegen beginnt. Es ist daher unbedingt notwendig, den Augenblick des Beginns der Vorwärtsbewegung des Insassen exakt zu bestimmen. Dieser Augenblick liegt umso früher, je größer die durch eine Kollision bedingte Beschleu nigung ist, d. h. je höher die Fahrgeschwindigkeit des Fahr zeugs unmittelbar vor der Kollision ist. Um dieses Erforder nis zu erfüllen, wird bei diesem Ausführungsbeispiel das der aufgenommenen Beschleunigung entsprechende Signal einer In tegration zweiter Ordnung in den Tiefpässen 4a, 4b unter worfen unter Bildung eines der Verlagerung äquivalenten Wer tes. Die Verlagerung zeigt eine größere Änderungsgeschwin digkeit, wenn die durch eine Kollision bedingte Beschleuni gung proportional der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs einen größeren Wert hat. Wenn der der Verlagerung äquivalente Wert einen vorgegebenen Wert erreicht, wird von der Kollisionsde tektiervorrichtung ein Ausgangssignal geliefert, das die festgestellte Kollision bezeichnet, um dadurch den richtigen Zeitpunkt der Abgabe des Aktivierungssignals vorzugeben.In the case of the airbag system, the optimum time at which the activation signal should be issued is the instant at which the occupant begins to move forward when the vehicle collides. It is therefore imperative to accurately determine the moment when the occupant starts moving forward. This moment is earlier, the greater the acceleration due to a collision, ie the higher the speed of the vehicle immediately before the collision. In order to meet this requirement, in this exemplary embodiment the signal corresponding to the acceleration recorded is integrated in the second order in the low-pass filters 4 a, 4 b, forming an equivalent value to the displacement. The displacement shows a higher rate of change when the acceleration due to a collision has a larger value in proportion to the driving speed of the vehicle. When the displacement equivalent value reaches a predetermined value, an output signal is provided by the collision detection device, which designates the detected collision, in order to thereby specify the correct time for the delivery of the activation signal.
Die Verwendung des Hochpasses 3 basiert auf der Tatsache, daß sich die Beschleunigung im Fall einer Kollision bei Langsam fahrt des Fahrzeugs relativ sanft ändert und daß also bei Auftreten einer Kollision bei Niedriggeschwindigkeit des Fahrzeugs das Airbagsystem nicht aktiviert zu werden braucht. Der Tiefpaß 3 bewirkt somit eine Dämpfung des Ausgangssignals des Pufferverstärkers 2 im Fall einer Kollision des Fahrzeugs bei Langsamfahrt, um dadurch eine exakte Detektierung einer Kollision sicherzustellen, vor der der Insasse zu schützen ist.The use of the high-pass 3 is based on the fact that the acceleration changes relatively smoothly in the event of a collision when the vehicle is traveling slowly and that the airbag system need not be activated when a collision occurs at a low speed of the vehicle. The low-pass filter 3 thus dampens the output signal of the buffer amplifier 2 in the event of a collision of the vehicle during slow travel, in order to thereby ensure an exact detection of a collision from which the occupant is to be protected.
Unter Bezugnahme auf Fig. 3 ist insbesondere ersichtlich, daß die Beschleunigung umso größer ist, je höher die Fahrge schwindigkeit des Fahrzeugs unmittelbar vor einer Kollision ist, wie die Strichlinien zeigen, und daß also das integrier te Ausgangssignal des mehrstufigen linearen Filters 5, d. h. die Änderungsgeschwindigkeit der Verlagerung bzw. des Vor wärtsrucks des Insassen, umso größer ist, wie die Vollinien zeigen. Infolgedessen muß der Zeitpunkt der Aktivierung des Airbagsystems vorverlegt werden. Zu diesem Zweck wird bei der Kollisionsdetektiervorrichtung dieses Ausführungsbeispiels das integrierte Ausgangssignal des Filters 5 mit dem vorge gebenen Bezugswert Vref verglichen, um das Auftreten einer Kollision zu einem früheren Zeitpunkt zu beurteilen, wenn die Kollision beim Fahren des Fahrzeugs mit hoher Geschwindigkeit erfolgt. Ferner wird eine beim Fahren mit niedriger Geschwin digkeit auftretende Kollision ignoriert.With reference to Fig. 3 it can be seen in particular that the higher the Fahrge speed of the vehicle is immediately before a collision, the greater the Fahrge speed of the vehicle, as shown by the dashed lines, and that the integrated te output signal of the multi-stage linear filter 5 , ie Rate of change of the displacement or the forward pressure of the occupant, the greater, as the solid lines show. As a result, the activation of the airbag system must be brought forward. For this purpose, in the collision detection device of this embodiment, the integrated output of the filter 5 is compared with the predetermined reference value V ref to judge the occurrence of a collision at an earlier time when the collision occurs when the vehicle is traveling at high speed. Furthermore, a collision occurring when driving at low speed is ignored.
Bei dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel werden zwar der Hochpaß erster Ordnung und die Tiefpässe zweiter Ordnung als das mehrstufige lineare Filter verwendet, aber dies stellt keine Einschränkung dar; stattdessen können zur Erhöhung der Detektiergenauigkeit auch Hoch- und/oder Tief pässe höherer Ordnung verwendet werden.In the first embodiment described above the first order high pass and the second low passes Order used as the multi-stage linear filter, however this is not a limitation; instead you can go to Increasing the detection accuracy also high and / or low higher-order passports are used.
Fig. 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel. Dieses ist dazu ausgelegt, in noch positiverer Weise zu verhindern, daß eine Kollision als echte Kollision beurteilt wird, wenn sie beim langsamen Fahren des Fahrzeugs erfolgt, da in diesem Fall das Airbagsystem nicht in Funktion zu treten braucht. Fig. 4 shows a second embodiment. This is designed to prevent, more positively, that a collision is judged to be a real collision when the vehicle is traveling slowly because the airbag system need not operate in this case.
Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten dadurch, daß der Hochpaß 3 von Fig. 2 durch einen Vergleicher 7 und einen Funktionsgeber 8 ersetzt ist, die parallel zu dem mehrstufigen linearen Filter 5′ angeordnet sind. Ein Eingang des Vergleichers 7 ist mit dem Ausgang des Pufferverstärkers 2 gekoppelt, und der Eingang des Funktionsgebers 8 ist mit dem Ausgang des Vergleichers 7 gekoppelt, während sein Aus gang mit einem Eingang des Vergleichers 6 gekoppelt ist, an dem ein Schwellenwert Vref anliegt. The second embodiment differs from the first in that the high-pass filter 3 of FIG. 2 is replaced by a comparator 7 and a function generator 8 , which are arranged parallel to the multi-stage linear filter 5 '. An input of the comparator 7 is coupled to the output of the buffer amplifier 2 , and the input of the function generator 8 is coupled to the output of the comparator 7 , while its output is coupled to an input of the comparator 6 , to which a threshold value V ref is applied.
Ein dem Vergleicher 6 zuzuführender Schwellenwert Vref2 wird vom Vergleicher 7 und vom Funktionsgeber 8 in solcher Weise erzeugt, daß er über die Zeit ansteigt, um eine Fehlbeurtei lung in bezug auf das Auftreten einer Kollision bei Langsam fahrt des Fahrzeugs, wobei sich die Beschleunigung sanft ändert, zu vermeiden. Dem Vergleicher 7 wird das Ausgangssi gnal des Pufferverstärkers 2, d. h. ein verstärktes Beschleu nigungsmeßsignal, zugeführt, und der Vergleicher vergleicht dieses Signal mit einem vorgegebenen Bezugswert Vref1. Dieser Bezugswert Vref1 ist mit einem Wert vorgegeben, der gering fügig kleiner als der Maximalwert ist, den das Beschleuni gungsmeßsignal annehmen kann, wenn sich das Fahrzeug im Normalfahrzustand befindet. Wenn das Beschleunigungssignal vom Pufferverstärker 2 den Bezugswert Vref1 übersteigt, stößt ein Ausgangssignal des Vergleichers 7 den Funktionsgeber 8 (zu einem Zeitpunkt t1 in Fig. 5) an. Nach Ablauf einer vor gegebenen Zeitdauer Ta seit dem Anstoßzeitpunkt t1 (zu einem Zeitpunkt t2 in Fig. 5) beginnt der Funktionsgeber 8 mit der Erzeugung des Schwellenwerts Vref2 in progressiv ansteigender Weise. Die vorgegebene Zeitdauer Ta und der Anstiegsgradient des Schwellenwerts Vref2 sind mit sanfter Beschleunigungsän derung im Fall einer Kollision bei Langsamfahrt des Fahrzeugs vorgegeben, so daß das Ausgangssignal Vout, das die festge stellte Kollision bezeichnet, nur im Fall einer Kollision bei mittlerer oder hoher Fahrzeuggeschwindigkeit erzeugt wird, d. h. nur dann, wenn das Beschleunigungssignal vom mehrstu figen linearen Filter 5′ auch nach Ablauf der vorgegebenen Periode Ta einen höheren Pegel als der Schwellenwert Vref2 hat, und das Ausgangssignal Vout wird nicht erzeugt im Fall einer Kollision bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit, wenn der Pegel des Beschleunigungssignals vom linearen Filter 5′ unter dem Schwellenwert Vref2 liegt. Indem der Schwellenwert Vref2 so vorgegeben wird, kann die Kollisionsbeurteilung mit höherer Zuverlässigkeit durchgeführt werden.A threshold value V ref2 to be supplied to the comparator 6 is generated by the comparator 7 and the function generator 8 in such a way that it increases over time in order to make a misjudgment regarding the occurrence of a collision when the vehicle is traveling slowly, with the acceleration being gentle changes to avoid. The comparator 7 , the output signal of the buffer amplifier 2 , ie an amplified acceleration measurement signal, is supplied, and the comparator compares this signal with a predetermined reference value V ref1 . This reference value V ref1 is predetermined with a value that is slightly smaller than the maximum value that the acceleration measurement signal can assume when the vehicle is in the normal driving state. If the acceleration signal from the buffer amplifier 2 exceeds the reference value V ref1 , an output signal of the comparator 7 triggers the function generator 8 (at a time t 1 in FIG. 5). After a given time Ta has elapsed since the initiation time t 1 (at a time t 2 in FIG. 5), the function generator 8 begins to generate the threshold value V ref2 in a progressively increasing manner. The predetermined time period Ta and the gradient of the threshold value V ref2 are specified with a gentle acceleration change in the event of a collision when the vehicle is traveling slowly, so that the output signal V out , which denotes the collision determined, only in the event of a collision at medium or high vehicle speed is generated, ie only if the acceleration signal from the multi-stage linear filter 5 'has a higher level than the threshold value V ref2 even after the predetermined period Ta has elapsed , and the output signal V out is not generated in the event of a collision at low vehicle speed , when the level of the acceleration signal from the linear filter 5 'is below the threshold V ref2 . By specifying the threshold value V ref2 in this way, the collision assessment can be carried out with greater reliability.
Gemäß Fig. 5 zeigt die Verlagerung, d. h. das Ausmaß des Vor wärtsrucks des Insassen, entsprechend dem integrierten Aus gangssignal des linearen Filters 5′ größere Änderungsraten in bezug auf Beschleunigung bei Kollisionen im Fall von hoher, mittlerer und niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit. Im Fall einer Kollision bei niedriger oder auch mittlerer Fahrzeug geschwindigkeit besteht jedoch in vielen Fällen keine so große Gefahr, daß das Airbagsystem aktiviert werden müßte, und in solchen Fällen braucht das Ausgangssignal Vout, das die festgestellte Kollision bezeichnet, nicht erzeugt zu werden. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beginnt daher gemäß Fig. 5 der vom Funktionsgeber 8 ausgegebene Schwellenwert Vref2 zu einem bestimmten Zeitpunkt (t1) pro gressiv anzusteigen, um die Ausgabe des die festgestellte Kollision bezeichnenden Ausgangssignals Vout im Fall einer Kollision bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten und selbst bei einigen mittleren Fahrzeuggeschwindigkeiten zu verhin dern. Infolgedessen kann der Airbag nur aufgeblasen werden, wenn der Insasse aufgrund einer durch eine gefährliche Kolli sion hervorgerufenen Beschleunigung nach vorn geworfen wird, und somit kann der Insasse zuverlässig in positiver Weise ausschließlich in Fällen, in denen ein solcher Schutz not wendig ist, geschützt werden.Referring to FIG. 5 shows the shift, the extent of the integrated From ie the pre Windwärts rucks of the occupant, in accordance with output signal of the linear filter 5 'greater change rate with respect to acceleration in collisions in the case of high, medium and low vehicle speed. In the event of a collision at low or medium vehicle speed, however, in many cases there is no great danger that the airbag system would have to be activated, and in such cases the output signal V out , which denotes the collision detected, need not be generated. In the present exemplary embodiment, therefore, according to FIG. 5, the threshold value V ref2 output by the function generator 8 pro gressively increases at a specific point in time (t 1 ) in order to output the output signal V out which denotes the detected collision in the event of a collision at low vehicle speeds and even to prevent at some medium vehicle speeds. As a result, the airbag can only be inflated when the occupant is thrown forward due to an acceleration caused by a dangerous collision, and thus the occupant can be reliably and positively protected only in cases where such protection is necessary.
Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 4 ist zwar der Funk tionsgeber 8 von dem Typ, der das Ausgangssignal in linearer Weise erzeugt, alternativ kann aber ein Funktionsgeber ver wendet werden, der ein entlang einer Kurvenbahn ansteigendes Ausgangssignal erzeugt. Ein solcher Funktionsgeber kann durch ein Zeitkonstantenglied mit einem Kondensator und einem Wi derstand gebildet sein, wobei das Laden und Entladen des Kondensators eine solche auf einer Kurve verlaufende Anderung des Ausgangssignals bewirkt.In the embodiment of FIG. 4, the function transmitter 8 is of the type which generates the output signal in a linear manner, but alternatively a function transmitter can be used which generates an output signal rising along a curved path. Such a function generator can be formed by a time constant element with a capacitor and a resistor, the charging and discharging of the capacitor causing such a change in the output signal running on a curve.
Fig. 6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel. Es unterschei det sich von den beiden oben beschriebenen Ausführungsbei spielen dadurch, daß anstelle der Tiefpässe 4a, 4b, die Analogfilter sind, ein Digitalfilter 10 verwendet wird. Ein A/D-Wandler 9 ist zwischen den Ausgang des Pufferverstärkers 2 und den Eingang des Digitalfilters 10 geschaltet. Ein Be schleunigungssignal vom Pufferverstärker 2 wird vom A/D-Wand ler 9 in ein Digitalsignal umgewandelt und dem Digitalfilter 10 zugeführt, das dieses Digitalsignal arithmetisch verarbei tet und das verarbeitete Signal dem Vergleicher 6 zuführt. Das hier verwendete Digitalfilter 10 ist ein FIR-Digital filter (= ein Digitalfilter mit endlicher Impulsantwortfunk tion), das eine Vielzahl von Verzögerungselementen Z-1 sowie eine Vielzahl von Koeffizientenmultiplizierern K0-Kn, die jeweils mit den Eingängen der Verzögerungsglieder Z-1 ge koppelt sind, umfaßt. Ein verzögerter Beschleunigungswert von jedem Verzögerungsglied Z-1 wird mit einem Koeffizienten des entsprechenden Koeffizientenmultiplizierers K0-Kn multipli ziert, und die resultierenden Produkte sämtlicher Koeffizien tenmultiplizierer werden in einem Addierer 11 aufaddiert. Ein Ausgangssignal vom Addierer 11 wird dem Vergleicher 6 zuge führt, der es wie bei den beiden vorhergehenden Ausführungs beispielen mit dem Schwellenwert Vref vergleicht. Wenn das Ausgangssignal des Addierers 11 den Schwellenwert Vref über steigt, erzeugt der Vergleicher 6 das die festgestellte Kol lision bezeichnende Ausgangssignal Vout. Fig. 6 shows a third embodiment. It differs from the two exemplary embodiments described above in that instead of the low-pass filters 4 a, 4 b, which are analog filters, a digital filter 10 is used. An A / D converter 9 is connected between the output of the buffer amplifier 2 and the input of the digital filter 10 . An acceleration signal from the buffer amplifier 2 is converted by the A / D converter 9 into a digital signal and supplied to the digital filter 10 , which processes this digital signal arithmetically and supplies the processed signal to the comparator 6 . The digital filter 10 used here is an FIR digital filter (= a digital filter with finite impulse response function), which has a large number of delay elements Z -1 and a large number of coefficient multipliers K 0 -Kn, each with the inputs of the delay elements Z -1 are coupled. A delayed acceleration value of each delay element Z -1 is multiplied by a coefficient of the corresponding coefficient multiplier K 0 -Kn, and the resulting products of all coefficient multipliers are added up in an adder 11 . An output signal from the adder 11 is fed to the comparator 6 , which compares it with the threshold value V ref, as in the two previous embodiments. If the output signal of the adder 11 exceeds the threshold value V ref , the comparator 6 generates the output signal V out which denotes the determined collision.
Das Ausgangssignal des Addierers 11, d. h. des Digitalfilters 10, enthält eine Verlagerungskomponente, d. h. einen Vor wärtsruckbetrag des Insassen, ebenso wie bei den vorher gehenden Ausführungsbeispielen, es kann aber viele weitere Komponenten enthalten, die mit dem Analogfilter 4a, 4b der vorhergehenden Ausführungsbeispiele nicht erhalten werden können.The output signal of the adder 11 , that is, the digital filter 10 , contains a displacement component, that is, a forward pressure amount of the occupant, as in the previous exemplary embodiments, but it may contain many other components with the analog filter 4 a, 4 b of the previous exemplary embodiments cannot be obtained.
Selbstverständlich können auch bei dem dritten Ausführungs beispiel dem Vergleicher 7 und dem Funktionsgeber 8 von Fig. 4 entsprechende Glieder verwendet werden, um dem Schwellen wert Vref eine Charakteristik zu geben, die über die Zeit progressiv ansteigt, um die gleichen Ergebnisse wie vorher zu erzielen. Of course, in the third embodiment, for example, the comparator 7 and the function generator 8 of FIG. 4 corresponding elements can be used to give the threshold value V ref a characteristic that increases progressively over time in order to achieve the same results as before .
Auch kann das Digitalfilter 10 außerdem einen Hochpaß wie beim ersten Ausführungsbeispiel aufweisen, um eine Fehlbeur teilung infolge von Niederfrequenzkomponenten im Beschleuni gungssignal zu vermeiden.Also, the digital filter 10 may also have a high-pass filter as in the first embodiment in order to avoid misjudgment due to low frequency components in the acceleration signal.
Geeignete Werte der Koeffizienten der Koeffizientenmultipli zierer K0-Kn können aus Beschleunigungswerten bestimmt wer den, die durch Kollisionsversuche sowie aus dem Grad der Gefahr, der der Insasse ausgesetzt ist und der als Ergebnis von solchen Kollisionsversuchen festgestellt wurde, ermittelt werden, wodurch gefährliche Kollisionen exakter erkannt wer den können.Suitable values of the coefficients of the coefficient multipliers K 0 -Kn can be determined from the acceleration values which are determined by collision attempts and by the degree of danger to which the occupant is exposed and which has been determined as a result of such collision attempts, as a result of which dangerous collisions are more precise recognized who can.
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