JP2005538893A - 衝突識別方法 - Google Patents

Abstract

側方衝突の識別方法が提案されている。ここでは、断熱圧力ないしは断熱温度の上昇を識別するために温度センサまたは圧力センサが設けられている。このようなセンサの信号はローパスフィルタによってフィルタリングされ、感度ブロックの信号に依存して該信号が異なる基準に基づいて検査される。こうするためには、純粋な温度信号および圧力信号の他に、時間による信号の第１の微分および第２の微分の検査も行う。

Description

従来の技術
本発明は、次のような衝突識別方法に関する。すなわち、断熱的な状態変化を表す少なくとも１つの信号に依存して衝突を識別し、該少なくとも１つの信号に対して、少なくとも１つの第１の閾値と第１の比較を行う形式の方法に関する。

ＤＥ１００５７２５８Ｃ１から、温度センサによって側方衝突を識別する方法が公知である。この温度センサは、車両の側方部が変形すると起こる断熱温度上昇を測定する。ここでは、絶対的な温度上昇および温度勾配を検出し、所定の閾値と比較することにより、側方衝突であるか否かが判定される。２つの閾値を上回っただけで側方衝突信号が生成され、加速度センサによって妥当性検査が行われる。この妥当性検査および衝突信号に依存して、場合によっては乗員拘束手段が駆動される。

ＥＰ６６７８２２Ｂ１から、車両ボディの大幅に閉鎖された側方部において、断熱圧力上昇を衝突の評価パラメータとして識別する圧力センサが公知である。ここでも妥当性センサが設けられており、１ｋＨｚ未満の信号がフィルタリングされるように構成されている。

ＤＥ１９８３０８３５Ｃ２から、乗員拘束手段のトリガ方法が公知である。ここでは、センサ装置から圧力信号が出力される。衝突を識別するアルゴリズムは、圧力信号の変化に依存する可変の閾値を使用する。

ＤＥ１９６１９４６８Ｃ１から、車両において側方衝突から保護するために乗員拘束手段をトリガする方法が公知である。ここでは、圧力信号の平均値信号および該圧力信号の上昇に依存して、乗員拘束手段をトリガする。

従来技術で提案された、圧力信号ないしは温度信号を評価するためのアルゴリズムの問題点は、本当の衝突と区別するのが困難な非トリガ事例が存在することである。特に、サッカーボールの衝突、足蹴り、または少なくともドアを非常に激しく打つことによって圧力信号ないしは温度信号が生成される。これらは一般的に、低速度を伴う杭の衝突と区別するのが非常に困難である。

本発明の利点
それに対して、独立請求項の構成を有する本発明の衝突識別方法は、圧力信号ないしは温度信号がまず、約４００Ｈｚでローパスフィルタリングされるという利点を有する。というのも、圧力信号ないしは温度信号中の衝突に関係するデータは、信号の低周波成分に存在するからだ。このようなローパスフィルタリングはさらに、信号導出の感度を重要な信号特性のスケーリングに適合するのに必要である。とりわけ第１の比較によって、アルゴリズムの感度が検出される。この閾値は、該閾値の絶対値を正の方向にも負の方向にも上回ることによって、別の比較を使用するアルゴリズムが開始されるように調整される。この別の比較は別の種類とすることができる。最も簡単な比較は、圧力信号または温度信号自体である。こうすることによってたとえば、固い障害物との高速の衝突である場合、または、ドアが後になって初めて当たる勾配を伴う衝突である場合でも、トリガまたは衝突の識別を行うことができる。圧力変化または温度変化を使用する場合、これによって高速の柱衝突、すなわち、比較的妨害されずに局所だけ車両に食い込む衝突が識別される。第３の経路では、第１の微分と第２の時間的に後続の微分との積が閾値と比較されるように構成されている。第１の微分および第２の微分は双方とも、ゼロより大きくなければならない。この経路の目的は、大きな上昇より先行する大きな正の湾曲を検出することである。ここに挙げた変形形態は一手段であり、別の形態も考えられる。

ローパスフィルタと、微分演算子の単独ないしは二重の適用とを組み合わせることにより、１つないしは２つのバニシングモーメント（消滅モーメント、verschwindende Momente）を有するいわゆるウェーブレットフィルタリングが実現される。大まかに言うと、１つのバニシングモーメントを有するウェーブレットが所定のスケーリングによる信号の変化を検出し、２つのバニシングモーメントを有するウェーブレットが、どちらかというと信号の湾曲を検出する。大きな上昇に先行するこのような信号経過、正の湾曲は、侵入するオブジェクトが比較的頑強な構造体に当たることにより、車両への侵入すなわち食い込みが幾らか制動された場合に現れる。この比較的頑強な構造体は、たとえばＢピラーまたは補強管である。その際に相応の構造体が変形すると、オブジェクトの侵入はその分だけ速くなる。この作用は、侵入するオブジェクト、ここでは軟質の障壁が歪むことによっても引き起こされる。サッカーボール、足蹴りまたは自転車によるいわゆるミスユース、すなわち誤トリガの場合、このような作用が起こる頻度は低いので、クリティカルなミスユースと、たとえば緩慢な柱衝突および軟質の障壁の衝突とを区別するために非常に良好な基準が得られる。ミスユースとトリガ衝突との区別は、このアルゴリズムを介して行わなければならない。というのも、いわゆるミスユースの際には妥当性センサも作動されることがあるからだ。すなわち、感度検査を行って感度の閾値を超える結果になった後は、この経路のうち１つだけをトリガするだけでよい。すなわち、信号自体か、または第１の微分か、または第１の微分と乗算された第２の微分だけをトリガするだけでよい。

従属請求項に記載された構成および発展形態によって、従属請求項に記載された衝突識別方法を有利に改善することができる。

特に有利なのは、第１の閾値または少なくとも第２の閾値を時間経過で適合させることである。すなわち、圧力信号または温度信号に依存して、または該圧力信号または温度信号の微分に依存して閾値を適合し、適切に特定の状況に応答できるようにする。たとえば、圧力上昇または温度上昇を引き起こし誤トリガを発生させる可能性のある状況が識別された場合、所定の時間にわたって閾値を上昇させた後に低減させる。本発明の方法は、とりわけ側方衝突の識別に適している。本発明の方法を側方衝突検出に使用する場合、場合によっては前方衝突信号によって感度を調整することもできる。すなわち、こうすることによって衝突時に、前方衝突が不必要に側方保護装置のトリガを引き起こしてしまうことが回避される。

図面
本発明の実施例が図面にて示されており、以下の説明において詳述される。

図１ 本発明の方法を使用する装置のブロック回路図である。

図２ 圧力センサを評価するための本発明の方法のブロック図である。

図３ 温度信号を評価するための本発明の方法のブロック図である。

図４ 典型的な信号経過を示している。

図１は、本発明の方法が実施される装置のブロック回路図である。断熱状態変化を評価する２つの衝突センサ１および２がそれぞれ、制御装置３に接続されている。さらに制御装置３には、第３のデータ入力端を介して妥当性センサ４が接続されている。データ出力端を介して、制御装置３は乗員拘束システムに接続されている。オプションとして、制御装置３を乗員分類部に接続して、各乗員に適した乗員拘束手段のみがトリガされるようにすることもできる。

車両部分における断熱状態変化に依存して信号を送出する衝突センサ１および２は、圧力センサであるかまたは温度センサである。これらのセンサは、大部分は閉鎖されていて該車両部分の変形時に断熱圧力の上昇が引き起こされる車両部分に配置されている。このような形式の衝突センシングは特に高速であり、たとえば加速度センサの信号より優先される。センサ１および２は、信号調整部と、アナログ／デジタル変換器と、送信モジュールとを有しており、この送信モジュールによって信号は制御装置３へ伝送される。すなわちセンサ１および１は、その機能ゆえに制御装置３の外側に配置されている。両センサ１および２が側方衝突センサとして機能する場合、これらは車両の側方部に配置され、たとえばドアに配置される。側方衝突センサを２つ使用する代わりに、それ以上の数の側方衝突センサを使用することもでき、たとえば各側方部ごとに合計４つ使用することもできる。付加的に後方衝突および前方衝突のために、このようなセンサを取り付けることもできる。これらのセンサ信号は制御装置３にて評価され、この制御装置３はそのためにプロセッサを有する。しかし、たとえばエアバッグまたはシートベルトテンショナ等の乗員拘束手段５をトリガするためには、センサ１および２の信号を別のセンサ４によって妥当性検査しなければならない。こうするために加速度センサが使用される。択一的に、妥当性検査のために音響体センサまたは環境センサ系を使用することもできる。センサ４も、測定信号を制御装置３へ伝送するために、信号調整部と、アナログ／デジタル変換器と、送信モジュールとを有している。センサ１，２および４はそれぞれ、マイクロメカニカル技術で構成することができる。というのもこれは、大量生産かつ高精度で製造できる製造技術だからだ。センサ４を制御装置３内に、特に同一のケーシング内に配置することができる。外付けされたセンサ１，２および４はここでは、単方向の接続を介して制御装置３に接続されている。すなわちセンサ１，２および４はそれぞれ、データを制御装置へ送信し、制御装置はこれらのデータを評価するが、制御装置３はセンサ１，２および４へデータを送信しない。そのため、制御装置３は線路にそれぞれ直流電流を印加し、この直流電流からセンサ１，２および４はそれぞれエネルギーを取り出す。たとえば振幅変調またはパルス幅変調等の電流変調によって、センサ値はこの直流電流に重畳される。択一的に、双方向接続をそれぞれ使用するか、または前記センサを接続するバスを使用することもできる。

図２は、圧力センサを評価するための本発明の方法のブロック回路図である。圧力信号Ｐはローパスフィルタ２０１に供給される。というのも、圧力信号中の衝突に関連するデータはこの信号の低周波成分に存在するからである。それゆえこの第１のステップでは、約４００Ｈｚまでのローパスフィルタリングが行われる。このローパスは、適切な精度を達成するために有利には、３次のローパスである。このアルゴリズムまたは方法では、第１の微分および第２の微分が使用されるので、微分の感度を重要な信号特性の時間的スケーリングに適合させるためには、ローパスフィルタリングが不可欠である。

その後ローパスフィルタ２０１の信号は、感度ブロック２０２と、フィルタリングされた圧力信号２０３のための閾値比較器と、別の閾値比較器２０４と、第３の閾値比較器２０５へ伝送される。前記別の閾値比較器２０４は、圧力の時間微分を閾値と比較し、前記第３の閾値比較器２０５は、圧力の第１の微分によって乗算された圧力の第２の微分と別の閾値とを比較する。ブロック２０５および２０５はそれぞれ微分関数を有しており、これによって圧力の時間微分を行うか、ないしは圧力の第２の時間微分を行う。ブロック２０２〜２０５は時間に依存する閾値を有しており、この閾値と信号とが比較される。閾値は信号自体に依存して変更される。ここで考慮されるのは、特定の信号特性の場合に特定の物理的な状況を考慮して、誤トリガを回避しなければならないということである。ブロック２０３〜２０５を作動させるためには、感度ブロック２０２において圧力信号Ｐが、時間に依存する閾値を上回らなければならない。ここで使用される時間依存閾値は、アルゴリズムが開始されると上昇し、経過するにつれて再び低減される。このことが有利である理由は、特に最初にドアが当たらない衝突時と、緩慢な衝突時には、ドアの変形は比較的長い時間がかかり、ドアは常に密閉されていないので、容量変化に相応する圧力変化に信号が到達しないことである。

ブロック２０３では、時間に依存する簡単な閾値が圧力信号自体に適用され、とりわけ硬い障害物との高速な衝突によってトリガするのに使用される。この閾値は、ドアに遅延して初めて当たりエアバッグのトリガは必ずしも必要でないが、自動車が非常に激しく損傷される可能性があるので大抵の場合にはエアバッグのトリガが期待される傾きを有する衝突時にも使用される。一般的にはこのことは、全壊に繋がる。

ブロック２０４ではまず、フィルタリングされた圧力信号は、時間にしたがって１回微分される。こうすることによって圧力変化すなわち傾きが得られる。その後、ブロック２０４でこの圧力変化に、時間に依存する別の閾値が適用される。この閾値は、圧力変化に依存して変化もする。こうすることにより、とりわけ高速の柱衝突が識別される。すなわち、比較的妨害されずに局所的にのみ車両に食い込むオブジェクトとの衝突前に識別される。

ブロック２０５では、時間に依存する閾値が、圧力信号の第１の微分と第２の時間的に後続する微分との積に設定される。これらの微分は、双方ともゼロより大きくなければならない。このためブロック２０５は、圧力信号を時間的に１回微分するための相応の機能および時間的に２回微分するための機能を有する。ここでは、大きな上昇以前に大きな正の湾曲が検出されなければならない。このような信号経過は、侵入するオブジェクトが比較的硬いオブジェクトに当たることにより、侵入が制動される場合に現れる。前記比較的硬いオブジェクトは、たとえばＢピラーまたは補強管である。その際に相応の構造が歪んだ場合、該オブジェクトはその分だけ速く侵入する。この作用は、侵入するオブジェクトの変形、軟質な障壁、車両によっても引き起こされる。たとえばサッカーボール、足蹴りまたは自転車による誤トリガの場合、このような作用が発生するのはかなり稀であるから、これによってクリティカルな誤トリガと、たとえば緩慢な柱衝突および軟質の障壁の衝突とを区別するための非常に良好な基準が得られる。誤トリガとトリガ衝突との区別はアルゴリズムを介して行わなければならない。というのも上記の誤トリガ時には、たとえばセンサ４等の妥当性センサも作動されてしまうからだ。

ローパスフィルタ２０１と、ブロック２０５における微分演算子の単独ないしは２重の適用とを組み合わせることにより、１つないしは２つのバニシングモーメントでのウェーブレットフィルタリングが実現される。大まかに言うと、１つのバニシングモーメントを有するウェーブレットは信号の変化を所定のスケーリングによって検出するのに対し、２つのバニシングモーメントを有するウェーブレットは、どちらかというと信号の湾曲を検出する。

ブロック２０２はＡＮＤゲート２０７に接続されており、ブロック２０３〜２０５はＯＲゲート２０６に接続されている。ＯＲゲート２０６の出力端は、ＡＮＤゲート２０７の第２の入力端に接続されている。換言すれば、感度２０２が閾値比較時に、圧力信号が第１の閾値を上回ったことを識別し、かつブロック２０３〜２０５のうち少なくとも１つが、閾値を超えたことを識別した場合のみ、ＡＮＤゲート２０７の出力端に論理的１が出力され、ブロック２０８においてトリガ判定が下される。その際には、妥当性センサの信号も一緒に考慮される。

図３には、第２のブロック回路図が示されている。ここでは本発明の方法は、温度センサに関して図示されている。温度信号Ｔはローパスフィルタ９へ、上記の理由のために伝送される。ここでも、衝突に関連するデータは低周波成分に含まれているので、ローパスフィルタリングはここでも約４００Ｈｚで行われる。同様のことがローパスフィルタリングにも当てはまるのは、ここでも第１の微分および第２の微分が衝突の識別のために使用されるからだ。フィルタリングされた信号は、ローパスフィルタ９の出力端からブロック１１〜１４へ出力される。ブロック１１では、本発明による方法の感度が検出される。ブロック１２では温度が、時間に依存する閾値と比較される。この閾値もまた、その時点の温度信号に依存して変更される。ブロック１３ではここでも、温度の微分が別の閾値と比較される。この別の閾値も時間に依存する。ブロック１４では圧力評価と同様に、温度の第１の微分と温度の第２の微分との積が形成される。この第２の微分は、幾らか時間的に遅延して得られた微分である。ブロック１２，１３および１４は、ＯＲゲート１５のデータ入力端に接続されている。ＯＲゲート１５の出力端は、ＡＮＤゲート１６の第１のデータ入力端に接続されており、このＡＮＤゲート１６の第２のデータ入力端は、感度ブロック１１に接続されている。ブロック１７では、妥当性検査および衝突識別が行われる。感度ブロック１１はさらに、フロントエアバッグ１０から信号を受け取る。

信号が閾値を超えたこと、特に絶対値で、すなわち正の方向または負の方向に閾値を超えたことを感度１１が識別すると、ブロック１２〜１４は比較を開始する。負の閾値を下回るとこれらの比較が開始されるのは、このことはドアが強く閉鎖された場合にのみ起こり得るからだ。その際には、ドアの内装カバーがその慣性に起因してドアから軽く浮き上がるので、ドア内部に負圧すなわち温度低下が発生する。この戻り振動によって、圧力上昇すなわち温度上昇が発生する。この温度上昇は、開始アルゴリズムより幾らか遅延して発生した場合、比較的容易に終了する。というのも一般的には、閾値は比較的敏感でないように調整されているからだ。

ブロック１１では、アルゴリズムの感度が検出される。その際、他の３つのブロック１２〜１４がアクティブになるためには、時間に依存する閾値を温度が上回らねばならない。この時間に依存する閾値は、付加的なパラメータ１０に影響され、特に、フロントエアバッグがトリガされたか否かというフラッグに影響される。この場合、ドア容量の圧縮ひいては温度上昇を引き起こす圧力波が発生し、これは温度センサによって検出される。こうすることによってシステムは、可能性のある側方衝突に対して精度が高くなる。側方衝突が後続しても正確にトリガするため、時間に依存する閾値はブロック１１にて、圧力波の持続時間にわたって相応に上昇される。

使用される時間依存閾値は、アルゴリズムの開始後に上昇され、後の経過で再び減少させることができる。このことは特に、最初にドアが当たらない衝突時および緩慢な衝突時にはドアの変形は幾らか長い時間持続し、常にドアは気密でないことから、信号が所期の温度変化に到達しないので、有利である。

ブロック１１では、時間に依存する簡単な閾値が温度信号自体に適用されており、とりわけ、硬質の対象物との高速の衝突によってトリガするために使用され、また、ドアに非常に遅延して初めて当たりエアバッグのトリガは必ずしも必要ではないが大抵は期待される、傾斜を有する衝突時にも使用される。というのも、車は非常に激しく損傷されており、一般的には全壊であるからだ。

ブロック１３では、時間に依存する閾値が温度変化に適用される。この経路はとりわけ、高速の柱衝突によってトリガするために使用される。すなわち、比較的妨害されずに局所的にのみ車両に食い込むオブジェクトとの衝突によってトリガするために使用される。

次のブロック１４は、第１の微分と第２の時間的に後続の微分との積に適用される時間依存閾値である。これらの微分は双方とも、ゼロより大きくなければならない。このブロック１４の目的は、大きな上昇に先行する正の大きな湾曲を検出することである。ローパスフィルタと、微分演算子の単独ないしは２重の適用との組み合わせにより、１つないしは２つのバニシングモーメントでのウェーブレットフィルタリングが実現される。大まかに言うと、１つのバニシングモーメントを有するウェーブレットによって、信号の変化を所定のスケーリングによって検出し、２つのバニシングモーメントを有するウェーブレットによって、どちらかというと信号の湾曲を検出する。侵入するオブジェクトが固い構造に当たり、たとえばＢピラーまたは補強管等に当たると、このような信号経過が現れる。これによって、侵入は幾らか制動される。相応の構造が変形すると、オブジェクトはその分だけ高速に食い込む。このような作用は、侵入するオブジェクトが変形することによっても引き起こされ、軟質の障壁によっても引き起こされる。サッカーボール、足蹴りまたは自転車等の誤トリガの場合、このような作用はごく稀にしか発生しないので、これによってクリティカルな誤使用と区別するための非常に良好な基準が得られる。このクリティカルな誤使用はすなわち誤トリガであり、たとえば緩慢な柱衝突および軟質の障壁の衝突等である。誤トリガとトリガ衝突との区別はアルゴリズムを介して行わなければならない。というのも、上記の誤トリガの際には妥当性センサも作動されてしまうからだ。したがってブロック１２〜１４は、相互に独立してトリガ判定を下す。その後、最終的な判定に達するためには、これらのトリガ判定を、車に取り付けられた別のセンサからの妥当性信号によって確定しなければならない。すなわち、ブロック１２〜１４のうち少なくとも１つが衝突を示す場合、ＯＲゲート１５は論理的１をＡＮＤゲート１５へ出力する。感度ブロック１１も論理的１を出力する。というのも、ブロック１２〜１４はその場合だけ動作することができるからだ。この場合、ＡＮＤゲート１６はブロック１７へ論理的１を送出し、ブロック１７はこの衝突識別をセンサ４の妥当性信号に依存して、乗員拘束手段５のトリガのために使用する。

図４には、側方部における圧力と時間との依存関係がグラフで示されている。横軸１８には時間がプロットされており、縦軸１９には圧力がプロットされている。曲線１００は、２５ｋｍ／ｈの自転車衝突時の圧力経過であり、曲線２００は、Ｂピラー近傍での２０ｋｍ／ｈの柱衝突時の圧力経過である。ブロック１４ないしは５によってのみ、両ケースを正確に分類して、適時にトリガ判定を下すことができる。

本発明の方法を使用する装置のブロック回路図である。 圧力センサを評価するための本発明の方法のブロック図である。 温度信号を評価するための本発明の方法のブロック図である。 典型的な信号経過を示している。

Claims (9)

1. 衝突の識別方法であって、
   断熱的な状態変化を表す少なくとも１つの信号（Ｐ，Ｔ）に依存して衝突を識別し、
   該少なくとも１つの信号（Ｐ，Ｔ）と少なくとも１つの第１の閾値との第１の比較を行う形式の方法において、
   該少なくとも１つの信号（Ｂ、Ｔ）を前記第１の比較前にローパスフィルタリング（２０１，９）し、
   衝突を、該少なくとも１つの信号から導出された量と少なくとも１つの第２の閾値とを比較する少なくとも１つの第２の比較と前記第１の比較とに依存して識別し、
   前記第１の比較を使用して、前記第１の閾値の絶対値を超えた後にだけ前記少なくとも１つの第２の比較を行うことにより、該識別方法の感度を調整することを特徴とする識別方法。
2. 前記第１の閾値および／または第２の閾値を時間的経過で適合する、請求項１記載の識別方法。
3. 該少なくとも１つの信号（Ｐ，Ｔ）の大きな時間微分として使用する、請求項１または２記載の識別方法。
4. 前記第２の比較を、第１の時間微分と第２の時間微分との積の検査のために行う、請求項３記載の識別方法。
5. 側方衝突を識別するために使用する、請求項１から４までのいずれか１項記載の識別方法。
6. 前方衝突に依存して前記第１の閾値を変更する、請求項４記載の識別方法。
7. 前記少なくとも１つの第２の閾値をまず上昇させ、その後再び低減させる、請求項１から５までのいずれか１項記載の識別方法。
8. 衝突の識別に依存して、少なくとも１つの妥当性信号によって、乗員拘束手段のトリガ判定を下す、請求項１から７までのいずれか１項記載の識別方法。
9. 制御装置の使用方法において、
   請求項１から７までのいずれか１項記載の識別方法で制御装置を使用することを特徴とする使用方法。

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