JP2008536738A - 乗員保護装置に対するトリガ信号生成のための方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
本発明は衝突クラス分けのための複数のセンサデータが検出され評価される乗員保護装置のためのトリガ信号生成方法に関しており、さらにこの方法を実行するための装置も含んでいる。前記方法によれば、衝突相対速度(vrel)の検出のために、x軸方向で所定の間隔距離(d)だけずらされて配置された少なくとも2つの測定点(10′,12′,14′)からの信号(a(10),a(12),a(14))が評価され、さらに第1のセンサ(10,12,14)によって第1の測定点(10′,12′,14′)で検出されたクラッシュ信号とさらなるセンサ(10,12,14)によってさらなる測定点(10′,12′,14′)で検出されたクラッシュ信号の間の時間間隔(Δt)が求められる。
Description
本発明は請求項1の上位概念による乗員保護装置に対するトリガ信号生成のための方法及びそれに対応する装置に関している。
背景技術
歩行者と車両の間の衝突事故の際の歩行者の負傷を軽減させるためのEU法冒頭の勧告によれば、新たな車両は、衝突の際の歩行者の負傷をこのEU法で求められている限界内に留めなければならない。
歩行者と車両の間の衝突事故の際の歩行者の負傷を軽減させるためのEU法冒頭の勧告によれば、新たな車両は、衝突の際の歩行者の負傷をこのEU法で求められている限界内に留めなければならない。
それに対応する歩行者負傷軽減のための第1の構想では、バンパーと車両デザインにおける変更によって歩行者のためのクラッシャブルゾーンを確保し、そのような積極的解決策によって負傷リスクの低減を画策している。
また第2の構想によれば適切なセンサ系によって歩行者の衝突が識別され、引き続き歩行者保護装置の積極的な駆動制御、例えばAピラーにおける外部エアバックのトリガ、及び/又は所要のクラッシャブルゾーン獲得のためのボンネットの跳ね上げなどが引き起こされる。これらの積極的な手段のもとでは様々なセンシング技術、例えば加速度センサ、圧力センサ、ノッキングセンサ、圧電センサ、光センサなどが利用されている。
その上さらにエアバックやベルトプリテンショナーなどの乗員保護装置をトリガする信号を生成するための方法や装置では、衝突事故の識別やそのクラス分けをするために多数のセンサを備えていることが公知である。衝突事故の早期識別とそのクラス分けを達成するために通常はいわゆるアップフロントセンサ系が前方のクラッシャブルゾーンに用いられている。
発明の利点
請求項1の特徴部分を備えた本発明による乗員保護装置に対するトリガ信号生成のための方法は次のような利点を有している。すなわち衝突事項の際にx軸方向で所定の間隔距離だけずらされて配置された少なくとも2つの測定点においてセンサにより検出された信号の評価によって非常に正確な相対速度が求められることである。これにより硬い障害物とのゆっくりな速度での衝突、例えば乗員保護手段のトリガを必要としない時速15kmでの堅い壁との衝突事故が、乗員保護手段のトリガを必要とする例えば時速64kmでの変形可能な障壁との衝突などのようなそれほど硬度でない障害物との高速な衝突事故から区別されるようになる。アップフロントセンサなしのシステムでは難しい問題が提起されている。なぜなら加速度センサとして構成される中央のセンサ郡(これらは通常は車両トンネルに設けられている)が前記した両ケースにおいて類似した加速度信号しか検出できないからである。
請求項1の特徴部分を備えた本発明による乗員保護装置に対するトリガ信号生成のための方法は次のような利点を有している。すなわち衝突事項の際にx軸方向で所定の間隔距離だけずらされて配置された少なくとも2つの測定点においてセンサにより検出された信号の評価によって非常に正確な相対速度が求められることである。これにより硬い障害物とのゆっくりな速度での衝突、例えば乗員保護手段のトリガを必要としない時速15kmでの堅い壁との衝突事故が、乗員保護手段のトリガを必要とする例えば時速64kmでの変形可能な障壁との衝突などのようなそれほど硬度でない障害物との高速な衝突事故から区別されるようになる。アップフロントセンサなしのシステムでは難しい問題が提起されている。なぜなら加速度センサとして構成される中央のセンサ郡(これらは通常は車両トンネルに設けられている)が前記した両ケースにおいて類似した加速度信号しか検出できないからである。
正確な衝突相対速度の情報は有利な形式でトリガ信号生成の際により確実で堅固な乗員保護装置の駆動制御を可能にさせる。それにより乗員の最適な保護が不要な乗員保護装置のトリガによって引き起こされる無駄なコストの削減と同時に達成できる。本発明の方法によれば、得られたセンサ信号に基づく相対速度との関連付けのもとで、ある対象との衝突が識別された時点で存在している状況が乗員保護装置のトリガないしは作動化を必要とするのか否かが有利に判断される。
請求項10項の特徴部分を備えた本発明による乗員保護装置に対するトリガ信号生成のための装置は、本発明による乗員保護装置に対するトリガ信号生成のための方法の実施に必要な手段を含んでいる。
従属請求項にあげられている手段と改善構成によれば、請求項1に記載されている本発明による乗員保護装置に対するトリガ信号生成方法と請求項10に記載されている本発明による乗員保護装置に対するトリガ信号生成装置の有利な改善例が可能となる。
特に有利には、歩行者保護装置の少なくとも2つのセンサの信号が評価される。それにより例えばエアバックやベルトプリテンショナーなどの乗員保護手段の最適なトリガを可能にさせるために、これらの同じセンサ郡を歩行者識別のため以外にも衝突事故識別や衝突事故クラス分けのためのアップフロントセンサとして用いることが可能となる。これによって付加的なアップフロントセンサのためのコストが節約できる。
衝突相対速度の算出のために例えば少なくとも3つの測定点が対称的に車両バンパー内に配設され、それぞれの所属の加速度センサからの信号が検出される。この場合第1の測定点は車両バンパーの中央に設けられ、第2の測定点は走行方向でみて第1の測定点よりも左方に設けられ、第3の測定点は走行方向でみて第1の測定点よりも右方に設けられる。所定の間隔は、第2の測定点と第3の測定点の間の想定接続線から第1の測定点までの垂線の距離に相応している。この間隔はバンパーの構造によって定められる。バンパーは通常は湾曲形に構成されているので、第2及び第3の測定点は走行方向において所定の間隔距離dだけさらに第1の測定点よりも後方に配置されている。ここにおいて障害物に衝突すると、この時点においてまず最初に第1の加速度センサが衝突信号を生成する。所定の期間が経過した後では、2つの外側の加速度センサが当該衝突に基づいてクラッシュ信号をより正確にはさらなる加速度センサが当該障害物と接触した時点で生成する。所定の間隔距離を進行するのに要する期間は既知であるので、これらの情報からは有利には衝突相対速度が算出できる。
x軸方向及び/又はy軸方向にずらされて配置された少なくとも2つの測定点によれば、対応する加速度センサによって検出された信号が有利にはさらに付加的に、衝突点の検出及び/または衝突箇所の検出のために評価可能である。
加速度センサのうちの1つから検出された第1のクラッシュ信号の検出時点は例えば衝突時点として送出される。第2及び第3の加速度センサの信号の評価によれば、対称的な衝突の有無若しくは非対称的な衝突の有無が識別可能である。それにより本発明の方法によれば、歩行者保護システムの加速度センサの評価によって、高コストなセンサユニットを必要とすることなくプリクラッシュシステムと原理的に同じような識別能力を備えることができる。
その上さらに本発明による方法によれば、有利には天候に起因する影響を全く受けることなく、あらゆる対象のもとで全ての速度領域において評価が可能となる。それに対して従来方式のシステムの多くでは、運転中に所定の対象のもとでは天候若しくは速度に起因する問題が信号検出の際には生じていた。
所定の衝突相対速度及び/又は所定の衝突時点及び/又は所定の対称性は有利には、後続する人員保護装置のトリガ方法に使用できる。つまり所定の特徴部分は乗員保護手段のトリガ装置にも歩行者保護手段のトリガ装置にも利用することが可能である。
図面
本発明の実施例は図面に示されており、さらに以下の明細書でも詳細に説明される。この場合、
図1は本発明による方法の実施のための装置の概略的なブロック回路図を示した図であり、
図2は、時間差分Δtを間隔dに依存して確定するための距離/時間ダイヤグラムを示した図であり、
図3は、堅い壁に対し15km/hの速度で衝突した場合の加速度信号を概略的に示した図であり、
図4は、堅い壁に対し15km/hの速度で衝突した場合の加速度信号の極大値を概略的に示した図であり、
図5は、変形可能な隔壁に対し64km/hの速度でオフセット衝突した場合の加速度信号を概略的に示した図であり、
図6は、変形可能な隔壁に対し64km/hの速度でオフセット衝突した場合の加速度信号の極大値を概略的に示した図である。
本発明の実施例は図面に示されており、さらに以下の明細書でも詳細に説明される。この場合、
図1は本発明による方法の実施のための装置の概略的なブロック回路図を示した図であり、
図2は、時間差分Δtを間隔dに依存して確定するための距離/時間ダイヤグラムを示した図であり、
図3は、堅い壁に対し15km/hの速度で衝突した場合の加速度信号を概略的に示した図であり、
図4は、堅い壁に対し15km/hの速度で衝突した場合の加速度信号の極大値を概略的に示した図であり、
図5は、変形可能な隔壁に対し64km/hの速度でオフセット衝突した場合の加速度信号を概略的に示した図であり、
図6は、変形可能な隔壁に対し64km/hの速度でオフセット衝突した場合の加速度信号の極大値を概略的に示した図である。
実施例
車両は衝突識別と衝突クラス分けのために多数のセンサを有している。通常はいわゆるアップフロントセンサが前方のクラッシュゾーンに用いられており、これは早期の衝突識別と衝突クラス分けを達成するためである。その他にも車両のバンパー内に複数配設された加速度センサを有する歩行者保護システムが公知である。ここでは歩行者との衝突識別と歩行保護手段のトリガ決定を支援するためにこれらの加速度センサからの信号が評価されている。
車両は衝突識別と衝突クラス分けのために多数のセンサを有している。通常はいわゆるアップフロントセンサが前方のクラッシュゾーンに用いられており、これは早期の衝突識別と衝突クラス分けを達成するためである。その他にも車両のバンパー内に複数配設された加速度センサを有する歩行者保護システムが公知である。ここでは歩行者との衝突識別と歩行保護手段のトリガ決定を支援するためにこれらの加速度センサからの信号が評価されている。
本発明によれば、衝突相対速度の検出のために、x軸方向で所定の間隔をおいてずらされて配置された少なくとも2つの測定点からの信号を評価し、第1の測定点にて第1のセンサによって検出されたクラッシュ信号と、さらなる測定点にてさらなるセンサによって検出されたクラッシュ信号との間の時間間隔を確定することが提案されている。
これらの信号を検出するためのセンサはそれぞれの測定点に配設されるか又はそれぞれの測定点と機械的に結合されている。そのためこの良好な機械的結合によってバンパーへの衝突は直ちに所属のセンサに伝達される。これらのセンサは有利には加速度センサとして構成されており、この場合のクラッシュ信号は各加速度センサによって検出された加速度信号のそのつどのピーク値に相応する。
図1からも明らかなように、乗員保護装置に対するトリガ信号生成のための当該方法を実施する装置の当該実施例は車両バンバー20内に配置された3つの加速度センサ10,12,14と、これらの加速度センサ10,12,14の信号a(10),a(12),a(14)を受信して評価する評価/制御ユニット30を含んでいる。加速度センサ10,12,14は、それぞれ点線で表された測定点10′,12′,14′と機械的に結合されており、そのため衝突は直ちに所属のセンサ10,12,14に伝送される。図には示されていない代替的な実施形態によれば、前記測定点10′,12′,14′と所属センサ10,12,14の組み付け場所は一致しており、それによってそれぞれのセンサが1つの衝突を直に検出する。
さらに図1から明らかなように、これらの3つの測定点10′,12′,14′は車両バンパー20内に対称的に配設されており、この場合第1の加速度センサ10は、当該車両バンパー20内に配設されている第1の測定点10′と結合されており、第2の加速度センサ12は、走行方向でみて前記第1の測定点10′の左方に配設された第2の測定点12′と結合されており、第3の加速度センサ14は、走行方向でみて第1の測定点10′の右方の配設された第3の測定点14′と結合されている。第1の測定点10′は、第2の測定点12′若しくは第3の測定点14′に対し、x軸方向で所定の間隔距離dだけずらされて配置されている。この所定の間隔dは、第2の測定点12′と第3の測定点14′を結ぶ想定接続線bと、第1の測定点10′の間の垂線の距離に相応している。間隔距離dは車両バンパー20の構造によって定められる。バンパー20は通常は湾曲形に構成されているので、第2及び第3の測定点12′、14′は図示のような対称的配置構成の場合には、間隔距離dだけさらに第1の測定点10′よりも後方に配置される。ここにおいて障害物に衝突すると、まず最初に第1のセンサ10が衝突信号、すなわちピーク値の加速度信号a(10)を記録する。所定の時間間隔Δtが経過した後では、第2及び/又は第3の加速度センサ12,14もまたクラッシュ信号、すなわちピーク値の加速度信号a(12)及び/又はa(14)を、詳細には第2の測定点12′及び/又は第3の測定点14′が当該障害物と接触した時点で記録する。評価及び制御ユニット30は、衝突相対速度vrelの算出のために、第1の加速度センサ10によって検出されたクラッシュ信号と第2及び/又は第3の加速度センサ12,14によって検出されたクラッシュ信号の間の時間間隔Δtを求める。これらのクラッシュ信号はそれぞれ各加速度センサ10,12,14によって検出された加速度信号a(10),a(12),a(14)のピーク値に相応している。測定点間の間隔dは既知であるので、衝突相対速度vrelは以下の式(1)、
vrel=d/Δt--------------------------------------------(1)
に従って算出することが可能である。
vrel=d/Δt--------------------------------------------(1)
に従って算出することが可能である。
第1の測定点10′から、第2及び第3の測定点12′、14′の間の想定接続線bまでの距離dは、構造形態に起因して5cm〜15cmの範囲にある。それ故にここで求められるのは3〜25ms内で関与する15〜65km/hの衝突速度範囲に関してである。図2には、間隔距離dに依存した時間差分Δtの算出のための、15〜65km/hの範囲の複数の速度特性曲線を伴った距離/時間ダイヤグラムが示されている。隣接する2つの速度特性曲線の間の差分は5km/hである。図示の実施例では間隔距離d=80mmである。
衝突相対速度vrelの計算のために評価/制御ユニット30は、加速度信号a(10),a(12),a(14)の極限値を求める。算出された衝突相対速度vrelは衝突クラス分けの改善のために利用される。つまり衝突閾値の算出向上のために利用される。以下の明細書では図3から図6を参照させて加速度信号a(10),a(12),a(14)の極限値の算出を説明する。図3と図4には、時速15kmのゆっくりとした速度で堅い壁に衝突した場合に発生する信号が表されており、図5及び図6には、時速64kmのより早い速度で変形可能な隔壁に衝突した場合に発生する信号が示されている。
図3には、時速15kmの速度で堅い壁に衝突した際の加速度センサ10,12,14の加速度信号a(10),a(12),a(14)が示されている。これらの加速度信号a(10),a(12),a(14)の相応に得られる極限値は図4に示されている。図3及び図4から明らかなように、第1の加速度センサ10は約1msの経過後に加速度ピーク値を測定している。第2及び第3の加速度センサ12,14は、約20msの経過後に、明らかに150gよりも大きな加速度を記録している(重力加速度g=9.81m/s2)。それにより評価及び制御ユニット30は、第1の加速度信号a(10)のピーク値と、第2及び/又は第3の加速度信号a(12),a(14)のピーク値の間の時間差分Δt=19msを算出する。所定の間隔距離d=80mmを用いることにより、このケースでは前記式(1)に従って衝突相対速度vrel=80mm/19ms=4.2m/s=15.2km/hが得られる。
図5には、時速64kmの速度で変形可能な隔壁に衝突した際の加速度センサ10,12,14の加速度信号a(10),a(12),a(14)が示されている。これらの加速度信号a(10),a(12),a(14)の相応に得られる極限値は図6に示されている。図5及び図6から明らかなように、第1の加速度センサ10は約1msの経過後に加速度ピーク値を測定している。それに対して第2の加速度センサは、約5msの経過後に150gよりも大きな加速度ピーク値を測定している。それにより評価及び制御ユニット30は、時間差分Δt=4msを算出する。所定の間隔距離d=80mmを用いることにより、前記式(1)に従って衝突相対速度vrel=80mm/4ms=20m/s=72km/hが得られる。
このような情報が図には示していない中央制御装置に乗員保護手段のトリガのために供給されると、当該中央制御装置内に配置されている加速度センサの信号ないしはその積分値若しくはそこから導出されるその他の特性値が、速度依存性の閾値と比較される。それにより、堅い壁に対して時速15kmの速度で衝突した場合の乗員保護手段のトリガは回避され、変形可能な隔壁ないし障壁に時速64kmの速度で衝突した場合の非常に早期時点でのトリガが保証される。
特に有利には、速度情報の入手が早ければ早いほど、速度は速い。それにより非常に速度の速い衝突事故の際には所要の早期トリガが保証されるようになる。
バンパー20内の加速度センサ10,12,14の加速度信号a(10),a(12),a(14)からはさらに多くの付加的な情報が得られる。そのため例えば事故の開始時点も次のことによって求めることが可能である。すなわち加速度信号a(10),a(12),a(14)の第1のピーク値を衝突時点として確定することによって求めることができる。図示されている例から明らかなことは、衝突時点がms単位の精度で求めることができることである。その他にも第2の加速度センサ12の加速度信号a(12)を第3の加速度センサ14の加速度信号a(14)と比較することによって、当該の衝突が対称性のものなのかそれとも非対称なものなのかがわかる。例えば図4から明らかなように、第2及び第3の加速度センサでは対称性の衝突の場合には同じ時点、すなわち約20msにおいて類似の加速度最小値が認められる。また図6からわかるように、第2の加速度センサ12は時速64kmでの非対称性の衝突事故の際には、第3の加速度センサ14よりも早い時点(すなわち約5msの時点)で加速度ピーク値を検出する。この結果から推定されることは、この衝突が第2の加速度センサ12の結合されている第2の測定点の方向でオフセットを伴って起きていることである。
前記センサ信号a(10),a(12),a(14)の評価によって得られる情報、例えば事故相対速度vrel,衝突時点、対称性などの情報は、従来からのシステム、例えばレーダー、リーダー、超音波システムなどからの情報に応じてプリクラッシュシステムにおいても使用することができる。本発明による方法は、従来からのセンサシステムよりも明らかに低コストのもとで、比肩し得る精度と品質の乗員保護手段用トリガ決定を可能にすることができる。その他にも本発明による方法は、より堅固でかつ環境からの影響も少なく、さらに速度領域の全域に亘ってあらゆる対象物にも使用することが可能である。それに対して従来からのセンサシステムではそのセンサタイプに応じて所定の速度と対象のもとでは困難な問題が生じていた。その他にもバンパー20内の加速度センサ10,12,14の情報を利用することにより、いわゆる誤用に対する堅固性も著しく高めることができる。この誤用は例えば悪路区間や砂利道、くぼみなどの走行によって引き起こされるものである。センサ10,12,14がバンパー20内に配設され、車両のシャーシからは分離されているので、これらのセンサは前述したような誤用の生じ得るケースにおいても実際に加速度を記録するようなことはない。そのためそのような状況においても不所望な乗員保護手段のトリガが確実に避けられる。
Claims (13)
- 衝突クラス分けのための複数のセンサデータが検出され評価される、乗員保護装置に対するトリガ信号生成のための方法において、
衝突相対速度(vrel)の検出のために、x軸方向で所定の間隔距離(d)だけずらされて配置された少なくとも2つの測定点(10′,12′,14′)からの信号(a(10),a(12),a(14))が評価され、さらに
第1のセンサ(10,12,14)によって第1の測定点(10′,12′,14′)で検出されたクラッシュ信号と、さらなるセンサ(10,12,14)によってさらなる測定点(10′,12′,14′)で検出されたクラッシュ信号との間の時間間隔(Δt)が求められるようにしたことを特徴とする方法。 - 前記センサ(10,12,14)は、信号(a(10),a(12),a(14))の検出のために各測定点(10′,12′,14′)に配置されるかまたは各測定点(10′,12′,14′)と結合されている、請求項1記載の方法。
- 前記センサ(10,12,14)は、加速度センサとして構成されており、この場合のクラッシュ信号は、各加速度センサ(10,12,14)によって検出された加速度信号(a(10),a(12),a(14))のそれぞれ1つのピーク値に相応する、請求項1または2記載の方法。
- 少なくとも2つの加速度センサ(10,12,14)からの加速度信号(a(10),a(12),a(14))が歩行者保護装置において評価される、請求項3記載の方法。
- 事故相対速度(vrel)の算出のために3つの測定点(10′、12′、14′)が対称的に車両バンパー(20)内に配置され、その場合第1の測定点(10′)は車両バンパー(20)の中央に設けられ、第2の測定点(12′)は走行方向でみて第1の測定点(10′)よりも左方に設けられ、第3の測定点(14′)は走行方向でみて第1の測定点(10′)よりも右方に設けられ、この場合所定の間隔(d)は、第2の測定点(12′)と第3の測定点(14′)の間の想定接続線(b)から第1の測定点(10′)までの垂線の距離に相応している、請求項3または4記載の方法。
- 衝突相対速度(vrel)が以下の式、
vrel=d/Δt
に従って算出される、請求項1から5いずれか1項記載の方法。 - x軸方向で所定の間隔距離(d)だけずらされて配置された少なくとも2つの測定点(10′,12′,14′)からの信号(a(10),a(12),a(14))が、衝突時点の検出及び/又は衝突箇所の検出のために評価される、請求項1から6いずれか1項記載の方法。
- 加速度センサ(10,12,14)のうちの1つから検出された第1のクラッシュ信号の検出時点が衝突時点として評価され、及び/又は第2及び第3加速度センサ(12,14)の第2及び第3信号(a(12),a(14))の評価によって、対称性の衝突若しくは非対称性の衝突の有無が識別される、請求項7記載の方法。
- 所定の衝突相対速度(vrel)及び/又は所定の衝突時点及び/又は所定の対称性が、後続する乗員保護手段のためのトリガ方法に使用される、請求項1から8いずれか1項記載の方法。
- 衝突クラス分けのためのセンサデータが検出され評価される、請求項1から9いずれか1項記載の方法の実施のための、乗員保護装置用トリガ信号生成装置において、
第1の測定点(10′,12′,14′)において第1の信号(a(10),a(12),a(14))を検出する少なくとも1つの第1のセンサ(10,12,14)と、
第2の測定点(10′,12′,14′)において第2の信号(a(10),a(12),a(14))を検出する少なくとも1つの第2のセンサ(10,12,14)とを有し、
この場合前記第2の測定点(10′,12′,14′)は第1の測定点(10′,12′,14′)に対してx軸方向で所定の間隔距離(d)だけずらされて配置されており、
さらに評価及び制御ユニット(30)が設けられており、該評価及び制御ユニット(30)は、少なくとも2つのセンサ(10,12,14)の信号(a(10),a(12),a(14))を衝突相対速度(vrel)の算出のために評価し、その際に当該評価及び制御ユニット(30)は第1のセンサ(10,12,14)によって検出されたクラッシュ信号と第2のセンサ(10,12,14)によって検出されたクラッシュ信号の間の時間間隔(Δt)を求めるように構成されていることを特徴とする装置。 - 前記信号(a(10),a(12),a(14))を検出するためのセンサ(10,12,14)は各測定点(10′,12′,14′)に配置されるか又は各測定点(10′,12′,14′)に結合されている、請求項10記載の装置。
- 少なくとも2つのセンサ(10,12,14)は、歩行者保護装置の一部である、請求項10または11記載の装置。
- 衝突相対速度(vrel)の算出のために車両バンパー(20)内に対称的に配置された3つの加速度センサ(10,12,14)が3つの測定点(10′,12′,14′)からの信号(a(10),a(12),a(14))を検出し、その場合第1の測定点(10′)は車両バンパー(20)の中央に設けられ、第2の測定点(12′)は走行方向でみて第1の測定点(10′)よりも左方に設けられ、第3の測定点(14′)は走行方向でみて第1の測定点(10′)よりも右方に設けられ、この場合所定の間隔(d)は、第2の測定点(12′)と第3の測定点(14′)の間の想定接続線(b)から第1の測定点(10′)までの垂線距離に相応している、請求項10から12いずれか1項記載の装置。
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