SE524839C2 - Anordning för krockavkänning i ett fordon - Google Patents

Description

:vi-u 10 15 20 .30 C TI l' J CU CJ-l xD « » . » - n o ~ . . . - - i . nu k) Särskilt fördelaktigt är det att krocksensom är utformad antingen som accelerations- sensor, deformationssensor, trycksensor, temperatursensor eller som stomljudsensor.

Det är även möjligt att använda kombinationer mellan dessa sensorer, särskilt i beaktande av system för rimlighetsbedömning. En trycksensor som används för en sidokrockavkänning, kan alltså exempelvis tillsammans med en stomljudsensor eller en accelerationssensor kombineras till en rimlighetssensor. Precrash-sensom kan antingen vara utformad som en radarsensor, en videosensor eller en ljudsensor och företrädesvis som en ultraljudsensor. Även här är det möjligt att använda en kom- bination av dessa sensorer, alltså exempelvis en radarsensor tillsammans med en videosensor, för att utnyttja de olika avstånd som dessa sensorer kan täcka in.

Vidare är det fördelaktigt att processorn ur krocksensoms signaler, d.v.s. de andra signalema, härleder särdrag, som därpå undersöks och särskilt i beroende av signa- lema från Precrash-sensom, jämförs med en tröskelvärdesfunktion, för att fastställa utlösningstiden ur dessa särdrag. Därmed har på ett synnerligen robust sätt och vis angivits hur utlösningstiden kan bestämmas exakt för att därmed uppnå en högre säkerhet för fordonspassagerarna vid en krock. Som särdrag kan därvid särskilt retardationen, hastigheten eller framförhållningen användas. Om man således använder en accelerationssensor, kan genom enkel och dubbel integration särdrag härledas ur denna accelerationssignal. Tröskelvärdesfunktionen används här has- tighetsberoende, för att kunna jämföra densamma med särdragen och därmed fast- ställa, om ett överskridande av tröskelvärdet föreligger eller inte. Vid överskridande av tröskelvärdet, avges signaler för utlösning. Tröskelvärdesfunktionen kan vara såväl kontinuerlig som diskret.

Tröskelvärdesfunktionen fastställs på basis av krocktester, genom vilka sambandet mellan krockhastigheten och den erforderliga airbag-utlösningstiden kan utrönas.

Detta samband kan generaliseras genom kunskapen hos en expert på sådana Crash- typer, för vilka det inte finns tillfredsställande tester, så att detta samband kan extra- 10 l5 20 g 25 f 30 ( "l F J .lä CIO (M V3 a . - | u. 3 heras. En indelning efter Crash-svårighetsgrad ligger till grund för en mängd kurvor.

Således kan en viss bestämd Crash-svårighetsgrad sammankopplas med varje Crash- typ. Med utgångspunkt från detta kan nu särdrag extraheras antingen för krockar med lika hastighet eller med lika Crash-svårighetsgrad respektive med lika typ.

Dessa särdrag kan generaliseras till de övriga hastigheterna respektive Crash-svå- righetsgradema.

Här överförs vetskapen, att ur data hos en delmängd är Crash-signaler extraherade, vilka kan överföras på andra delmängder. Således kan antingen automatiskt eller via vetskapen hos en expert ett funktionellt samband, som har påträffats i data för en Crash-typ, överföras på en annan typ. Detsamma är möjligt vid en övergång från en första till en andra hastighet. Detta är särskilt fördelaktigt om för några Crash-typer endast minst en eller t.o.m. ingen Crash-test har genomförts. Därmed kan i den praktiska realiteten även i dessa fall airbagen utlösas precis vid den erforderliga tidpunkten.

För extrahering av särdragen definieras en Crash-klass för varje Crash-typ. Med den här beskrivna metoden tillåts Crash-klasser, vars utlösningstider är lika, att samrnan- föras till en utlösningklass. Därmed kan krockar med olika signalförlopp registreras på samma utlösningstid. Därigenom är det möjligt att å ena sidan åstadkomma en så noggrann identifiering av Crash-klasserna som möjligt, varvid å andra sidan kostna- derna för data respektive processorkraft för utlösningstidema kan hållas nere.

Ritningar Uppfinningens utföringsexempel visas på ritningen och förklaras närmare i efter- följ ande beskrivning.

Fig. 1 visar ett blockschema av anordningen enligt uppfinningen och fig. 2 ett flö- desdiagram av det förfarande, som genomförs i anordningen enligt uppfinningen. 10 15 20 '. 25 »,=-» 230 (fl I” J C 9 OJ xD Beskrivning Av framtida airbag-utlösningsenheter krävs att utlösningstiden beräknas med en så hög noggrannhet, att ett utlösningsbeslut i flera steg blir möjligt. Detta betyder, att vid en mycket lätt krock tänds först bältesförsträckaren, vid en svårare airbagen i det första och vid en mycket kraftig krock tänds airbagen i båda stegen, Därvid är natur- ligtvis även flera steg möjliga. Detta är med don, som uteslutande utvärderar acce- lerationssignaler, endast möjligt i begränsad utsträckning. Därför skall med anord- ningen enligt uppfinningen förutom accelerationssignalema de från en eller flera radarsensorer eller andra sensorer för omgivningsövervakningen avgivna krockhas- tigheten och krocktidpunkten beaktas för beräkningen av airbagutlösningen. Efter- som båda parametrarna fastställs före krocken, betecknas denna anordning som Precrash-anordning och algoritmen som beräknar utlösningen betecknas som Precrash-algoritm.

Genom vetskapen om krocktidpunkten kan algoritmen börja med utvärderingen av accelerationssignalema i krockögonblicket och behöver ej vänta till den tidpunkt, då signalema överskrider ett förutbestämt bruströskelvärde. I beroende av krockhastig- heten, som härstammar från en studie i "National Highway Traffic Safety Admini- stration" i USA, är kännedom om krockhastigheten till nytta för att förbättra passa- gerarskyddet i mer än 80 % av de krockar som involverar personbilar och små last- bilar. Enligt amerikansk lagstiftning (Federal Motor Vehicle Safety Standards and Regulations - FMVSS 208) krävs en noggrann hastighetsurskiljning för att ned- bringa risken för en alltför kraftig airbag-utlösning vid låga krockhastigheter. Ända- målet med anordningen enligt uppfinningen är att uppfylla dessa ovan nämnda möj- ligheter och krav.

Idén med algoritmen för beräkning av utlösningstiden består däri, att för den givna hastigheten analyseras vid den första tidpunkten, om föreliggande Crash hör till en 10 15 20 Ü -° 25 4:;~; . . ... . . ' ' h. (ri I~ J 4; CD OJ \Q v a ~ ø - ~ « a \ - s | n. 5 första Crash-klass eller de andra Crash-klassema. Vid den andra tidpunkten fast- ställs, om kraschen skall sammankopplas med den andra Crash-klassen eller med de övriga. På detta sätt sker en genomgång av samtliga klasser. Därigenom är algorit- men i det läget, att före det avgörande beslutet observera signalen så länge som möjligt.

För att möjliggöra detta fastställes alltid tröskelvärden för hastighetsberoende sär- drag som acceleration, hastighet och framförhållning. Ifall tröskelvärdet överskrids, är särdraget uppfyllt. Utlösningsfall respektive icke utlösningsfall, vilka genereras därigenom, betyder emellertid ej, att airbagen för denna betraktade krock måste ut- lösas. Detta beror även på andra parametrar, som exempelvis på passagerarbelägg- ning. Vidare skall beaktas att det finns lätta och hårda krockar, vilka leder till olika tidpunkter för utlösning av passagerarskyddsmedlen.

Dessa tröskelvärden betraktas nu i beroende av hastigheten. Eftersom man endast täcker enskilda punkter med krocktesterna och man önskar få en tröskelvärdesfunk- tion, för att även täcka in de däremellan liggande, i praktisk realitet uppträdande krockfallen, måste man antingen inter- eller extrapolera linjärt eller vid en para- metriserbar funktion, ställa in parametrarna på så sätt, att funktionen utlösning och inte utlösning är åtskilda så väl som det är möjligt. Ändamålet med båda lösnings- förslagen är att iordningställa en kontinuerlig tröskelvärdesfunktion, som skiljer utlösnings- och inte utlösningsfall från varandra. I förhållande till den diskreta tröskelvärdesfunktionen har den kontinuerliga tröskelvärdesfunktionen den för- delen, att airbagen kan utlösas mera exakt.

Ytterligare parametrar, som här inverkar, är att separata airbags kan regleras olika, vilket exempelvis beror på krockriktningen och även på passagerarbeläggning.

I fig. l visas anordningen enligt uppfinningen som ett blockschema. En antenn 3 till en Precrash-sensor är förbunden med en sändar-/mottagarstation 1, som även gene- :annu 25 10 15 20 30 (TI I J Jz.

CD C d V.) » | a 1 v oo 6 rerar signaler och alltså har en oscillator, för att generera radarsignaler. Här är det alltså frågan om en mikrovâgs-sändar-/mottagarstatiom så att antennen 3, som inver- kar som sändar- och mottagarantenn, tillsammans med sändar-/mottagarstationen 1 utgör en radarsensor. För enkelhetens skull är här endast en radarsensor angiven.

Ett fordon kan emellertid ha fler än en radarsensor, exempelvis två, tre eller fyra sådana. alternativt kan i stället för radarsensom även en videosensor, eller en ultra- ljudsensor användas. För enkelhetens skull visas dessa kombinationer ej här.

Efter sändar-/mottagarstationen 1 är en signalbearbetningsenhet 2 inkopplad, som utvärderar mottagarsignalema hos sändar-/mottagarstationen l i förekommande fall med tillägg av sändarsignalema, varigenom hastigheten hos eller distansen till det avkända föremålet fastställes. Ur hastighet och distans fastställs krocktidpunkten.

Dessa data överföres sedan från signalbehandlingsenheten 2 till en processor 4 och närmare bestämt till dess första dataingång. Denna ledning kan antingen vara en tvåtrådsledning, en optisk ledning eller en buss. Signalbehandlingsenheten 2 eller dess utmatningar kan å ena sidan vara anslutna till sändar-/mottagarstationen 1 och å andra sidan till processorn 4.

Processorn 4 är anordnad i ett styrdon 7. Styrdonet 7 har dessutom en egen accelera- tionssensor 6. Denna accelerationssensor 6 är ansluten till en signalbehandlingsen- het 5 som är inkopplad på en andra dataingång hos processom 4. Signalbehandlings- enheten 5 digitaliserar värdena hos accelerationssensom 6. Dessutom genomförs en mätvärdesförstärkning. Styrdonet 7 är på vanligt sätt placerat på fordonets central- balk. Det kan emellertid även vara anordnat på andra ställen i ett fordon. Till pro- cessom 4 är dessutom en perifert anordnad krocksensor 9, här likaså en accelera- tionssensor, via en signalbehandlingsenhet 8, ansluten till en tredje ingång på pro- cessom 4. De perifert anordnade accelerationssensorema används här som front- sensorer och/eller sidokrocksensorer. Därtill är frontsensorerna exempelvis place- rade på kylaren och sidokrocksensorema antingen på B-C-stolpama eller på tvär- balken. I exemplet är här endast en perifert anordnad accelerationssensor åskåd- *æsru 10 15 20 S l 1 I ' '30 .. 0"! I* J -í C D (_ »i \D o: i o u A 1 ~ o u n u n ; e | / a s e en 7 ligg] ord, det kan emellertid även vara ingen alls eller två i ett fordon, antingen två frontsensorer, två sidokrocksensorer eller kombinationer därav. Förutom accelera- tionssensorema kan även tryck-, temperatur- och deformationssensorer monteras som perifert anordnade krocksensorer. För anordningen enligt uppfinningen kan perifera sensorer utebli, eftersom sensorema i styrdonet 7 räcker till för en korrekt funktion.

Airbag-styrdonet 7 är med sin processor 4 anslutet till en passagerarskydds-regler- enhet 10, som i sin tur reglerar passagerarskyddsmedlet 11. Som passagerarskydds- medel 11 föreligger antingen en airbag och/eller en bältessträckare i ett fordon.

I exemplet är här på nytt endast ett passagerarskyddsmedel 11 visat. Passagerar- skyddsmedel-reglerenheten 10 kan reglera mer än ett passagerarskyddsmedel.

Förbindningen mellan airbag-styrdonet 7 och passagerarskyddsmedlen kan utgöras av en buss, även om en tvåtrådsledning används här. Alternativt är även en optisk fiber möjlig. Regleringen av passagerarskyddsmedlen kan även genomföras via en magnetisk koppling eller en radioöverföring. Detta är meningsfullt särskilt hos rörliga delar, exempelvis hos stolama.

Processom 4 är slutligen även förbunden med ett minne 12 via en datain-/utgång.

Från minnet 12 kan åtminstone en tröskelvärdesftinktion utmatas och minnet 12 tjänar även till mellanlagring.

F ig. 2 visar som ett flödesdiagram det förfarande som genomförs i anordningen enligt uppfinningen. Förfarandestegen 13 till 18 hör till systemanvändningen (block 19) och genomförs i fordonet med anordningen enligt uppfinningen. Förfarande- stegen 21 till 29 hör till block 20, till systemframställning. De genererar tröskel- värdesfiinktionen och genomförs på framställningssidan.

Först fastställs med Precrash-sensom 1, 3 i förfarandestegen 13 och 14 krockhastig- heten och krocktidpunkten. Med den perifert anordnade krocksensorn 9 liksom den 10 15 20 '25 fv|ßs CT! l »J O 9 (M U o v c uno 8 centralt anordnade krocksensorn 6 fastställes accelerationssignalen i förfarandesteg 15. Från och med krocktidpunkten (block 14) beräknas särdragen ur accelerations- signalen i förfarandesteget 16 medelst processorn 4. För denna beräkning används här accelerationssignalen, över den första integralen hastighetssignalen och över den andra integralen framförhållningssignalen.

Processorn 4 genomför i förfarandesteg 17 jämförelsen mellan det beräknade sär- dragsvärdet och den aktuella tröskelvärdesfunktionen, d.v.s. för varje särdrag eller varje använd kombination av särdrag föreligger en separat tröskelvärdesfunktion.

Om särdragen överskrider tillhörande tröskelvärdesfunktion, identifieras ett utlös- ningsfall. Den i grunden hastighetsberoende tröskelvärdesfilnktionen betraktas för den med Precrash-systemet uppmätta krockhastigheten. När hänned hastigheten har fastställts, beräknas utlösningstiden endast ur särdragets värde. Denna beräkning utförs i förfarandesteg 18.

För att kunna använda systemet som visas under förfarandesteg 19, måste som âskådliggöres under systemframställningen i förfarandesteg 20, tröskelvärdesfunk- tionen byggas upp. Med utgångspunkt från den i förfarandesteg 21 erhållna upp- sättningen av Crash-tester utarbetas Crash-klassema i förfarandesteg 22. I förfa- randesteg 23 är det möjligt att sammanställa flera Crash-klasser med liknande utlösningstider till utlösningsklasser.

I förfarandesteg 24 fastställs sambandet mellan hastigheten och utlösningstiden för de separata utlösningsklassema. Detta sker genom att för de klasser, hos vilka många Crash-tester föreligger, extraheras sambandet ur dessa data. Detta extrahe- rade funktionella samband kan vara godtyckligt, exempelvis kan en parametriserbar linjär eller styckvis linjär funktion där beskriva sambandet. Den på detta sätt för den aktuella klassen detekterade funktionen betecknar man som utlösningsfunktion. Då man kan utgå från att fordonet vid de andra klassema förhåller sig analogt, kan detta 10 15 20 25 ilsa» Ü' 30 (Ü l J .få CC (\! \_Û u 4 :so-un n wl- 9 identifierade samband genom ständigt förändringsbara parametrar överföras till de övriga klassema (förfarandesteg 25).

Eftersom krockhastigheten kan uppmätas av Precrash-sensom, kan i de båda föl- jande förfarandestegen (26, 27) ur tillgängliga data särdrag extraheras, vilka kan förändras med krockhastigheten. Dessa särdrag baserar sig på accelerationssignalen, den första integralen av accelerationssignalen, d.v.s. hastighetssignalen, eller på den andra integralen, d.v.s. framförhållningssignalen. Särdragen kan antingen vara direkta värden av denna signal, alltså exempelvis framförhållningen till en viss tidpunkt, eller de kan vara ur signalerna härledda värden eller egenskaper, tex. antalet signaltoppar inom ett förutbestämt tidsförlopp eller att signalen för ett spe- cifikt tidsförlopp förblir under ett tröskelvärde. Det är även möjligt att använda kombinationer av särdrag. Exempelvis för en lastbils-underköming måste ett sådant kombinerat särdrag användas, eftersom den tvåfaldiga integralen av accelerationen, alltså framförhållningen, här inte är tillräcklig for att detektera detta fall. Fordonet träffar nämligen inte lastbilen med sina bärande strukturer, utan med motom. Där- igenom blir fordonet först mycket långsamt, sedan emellertid mycket kraftigt retar- derat. Därför är värdet för den andra integralen för den erforderliga utlösningstiden mindre i jämförelse med en hårdare krock med samma hastighet. Därför måste ytter- ligare särdrag extraheras ur accelerationssignalen. En möjlig lösning, att identifiera denna Crash-typ, består däri att hastighetssignalen betraktas i sådan utsträckning, att den i sin begynnelsefas har en mycket ringa hastighetsökning. Dessutom måste i en andra fas accelerationssignalen förete en tydlig topp och hastighetssignalen en kraf- tig hastighetsökning. Om denna trefaldiga kombination av särdrag är uppfylld, kan man utgå från att den analyserade krocken är en lastbils-underkörning.

Extraheringen av sådana särdrag sker i två steg, förfarandestegen 26 och 27. I det första steget bibehålls krockhastigheten konstant, för att identifiera särdragets be- roende av Crash- respektive utlösningsklasser. Därvid betraktas endast de hastig- heter, hos vilka många krocktester föreligger (steg 26). Likaså undersöks i förfa- 10 15 20 'Ã' ' zs .alla 'I 30 (S7 l Q .Ds CC) LM Vf) nu | - . « n . e o e n . - n u I | nu 10 randesteg 27 alla de Crash- respektive utlösningsklasser för vilka tillräckligt många krocktester föreligger. Därvid betraktas alltid en fast klass och för denna klass extraheras särdragets beroende av hastigheten.

Konstanthållning av hastigheten betyder att krockar med liknande hastighet betrak- tas gemensamt. Således bildas och undersöks hastighetsband. Samtliga krockar i ett band tilldelas bandets mittre hastighet. Genom värdena hos de separata utlösnings- funktionerna för de mittre hastigheterna erhålles ett diskret galler. Nu undersöks särdragens värde över gallerpunkterna med samma hastighet (förfarandesteg 26) respektive över de gallerpunkter som hör till samma klass (förfarandesteg 27).

Som ovan visats består idén för beräkning av utlösningstiden däri, att för den av Precrash-sensom uppmätta hastigheten analyseras denna i de separata tidpunktema, om kraschen hör till den aktuella klassen, för vilken i den betraktade tidpunkten airbagen skall utlösas, eller om kraschen hör till en klass, för vilken airbagen måste tändas senare (förfarandesteg 18). För att möjliggöra detta förfarande, måste trös- kelvärden för de separata särdragen överlagras det beskrivna gallret. I fall ett trös- kelvärde överskrids, är särdraget uppfyllt och airbagen utlöses. Därtill måste sär- dragets värden för utlösningsfall respektive inte utlösningsfall överlagras gallret.

Utlösningsfall respektive inte utlösningsfall betyder i detta stadium av beslutspro- cessen för airbag-utlösning inte, om den för den betraktade krocken generellt sett måste utlösas eller inte, utan i detta stadium utgår man från att den för det förelig- gande krockfallet principiellt måste utlösas. Som ovan beskrivits kan beslutet om airbag-utlösningen i senare stadier bero av ytterligare parametrar som passagerar- beläggning. I det här betraktade stadiet däremot skall begreppen ange om airbagen för en krock i föreliggande klass skall utlösas eller inte vid den uppmätta hastighe- ten i den betraktade tidpunkten. Om den inte utlöses betyder detta att den kommer att utlösas senare. Ändamålet är nu att finna en funktion, som skiljer utlösningsfallen från icke utlös- ningsfallen. Därtill genomförs i förfarandesteg 28 beräkningen av de diskreta utlös- miss 10 15 (°1 PJ »ß- CD LN \Û . n - = u u 11 ningströskelvärdena. De diskreta tröskelvärdena erhålles genom att man söker finna ett sådant tröskelvärde att särdragsvärdena för utlösningsfallen åtskiljs så väl som möjligt från de hos icke utlösningsfallen. I fall ej något särdragsvärde från en krock- test föreligger för en gallerpunkt, måste tröskelvärdet för denna gallerpunkt beräk- nas genom inter- eller extrapolering ur de omkringliggande (förfarandesteg 29).

I stället kan en expert ingripa i förfarandet och tröskelvärdena kan av honom kompletteras, korrigeras eller optimeras. Av dessa diskreta tröskelvärdesfunktioner kan nu väljas att övergå till en kontinuerlig, eftersom de kontinuerliga tröskelvär- desfunktionema har den fördelen, att airbagen därigenom kan utlösas mera exakt.

Två möjliga lösningar består däri att man antingen försöker inter- eller extrapolera dessa diskreta tröskelvärden eller att man med en parametriserbar funktion försöker ställa in parametrama på så sätt, att funktionen så väl som möjligt skiljer utlösnings- fallen från icke utlösningsfallen. Dessa diskreta eller kontinuerliga tröskelvärdes- funktioner införes under användning av systemet (förfarandesteg 19) under förfa- randesteg 17 i airbag-styrdonet för beräkning av utlösningstiden.

Claims (5)

10 15 20 25 30 v ~ v n - n | n ~ n u. (Fl l* O -PL C D (Al MI) u. u.. Patentkrav

1. Anordning för krockavkänning i ett fordon, varvid anordningen har en processor (4) och åtminstone en Precrash-sensor (1, 3) och är förbunden med åtminstone en krocksensor (6, 9) och medelst processom (4), i beroende av första signaler från den åtminstone ena Precrash-sensorn (1, 3), fastställer en krocktidpunkt, kännetecknad av att processom (4) därpå sänker en bruströskel för den åtminstone ena krocksen- som (6, 9), varvid processom (4) därpå i beroende av de första signalerna och andra signaler från den åtminstone ena krocksensom (6, 9), fastställer en utlösningstid för till anordningen anslutna passagerarskyddsmedel (1 1), och att processorn (4) från ett minne (12) för olika särdrag, som processorn (4) härleder ur de andra signalerna, ständigt beräknar en kontinuerlig tröskelvärdesfunktion och jämför särdragen med den aktuella tröskelvärdesfunktionen i beroende av de första signalerna, för att fast- ställa utlösningstiden.

2. Anordning enligt krav 1, kännetecknad av att krocksensorn (6, 9) är utformad som en accelerations-, deformations-, tryck-, temperatur- eller stomljudssensor.

3. Anordning enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att Precrash-sensorn (1, 3) är utformad som en radar-, video- eller ljudsensor.

4. Anordning enligt krav 1, kännetecknad av att processorn (4) fastställer utlös- ningen av passagerarskyddsmedlen (1 1), i beroende av krockhastigheten och krock- tidpunkten, ur den andra signalen.

5. Anordning enligt något av krav 1 eller 4, kännetecknad av att tröskelvärdesfunk- tionen är bildad genom krocktester (Crashtests) genom att krocktesterna har sam- manförts i klasser och/eller hastighetsband och särdrag från åtminstone två av dessa klasser och från åtminstone två av dessa hastighetsband har extraherats, varvid där- på dessa särdrag använts generellt.