WO2024256570A1 - Fahrzeuginsassenrückhaltesystem und verfahren zum betrieb eines fahrzeuginsassenrückhaltesystems - Google Patents

Fahrzeuginsassenrückhaltesystem und verfahren zum betrieb eines fahrzeuginsassenrückhaltesystems Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a vehicle occupant restraint system and a method for operating a vehicle occupant restraint system.
  • sensors on the vehicle detect the impact and deceleration of the vehicle, and a corresponding module of a control unit processes this data and initiates the activation of various restraining components of the
  • Vehicle occupant restraint system As a rule, one or more gas bags are filled with gas to catch the respective vehicle occupant and a belt tensioner is activated to pull a seat belt tight around the body of the vehicle occupant and thus slow down and reduce the forward displacement.
  • the vehicle occupant restraint system usually includes additional switchable components that serve to set a "hardness level" of the restraining components, in particular the gas bag or the seat belt.
  • These switchable components are, for example, force limiters in the seat belt system or vent valves in the gas bag.
  • Such switchable components are normally only activated after the restraining effect has occurred and reduce the force that the restraining components exert on the vehicle occupant. For example, a The gas bag becomes softer when a vent valve is opened and gas can flow out of the gas bag while the vehicle occupant is immersed in it.
  • a switched-on force limiter in the seat belt system allows the vehicle occupant to be moved forward in a controlled manner and thus reduces some of the kinetic energy of the vehicle occupant that acts on the body.
  • the force limiter properties can also be changed, e.g. reduced, for example by switching on another force limiting component.
  • the necessary restraint effect of the restraining components is also determined by vehicle occupant-related parameters. These include, for example, the weight and size of the vehicle occupant or their position in the vehicle, in particular the distance to the steering wheel or instrument panel.
  • the object of the invention is to enable an improved individual adjustment of a vehicle occupant restraint system to the vehicle occupant to be restrained.
  • a vehicle occupant restraint system which has at least one restraining component and at least one switchable component with an activation time which is variable within a predetermined period of time.
  • a control unit is provided which is designed and programmed in such a way that it activates the restraining and/or switchable component at a current activation time, wherein the control unit has an adaptation module which is designed in such a way that it receives and processes current vehicle occupant-related data on at least two vehicle occupant-related variables relating to a vehicle occupant to be restrained.
  • the adaptation module contains a field for each switchable component which is spanned by the vehicle occupant-related variables, wherein at least two initial values are specified for each vehicle occupant-related variable, wherein the possible combinations of the initial values form support points and a previously determined activation time for the respective switchable component is stored at each support point. According to the invention, at least two support points are thus formed.
  • the adaptation module contains an interpolation function that is designed to perform an interpolation between adjacent support points of the field in order to generate additional data points located between the support points, each of which has the vehicle occupant-related variables as coordinates and an activation time as a value.
  • the interpolation function is designed to determine a current activation time for the respective restraining and/or switchable component from the current vehicle occupant-related data.
  • the support points are based on activation times determined in advance for the respective vehicle occupant restraint system for combinations of different initial values of the respective vehicle occupant-related variables and/or the restraint situation-related variables. For example, measurements or simulations are carried out with standard dummies of different sizes and weights (e.g. 5%, 50%, 95%) in different seating positions (e.g. front, middle or rear in relation to a sliding range of a vehicle seat). In addition or alternatively, such measurements can be carried out in different restraint situations (type of impact, speed). These initial values of the respective vehicle occupant-related and/or restraint situation-related variables, i.e.
  • the interpolation function supplements the areas between the support points by calculating additional data points between adjacent support points using a suitable underlying mathematical function.
  • the interpolation can be implemented, for example, in the form of a sufficiently close-meshed grid of additional data points between neighboring support points, which are calculated in advance and stored in the adaptation module.
  • the closest data point is selected as the current data point in a suitable manner for the current vehicle occupant-related data.
  • vehicle occupant-related variables there is no limit to the number of vehicle occupant-related variables that can be used. If more than two variables are used, the dimension of the field increases accordingly.
  • Each of the vehicle occupant-related variables serves as a coordinate axis of the field.
  • the use of n vehicle occupant-related variables thus creates an n-dimensional field, and the data points thus each include n values of the vehicle occupant-related variables and a single activation time.
  • the current vehicle occupant-related data provided by the sensors in the above example height/weight and seat position, normally deviate from the reference points. Due to the interpolation carried out, it is possible to determine a current activation time for the current vehicle occupant-related data, e.g. the current height/weight and the current seat position. This current activation time is used to activate the respective restraining and/or switchable component, so that the force acting on the vehicle occupant is individually determined depending on the current vehicle occupant-related data. This results in an optimized restraint strategy.
  • the adaptation module preferably contains different fields of this type for different seats in the vehicle, for example for the driver, front passenger and possibly also the rear seats.
  • the control unit can be part of a general control of the vehicle occupant restraint system.
  • the field can comprise at least one restraint situation-related variable, with at least two initial values being specified for each restraint situation-related variable, with the initial values of the restraint situation-related variable in combination with the initial values of the vehicle occupant-related variables forming further support points and a previously determined activation time for the respective switchable component being stored for each support point, with the adaptation module being designed such that it receives current data on the at least one restraint situation-related variable and the interpolation function being designed such that it includes this data when determining the data point for the activation time of the respective switchable component.
  • the respective restraint situation-related variable thus forms a further dimension of the field, which can be treated in particular analogously to the vehicle occupant-related variables.
  • the at least one switchable component preferably serves to set a delay in a displacement of the occupant that is carried out by a restraining component such as an airbag or a seat belt.
  • a restraining component such as an airbag or a seat belt.
  • Possible switchable components are in particular switchable force limiters in a seat belt system and switchable vent valves in an airbag. If a force limiter is switched on and/or its force limiting properties are changed by activating it at the time of activation, the force on the vehicle occupant that is required to achieve a forward displacement against the resistance of the seat belt is reduced. If a If the vent valve in the gas bag is opened by activating it at an activation time, gas can flow out of the gas bag, making it softer and allowing the vehicle occupant to sink deeper into the gas bag. The kinetic energy of the vehicle occupant is thus dissipated over a longer distance in the restraint situation, which is why the force acting on the vehicle occupant through the restraining components is reduced when the
  • the gas generators for filling the gas bags and for operating the belt tensioners of the vehicle occupant restraint system can always be activated at the earliest possible time (optionally depending on the restraint situation-related data), regardless of current vehicle occupant-related data.
  • the current activation times of the switchable components are also activated depending on the data relating to the restraint situation and the data relating to the vehicle occupants.
  • the interpolation function includes, for example, a linear regression.
  • a bilinear regression can be used. It has been found that a linear approximation between neighboring support points usually produces a sufficiently accurate result for optimizing the activation time.
  • any suitable functions such as polynomials or hyperbolic functions, can be used to enable a suitable fine adjustment of the activation time and to realize a more precisely adjusted course of the activation time between neighboring support points by selecting appropriate mathematical functions between neighboring support points.
  • the vehicle occupant-related variables can include, for example, a weight of the vehicle occupant, a size of the vehicle occupant, a gender of the vehicle occupant, an age of the vehicle occupant, a position of the vehicle occupant in relation to the vehicle seat (for example leaning against the backrest or leaning forward), a position of a vehicle seat in the vehicle and/or a position of a backrest of a vehicle seat, but also any other suitable parameters.
  • a preliminary calculation of the current activation time can be carried out directly at the start of the journey as soon as the corresponding vehicle occupant-related data is available.
  • the already known vehicle occupant-related variables are used to preselect a sub-area of the field in which the current activation time lies.
  • a pre-selection already greatly limits the area of the field that can be used to determine the activation time, which reduces the time required for subsequent calculations.
  • a variable vehicle occupant-related parameter changes, such as the seat position or the position of a backrest
  • a new determination of the possible range of the current activation time for the individual switchable components can be made directly when such data is recorded. If no restraint situation-related parameters are taken into account, the complete determination of the current activation time can already be made here.
  • the determined data regarding the respective activation times are stored in the control unit.
  • the restraint situation-related variables include, for example, a type and/or severity of the restraint situation.
  • the restraint situation-related data are preferably taken into account in real time as soon as they are delivered to the control unit and the adaptation module.
  • these variables are integrated into the field by selecting at least two initial values and determining support points and the associated optimal activation time for the respective switchable components in advance for some or all possible combinations. These support points are then taken into account when interpolating between neighboring support points to determine further data points.
  • sensors are arranged in the vehicle to record the current vehicle occupant-related and restraint situation-related data, making it easy to transmit this data to the control unit.
  • the height of the vehicle occupant can be detected by optical sensors, e.g. a camera, in the vehicle, the weight of the vehicle occupant by a weight sensor in the vehicle seat and the seat position and possibly the position of the backrest can be determined by further sensors in the vehicle seat. It is also conceivable to use user profiles stored in a control unit of the vehicle, which include, for example, the exact height, gender and/or age of the vehicle occupant. Optical sensors can also provide data on the clothing of the vehicle occupant and the position of the upper body and arms.
  • optical sensors e.g. a camera
  • another control module is often connected between the sensor and the adaptation module, which carries out the first evaluation and passes, for example, abstracted numerical values to the adaptation module that correlate with a type or severity of the restraint situation.
  • current restraint situation-related data are preferably included in the field and the interpolation procedure for determining the data point.
  • Figure 1 is a schematic representation of a vehicle occupant restraint system according to the invention for carrying out a method according to the invention
  • Figures 2 and 3 are schematic representations of fields with two vehicle occupant-related variables and the associated Activation times for different switchable components of the vehicle occupant restraint system from Figure 1 ;
  • Figure 4 is a schematic representation of the adaptation of an activation time of a switchable component of the vehicle occupant restraint system depending on a restraint situation-related variable.
  • Figure 1 shows a vehicle occupant restraint system 10 with which a vehicle occupant 12 on a vehicle seat 14 is protected in a restraint situation.
  • the vehicle occupant restraint system 10 comprises several restraining components 16, here three gas bags 18, 20, 21 and a belt tensioner 22.
  • the vehicle occupant restraint system 10 comprises several switchable components 24, which serve to reduce the force exerted on the vehicle occupant 12 by the restraining component 16 to which the switchable component 24 is assigned.
  • the switchable component 24 sets a degree of hardness of the restraining component 16, so to speak, by influencing a delay in the displacement of the vehicle occupant.
  • One of the switchable components 24 here is a vent valve 26 of the gas bag 18, while another switchable component 24 is a force limiter 28 in the belt tensioner 22.
  • the activation time t of the switchable components 24 can be variably adjusted within a predetermined period of time, e.g. of several seconds.
  • the vehicle occupant restraint system 10 also includes a control unit 30.
  • a sensor 32 is shown here, which detects a current seat position PA with respect to a vehicle front and optionally a weight of the vehicle occupant 12 on the vehicle seat 14 and/or a position of a backrest 34 of the vehicle seat 14, as well as an optical sensor 36, e.g. a camera, which is aimed at the vehicle occupant 12 and detects his height and optionally his clothing, his arm position and other suitable parameters, for example tiredness or fitness.
  • the sensors 32 and 36 are used in the present embodiment to determine a height/weight parameter gA, which is referred to simply as height gA below.
  • a further sensor 38 detects the presence, type and severity of a restraint situation, for example via a vehicle deceleration in one or more spatial directions. All of the sensors 32, 36, 38 mentioned are connected to the control unit 30 and, if necessary after processing, deliver their data to the control unit 30.
  • the control unit 30 comprises an adaptation module 40, which in this case is implemented as software stored in the control unit 30.
  • the adaptation module 40 in turn comprises an interpolation function 42, which is described in more detail below.
  • a restraint module 44 is implemented in the control unit 30 (here also as software), which receives the data from the sensor 38, evaluates and processes it and forwards it to the adaptation module 40 as current restraint situation-related data 45.
  • an occupant classification module 46 is additionally implemented, which receives data from the sensors 32, 36 and forwards them to the adaptation module 40 as vehicle occupant-related data 48.
  • the vehicle occupant-related data 48 each belong to a vehicle occupant-related size, in this example, among other things, a height g and a seating position p of the vehicle occupant 12.
  • the vehicle occupant-related data 48 are, among other things, a current seating position PA and a current height gA of the vehicle occupant 12.
  • vehicle occupant-related variables are, for example, a position of the backrest 34, a height, a weight, a gender or an age of the vehicle occupant 12 (or other personal data of the vehicle occupant 12 stored in a user profile in the vehicle), clothing of the vehicle occupant 12 or his current arm, leg, head and/or upper body position.
  • the restraint module 44 determines activation times for the restraining components 16 based on the data from the sensor 38 and activates them at the respective activation time.
  • current activation times for the restraining components 16, which are related to the restraint situation and the vehicle occupant, can also be determined by the adaptation module 40.
  • the restraint module 44 receives current activation times U for the switchable components 24 from the adaptation module 40 and activates them at the respective activation times U.
  • the determination of the current activation times U for the switchable components 24 in the adaptation module 40 is carried out according to the principle described below.
  • a possible determination of the current activation times U for the retaining components 16 in the adaptation module 40 is carried out essentially according to the same principle and is therefore not described separately.
  • Figure 2 shows a field 50 used for determining the current activation time U for the force limiter 28, while Figure 3 shows a field 52 for determining the activation time U for the vent valve 26.
  • the respective associated restraining component 16 becomes “softer” the earlier the current activation time tA is and correspondingly “harder” (i.e. the component 16 exerts a greater force on the vehicle occupant 12) the later the current activation time tA is set.
  • the current activation time tA is determined via the field 50, 52 for the respective switchable component 24, which is spanned by at least two vehicle occupant-related variables g, p and which is stored in the adaptation module 40.
  • n vehicle occupant-related variables and/or restraint situation-related variables are used, an n-dimensional field 50, 52 results accordingly.
  • the underlying principle remains the same, however.
  • At least two output values 53 are provided for each of the vehicle occupant-related variables g, p.
  • up to eight output values 53 can be used per vehicle occupant-related variable.
  • an optimal activation time t (indicated as ty in Fig. 2 and Fig. 3) is determined in advance by measurements and/or simulations for the respective vehicle occupant restraint system 10. For example, for a large vehicle occupant with body size ga sitting in the middle of the seat position p2, the activation time t23 results.
  • three known types of dummies (5%, 50%, 95% with 50 kg, 77 kg and 101 kg weight) are used as initial values 53 for the occupant size g, while a vehicle seat 14 set far forward, in the middle or far back is considered as initial values for the seating position p (each converted into numerical values related to the actually possible seating positions p).
  • the values thus determined for the activation times t are stored in the adaptation module 40 just like the coordinates of the support points 54 (related to the respective vehicle occupant-related size as the coordinate axis) and are not changed during normal operation of the vehicle.
  • the interpolation function 42 carries out an interpolation between adjacent support points 54 of the respective field 50, 52 and thus generates further data points 56 located between the support points 54, each of which includes values of the vehicle occupant-related variables p, g and an associated activation time t. This is shown in Figures 2 and 3 by the areas that connect the respective activation times ty with one another.
  • the interpolation function 42 carries out a bilinear regression, i.e., neighboring support points 54 are connected to one another via flat surfaces.
  • the result of the regression process is also stored in the adaptation module 40, for example as a previously calculated network of additional data points 56 with a suitable mesh size, or as a mathematical function with which a continuous calculation of further data points 56 between the support points 54 is possible. If the field comprises n dimensions, for example, a regression process is carried out accordingly in n dimensions.
  • the interpolation function 42 determines the most suitable data point 56 from each of the fields 50, 52 for each switchable component 24 for the respective vehicle occupant-related variables g, p for which vehicle occupant-related data 48 is available. If the interpolation function 42 contains mathematical functions for the data points 56, an exact value for the current activation time tA can be determined using the current values PA, gA, which in this example form the current vehicle occupant-related data 48. If the data points 56 are available as a grid, the closest data point 56 for the values PA, gA is determined in a suitable manner and the associated activation time t is selected as the current activation time tA.
  • the restraint module 44 activates the switchable components 24 at the appropriate time.
  • further vehicle occupant-related variables and/or restraint situation-related variables such as the type and/or severity of the restraint situation can be integrated into the field 50, 52.
  • the current restraint situation-related data 45 provided by the restraint module 44 are then used analogously to the vehicle occupant-related data 48 in determining the best-fitting data point 56, whereby the restraint situation-related variables form further dimensions of the field 50, 52 and are represented by initial values 53, corresponding support points 54 and in the interpolation.
  • a vehicle speed in the event of an impact or an offset of the vehicle relative to an obstacle can be taken into account in the decision as to whether and, if so, at which current activation time U the switchable components 24 are activated in order to reduce the forces acting on the vehicle occupant 12 through the restraining components 16.
  • Figure 4 shows a simplified way of adapting the current triggering time tA of the switchable components 24 in relation to the severity of the restraint situation using restraint situation-related variables.
  • a time offset At in which a first and a second limit value are reached, is used to determine whether the restraint situation is at a high speed or a lower speed, and thus to determine the severity of the restraint situation.
  • a time offset At left output value 53 on the At axis
  • a larger time offset At right output value 53 on the At axis
  • a smaller delay of the current triggering time tA (left output value 53 on the tA axis) of the switchable component 24 is provided in a restraint situation at low speed (larger time offset At).
  • a greater delay of the current triggering time tA (right output value 53 on the tA axis) of the switchable components 24 is provided in a restraint situation with higher speed (smaller time offset At).
  • the delay of the current triggering time tA describes the time difference between reaching the second limit value and the activation of the switchable components 24.
  • the adaptation module 40 can determine further delays of the current triggering times U related to the restraint situation using the support values 54 formed by the initial values 53.
  • the delay of the triggering time of the switchable components 24 has, for example, a fixed value, and the switchable component is thus always activated with the same delay after the second limit value is reached, regardless of the determined severity of the restraint situation.
  • the switchable component is thus always activated with the same delay after the second limit value is reached, regardless of the determined severity of the restraint situation.

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Abstract

Ein Fahrzeuginsassenrückhaltesystem (10) hat wenigstens eine schaltbare Komponente (24) mit einem Aktivierungszeitpunkt, der innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums variabel ist, und eine Steuereinheit (30), die ein Adaptionsmodul (40) aufweist, das aktuelle fahrzeuginsassenbezogene Daten (48) und/oder rückhaltesituationsbezogene Daten (45) zu wenigstens zwei einen zurückzuhaltenden Fahrzeuginsassen (12) betreffenden fahrzeuginsassenbezogenen Größen und/oder rückhaltesituationsbezogenen Größen erhält und verarbeitet. Das Adaptionsmodul (40) enthält für jede rückhaltende und/oder schaltbare Komponente (16, 24) ein Feld, das von den fahrzeuginsassenbezogenen Größen und/oder rückhaltesituationsbezogenen Größen aufgespannt ist, wobei für Kombinationen der fahrzeuginsassenbezogenen Größen und/oder rückhaltesituationsbezogenen Größen Stützstellen (54) mit im Vorfeld ermittelten Aktivierungszeitpunkten für die jeweilige rückhaltende und/oder schaltbare Komponente (16, 24) abgelegt sind. Das Adaptionsmodul (40) enthält eine Interpolationsfunktion (42), die eine Interpolation jeweils zwischen benachbarten Stützstellen des Felds durchführt, um weitere, zwischen den Stützstellen liegende Datenpunkte zu generieren, die jeweils als Koordinaten die fahrzeuginsassenbezogenen Größen und/oder rückhaltesituationsbezogenen Größen und als Wert einen Aktivierungszeitpunkt haben, wobei die Interpolationsfunktion (42) aus den aktuellen fahrzeuginsassenbezogenen Daten (48) und/oder rückhaltesituationsbezogene Daten (45) einen aktuellen Aktivierungszeitpunkt ermittelt. Bei einem Verfahren zum Betrieb des Fahrzeuginsassenrückhaltesystems (10) wird ein Datenpunkt für den aktuellen Aktivierungszeitpunkt (tA) für die jeweiligen aktuellen fahrzeuginsassenbezogenen Daten (48) für jede schaltbare Komponente (24) unter Verwendung eines Interpolationsverfahrens zwischen benachbarten bekannten Stützstellen des zumindest zweidimensionalen Felds von fahrzeuginsassenbezogenen Größen ermittelt und die jeweilige schaltbare Komponente (24) zum aktuellen Aktivierungszeitpunkt (tA) aktiviert.

Description

Fahrzeuginsassenrückhaltesystem und Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeuginsassenrückhaltesystems
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeuginsassenrückhaltesystem und ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeuginsassenrückhaltesystems.
Bekannterweise erfassen in einer Rückhaltesituation Sensoren am Fahrzeug Aufprall und Verzögerung des Fahrzeugs, und ein entsprechendes Modul einer Steuereinheit verarbeitet diese Daten und veranlasst die Aktivierung verschiedener rückhaltender Komponenten des
Fahrzeuginsassenrückhaltesystems. In der Regel werden dabei ein oder mehrere Gassäcke zum Auffangen des jeweiligen Fahrzeuginsassen mit Gas befüllt und ein Gurtstraffer aktiviert, um einen Sicherheitsgurt um den Körper des Fahrzeuginsassen straff zu ziehen und so dessen Vorverlagerung abzubremsen und zu reduzieren.
Neben derartigen rückhaltenden Komponenten, die direkt auf den Fahrzeuginsassen einwirken, um ihn bei einem Unfall aufzufangen, abzubremsen und generell vor Verletzungen zu schützen, umfasst das Fahrzeuginsassenrückhaltesystem in der Regel zusätzliche schaltbare Komponenten, die dazu dienen, einen „Härtegrad“ der rückhaltenden Komponenten, insbesondere des Gassacks oder des Sicherheitsgurts, einzustellen. Diese schaltbaren Komponenten sind beispielsweise Kraftbegrenzer im Sicherheitsgurtsystem oder Entlüftungsventile im Gassack. Derartige schaltbare Komponenten werden normalerweise erst nach Eintritt der rückhaltenden Wirkung aktiviert und reduzieren die Kraft, die die rückhaltenden Komponenten auf den Fahrzeuginsassen ausüben. Beispielsweise wird ein Gassack weicher, wenn ein Entlüftungsventil geöffnet wird und Gas aus den Gassack abströmen kann, während der Fahrzeuginsassen in diesen eintaucht. Ein zugeschalteter Kraftbegrenzer im Sicherheitsgurtsystem erlaubt eine kontrollierte Vorverlagerung des Fahrzeuginsassen und baut somit einen Teil der kinetischen Energie des Fahrzeuginsassen ab, die auf den Körper wirkt. Bei schaltbaren Kraftbegrenzern können zudem vorzugsweise die Kraftbegrenzereigenschaften, beispielsweise durch Zuschalten einer weiteren Kraftbegrenzungskomponente, verändert, z.B. verringert, werden.
Neben Art und Schwere der jeweiligen Rückhaltesituation (rückhaltesituationsbezogene Parameter) ist die notwendige Rückhaltewirkung der rückhaltenden Komponenten auch durch fahrzeuginsassenbezogene Parameter bedingt. Hierzu gehören beispielsweise Gewicht und Größe des Fahrzeuginsassen oder auch dessen Position im Fahrzeug, insbesondere der Abstand zu Lenkrad oder Instrumententafel.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte individuelle Abstimmung eines Fahrzeuginsassenrückhaltesystems auf den zurückzuhaltenden Fahrzeuginsassen zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch ein Fahrzeuginsassenrückhaltesystem gelöst, das wenigstens eine rückhaltende Komponente und wenigstens eine schaltbare Komponente mit einem Aktivierungszeitpunkt, der innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums variabel ist, aufweist. Außerdem ist eine Steuereinheit vorhanden, die so ausgelegt und so programmiert ist, dass sie die rückhaltende und/oder schaltbare Komponente zu einem aktuellen Aktivierungszeitpunkt aktiviert, wobei die Steuereinheit ein Adaptionsmodul aufweist, das so ausgelegt ist, dass es aktuelle fahrzeuginsassenbezogene Daten zu wenigstens zwei einen zurückzuhaltenden Fahrzeuginsassen betreffenden fahrzeuginsassenbezogenen Größen erhält und verarbeitet. Das Adaptionsmodul enthält für jede schaltbare Komponente ein Feld, das von den fahrzeuginsassenbezogenen Größen aufgespannt ist, wobei für jede fahrzeuginsassenbezogene Größe wenigstens zwei Ausgangswerte vorgegeben sind, wobei die möglichen Kombinationen der Ausgangswerte Stützstellen bilden und zu jeder Stützstelle ein im Vorfeld ermittelter Aktivierungszeitpunkt für die jeweilige schaltbare Komponente abgelegt ist. Erfindungsgemäß werden somit zumindest zwei Stützstellen gebildet. Das Adaptionsmodul enthält eine Interpolationsfunktion, die so ausgelegt ist, dass sie eine Interpolation jeweils zwischen benachbarten Stützstellen des Felds durchführt, um weitere, zwischen den Stützstellen liegende Datenpunkte zu generieren, die jeweils als Koordinaten die fahrzeuginsassenbezogenen Größen und als Wert einen Aktivierungszeitpunkt haben. Die Interpolationsfunktion ist so ausgelegt, dass sie aus den aktuellen fahrzeuginsassenbezogenen Daten einen aktuellen Aktivierungszeitpunkt für die jeweilige rückhaltende und/oder schaltbare Komponente ermittelt.
Auf diese Weise wird eine Interaktion mehrerer fahrzeuginsassenbezogener Größen berücksichtigt, um einen geeigneten Aktivierungszeitpunkt für die jeweiligen rückhaltenden und/oder schaltbaren Komponenten auszuwählen.
Die Stützstellen beruhen auf im Vorfeld für das jeweilige Fahrzeuginsassenrückhaltesystem ermittelten Aktivierungszeitpunkten für Kombinationen von verschiedenen Ausgangswerten der jeweiligen fahrzeuginsassenbezogenen Größen und/oder der rückhaltesituationsbezogenen Größen. Beispielsweise werden Messungen oder Simulationen mit unterschiedlich großen und unterschiedlich schweren Standard-Dummys (z.B. 5 %, 50 %, 95 %) in unterschiedlichen Sitzpositionen (z.B. vorne, in der Mitte oder hinten bezogen auf einen Verschiebebereich eines Fahrzeugsitzes) durchgeführt. Zusätzlich oder alternativ können derartige Messungen bei unterschiedlichen Rückhaltesituationen (Aufprallart, Geschwindigkeit) durchgeführt werden. Diese Ausgangswerte der jeweiligen fahrzeuginsassenbezogenen und/oder rückhaltesituationsbezogenen Größen, also in diesem Beispiel jeweils mehrere Werte für die Körpergröße/-gewicht des Fahrzeuginsassen und dessen Sitzposition, werden für alle möglichen Kombinationen betrachtet und optimale Aktivierungszeitpunkte beispielsweise für Kraftbegrenzer im Sicherheitsgurtsystem oder ein Entlüftungsventil eines Gassacks ermittelt. Zudem können auch optimale Aktivierungszeitpunkte für die rückhaltenden Komponenten, beispielsweise für einen Kniegassack oder einen Endbeschlagstraffer. Somit gehen in die Stützstellen die tatsächlichen Gegebenheiten für das jeweilige Fahrzeuginsassenrückhaltesystem ein. Diese Stützstellen mit den dazu ermittelten Aktivierungszeitpunkten bleiben nach dem Abspeichern im Adaptionsmodul unverändert. Insbesondere können pro fahrzeuginsassenbezogener Größe zwei bis acht Ausgangswerte verwendet werden, was einen guten Kompromiss zwischen ausreichender Genauigkeit und gering gehaltener Rechenleistung darstellt.
Die Interpolationsfunktion ergänzt die Bereiche zwischen den Stützstellen, indem sie zwischen benachbarten Stützstellen mit einer geeigneten zugrunde liegenden mathematischen Funktion weitere Datenpunkte berechnet.
Die Interpolation kann beispielsweise in Form eines ausreichend engmaschigen Gitters von zusätzlichen Datenpunkten zwischen benachbarten Stützstellen realisiert sein, die im Vorfeld berechnet und im Adaptionsmodul abgelegt sind. In diesem Fall wird z.B. für die aktuellen fahrzeuginsassenbezogenen Daten auf geeignete Weise der nächstliegende Datenpunkt als aktueller Datenpunkt ausgewählt.
Es ist auch möglich, die Interpolation zwischen benachbarten Stützstellen als mathematische Funktion im Adaptionsmodul abzulegen und für die aktuellen fahrzeuginsassenbezogenen Daten den passenden Datenpunkt zu berechnen.
Es gibt keine Beschränkung für die Anzahl der verwendbaren fahrzeuginsassenbezogenen Größen. Werden mehr als zwei Größen verwendet, erhöht sich entsprechend die Dimension des Feldes. Jede der fahrzeuginsassenbezogenen Größen dient sozusagen als eine Koordinatenachse des Feldes. Die Verwendung von n fahrzeuginsassenbezogenen Größen spannt somit ein n-dimensionales Feld auf, und die Datenpunkte umfassen somit jeweils n Werte der fahrzeuginsassenbezogenen Größen sowie einen einzigen Aktivierungszeitpunkt.
Die von den Sensoren gelieferten aktuellen fahrzeuginsassenbezogenen Daten, im obigen Beispiel Körpergröße/-gewicht und Sitzposition, weichen normalerweise von den Stützstellen ab. Aufgrund der vorgenommenen Interpolation ist es aber möglich, einen aktuellen Aktivierungszeitpunkt für die aktuellen fahrzeuginsassenbezogenen Daten, z.B. die aktuelle Körpergröße/- gewicht und die aktuelle Sitzposition, zu bestimmen. Dieser aktuelle Aktivierungszeitpunkt wird zur Aktivierung der jeweiligen rückhaltenden und/oder schaltbaren Komponente verwendet, sodass die auf den Fahrzeuginsassen einwirkende Kraft individuell in Abhängigkeit der aktuellen fahrzeuginsassenbezogenen Daten eingestellt wird. So ergibt sich eine optimierte Rückhaltestrategie.
Das Adaptionsmodul enthält vorzugsweise unterschiedliche derartige Felder für unterschiedliche Sitzplätze im Fahrzeug, beispielsweise für Fahrer-, Beifahrerund gegebenenfalls auch Rücksitzplätze.
Die Steuereinheit kann Teil einer allgemeinen Steuerung des Fahrzeuginsassenrückhaltesystems sein.
Vorzugsweise wird neben fahrzeuginsassenbezogenen Größen auch wenigstens eine rückhaltesituationsbezogene Größe für die Ermittlung des aktuellen Aktivierungszeitpunkts für die jeweilige schaltbare Komponente betrachtet. Hierzu kann das Feld wenigstens eine rückhaltesituationsbezogene Größe umfassen, wobei für jede rückhaltesituationsbezogene Größe wenigstens zwei Ausgangswerte vorgegeben sind, wobei die Ausgangswerte der rückhaltesituationsbezogenen Größe in Kombinationen mit den Ausgangswerten der fahrzeuginsassenbezogenen Größen weitere Stützstellen bilden und zu jeder Stützstelle ein im Vorfeld ermittelter Aktivierungszeitpunkt für die jeweilige schaltbare Komponente abgelegt ist, wobei das Adaptionsmodul so ausgelegt ist, dass es aktuelle Daten zu der wenigstens einen rückhaltesituationsbezogenen Größe erhält und die Interpolationsfunktion so ausgelegt ist, dass sie diese Daten bei der Ermittlung des Datenpunkts für den Aktivierungszeitpunkt der jeweiligen schaltbaren Komponente miteinbezieht. Die jeweilige rückhaltesituationsbezogene Größe bildet damit eine weitere Dimension des Feldes, die insbesondere analog zu den fahrzeuginsassenbezogenen Größen behandelt werden kann.
Wie oben bereits angesprochen dient die wenigstens eine schaltbare Komponente vorzugsweise dazu, eine Verzögerung einer Verlagerung des Insassen einzustellen, die durch eine rückhaltende Komponente wie einen Gassack oder einen Sicherheitsgurt erfolgt. Infrage kommende schaltbare Komponenten sind insbesondere schaltbare Kraftbegrenzer in einem Sicherheitsgurtsystem und schaltbare Entlüftungsventile in einem Gassack. Wird ein Kraftbegrenzer zugeschaltet und/oder dessen Kraftbegrenzereigenschaften verändert, indem er zum Aktivierungszeitpunkt aktiviert wird, so reduziert sich die Kraft auf den Fahrzeuginsassen, die dazu erforderlich ist, eine Vorverlagerung gegen den Widerstand des Sicherheitsgurtes zu erreichen. Wird ein Entlüftungsventil im Gassack geöffnet, indem es zu einem Aktivierungszeitpunkt aktiviert wird, so kann Gas aus dem Gassack abströmen, wodurch dieser weicher wird und ein tieferes Eintauchen des Fahrzeuginsassen in den Gassack ermöglicht. Die kinetische Energie des Fahrzeuginsassen wird somit in der Rückhaltesituation über eine längere Strecke abgebaut, weshalb sich die auf den Fahrzeuginsassen durch die rückhaltenden Komponenten wirkende Kraft reduziert, wenn die schaltbare Komponente aktiviert wird.
Die Gasgeneratoren zur Befüllung der Gassäcke sowie zum Betrieb der Gurtstraffer des Fahrzeuginsassenrückhaltesystems können stets zum frühestmöglichen Zeitpunkt (optional in Abhängigkeit der rückhaltesituationsbezogenen Daten) aktiviert werden, unabhängig von aktuellen fahrzeuginsassenbezogenen Daten.
Insbesondere kann aber vorgesehen sein, dass neben den aktuellen Aktivierungszeitpunkten der schaltbaren Komponenten auch die aktuellen Aktivierungszeitpunkte der rückhaltenden Komponenten in Abhängigkeit der rückhaltesituationsbezogenen Daten und der fahrzeuginsassenbezogenen Daten aktiviert werden.
Zur Bestimmung der zusätzlichen Datenpunkte zwischen benachbarten Stützstellen umfasst die Interpolationsfunktion beispielsweise eine lineare Regression. Im Fall von zwei betrachteten fahrzeuginsassenbezogenen Größen lässt sich eine bilineare Regression verwenden. Es hat sich herausgestellt, dass normalerweise eine lineare Näherung zwischen benachbarten Stützstellen ein ausreichend genaues Ergebnis für die Optimierung des Aktivierungszeitpunkt ergibt.
Es ist aber auch möglich, in der Interpolationsfunktion für unterschiedliche fahrzeuginsassenbezogene und/oder rückhaltesituationsbezogene Größen und/oder zwischen unterschiedlichen Stützstellen unterschiedliche mathematische Funktionen zu verwenden. Hierbei können beliebige geeignete Funktionen, beispielsweise Polynome oder hyperbolische Funktionen eingesetzt werden, um eine geeignete Feinanpassung des Aktivierungszeitpunkts zu ermöglichen und durch die Wahl entsprechender mathematischer Funktionen zwischen benachbarten Stützstellen einen exakter angepassten Verlauf des Aktivierungszeitpunkts zwischen benachbarten Stützstellen zu realisieren. Die fahrzeuginsassenbezogenen Größen können beispielsweise ein Gewicht des Fahrzeuginsassen, eine Größe des Fahrzeuginsassen, ein Geschlecht des Fahrzeuginsassen, ein Alter des Fahrzeuginsassen, eine Position des Fahrzeuginsassen in Bezug auf den Fahrzeugsitz (beispielsweise an die Rückenlehne gelehnt oder nach vorne gebeugt), eine Position eines Fahrzeugsitzes im Fahrzeug und/oder eine Position einer Rückenlehne eines Fahrzeugsitzes umfassen, aber auch beliebige andere geeignete Parameter.
Insbesondere für während einer Fahrt unveränderliche fahrzeuginsassenbezogene Größen wie Körpergröße, Gewicht und Alter kann eine vorläufige Berechnung des aktuellen Aktivierungszeitpunkts direkt bei Fahrtantritt durchgeführt werden, sobald die entsprechenden fahrzeuginsassenbezogenen Daten vorliegen.
Bei der vorläufigen Berechnung werden z.B. die bereits bekannten fahrzeuginsassenbezogenen Größen verwendet, um einen Teilbereich des Felds vorauszuwählen, in dem der aktuelle Aktivierungszeitpunkt liegt. Im mehrdimensionalen Feld für die jeweilige schaltbare Komponente wird durch eine solche Vorauswahl der zur Bestimmung des Aktivierungszeitpunkts infrage kommende Bereich des Felds bereits stark eingeschränkt, was den Zeitaufwand für nachfolgende Rechenoperationen reduziert.
Ändert sich eine variable fahrzeuginsassenbezogene Größe wie etwa die Sitzposition oder die Stellung einer Rückenlehne, so kann direkt bei der Erfassung derartiger Daten eine neue Ermittlung des möglichen Bereichs des aktuellen Aktivierungszeitpunkts für die einzelnen schaltbaren Komponenten erfolgen. Werden keine rückhaltesituationsbezogenen Größen betrachtet, kann hier bereits die komplette Bestimmung des aktuellen Aktivierungszeitpunkts erfolgen.
Die ermittelten Daten bezüglich der jeweiligen Aktivierungszeitpunkte werden in der Steuereinheit abgelegt.
Diese Berechnungen erfolgen vorzugsweise unabhängig vom Vorliegen einer aktuellen Rückhaltesituation, sodass im Fall des Eintretens einer Rückhaltesituation Vorberechnungen für die aktuellen Aktivierungszeitpunkte für die meisten oder alle fahrzeuginsassenbezogenen Größen bereits vorliegen. Die rückhaltesituationsbezogenen Größen umfassen beispielsweise eine Art und/oder einer Schwere der Rückhaltesituation.
Da Daten zu einer Rückhaltesituation naturgemäß erst kurz nach deren Eintreten zur Verfügung stehen, erfolgt die Berücksichtigung der rückhaltesituationsbezogenen Daten vorzugsweise in Echtzeit, sobald diese an die Steuereinheit und das Adaptionsmodul geliefert werden.
Es ist auch denkbar, zusätzlich zu den fahrzeuginsassenbezogenen und rückhaltesituationsbezogenen Größen weitere Größen, beispielsweise fahrzeugbezogene Größen zu betrachten, wenn diese einen Einfluss auf den Aktivierungszeitpunkt der jeweiligen schaltbaren Komponente haben. Nach dem oben beschriebenen Prinzip werden diese Größen in das Feld integriert, indem wenigstens zwei Ausgangswerte gewählt werden und für einige oder alle möglichen Kombinationen entsprechend im Vorfeld Stützstellen und der zugehörige optimale Aktivierungszeitpunkt für die jeweiligen schaltbaren Komponenten ermittelt wird. Bei der Interpolation zwischen benachbarten Stützstellen zum Bestimmen weiterer Datenpunkte werden diese Stützstellen dann mit berücksichtigt.
Normalerweise sind im Fahrzeug Sensoren angeordnet, die die aktuellen fahrzeuginsassenbezogenen und rückhaltesituationsbezogenen Daten erfassen, sodass es einfach möglich ist, diese Daten an die Steuereinheit zu übermitteln.
Beispielsweise kann die Körpergröße des Fahrzeuginsassen durch optische Sensoren, z.B. eine Kamera, im Fahrzeug erkannt werden, ein Gewicht des Fahrzeuginsassen durch einen Gewichtssensor im Fahrzeugsitz und die Sitzposition sowie gegebenenfalls eine Position der Rückenlehne über weitere Sensoren im Fahrzeugsitz bestimmt werden. Außerdem ist es denkbar, in einer Steuereinheit des Fahrzeugs abgespeicherte Benutzerprofile zu verwenden, die beispielsweise eine exakte Körpergröße, ein Geschlecht und/oder ein Alter des Fahrzeuginsassen umfassen. Optische Sensoren können auch Daten zur Kleidung des Fahrzeuginsassen sowie der Position des Oberkörpers und der Arme liefern.
Im Fall der rückhaltesituationsbezogenen Daten ist oft ein weiteres Steuermodul zwischen den Sensor und das Adaptionsmodul geschaltet, das eine erste Auswertung vornimmt und das z.B. abstrahierte numerische Werte an das Adaptionsmodul übergibt, die mit einer Art oder einer Schwere der Rückhaltesituation korrelieren.
Generell ist es sinnvoll, sämtliche betrachteten fahrzeuginsassenbezogenen und rückhaltesituationsbezogenen Größen in numerische Werte zu übertragen, um die Berechnung zu vereinfachen.
Die oben genannte Aufgabe wird auch mit einem Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeuginsassenrückhaltesystems wie es oben beschrieben wurde gelöst. Hierbei werden die folgenden Schritte ausgeführt:
Erfassen von aktuellen fahrzeuginsassenbezogenen Daten,
Erfassen einer Rückhaltesituation,
Übergeben der aktuellen fahrzeuginsassenbezogenen Daten an das Adaptionsmodul;
Bestimmen eines Datenpunkts für den aktuellen Aktivierungszeitpunkt für die jeweiligen fahrzeuginsassenbezogenen Daten für jede schaltbare Komponente unter Verwendung eines Interpolationsverfahrens zwischen benachbarten bekannten Stützstellen eines zumindest zweidimensionalen Felds von fahrzeuginsassenbezogenen Größen, und
- Aktivieren der jeweiligen schaltbaren Komponente zum aktuellen Aktivierungszeitpunkt.
Außerdem werden vorzugsweise wie oben bereits beschrieben wurde aktuelle rückhaltesituationsbezogene Daten in das Feld und das Interpolationsverfahren zur Bestimmung des Datenpunkts miteinbezogen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. In den Figuren zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeuginsassenrückhaltesystems zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
Figuren 2 und 3 schematische Darstellungen von Feldern mit jeweils zwei fahrzeuginsassenbezogenen Größen und den zugehörigen Aktivierungszeitpunkten für unterschiedliche schaltbare Komponenten des Fahrzeuginsassenrückhaltesystems aus Figur 1 ; und
Figur 4 eine schematische Darstellung der Anpassung eines Aktivierungszeitpunkts einer schaltbaren Komponente des Fahrzeuginsassenrückhaltesystems in Abhängigkeit einer rückhaltesituationsbezogenen Größe.
Figur 1 zeigt ein Fahrzeuginsassenrückhaltesystem 10, mit dem in einer Rückhaltesituation ein Fahrzeuginsasse 12 auf einem Fahrzeugsitz 14 geschützt wird.
Das Fahrzeuginsassenrückhaltesystem 10 umfasst mehrere rückhaltende Komponenten 16, hier drei Gassäcke 18, 20, 21 sowie einen Gurtstraffer 22.
Außerdem umfasst das Fahrzeuginsassenrückhaltesystem 10 mehrere schaltbare Komponenten 24, die dazu dienen, eine Krafteinwirkung auf den Fahrzeuginsassen 12 durch die rückhaltende Komponente 16 zu reduzieren, der die schaltbare Komponente 24 zugeordnet ist. Die schaltbare Komponente 24 stellt sozusagen einen Härtegrad der rückhaltende Komponente 16 ein, indem sie eine Verzögerung der Verlagerung des Fahrzeuginsassen beeinflusst. Eine der schaltbaren Komponenten 24 ist hier ein Entlüftungsventil 26 des Gassacks 18, während eine weitere schaltbare Komponente 24 ein Kraftbegrenzer 28 im Gurtstraffer 22 ist. Der Aktivierungszeitpunkt t der schaltbaren Komponenten 24 ist innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums z.B. von mehreren Sekunden variabel einstellbar.
Das Fahrzeuginsassenrückhaltesystem 10 umfasst außerdem eine Steuereinheit 30.
Außerdem sind im Fahrzeug diverse Sensoren angeordnet, die ihre Daten an die Steuereinheit übermitteln. Beispielhaft gezeigt sind hier ein Sensor 32, der eine aktuelle Sitzposition PA bezüglich einer Fahrzeugfront sowie optional ein Gewicht des Fahrzeuginsassen 12 auf dem Fahrzeugsitz 14 und/oder eine Position einer Rückenlehne 34 des Fahrzeugsitzes 14 erfasst, sowie ein optischer Sensor 36, z.B. eine Kamera, die auf den Fahrzeuginsassen 12 gerichtet ist und seine Größe und optional seine Kleidung, seine Armhaltung sowie geeignete andere Parameter, beispielsweise Müdigkeit oder Fitness erfasst. Durch die Sensoren 32 und 36 wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Körpergröße/-gewichts- Parameter gA bestimmt, der im weiteren vereinfacht als Körpergröße gA bezeichnet wird. Ein weiterer Sensor 38 erfasst das Vorliegen, die Art und die Schwere einer Rückhaltesituation, beispielsweise über eine Fahrzeugverzögerung in einer oder mehreren Raumrichtungen. Alle genannten Sensoren 32, 36, 38 sind mit der Steuereinheit 30 verbunden und liefern, gegebenenfalls nach einer Aufbereitung, ihre Daten an die Steuereinheit 30.
Die Steuereinheit 30 umfasst ein Adaptionsmodul 40, das in diesem Fall als in der Steuereinheit 30 abgespeicherte Software realisiert ist. Das Adaptionsmodul 40 wiederum umfasst eine Interpolationsfunktion 42, die im Folgenden noch näher beschrieben wird.
Außerdem ist in diesem Beispiel in der Steuereinheit 30 ein Rückhaltemodul 44 realisiert (hier ebenfalls als Software), das die Daten vom Sensor 38 empfängt, auswertet und aufbereitet und als aktuelle rückhaltesituationsbezogene Daten 45 an das Adaptionsmodul 40 weitergibt.
In der Steuereinheit 30 ist hier zusätzlich ein Insassenklassifikationsmodul 46 realisiert, das Daten der Sensoren 32, 36 empfängt und an das Adaptionsmodul 40 als fahrzeuginsassenbezogene Daten 48 weitergibt.
Die fahrzeuginsassenbezogenen Daten 48 gehören jeweils einer fahrzeuginsassenbezogenen Größe an, in diesem Beispiel u.a. einer Körpergröße g und einer Sitzposition p des Fahrzeuginsassen 12. In diesem Beispiel sind die fahrzeuginsassenbezogenen Daten 48 unter anderem eine aktuelle Sitzposition PA sowie eine aktuelle Körpergröße gA des Fahrzeuginsassen 12.
Andere mögliche fahrzeuginsassenbezogenen Größen sind beispielsweise eine Stellung der Rückenlehne 34, eine Größe, ein Gewicht, ein Geschlecht oder ein Alter des Fahrzeuginsassen 12 (oder andere in einem Benutzerprofil im Fahrzeug abgespeicherte personenbezogene Daten des Fahrzeuginsassen 12), eine Bekleidung des Fahrzeuginsassen 12 oder seine aktuelle Arm-, Bein-, Kopf- und/oder Oberkörperposition.
Bei Eintreten einer Rückhaltesituation bestimmt das Rückhaltemodul 44 aufgrund der Daten vom Sensor 38 Aktivierungszeitpunkte für die rückhaltenden Komponenten 16 und aktiviert diese zum jeweiligen Aktivierungszeitpunkt. Alternativ können für die rückhaltenden Komponenten 16 rückhaltesituations- und fahrzeuginsassenbezogen bestimmte aktuelle Aktivierungszeitpunkte ebenfalls durch das Adaptionsmodul 40 bestimmt werden.
Außerdem empfängt das Rückhaltemodul 44 vom Adaptionsmodul 40 aktuelle Aktivierungszeitpunkte U für die schaltbaren Komponenten 24 und aktiviert diese zu den jeweiligen Aktivierungszeitpunkten U.
Die Bestimmung der aktuellen Aktivierungszeitpunkte U für die schaltbaren Komponenten 24 im Adaptionsmodul 40 erfolgt nach dem im Folgenden beschriebenen Prinzip. Eine mögliche Bestimmung der aktuellen Aktivierungszeitpunkte U für die rückhaltenden Komponenten 16 im Adaptionsmodul 40 erfolgt im Wesentlichen nach demselben Prinzip und wird daher nicht separat beschrieben.
Figur 2 zeigt ein dabei verwendetes Feld 50 für eine Bestimmung des aktuellen Aktivierungszeitpunkts U für den Kraftbegrenzer 28, während Figur 3 ein Feld 52 für die Bestimmung des Aktivierungszeitpunkts U für das Entlüftungsventil 26 darstellt.
Für beide schaltbare Komponenten 24 gilt, dass die jeweils zugehörige rückhaltende Komponente 16 „weicher“ wird, je früher der aktuelle Aktivierungszeitpunkt tA liegt und dementsprechend „härter“ (d.h. die Komponente 16 übt eine größere Kraft auf den Fahrzeuginsassen 12 aus), je später der aktuelle Aktivierungszeitpunkt tA gesetzt ist.
Der aktuelle Aktivierungszeitpunkt tA wird jeweils über das Feld 50, 52 für die jeweilige schaltbare Komponente 24 bestimmt, das von wenigstens zwei fahrzeuginsassenbezogenen Größen g, p aufgespannt wird und das im Adaptionsmodul 40 abgelegt ist.
Aus Übersichtsgründen sind hier nur zwei fahrzeuginsassenbezogene Größen, nämlich Insassengröße g und Sitzposition p, dargestellt, sodass sich jeweils ein zweidimensionales Feld ergibt. Werden n fahrzeuginsassenbezogenen Größen und/oder rückhaltesituationsbezogene Größen verwendet, ergibt sich entsprechend ein n-dimensionales Feld 50, 52. Das zugrundeliegende Prinzip bleibt aber das gleiche. Für jede der fahrzeuginsassenbezogenen Größen g, p werden wenigstens zwei Ausgangswerte 53 bereitgestellt. In diesem Beispiel sind es jeweils drei Ausgangswerte 53 pi, p2, pa für die Sitzposition p und gi, g2, ga für die Körpergröße g. Beispielsweise können bis zu acht Ausgangswerte 53 pro fahrzeuginsassenbezogener Größe verwendet werden.
Diese Ausgangswerte 53 werden in sämtlichen möglichen Kombinationen für alle betrachteten fahrzeuginsassenbezogenen Größen g, p zusammengestellt, woraus sich ein Gitter an Stützstellen 54 ergibt. Für jede dieser Stützstellen 54 wird im Vorfeld durch Messungen und/oder Simulationen für das jeweilige Fahrzeuginsassenrückhaltesystem 10 ein optimaler Aktivierungszeitpunkt t (in Fig. 2 und Fig. 3 verdeutlicht als ty) ermittelt. Beispielsweise ergibt sich so für einen mittig auf der Sitzposition p2 sitzenden großen Fahrzeuginsassen mit der Körpergröße ga der Aktivierungszeitpunkt t23 .
In den hier gewählten Beispielen werden als Ausgangswerte 53 für die Insassengröße g drei bekannte Typen von Dummys (5 %, 50 %, 95 % mit 50 kg, 77 kg und 101 kg Gewicht) verwendet, während als Ausgangswerte für die Sitzposition p ein weit vorne, mittig bzw. weit hinten eingestellter Fahrzeugsitz 14 betrachtet wird (jeweils in numerische Werte bezogen auf die tatsächlich möglichen Sitzpositionen p umgesetzt).
Die so ermittelten Werte für die Aktivierungszeitpunkte t werden genau wie die Koordinaten der Stützstellen 54 (bezogen auf die jeweilige fahrzeuginsassenbezogene Größe als Koordinatenachse) im Adaptionsmodul 40 abgelegt und während des normalen Betriebs des Fahrzeugs nicht verändert.
Es ist denkbar, dass es Stützstellen 54 gibt, für die kein Aktivierungszeitpunkt t benannt werden kann. Beispielsweise ist die Kombination pi, ga, also ein weit vorne sitzender großer/schwerer Fahrzeuginsasse 12, physisch nicht realisierbar, sodass es hier keine Stützstelle 54 für den Aktivierungszeitpunkt tia gibt. Denkbar ist auch, dass eine Kombination zu einer so hohen kinetischen Energie des Fahrzeuginsassen 12 führt, dass eine Reduktion der von den rückhaltenden Komponenten 16 ausgeübten Kraft nicht sinnvoll ist. In diesem Fall wird als Aktivierungszeitpunkt t im Feld 50, 52 auf geeignete Weise vermerkt, dass die schaltbare Komponente 24 nie ausgelöst wird, oder der entsprechende Bereich wird aus dem Feld 50, 52 ausgenommen. Die Interpolationsfunktion 42 führt eine Interpolation zwischen benachbarten Stützstellen 54 des jeweiligen Felds 50, 52 durch und generiert so weitere, zwischen den Stützstellen 54 liegende Datenpunkte 56, die jeweils Werte der fahrzeuginsassenbezogenen Größen p, g und einen zugehörigen Aktivierungszeitpunkt t umfassen. Dies ist in den Figuren 2 und 3 durch die Flächen dargestellt, die die jeweiligen Aktivierungszeitpunkte ty miteinander verbinden.
Im hier gewählten Beispiel führt die Interpolationsfunktion 42 eine bilineare Regression durch, d.h., benachbarte Stützstellen 54 werden über ebene Flächen miteinander verbunden. Das Ergebnis des Regressionsverfahrens ist ebenfalls im Adaptionsmodul 40 abgelegt, beispielsweise als im Vorfeld berechnetes Netz an zusätzlichen Datenpunkten 56 mit einer geeigneten Maschenweite, oder als mathematische Funktion, mit der eine kontinuierliche Berechnung weiterer Datenpunkte 56 zwischen den Stützstellen 54 möglich ist. Umfasst das Feld n Dimensionen, wird beispielsweise ein Regressionsverfahren entsprechend in n Dimensionen durchgeführt.
Zur Bestimmung eines aktuellen Aktivierungszeitpunkts U für aktuelle fahrzeuginsassenbezogenen Daten 48 ermittelt die Interpolationsfunktion 42 für die jeweiligen fahrzeuginsassenbezogenen Größen g, p, zu denen fahrzeuginsassenbezogenen Daten 48 vorliegen, aus jedem der Felder 50, 52 für jede schaltbare Komponente 24 den jeweils am besten passenden Datenpunkt 56. Enthält die Interpolationsfunktion 42 mathematische Funktionen für die Datenpunkte 56, so kann mit den aktuellen Werten PA, gA, die in diesem Beispiel die aktuellen fahrzeuginsassenbezogenen Daten 48 bilden, ein exakter Wert für den aktuellen Aktivierungszeitpunkt tA ermittelt werden. Liegen die Datenpunkte 56 als Raster vor, so wird auf geeignete Weise der nächstkommende Datenpunkt 56 für die Werte PA, gA ermittelt und der zugehörige Aktivierungszeitpunkt t als aktueller Aktivierungszeitpunkt tA gewählt.
Bei Eintreten einer Rückhaltesituation aktiviert das Rückhaltemodul 44 die schaltbaren Komponenten 24 zum entsprechenden Zeitpunkt.
Nach diesem Schema können weitere fahrzeuginsassenbezogene Größen und/oder auch rückhaltesituationsbezogene Größen wie etwa Art und/oder Schwere der Rückhaltesituation in das Feld 50, 52 integriert werden. Die vom Rückhaltemodul 44 gelieferten aktuellen rückhaltesituationsbezogenen Daten 45 gehen dann analog zu den fahrzeuginsassenbezogenen Daten 48 in die Bestimmung des bestpassenden Datenpunkts 56 ein, wobei die rückhaltesituationsbezogenen Größen weitere Dimensionen des Felds 50, 52 bilden und durch Ausgangswerte 53, entsprechende Stützstellen 54 sowie in der Interpolation repräsentiert sind.
So können beispielsweise eine Fahrzeuggeschwindigkeit bei einem Aufprall oder ein Versatz des Fahrzeugs gegenüber einem Hindernis in die Entscheidung mit einbezogen werden, ob und wenn ja zu welchem aktuellen Aktivierungszeitpunkt U die schaltbaren Komponenten 24 aktiviert werden, um die durch die rückhaltenden Komponenten 16 auf den Fahrzeuginsassen 12 wirkenden Kräfte zu reduzieren.
In Figur 4 ist vereinfacht eine Möglichkeit der Anpassung des aktuellen Auslösezeitpunkts tA der schaltbaren Komponenten 24 bezogen auf eine Schwere der Rückhaltesituation anhand rückhaltesituationsbezogener Größen dargestellt.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird anhand eines Zeitversatzes At, in welchem ein erster und ein zweiter Grenzwert erreicht werden, bestimmt, ob es sich um eine Rückhaltesituation bei einer hohen Geschwindigkeit oder einer geringeren Geschwindigkeit handelt und somit die Schwere der Rückhaltesituation bestimmt. Bei einer Rückhaltesituation, die bei einer hohen Geschwindigkeit eintritt, liegt ein geringer Zeitversatz At vor (linker Ausgangswert 53 auf der At- Achse), wohingegen bei einer Rückhaltesituation, die bei einer geringeren Geschwindigkeit eintritt, ein größerer Zeitversatz At vorliegt (rechter Ausgangswert 53 auf der At-Achse). Für eine verbesserte Fahrzeuginsassenrückhaltung ist in einer Rückhaltesituation mit geringer Geschwindigkeit (größerer Zeitversatz At) eine geringere Verzögerung des aktuellen Auslösezeitpunkts tA (linker Ausgangswert 53 auf der tA-Achse) der schaltbaren Komponente 24 vorgesehen. In einer Rückhaltesituation mit höherer Geschwindigkeit (kleinerer Zeitversatz At) ist hingegen eine größere Verzögerung des aktuellen Auslösezeitpunkts tA (rechter Ausgangswert 53 auf der tA-Achse) der schaltbaren Komponenten 24 vorgesehen. Die Verzögerung des aktuellen Auslösezeitpunkts tA beschreibt dabei die Zeitdifferenz zwischen dem Erreichen des zweiten Grenzwerts und der Aktivierung der schaltbaren Komponenten 24. Analog zu den bereits beschriebenen Verfahren können durch das Adaptionsmodul 40 weitere rückhaltesituationsbezogene Verzögerungen der aktuellen Auslösezeitpunkte U über die, durch die Ausgangswerte 53 gebildeten Stützwerte 54 ermittelt werden. Im Stand der Technik hingegen weist die Verzögerung des Auslösezeitpunkts der schaltbaren Komponenten 24 beispielsweise einen festen Wert auf, und die schaltbare Komponente wird somit unabhängig von der festgestellten Schwere der Rückhaltesituation immer mit demselben Verzug nach Erreichen des zweiten Grenzwerts aktiviert. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind nicht immer alle identischen Bestandteile mit Bezugszeichen versehen.

Claims

Patentansprüche
1. Fahrzeuginsassenrückhaltesystem (10) mit wenigstens einer rückhaltenden Komponente (16) und wenigstens einer der rückhaltenden Komponente (16) zugeordneten schaltbaren Komponente (24) mit einem Aktivierungszeitpunkt (t), der innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums variabel ist, und einer Steuereinheit (30), die so ausgelegt und so programmiert ist, dass sie die Komponente (16, 24) zu einem aktuellen Aktivierungszeitpunkt (tA) aktiviert, wobei die Steuereinheit (30) ein Adaptionsmodul (40) aufweist, das so ausgelegt ist, dass es aktuelle fahrzeuginsassenbezogene Daten (48) und/oder rückhaltesituationsbezogene Daten (45) zu wenigstens zwei einen zurückzuhaltenden Fahrzeuginsassen (12) betreffenden fahrzeuginsassenbezogenen Größen (p, g) und/oder rückhaltesituationsbezogenen Größen erhält und verarbeitet, wobei das Adaptionsmodul (40) für jede rückhaltende und/oder schaltbare Komponente (16, 24) ein Feld (50, 52) enthält, das von den fahrzeuginsassenbezogenen Größen (p, g) und/oder rückhaltesituationsbezogenen Größen aufgespannt ist, wobei für jede fahrzeuginsassenbezogene Größe (p, g) und/oder rückhaltesituationsbezogenen Größe wenigstens zwei Ausgangswerte (53) vorgegeben sind, wobei die möglichen Kombinationen der Ausgangswerte (53) Stützstellen (54) bilden und zu jeder Stützstelle (54) ein im Vorfeld ermittelter Aktivierungszeitpunkt (t) für die jeweilige rückhaltende und/oder schaltbare Komponente (16, 24) abgelegt ist, wobei das Adaptionsmodul (40) eine Interpolationsfunktion (42) enthält, die so ausgelegt ist, dass sie eine Interpolation jeweils zwischen benachbarten Stützstellen (54) des Felds (50, 52) durchführt, um weitere, zwischen den Stützstellen (54) liegende Datenpunkte (56) zu generieren, die jeweils als Koordinaten die fahrzeuginsassenbezogenen Größen (g, p) und/oder rückhaltesituationsbezogenen Größen und als Wert einen Aktivierungszeitpunkt (t) haben, und wobei die Interpolationsfunktion (42) so ausgelegt ist, dass sie aus den aktuellen fahrzeuginsassenbezogenen Daten (48) und/oder rückhaltesituationsbezogene Daten (45) einen aktuellen Aktivierungszeitpunkt (tA) ermittelt.
2. Fahrzeuginsassenrückhaltesystem (10) nach Anspruch 1 , wobei das Feld (50, 52) wenigstens eine rückhaltesituationsbezogene Größe umfasst, wobei für jede rückhaltesituationsbezogene Größe wenigstens zwei Ausgangswerte (53) vorgegeben sind, wobei die Ausgangswerte (53) der rückhaltesituationsbezogenen Größe in Kombinationen mit den Ausgangswerten (53) der fahrzeuginsassenbezogenen Größen (g, p) weitere Stützstellen (54) bilden und zu jeder Stützstelle (54) ein im Vorfeld ermittelter Aktivierungszeitpunkt (t) für die jeweilige Komponente (24) abgelegt ist, wobei das Adaptionsmodul (40) so ausgelegt ist, dass es aktuelle Daten (45) zu der wenigstens einen rückhaltesituationsbezogenen Größe erhält und die Interpolationsfunktion (42) so ausgelegt ist, dass sie diese Daten bei der Ermittlung des Datenpunkts (56) für den aktuellen Aktivierungszeitpunkt (tA) der jeweiligen rückhaltenden und/oder schaltbare Komponente (16, 24) miteinbezieht.
3. Fahrzeuginsassenrückhaltesystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine schaltbare Komponente (24) dazu dient, eine Verzögerung einer Verlagerung des Fahrzeuginsassen (12) einzustellen, die durch eine rückhaltende Komponente (16) erfolgt, wobei die schaltbare Komponente (24) insbesondere ein schaltbarer Kraftbegrenzer (28) in einem Sicherheitsgurtsystem oder ein schaltbares Entlüftungsventil (26) in einem Gassack (18) ist.
4. Fahrzeuginsassenrückhaltesystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Interpolationsfunktion (42) eine lineare Regression umfasst.
5. Fahrzeuginsassenrückhaltesystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Interpolationsfunktion (42) für unterschiedliche fahrzeuginsassenbezogene und/oder rückhaltesituationsbezogene Größen (p, g) und/oder zwischen unterschiedlichen Stützstellen (54) unterschiedliche mathematische Funktionen verwendet.
6. Fahrzeuginsassenrückhaltesystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die fahrzeuginsassenbezogenen Größen (p, g) ein Gewicht des Fahrzeuginsassen (12), eine Größe des Fahrzeuginsassen (12), ein Geschlecht des Fahrzeuginsassen (12), ein Alter des Fahrzeuginsassen (12), eine Position eines Fahrzeugsitzes (14) im Fahrzeug und/oder eine Position einer Rückenlehne (34) des Fahrzeugsitzes (14) umfassen.
7. Fahrzeuginsassenrückhaltesystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die rückhaltesituationsbezogenen Größen eine Art und/oder einer Schwere der Rückhaltesituation umfassen.
8. Fahrzeuginsassenrückhaltesystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Fahrzeug Sensoren (32, 36, 38) angeordnet sind, die die aktuellen fahrzeuginsassenbezogenen und rückhaltesituationsbezogenen Daten (48, 45) erfassen.
9. Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeuginsassenrückhaltesystems (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten:
Erfassen von aktuellen fahrzeuginsassenbezogenen Daten (48),
Erfassen einer Rückhaltesituation,
Übergeben der aktuellen fahrzeuginsassenbezogenen Daten (48) an das Adaptionsmodul (40);
Bestimmen eines Datenpunkts (56) für den aktuellen Aktivierungszeitpunkt (tA) für die jeweiligen aktuellen fahrzeuginsassenbezogenen Daten (48) für jede schaltbare Komponente (24) unter Verwendung eines Interpolationsverfahrens zwischen benachbarten bekannten Stützstellen (54) eines zumindest zweidimensionalen Felds (50, 52) von fahrzeuginsassenbezogenen Größen (p, g), und
- Aktivieren der jeweiligen rückhaltenden und/oder schaltbaren Komponente (24) zum aktuellen Aktivierungszeitpunkt (tA).
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei aktuelle rückhaltesituationsbezogene Daten (45) in das Feld (50, 52) und das Interpolationsverfahren zur Bestimmung des Datenpunkts (56) miteinbezogen werden.
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