DE102004048129A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln in Abhängigkeit von wenigstens einer von wenigstens einem Beschleunigungssensor abgeleiteten Eingangsgröße (a, DELTAs, DELTAv). Erfindungsgemäß werden für die Eingangsgrößen Verzögerung (a) und/oder Vorverlagerung (DELTAs) und/oder Geschwindigkeitsabbau (DELTAv) Kennlinien berechnet, welche in einem Quadranten eines Koordinatensystems mindestens einen Bereich (1, 2, 3) definieren, welcher das Auslöseverhalten der Personenschutzmittel bestimmt, und eine zugehörige Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Description

• Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs.
• Auslösealgorithmen für Personenschutzmittel arbeiten heute mit unterschiedlichen Kennlinien, welche verwendet werden, um eine zeitlich möglichst optimal zwischen Crashtypen unterscheiden zu können, bei denen die Personenschutzmittel ausgelöst oder nicht ausgelöst werden müssen.
• Aus EP 458 796 B2 ist bereits ein Verfahren zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln bekannt, bei dem in Abhängigkeit von den Crashvorgang charakterisierenden Parametern eine variable Schwelle für einen integrierten Beschleunigungswert eingestellt wird. Damit kann sehr genau auf den Crashverlauf und damit auf die Crashtypen bzw. die Crashschwere eingegangen werden. Insbesondere wird die variable Schwelle in Abhängigkeit von der Beschleunigung bestimmt und gegen diese Schwelle der Geschwindigkeitsabbau geprüft.
• Vorteile der Erfindung
• Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass für Eingangsgrößen Verzögerung und/oder Vorverlagerung und/oder Geschwindigkeitsabbau Kennlinien berechnet werden, welche in einem Quadranten eines Koordinatensystems mindestens einen Bereich definieren, welcher das Auslöseverhalten der Personenschutzmittel bestimmt. Dadurch kann ein Verletzungsrisiko für den Insassen vermindert werden, wenn sich dieser schon zu nahe an die Personenschutzmittel, beispielsweise an einen Airbag, angenähert hat. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine optimale Anpassung des Auslöseverhaltens der Personenschutzmittel an eine gemessene oder geschätzte Insassenposition.
• So können die Personenschutzmittel beispielsweise innerhalb eines ersten Bereiches mit voller Schutzwirkung und/oder innerhalb eines zweiten Bereiches mit eingeschränkter Schutzwirkung ausgelöst werden und/oder innerhalb eines dritten Bereiches nicht ausgelöst werden, wobei der aktuell betroffene Bereich durch Vergleiche der aktuell ermittelten Eingangsgrößen mit vorgegebenen Schwellwerten bestimmt wird.
• Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch angegebenen Verfahrens zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln möglich:
  Besonders vorteilhaft ist, dass eine erste Kennlinie der Eingangsgrößen Vorverlagerung und Verzögerung und/oder eine zweite Kennlinie der Eingangsgrößen Geschwindigkeitsabbau und Verzögerung benutzt werden, um Fehlauslöseereignisse und Crashfälle zu trennen.
• Bei einem erkannten Crashfall wird in vorteilhafter Weise durch weitere Vergleiche der aktuell ermittelten Eingangsgrößen mit weiteren Schwellwerten ein optimaler Auslösezeitpunkt für die Personenschutzmittel bestimmt.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Auslösung von Personenschutzmittel umfasst eine Beschleunigungssensorik, eine Auswerte- und Steuereinheit und eine Auslöseeinheit, wobei die Auswerte- und Steuereinheit die Signale der Beschleunigungssensorik zur Aktivierung der Auslöseinheit für die Insassenschutzmittel empfängt, auswertetet und die aktuellen Eingangsgrößen Vorverlagerung, Verzögerung und/oder Geschwindigkeitsabbau bestimmt und mit mindestens einem definierten Bereichen vergleicht, welcher das Auslöseverhalten der Personenschutzmittel bestimmt, wobei der mindestens eine Bereich durch Kennlinien in einem Quadranten eines Koordinatensystems definiert wird, welche für die Eingangsgrößen Verzögerung und/oder Vorverlagerung und/oder Geschwindigkeitsabbau berechnet sind.
• Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die Insassenschutzmittel als zweistufiger Airbag ausgeführt, welcher von der Auswerte- und Steuereinheit über die Auslöseeinheit mit voller Schutzwirkung aktiviert wird, wenn durch einen Vergleich der aktuellen Eingangsgrößen mit vorgegebenen Schwellwerten ein erster Bereich bestimmt ist, wobei die Auswerte- und Steuereinheit nur eine erste Stufe des Airbags aktiviert, wenn durch den Vergleich ein zweiter Bereich bestimmt ist, und wobei die Auswerte- und Steuereinheit den Airbag nicht auslöst, wenn durch den Vergleich ein dritter Bereich bestimmt wird.
• Weiterhin ist es von Vorteil, dass die Auswerte- und Steuereinheit zusätzliche Signaldaten von einer Upfrontsensorik und/oder von einer Umfeldsensorik und/oder von einer Sitzbelegungserkennung und/oder von einer Seitenaufprallsensorik benutzt, um den aktuellen Bereich für das erforderliche Auslöseverhalten zu ermitteln.
• Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Auslösung von Personenschutzmitteln als auf einem Mirkoprozessor ablauffähige Software in einem Steuergerät implementiert.
• Zeichnung
• Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
• Es zeigen
• 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
• 2 eine schematische Darstellung der Auslösebereiche.
• Beschreibung
• Auslösealgorithmen zur Ansteuerung von Personenschutzsystemen basieren im Wesentlichen auf Signalen, die mittels Beschleunigungssensoren gewonnen werden. Zusätzlich können noch Signale von Umfeldsensoren, Drucksensoren, insbesondere zur Seitenaufprallsensierung und auch Signale von Sensoren zur Sitzbelegungserkennung verwendet werden. Die Beschleunigungssensoren können im Steuergerät, das sich meist im Bereich des Fahrzeugtunnels befindet, angeordnet sein oder auch als Seitenaufprall oder Frontaufprallsensoren dienen. Frontaufprallsensoren sind meist am Kühlergrill befestigt, während die Seitenaufprallsensoren in der B-Säule bzw. dem Sitzquerträger angeordnet sind. Die Beschleunigungssignale können beispielsweise mit einer Rauschschwelle verglichen werden, um ungefährliche Erschütterungen, wie sie beispielsweise durch Schlaglöcher oder andere Ereignisse hervorgerufen werden, zu unterdrücken. Dadurch entstehen Unsicherheiten im Crashbeginn. Es ist bereits vorgeschlagen worden, den Auslösealgorithmus zeitunabhängig zu gestalten. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass eine Schwellwertfläche definiert wird, die durch Wertepaare aus Verzögerung, Geschwindigkeitsabbau und Vorverlagerung definiert wird. Diese Schwellwertfläche wird dann mit der Vorverlagerung, die sich aus den Messwerten ergibt, verglichen. Kommt es zu einem Durchstoßen, Berühren oder Schneiden der Schwellwertfläche, dann kann von einem solchen Crash ausgegangen werden, der die Auslösung von Personenschutzmitteln bedingt. Die Schwellwertfläche kann in Abhängigkeit von Kennwerten wie Crashschwere oder Crashtyp sowie Signalen ausgelagerter Sensoren wie Upfront-, Precrash- oder Seitenaufprallsensoren verändert werden, um auf die jeweiligen Gegebenheiten adaptiv zu reagieren.
• Erfindungsgemäß wird jedoch vorgeschlagen, zur Ansteuerung der Personenschutzmittel aus den Eingangsgrößen Verzögerung und/oder Vorverlagerung und/oder Geschwindigkeitsabbau, welche von wenigstens einer Eingangsgröße von wenigstens einem Beschleunigungssensor abgeleitet werden, Kennlinien zu berechnen, welche in einem Quadranten eines Koordinatensystems mindestens einen Bereich definieren, welcher das Auslöseverhalten der Personenschutzmittel bestimmt.
• 1 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Ein Steuergerät 100 weist eine Auswerte- und Steuereinheit 120 auf, die beispielsweise als Mikrocontroller oder Mikroprozessor usw. ausgeführt ist, an dessen ersten Dateneingang eine Beschleunigungssensorik 110 angeschlossen ist, die sich innerhalb des Steuergeräts 100 befindet. Die Beschleunigungssensorik 110 misst beispielsweise in Fahrzeuglängsrichtung und in Fahrzeugquerrichtung, wobei die Beschleunigungssensoren auch in vorgegebnen Winkeln zur Fahrzeuglängsrichtung und Fahrzeugquerrichtung angeordnet sein können. Über einen ersten Datenausgang ist die Auswerte- uns Steuereinheit 120 mit einer Auslöseeinheit 130 verbunden, die beispielsweise als Zündkreisbaustein ausgeführt ist und zur Zündung von Zündelementen der Personenschutzmittel 200 verwendet wird. Weitere Details innerhalb des Steuergeräts 100, die einem Fachmann bekannt sind, wie beispielsweise eine Spannungsversorgung usw., sind hier der Einfachheit halber weggelassen. Die Auslöseeinheit 130 ist über einen Ausgang mit den Personenschutzmitteln 200 verbunden. An einen zweiten Dateneingang der Auswerte- und Steuereinheit 120 ist eine Upfrontsensorik 140 angeschlossen. Die Upfrontsensorik 140 kann Beschleunigungssensoren umfassen, die beispielsweise am Kühlergrill befestigt sind. An einen dritten Dateneingang der Auswerte- und Steuereinheit 120 ist eine Seitenaufprallsensorik 170 angeschlossen, die ebenfalls Beschleunigungssensoren und/oder Drucksensoren umfassen kann, und beispielsweise in der B-Säule bzw. in der Fahrzeugtür angeordnet ist. An einen vierten Dateneingang der Auswerte- und Steuereinheit ist eine Sitzbelegungserkennung 160 angeschlossen. Die Sitzbelegungserkennung 160 kann die Sitzbelegung über eine Gewichtsmessung, beispielsweise mit Kraftmessbolzen erkennen, oder über eine Sitzmatte, oder es kann eine Innenraumvideoerkennung bzw. Ultraschall bzw. Radarerkennung verwendet werden. An einen fünften Dateneingang der Auswerte- und Steuereinheit 120 ist eine Umfeldsensorik 150 angeschlossen. Die Umfeldsensorik 150 umfasst beispielsweise Kombinationen von Ultraschallsensoren, Radarsensoren und/oder Videosensoren und/oder eine Kontaktsensorik für den Fußgängerschutz. Der Auswerte- und Steuereinheit 120 empfängt zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Signale a der Beschleunigungssensorik 110, die integriert werden, um einen Geschwindigkeitsabbau Δv zu erhalten, wobei eine weitere Integration die Vorverlagerung Δs ergibt.
• Eine Kennlinie mit Eingangswerten Δs oder Δv und der Beschleunigung a wird dazu benutzt, um Fehlauslöseereignisse und Crashfälle zu trennen. Des Weiteren kann durch zusätzliche Schwellen, welche mit den Eingangsgrößen a, Δv, Δs verglichen werden, eine optimale Feuerzeitpunktbestimmung vorgenommen werden. Mittels weiterer Kennlinien mit den gleichen Eingangsgrößen a, Δv, Δs können in einem Quadranten eines Koordinatensystems verschiedene Bereiche definiert werden. In 2 trennt beispielsweise eine erste Kennlinie 1/2 einen ersten Bereich 1 von einem zweiten Bereich 2 und eine zweite Kennlinie 1/3 trennt den ersten Bereich von einem dritten Bereich 3. Die dargestellten Bereiche 1, 2, 3 bestimmen jeweils ein zugehöriges Auslöseverhalten der Personenschutzmittel 200. Umfassen die Personenschutzmittel beispielsweise einen zweistufigen Airbag, dann wird der Airbag 200 mit voller Schutzwirkung ausgelöst, wenn aus den aktuell ermittelten Eingangsgrößen a, Δs, Δv der erste Bereich 1 durch Vergleich mit vorgegebenen Schwellwerten bestimmt wird, d.h. der erste Bereich repräsentiert eine vollständige Auslösung der Personenschutzmittel 200. Wird aus den aktuell ermittelten Eingangsgrößen a, Δs, Δv der zweite Bereich 2 durch Vergleich mit vorgegebenen Schwellwerten bestimmt, dann wird nur die erste Stufe des Airbags 200 ausgelöst, d.h. der zweite Bereich repräsentiert eine teilweise Auslösung der Personenschutzmittel 200. Wird aus den aktuell ermittelten Eingangsgrößen a, Δs, Δv der dritte Bereich 3 durch Vergleich mit vorgegebenen Schwellwerten bestimmt, dann wird der Airbag 200 nicht ausgelöst, d.h. im dritten Bereich wird eine Auslösung der Personenschutzmittel 200 verhindert.
• Der erste Bereich 1 wird beispielsweise dann erkannt, wenn der Insassenabstand zum Airbag 200 groß genug ist und eine Gefährdung des Insassen durch die vollständige Auslösung der Personenschutzmittel unwahrscheinlich ist. Der zweite Bereich 2 wird beispielsweise dann erkannt, wenn eine vollständige Auslösung der Personenschutzmittel für den Insassen zu einer erhöhten Gefährdung führen würde bzw. wenn die Schutzwirkung der ersten Stufe des zweistufigen Airbags 200 für den erkannten Crashfall ausreichend ist. Die zweite Stufe des Airbags wird durch eine so genannte „Entsorgungszündung" mit einer großen zeitlichen Verzögerung ausgelöst, um eine Gefährdung von Personen, beispielsweise bei der Bergung von Verletzten zu verhindern. Der dritte Bereich 3 wird beispielsweise dann erkannt, wenn eine Auslösung der Personenschutzmittel aufgrund der erkannten Crashschwere und/oder des erkannten Crashtyps nicht erforderlich ist.
• Nachfolgend wird beispielhaft wird auf die gemessene oder geschätzte Vorverlagerung eingegangen. Wird z.B. eine Vorverlagerung von 50cm geschätzt und ist der maximale Abstand zwischen dem Gesicht und dem vollständig aufgeblasenen Airbag 45cm, so befindet sich der Insasse zum geschätzten Auftreffzeitpunkt auf dem Airbag, d.h. ermittelter Auslösezeitpunkt bzw. Zündzeitpunkt plus Aufblasdauer des Airbags, die ungefähr 30ms beträgt, schon so nahe am Airbag, dass eine vollständige Auslösung verhindert werden muss und der Airbag nur teilweise ausgelöst wird. Somit wird in diesem Fall der zweite Bereich bestimmt. Wird z.B. eine Vorverlagerung von 15cm geschätzt und ist der Abstand wie oben erwähnt, dann kann in diesem Fall der erste Bereich 1 bestimmt werden und der zweistufige Airbag 200 kann vollständig ausgelöst werden, d.h. mit der zweiten Stufe, oder nur teilweise ausgelöst werden, d.h. mit der ersten Stufe, wenn die Rückhaltewirkung der ersten Stufe des zweistufigen Airbags 200 ausreichend ist. Ob die erste Stufe des zweistufigen Airbags 200 ausreichend ist, ist von individuellen Eigenschaften wie Größe, Gewicht usw. des Insassen abhängig, die beispielsweise von der Sitzbelegungserkennung 160 und/oder der Innenraumvideoerkennung ermittelt werden.
• Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann der Insasse angemessen geschützt werden. Befindet sich der Insasse zum Zündzeitpunkt zu nahe am Rückhaltemittel, kann über eine Erweiterung der Kennlinie eine Zündung des Airbags 200 unterdrückt werden, oder über eine angepasste Zündung nicht die volle Wirkung des Airbag entfaltet werden (depowered).

1

erste Bereich

2

zweiter Bereich

3

dritter Bereich

100

Steuergerät

110

Beschleunigungssensorik

120

Auswerte- und Steuereinheit

130

Auslöseeinheit

140

Upfrontsensorik

150

Umfeldsensorik

160

Sitzbelegungserkennung

170

Seitenaufprallsensorik

200

Insassenschutzmittel

Claims (8)

1. Verfahren zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln (200) in Abhängigkeit von wenigstens einer von wenigstens einem Beschleunigungssensor (110) abgeleiteten Eingangsgröße (a, Δs, Δv) dadurch gekennzeichnet, dass für die Eingangsgrößen Verzögerung (a) und/oder Vorverlagerung (Δs) und/oder Geschwindigkeitsabbau (Δv) Kennlinien berechnet werden, welche in einem Quadranten eines Koordinatensystems mindestens einen Bereich (1, 2, 3) definieren, welcher das Auslöseverhalten der Personenschutzmittel (200) bestimmt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Personenschutzmittel (200) innerhalb eines ersten Bereiches (1) mit voller Schutzwirkung und/oder innerhalb eines zweiten Bereiches (2) mit eingeschränkter Schutzwirkung ausgelöst werden und/oder innerhalb eines dritten Bereiches (3) nicht ausgelöst werden, wobei der aktuell betroffene Bereich durch Vergleiche der aktuell ermittelten Eingangsgrößen (a, Δs, Δv) mit vorgegebenen Schwellwerten bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Kennlinie der Eingangsgrößen Vorverlagerung (Δs) und Verzögerung (a) und/oder eine zweite Kennlinie der Eingangsgrößen Geschwindigkeitsabbau (Δv) und Verzögerung (a) benutzt werden. um Fehlauslöseereignisse und Crashfälle zu trennen.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem erkannten Crashfall durch Vergleiche der aktuellen Eingangsgrößen (a, Δs, Δv) mit weiteren Schwellwerten ein optimaler Auslösezeitpunkt für die Personenschutzmittel bestimmt wird.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Beschleunigungssensorik (110), eine Auswerte- und Steuereinheit (120) und eine Auslöseeinheit (130), wobei die Auswerte- uns Steuereinheit (120) die Signale der Beschleunigungssensorik (110) zur Aktivierung der Auslöseinheit (130) für die Insassenschutzmittel (200) empfängt, auswertetet und die aktuellen Eingangsgrößen Vorverlagerung (Δs), Verzögerung (a) und/oder Geschwindigkeitsabbau (Δv) bestimmt und mit mindestens einem definierten Bereichen (1, 2, 3) vergleicht, welcher das Auslöseverhalten der Personenschutzmittel (200) bestimmt, wobei der mindestens eine Bereich durch Kennlinien in einem Quadranten eines Koordinatensystems definiert wird, welche für die Eingangsgrößen Verzögerung (a) und/oder Vorverlagerung (Δs) und/oder Geschwindigkeitsabbau (Δv) berechnet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Insassenschutzmittel (200) als zweistufiger Airbag ausgeführt sind, welcher von der Auswerte- und Steuereinheit (120) über die Auslöseeinheit (130) mit voller Schutzwirkung aktiviert wird, wenn durch einen Vergleich der aktuellen Eingangsgrößen (a, Δs, Δv) mit vorgegebenen Schwellwerten ein erster Bereich (1) bestimmt ist, wobei die Auswerte- und Steuereinheit (120) nur eine erste Stufe des Airbags (200) aktiviert, wenn durch den Vergleich ein zweiter Bereich (2) bestimmt ist, und wobei die Auswerte- und Steuereinheit (120) den Airbag nicht auslöst, wenn durch den Vergleich ein dritter Bereich (3) bestimmt wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuereinheit (120) zusätzlich Signaldaten von einer Upfrontsensorik (140) und/oder von einer Umfeldsensorik (150) und/oder von einer Sitzbelegungserkennung (160) und/oder von einer Seitenaufprallsensorik (170).
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren nach einem Ansprüche 1 bis 4 als auf einem Mirkoprozessor ablauffähige Software in einem Steuergerät 100 implementiert ist.