DE19938891A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Auslösung eines Kraftfahrzeug-Insassenschutzsystems - Google Patents

Abstract

Der Auslösealgorithmus enthält einen Unfallklassifizierungsabschnitt, der die Art eines auftretenden Unfalls erfaßt und bei nicht eindeutig klassifizierbarem Unfall Wahrscheinlichkeitswerte für die in Betracht kommenden Unfallarten bildet. Anhand der Unfallart oder der ermittelten Wahrscheinlichkeiten werden Gewichtungsfaktoren gebildet, die bei der Berechnung des Kriteriums und einer oder mehrerer Vergleichsschwellen berücksichtigt werden. Der Auslösealgorithmus ist modulartig aufgebaut und damit einfach modulspezifisch kalibrierbar.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Auslö­ sung eines Kraftfahrzeug-Insassenschutzsystems sowie ein hieran angepaßtes Insassenschutzsystem.

Bekannte Kraftfahrzeug-Insassenschutzsysteme sind mit einem oder mehreren Aufprallsensoren versehen, deren Ausgangssigna­ le zur Erkennung eines sicherheitskritischen Unfalls ausge­ wertet werden. Aufgrund der Vielzahl möglicher Unfallarten bereitet die zuverlässige Auswertung der Beschleunigungs­ signale großen Aufwand. Dieser Aufwand erhöht sich noch wei­ ter, wenn mehrstufig zündende Insassenschutzkomponenten, bei­ spielsweise ein mehrstufiger Airbag (mit zwei oder mehr nach­ einander abhängig von der Schwere des Unfalls zu zündenden Zündpillen), zeitrichtig anzusteuern sind. Dies erfordert auch hohe, normalerweise nicht mit vertretbarem Aufwand zur Verfügung stellbare Hardwareanforderungen hinsichtlich der Rechenleistung des eingesetzten Mikrokontrollers oder Mikro­ prozessors.

Zudem ist es schwierig, die erforderlichen schnellen Zündzei­ ten der passiven Rückhaltesysteme zu gewährleisten, d. h. die Auswertungsberechnungen innerhalb eines sehr kurzen Zeitin­ tervalls abzuschließen. Ferner werden zur Verbesserung des Insassenschutzsystems sowohl seitens der Gesetzgebung als auch der Fahrzeughersteller neue Testsituationen für frontale Aufpralle definiert, die die Auslösung eines passiven Rück­ haltesystems erfordern. Derzeit übliche Testsituationen für frontale Aufpralle sind ein Frontalaufprall auf eine starre Wand, ein Aufprall auf ein starres Hindernis mit Teilüberdec­ kung (Offset-Test) oder in einem spitzen Winkel (Winkeltest) sowie ein Aufprall auf ein deformierbares Hindernis mit Teil­ überdeckung, d. h. ein ODB-Test (offset deformable barrier).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung der Auslösung eines Kraftfahrzeug- Insassenschutzsystems zu schaffen, das sich durch gute Insas­ senschutzfunktion auszeichnet.

Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.

Weiterhin wird ein entsprechend ausgestaltetes Insassen­ schutzsystem gemäß Anspruch 8 bereitgestellt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen angegeben.

Bei dem Verfahren ist vorgesehen, bei einem Unfall zusätzlich die Unfallart, beispielsweise Frontalaufprall auf eine starre Wand oder Schrägaufprall oder Aufprall auf ein deformierbares Hindernis, zu erfassen. Die Berücksichtigung des Unfalltyps ermöglicht es, die für die Auslöseentscheidung intern gebil­ deten Signale in zusätzlicher Abhängigkeit vom Unfalltyp festzulegen und damit eine noch besser an das jeweilige Un­ fallgeschehen angepaßte Auslösesteuerung zu erreichen.

Der Auslösealgorithmus wird somit abhängig vom erkannten Un­ falltyp angepaßt. Dies kann in unterschiedlicher Weise erfol­ gen. Im Steuergerät können unterschiedliche Auslösealgorith­ men vorgesehen sein, die für die einzelnen Aufpralltypen op­ timiert sind. Abhängig vom erkannten Aufpralltyp wird dann der hierfür vorgesehene Auslösealgorithmus aufgerufen und ab­ gearbeitet. Diese Auslösealgorithmen können an sich bekannte Struktur aufweisen. Beispielsweise kann für den Typ "Frontal­ aufprall auf ein starres Hindernis", bei dem eine sehr starke Beschleunigung zu verzeichnen ist, einfach das Beschleuni­ gungssignal oder eine hiervon abgeleitete Größe mit einem ho­ hen Schwellwert verglichen werden. Bei dem Aufpralltyp "Fron­ talaufprall auf ein deformierbares Hindernis" kann das Be­ schleunigungssignal oder eine hiervon abgeleitete Größe mit einer niedrigeren Schwelle verglichen werden und zusätzlich noch die Zeitdauer berücksichtigt werden, wie lange das Be­ schleunigungssignal einen bestimmten Wert überschreitet.

In bevorzugter Ausgestaltung ist aber nur ein einziger Auslö­ sealgorithmus vorgesehen, der im Steuergerät gespeichert ist und dessen Parameter, beispielsweise die Höhe von Schwellwer­ ten, abhängig vom erkannten Aufpralltyp modifiziert werden. Dies verringert den Speicherplatzbedarf und erlaubt es, mit der Abarbeitung des Auslösealgorithmus sofort bei Erkennen eines beginnenden Aufpralls zu starten, auch wenn die Unfall­ typerkennung noch nicht abgeschlossen ist.

In bevorzugter Ausgestaltung wird das von dem zentralen Be­ schleunigungssensor, der in der Regel im zentralen, normaler­ weise vorne im Tunnelbereich angeordneten Steuergerät ange­ bracht ist, abgegebene Beschleunigungssignal in zweifacher Hinsicht ausgenutzt und ausgewertet, nämlich einerseits zur Unfalltyperkennung und andererseits als das vom Auslösealgo­ rithmus auszuwertende Beschleunigungssignal. Damit ist kein zusätzlicher ausgelagerter Sensor erforderlich. Sofern jedoch ein oder mehrere zusätzliche ausgelagerte Sensoren vorhanden sein sollten, kann deren Ausgangssignal zusätzlich (oder aus­ schließlich) zur Unfalltyperkennung und/oder bei der Abarbei­ tung des Auslösealgorithmus ausgewertet werden.

Sofern aus den Sensorsignalverläufen nicht eindeutig auf eine bestimmte Unfallart geschlossen werden kann, wird vorzugswei­ se ein Zugehörigkeitswert, insbesondere ein Wahrscheinlich­ keitswert (Likelihood-Wert) gebildet, der die Wahrscheinlich­ keit widerspiegelt, mit der ein Unfall zu einem bestimmten Unfalltyp gehört. Bei solcher nicht eindeutiger Zuordnung können sich auch mehrere Wahrscheinlichkeitswerte ergeben, beispielsweise 80% für "Frontalaufprall (0°) auf starres Hindernis" und 20% für "winkliger Frontalaufprall auf star­ res Hindernis". Solche "Fuzzy"-Werte können zur "Fuzzy"- Beeinflussung des Auslösealgorithmus, beispielsweise zur Bil­ dung von Gewichtungsfaktoren für die Bewertung einzelner, bei der Abarbeitung des Auslösealgorithmus gebildeter und/oder ausgewerteter Größen herangezogen werden. Die Gewichtungsfak­ toren können beispielsweise auf Zwischenwerte zwischen den für die einzelnen Unfallarten vorgegebenen Gewichtungswerten in Abhängigkeit von den Wahrscheinlichkeitswerten eingestellt werden.

Die Erfindung ist auch bei der Zündung zwei- oder mehrstufig zündbarer Insassenschutzsysteme, beispielsweise zweistufiger Airbags, vorteilhaft einsetzbar. Die erkannte Unfallart bzw. der oder die ermittelten Zugehörigkeitswerte können dann nicht nur bei dem für die erste Zündstufe vorgesehenen Auslö­ sealgorithmusabschnitt, sondern auch bei dem Auslösealgorith­ musabschnitt für die zweite Stufe verarbeitet werden, so daß eine doppelte Ausnutzung der erfaßten Unfallart und eine zu­ verlässige Auslösesteuerung bei vertretbarem Rechenaufwand und in ausreichend kurzer Zeit gewährleistet ist.

In vorteilhafter Weise ist der Auslösealgorithmus modulartig aufgebaut, wobei ein Modul die Unfallarterkennung bewirkt, während ein weiteres Modul die Bildung von Vergleichswerten für den Vergleich mit der aktuellen Beschleunigung oder einer hiervon abhängigen Größe bewirkt und ein drittes Modul den Vergleich zwischen diesen Größen durchführt. Dies erlaubt die Verwendung bereits erprobter Auslösealgorithmen im zweiten und dritten Modul, die lediglich durch das erste Modul noch zusätzlich beeinflußt werden. Zugleich kann auch eine einfa­ che und separate Parametrierung der Module in Anpassung an unterschiedliche Kraftfahrzeugtypen, Plattformen und derglei­ chen erfolgen.

Die Erfindung erlaubt nicht nur die grobe Klassifizierung von allgemeinen Unfalltypen wie Frontaufprall, Seitenkollision oder Heckaufprall, sondern zeichnet sich insbesondere durch die Möglichkeit aus, innerhalb eines Unfalltyps noch eine Feinklassifizierung vorzunehmen, nämlich zum Beispiel beim Typ "Frontaufprall" feiner zu unterscheiden zwischen "Fron­ talaufprall (Winkel 0°) auf starres Hindernis", "Frontalauf­ prall auf weiches Hindernis (gegebenenfalls mit Teilüberdec­ kung)", "Frontalaufprall mit Teilüberdeckung auf starres Hin­ dernis" oder "Winkelaufprall", und gegebenenfalls die Wahr­ scheinlichkeit der Zugehörigkeit des vorliegenden Aufpralls zu den in Frage kommenden Unterklassen zu ermitteln.

Der unfalltypabhängig beeinflußte Auslösealgorithmus kann entweder ein einfach aufgebauter Algorithmus sein, bei dem die aktuell erfaßte, gegebenenfalls einer Vorverarbeitung un­ terzogene Beschleunigung mit einem Schwellwert verglichen wird, oder kann auch ein ausgereifterer Algorithmus sein, bei dem aus den Beschleunigungssensorsignalen abgeleitete Größen ermittelt und Terme gebildet werden, die bestimmte Charakte­ ristika wie etwa die Vorhersage der Kopflagerung oder der­ gleichen repräsentieren, und bei der Festlegung der für den Auslösevergleich berücksichtigten Größen, beispielsweise der Schwellwerte, herangezogen werden.

Die Erfindung erlaubt ferner die Verwendung eines Precrash­ sensors als Unfallsensor zum Klassifizieren der Unfallart. Precrashsensoren werden auch als Abstands- oder Annäherungs­ sensoren bezeichnet und erkennen den Abstand bzw. das Annä­ hern eines Objektes vor einem möglichen Aufprall. Precrash­ sensoren können als den Dopplereffekt ausnutzende Radarsenso­ ren ausgebildet sein oder z. B. auch als Laser- Laufzeitsensoren. Sie sind dabei vorzugsweise an der Fahr­ zeugfront angeordnet, beispielsweise in die Stoßstange inte­ griert, um einen drohenden Aufprall von vorne aufzunehmen. Precrashsensoren können aber ebenso seitlich am Fahrzeug an­ geordnet sein, um ein sich seitlich annäherndes Hindernis er­ kennen zu können. Precrashsensoren ermitteln vorzugsweise die Differenzgeschwindigkeit zwischen dem sich annähernden Hin­ dernis und dem Kraftfahrzeug und können aufgrund ihrer Aus­ richtung auch die Richtung des Hindernisses ermitteln. Abhän­ gig von der Anzahl, der Ausrichtung und der Anordnung von Precrashsensoren kann auch die Objektgröße abgeschätzt wer­ den.

Precrashsensorik wird vorzugsweise zur Klassifikation von Un­ fallarten verwendet. Wie vorbeschrieben eignet sich die Pre­ crashsensorik trefflich dafür, die Aufprallrichtung festzu­ stellen und den Unfall hinsichtlich dieses Parameters zu klassifizieren. Dabei kann die Precrashsensorik alleine für die Unfallklassifizierung verantwortlich sein. Vorzugsweise wird die Klassifizierung jedoch mit Hilfe der Precrashsenso­ rik und einer zusätzlichen Sensorik, etwa dem zentral im Fahrzeug angeordneten Beschleunigungssensor oder auch dem im vorderen Bereich des Fahrzeugs angeordneten Beschleunigungs­ sensor (Earlycrashsensor) durchgeführt.

Dabei wird insbesondere die Auslöseschwelle des Algorithmus erhöht, wenn kein bewegliches Objekt in der Umgebung des Fahrzeugs erkannt wird.

Vorteilhaft wirkt sich auch an dieser Stelle aus, daß z. B. ein nachträglich im Kraftfahrzeug angebrachter Precrashsensor ohne weiteres in die bestehende Softwarestruktur integriert werden kann. Lediglich die Software zur Klassifizierung von Unfällen muß angepaßt werden. Der Auslösealgorithmus an sich kann unverändert bleiben.

In vorteilhafter Weise wird die Precrashsensierung bei der Auslösung einer zweiten Stufe eines mehrstufigen Gasgenera­ tors/Airbags eingesetzt und insbesondere nur bei der Auslö­ sung der zweiten Stufe. I. a. wird auch die zweite Stufe nach einem Algorithmenterm ausgelöst, der durch den Vergleich ei­ nes Kriteriums mit einer vorzugsweise dynamischen Schwelle gekennzeichnet ist. Die Auslösung der zweiten Stufe kann sich auch eines modifizierten Algorithmenterms für die erste Stufe bedienen. Dabei erfolgt nach der Auslösung der ersten Stufe eine Umschaltung auf einen neuen, im Algorithmenterm zu ver­ wendenden Parametersatz mit Gewichtsfaktoren für den Algo­ rithmus, die ein Auslösen der zweiten Stufe unter gegenüber dem Auslösen der ersten Stufe erschwerten Bedinungen zulas­ sen. Da die zweite Stufe nur bei schweren Unfällen mit hoher Aufprallgeschwindigkeit kurz nach der ersten Stufe gezündet werden soll, liefert die Precrashsensorik bereits zu sehr frühen Zeitpunkten wichtige Informationen über die Unfallart und dabei insbesondere über die zu erwartende Aufprallschwere anhand der Differenzgeschwindigkeit zu dem sich annähernden Hindernis.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines als Airbag- und Gurtstrammersystem ausgebildeten Insassenschutzsystems unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Selbstver­ ständlich ist die Erfindung aber auch bei anders ausgestalte­ ten Insassenschutzsystemen einsetzbar.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines modulartig aufgebauten Auslösealgorithmus,

Fig. 2 zeigt Einzelheiten der Unfallarterkennung,

Fig. 3 zeigt schematisch die Beeinflussung von Gewichtungs­ faktoren des Auslösealgorithmus, und

Fig. 4 zeigt die Verläufe eines beschleunigungsabhängigen Si­ gnals und von für die Zündentscheidung gebildeten Schwellen.

In den Zeichnungen sind das Insassenschutzsystem und das zen­ trale, den Auslösealgorithmus abarbeitende Steuergerät nicht dargestellt. Diese Komponenten können herkömmlichen Aufbau aufweisen. Der erfindungsgemäße Auslösealgorithmus ist gemäß der Darstellung in Fig. 1 vorzugsweise modulartig aufgebaut und umfaßt ein Klassifizierungsmodul 1, ein Berechnungsmodul 6 und ein Vergleichsmodul 10. Das Klassifizierungsmodul 1 ist hier zur Feinklassifizierung der Unfallart bei einem Frontal­ aufprall, nämlich zur Unterscheidung zwischen einem Frontal­ aufprall auf eine starre Wand mit Vollüberdeckung, einem Frontalaufprall auf eine starre Wand mit Teilüberdeckung, ei­ nem winkligen Frontalaufprall auf ein starres Hindernis und einem Frontalaufprall mit Teilüberdeckung auf ein deformier­ bares Hindernis, ausgelegt. Eine solche Feinklassifizierung kann auch für andere Aufprallarten, beispielsweise eine Sei­ tenkollision vorgesehen sein. Bei diesen unterschiedlichen Aufprallarten ergibt sich jeweils ein charakteristischer Ver­ lauf der gemessenen Beschleunigung. Ein Frontalaufprall auf eine starre Wand bei niedriger Geschwindigkeit, bei der keine Auslösung gerechtfertigt ist, führt z. B. zu einer höheren Be­ schleunigungsamplitude als ein Aufprall auf eine deformierba­ re Barriere (ODB) bei hoher Geschwindigkeit, bei der eine Auslösung sinnvoll ist. Auch die mechanischen Eigenschaften der jeweiligen Kraftfahrzeug-Plattform haben großen Einfluß auf das im zentralen Steuergerät gemessene Beschleunigungs­ signal, können jedoch für einen jeweiligen Kraftfahrzeugtyp durch entsprechende Parameterabstimmung kompensiert werden.

Im Klassifizierungsmodul 1 werden aus den vorhandenen Be­ schleunigungssignalen, regelmäßig den im zentralen Steuerge­ rät erzeugten Beschleunigungssignalen in longitudinaler Rich­ tung und gegebenenfalls auch in lateraler Richtung Merkmale gemäß definierten Rechenvorschriften gebildet, die anhand Fig. 2 noch näher erläutert werden. Sofern zusätzliche Senso­ ren, beispielsweise Unfallfrüherkennungssensoren im Kraft­ fahrzeug-Frontbereich, vorhanden sein sollten, können auch deren Ausgangssignale zur Merkmalsgewinnung ausgewertet wer­ den. Anhand der gewonnenen Merkmale läßt sich mittels einer vorzugsweise parametrierbaren Kombination derselben eine Klassifizierung der aktuellen Frontalaufprallsituation, näm­ lich eine Unterscheidung zwischen einem Frontalaufprall 2 (Winkel 0°) auf eine starre Wand, einem Aufprall 4 unter ei­ nem bestimmten Winkel oder einem Aufprall 3 gegen eine defor­ mierbare Barriere (ODB-Crash), erreichen. Das Klassifizie­ rungsmodul 1 bewirkt bei nicht eindeutiger Klassifizierbar­ keit vorzugsweise keine feste "ja/nein"-Entscheidung bezüg­ lich der einzelnen Unfalltypen, sondern berechnet Wahrschein­ lichkeits- oder Zugehörigkeitswerte für die unterschiedlichen klassifizierbaren Unfalltypen. Dies ist in Fig. 1 durch die Überschneidung zwischen den Aufpralltypen 2, 3, und 4 symbo­ lisiert.

Das Berechnungsmodul 6 berechnet aus der im zentralen Steuer­ gerät gemessenen Beschleunigung einen im folgenden als Krite­ rium 7 bezeichneten Wert, der im Vergleichsmodul 10 mit einer oder mehreren, ebenfalls im Berechnungsmodul 6 berechneten zeitlich veränderlichen, d. h. dynamischen Schwellen 8 dient. Die Berechnung der dynamischen Schwelle(n) kann gemäß einem bekannten Auslösealgorithmus erfolgen, wobei als zusätzliche Einflußgröße der erfaßte Unfalltyp berücksichtigt werden kann. Ebenso kann das Kriterium zum Beispiel durch Tiefpaß­ filterung und gegebenenfalls gleitender Mittelwertbildung der gemessenen Beschleunigung berechnet werden, wobei die bei der Berechnung erforderlichen Parameter während der Algorithmus­ kalibrierung abhängig von den Fahrzeugtypeigenschaften ein­ stellbar sind. Bei der Berechnung des Kriteriums 7 oder der Schwelle(n) 8 können noch zusätzlich Gewichtungsfaktoren be­ rücksichtigt werden, die in Abhängigkeit von der vom Klassi­ fizierungsmodul 1 erkannten Aufprallsituation kalibriert wer­ den. Die Skalierung ist hierbei für jede Aufprallsituation und jeden Gewichtungsfaktor getrennt möglich. Im Berechnungs­ modul 6 wird neben der Berechnung des Kriteriums 7 und der dynamischen Schwelle(n) 8 auch die durch den Aufprall hervor­ gerufene Kopfverlagerung 9 des Fahrers oder Passagiers vor­ ausberechnet, die jeweils nach Verstreichen der Airbag- Aufblaszeiten zu erwarten ist.

Im Vergleichsmodul 10 wird das Kriterium 7 mit der oder den dynamischen Schwellen 8 verglichen und in einer Entschei­ dungsstufe 14 entschieden, ob ein Gurtstrammersystem 11, die erste Stufe 12 eines zweistufig zündbaren Airbags und/oder die zweite Stufe 13 dieses Airbags zu zünden sind.

In Fig. 4 ist ein Beispiel für die zeitlichen Verläufe des Kriteriums 7 und der dynamischen Schwellen 8', 8" bei einem Frontalaufprall dargestellt. Wenn eine nur einstufig zündbare Insassenschutzkomponente zu steuern ist, wird lediglich eine Schwelle 8' berechnet. Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, verän­ dern sich die Schwellen 8', 8" dynamisch in Abhängigkeit vom Beschleunigungsverlauf. Zu einem Zeitpunkt 27 unterschreitet das Kriterium 7 die Schwelle 8'. Zu einem Zeitpunkt 28 er­ folgt dann die Zündung der ersten Stufe der Insassenschutz­ komponente. Die zweite Stufe wird bei dem gezeigten Beispiel nicht gezündet, da die Schwelle 8" nicht unterschritten wird.

Allgemein kann die Auslöseentscheidung zur Zündung der zwei­ ten Stufe des Gasgenerators der Insassenschutzkomponente in unterschiedlicher Weise getroffen werden. Entweder wird, wie in Fig. 4 gezeigt ist, das Kriterium 7 mit der dynamischen Schwelle 8" verglichen, die analog zu der zur Auslösung der ersten Stufe berechneten Schwelle 8' ermittelt wird, wobei die dynamische Schwelle 8" jedoch mit eigens hierfür kali­ brierten Parametern berechnet wird. Durch logische Verknüp­ fung wird hierbei sichergestellt, daß die zweite Stufe erst nach einer Auslösung der ersten Stufe, gegebenenfalls erst nach einer einstellbaren, von der verwendeten Generatorarchi­ tektur abhängigen einstellbaren Verzögerungszeit aktiviert werden kann. Alternativ kann für die Zündung der zweiten Stu­ fe ein separater Algorithmus vorgegeben werden, der aus­ schließlich auf die Analyse der Unfallschwere hin optimiert ist. Die Berechnung dieses Algorithmus kann beispielsweise erst mit der Zündung der ersten Stufe gestartet werden, wobei die Klassifizierungsergebnisse des Klassifizierungsmoduls 1 in diesen Algorithmus und damit in die Berechnung der Schwel­ le 8" zur Auslösung der zweiten Stufe einfließen. Alternativ kann mit der Berechnung des separaten Algorithmus für die zweite Stufe auch schon vor der Zündung der ersten Stufe be­ gonnen werden, sofern nur zur diesem Zeitpunkt vorhandene In­ formationen für diesen Algorithmus erforderlich sein sollten.

Im folgenden wird die Arbeitsweise des Klassifizierungsmoduls 1 anhand der Fig. 1, 2 und 3 näher erläutert. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, kann das Klassifizierungsmodul 1 zwischen den Aufprallarten 2, 3 und 4 unterscheiden und bewirkt bei einem Schritt S die Auswahl oder Einstellung von Parametern wie et­ wa von Gewichtungsfaktoren, die im Berechnungsmodul 6 verwen­ det werden. Im Klassifizierungsmodul 1 werden zunächst gemäß Fig. 2 in einem ersten Berechnungsabschnitt 15 unfallcharak­ terisierende Merkmale 16 bis 19 ermittelt, bei denen es sich um die aufintegrierte gemessene Beschleunigung, d. h. um die tatsächliche Geschwindigkeitsänderung, abzüglich eines Offsetwerts (Merkmal 16); um eine Winkelintegration (Merkmal 17), bei der eine erfaßte Winkelbeschleunigung einfach oder zweifach integriert wird, um eine Winkeländerung des Kraft­ fahrzeugs gegenüber der Longitudinalrichtung zu erfassen; um die Überprüfung des Vorhandenseins eines plateauförmigen Ver­ laufs im Beschleunigungssignal (Merkmal 18), der für einen Aufprall auf ein deformierbares Hindernis charakteristisch sein kann; und/oder um eine Überprüfung der dynamischen Ände­ rungen des Beschleunigungssignals (Merkmal 19) handelt. Im ersten Berechnungsabschnitt 15 müssen nicht alle Merkmale 16 bis 19 jeweils parallel überprüft werden. Gegebenenfalls kön­ nen aber auch noch weitere charakteristische Merkmale über­ prüft und ausgewertet werden.

Im zweiten Berechnungsabschnitt 20 werden die im ersten Be­ rechnungsabschnitt 15 ermittelten Größen (Werte der Merkmale 16 bis 19) hinsichtlich ihrer aktuellen Größe mit den in den Darstellungen 21 bis 24 schematisch gezeigten Bewertungskur­ ven bewertet, bei denen auf der horizontalen Achse jeweils der ermittelten Größe des zugehörigen Merkmals zugeordnet ist und auf der vertikalen Achse der beispielsweise zwischen 0 und 1 variable Ausgabewert dargestellt ist. Der für einen be­ stimmten Unfalltyp besonders charakteristische Wert ist in den Schaubildern 21 bis 24 jeweils mit einer gestrichelten Linie dargestellt. Sofern das Merkmal diese Größe oder eine hiervon nur geringfügig abweichende Größe aufweisen sollte, wird der maximale Ausgabewert, beispielsweise "1" abgegeben. Wenn die Größe des Merkmals weit außerhalb liegen sollte, wird als Ausgabewert "0" abgegeben. Die Bewertung zeichnet sich hierbei durch schräge Übergänge aus, so daß Merkmalsgrö­ ßenwerte, die wieder eindeutig bei dem zentralen Wert noch weit außerhalb hiervon liegen, mit Zwischenwerten als Ausga­ bewerten bewertet werden, die zwischen dem Maximal- und dem Minimalwert, beispielsweise "1" und "0" variieren können, und je nach Abstand vom zentralen Wert beispielsweise den Wert 0,9, 0,7, 0,1 oder einen zwischenliegenden Wert aufweisen können. Im zweiten Berechnungsabschnitt 20 werden die bei der Bewertung mittels der Kurven 21 bis 24 erhaltenen Ausgabewer­ te dann zur Ermittlung des Unfalltyps, bzw. bei nicht eindeu­ tig klassifizierbaren Unfalltyp zur Ermittlung der Wahr­ scheinlichkeit eines jeweiligen Unfalltyps, in der darge­ stellten Weise kombiniert. Wenn beispielsweise der von der Bewertungskurve 21 erhaltene Ausgabewert nicht signifikant einen Frontalaufprall signalisiert, jedoch einen deutlich über Null liegenden Wert aufweist, und auch der mittels der Bewertungskurve 22 erhaltene Ausgabewert nicht klar einen Winkelaufprall signalisiert, sondern einen zwischen dem Mini­ mal- und Maximalwert liegenden Wert besitzt, wird durch Ver­ rechnung der beiden Ausgabewerte auf die Wahrscheinlichkeiten geschlossen, mit denen es sich um einen Frontalaufprall oder einen Winkelaufprall auf ein starres Hindernis handeln kann. Ebenso wird anhand der mit Bewertungskurven 23 und 24 erhal­ tenen Ausgabewerten ermittelt, ob und mit welcher Wahrschein­ lichkeit es sich um einen ODB-Crash handelt.

In dem dritten Berechnungsabschnitt 25 werden für die einzel­ nen Aufprallarten 2, 3 und 4 die jeweiligen Zugehörigkeits­ werte, d. h. die Wahrscheinlichkeitswerte, festgelegt, oder, bei bereits vollständiger Bildung im zweiten Berechnungsab­ schnitt 20, als Ausgangsgrößen gegeben. Beispielsweise kann das ausgegebene Ergebnis lauten: "70% Wahrscheinlichkeit für Frontalaufprall 0°" und "30% Wahrscheinlichkeit für Winkel­ aufprall".

In Fig. 3 ist der Übergangsbereich zwischen dem Klassifizie­ rungsmodul 1 und dem Berechnungsmodul 6 dargestellt, wobei in Fig. 3 der Berechnungsabschnitt 25 nochmals dargestellt ist. An den dritten Berechnungsabschnitt 25 schließt sich ein vierter Berechnungsabschnitt 26 des Klassifizierungsmoduls 1 an, bei dem die Größe von Gewichtungsfaktoren in Abhängigkeit vom erkannten Unfalltyp bzw. den Wahrscheinlichkeitswerten festgelegt werden. In der im Berechnungsabschnitt 26 darge­ stellten Tabelle sind einzelne Parameter aufgelistet, die zur Berechnung interner Größen dienen, anhand derer dann durch Kombination eine Schwelle, beispielsweise die Schwelle 8', festgelegt wird. In der gezeigten Tabelle sind in den einzel­ nen Spalten von links nach rechts die folgenden Parameter aufgelistet: "Gleichanteil" (z. B. Schwellwert, bei dessen Überschreiten immer zu zünden ist), gemittelte Beschleuni­ gung, Dynamikterm (charakterisiert den dynamischen Verlauf der Beschleunigung), und "Energie". Es können auch andere oder weitere Parameter vorgesehen sein. In der ersten Zahlen­ reihe sind die für die einzelnen Parameter voreingestellten Zahlenwerte angegeben. Die darunterliegende Zeile ist für die Typerkennung "reiner Frontalaufprall 0% auf starres Hinder­ nis" vorgesehen und gibt an, um wieviel Prozent die Vorgabe­ werte zu verändern sind. Da bei dem gezeigten Beispiel die Vorgabewerte für Frontalaufprall optimiert sind, findet in diesem Fall keine Verringerung statt, so daß die Gewichtsfak­ toren für die Verringerung jeweils 0,00 sind. In der darun­ terliegenden Zeile sind die Gewichtungsfaktoren für erkannten reinen ODB-Crash vorgesehen, bei dem beispielsweise der Gleichanteil, d. h. die maximale Schwelle, um 50% (-0,50) verringert, d. h. auf 3.750 abgesenkt wird. Dies trägt dem Sachverhalt Rechnung, daß bei Aufprall auf weiches Hindernis die maximal auftretende Beschleunigung deutlich niedriger ist als bei Frontalaufprall auf ein starres Hindernis.

In der untersten Zeile der Tabelle des Berechnungsabschnitts 26 sind die Gewichtungsfaktoren für erkannten reinen Winkel­ aufprall dargestellt. In diesem Fall wird beispielsweise der Gleichanteil um 35% verringert (-0,35). Sofern sich bei der Crasherkennung aber keine hundertprozentige Zuordnung zu ei­ nem bestimmten Unfalltyp ermittelt wurde, sondern wie bei dem vorigen Beispiel nur eine siebzigprozentige Wahrscheinlich­ keit für einen Frontalaufprall auf starres Hindernis und eine dreißigprozentige Wahrscheinlichkeit für einen Winkelaufprall ergeben hat, werden die für diese Unfalltypen jeweils vorge­ sehenen Gewichtungswerte im entsprechenden Verhältnis ver­ rechnet und ein Zwischenwert für den Gewichtungsfaktor gebil­ det. Bei diesem Beispiel ergibt sich als neuer Gewichtungs­ faktor (70%.0,00 + 0%.- 0,5 + 30%.- 0,35 = - 0,105). Der Gleichanteil wird daher um 10,5% gegenüber dem Vorgabewert von 7.500 herabgesetzt. Auch für die weiteren Parameter wird entsprechend ein Gewichtungsfaktor gebildet, der entsprechend dem Wahrscheinlichkeitsverhältnis gemittelt zwischen den in der Tabelle jeweils angegebenen Gewichtungsfaktoren liegt. Bei anderen Wahrscheinlichkeitsverhältnissen für die einzel­ nen Unfalltypen werden die Gewichtungsfaktoren entsprechend dem sich dann ergebenden Wahrscheinlichkeitsverhältnis analog zum vorstehend angegebenen Beispiel modifiziert.

Hierdurch ergibt sich gewissermaßen eine "Fuzzy"- Verarbeitung, da nicht nur mit festen logischen Werten "0" und "1", sondern auch mit gegebenenfalls stufenlos variablen Zwischenwerten gearbeitet werden kann.

Das Klassifizierungsmodul 1 liefert somit als Ergebnis der Unfallanalyse den Wahrscheinlichkeitsgrad der Zugehörigkeit des aktuellen Unfalls zu einer entsprechenden Aufprallart, und/oder stellt die entsprechenden Gewichtungsfaktoren ein, je nach dem, ob letztere Funktion noch im Klassifizierungsmo­ dul 1 oder schon im Berechnungsmodul 6 ausgeführt wird. Damit erfolgt keine harte Einordnung eines Aufpralls in eine der möglichen Aufprallarten, sondern es wird vielmehr eine Wahr­ scheinlichkeit angegeben, um welche Aufprallart oder -arten es sich handeln kann, da Überschneidungen möglich sind (ein ODB-Tests zeigt z. B. eine Analogie zum Winkelaufprall). Im Klassifizierungsmodul 1 werden entsprechende Programmrechen­ schritte zur Bildung der anhand des ersten Berechnungsab­ schnitts 15 erläuterten Merkmale 16 bis 19 und gegebenenfalls weiterer Merkmale ausgeführt, die dann, wie erläutert, kombi­ niert und "fuzzifiert", d. h. mit Wahrscheinlichkeitswerten verknüpft werden.

Da unterschiedliche Kraftfahrzeug-Plattformen gewisse Ähn­ lichkeiten bezüglich der Kurvenform des Beschleunigungsver­ laufs bei den angegebenen Aufprallversuchen zeigen, kann auch eine Grundkalibrierung vorgesehen werden, die je nach aktuel­ lem Plattformtyp dann nur noch geringfügig und teilweise an­ gepaßt werden muß, beispielsweise durch Änderung der in Fig. 3 gezeigten Vorgabewerte und/oder Gewichtungsfaktoren der einzelnen Aufprallarten.

Die Ergebnisse der Aufprallklassifizierung durch das Klassi­ fizierungsmodul 1 lassen sich bei allen weiteren Modulen 6, 10 und gegebenenfalls weiteren Modulen sowie bei den Schwel­ lenberechnungen gemeinsam anwenden. Beispielsweise werden die Schwellenberechnungen für einen angegurteten Insassen, einen nicht angegurteten Insassen sowie gegebenenfalls die Ent­ scheidung über die Schwere des Aufpralls, die zur Zündung ei­ ner weiteren Stufe führt, auf der Basis der Ergebnisse des Klassifizierungsmoduls 1 ausgeführt. Für diesen Modulab­ schnitt, der die Entscheidung über die Aufprallschwere trifft, sind somit keine unterschiedlichen Parameter für die Berechnung erforderlich. Damit ist auch die Ansteuerung von mehrstufigen Rückhaltemitteln erleichtert und der hierfür er­ forderliche Rechen- und Zeitaufwand reduziert. Somit ist eine zeitrichtige Entscheidung bei vertretbaren Hardwareanforde­ rungen gewährleistet.

Die Analyse und Klassifizierung der Aufprallart stellt eine grundsätzliche allgemeine Größe dar, die dann als Basis für die weiteren Berechnungen für die Entscheidung "Zün­ den/Nichtzünden" sowie für die Analyse der Aufprallschwere dient.

Hierbei können die Informationen von eventuell zusätzlichen am Kraftfahrzeug angebrachten Unfallsensoren, z. B. "early Crash"-Sensoren im Frontbereich, in einfacher Weise in das bestehende System integriert werden. Die Auslöseentscheidung läßt sich dabei wahlweise in Abhängigkeit von den von solchen zusätzlichen Sensoren stammenden, eventuell einer integrier­ ten Signalvorverarbeitung unterzogenen Informationen oder an­ hand von speziell für den Fall eines einzigen zentralen Be­ schleunigungssensors im Zentralgerät angepaßten Parametern, die im Zentralgerät berechnet werden, treffen. Die Art der Bildung der Auslöseschwellen, beispielsweise der Schwellen 8' und 8" auf der Grundlage der jeweiligen Sensoren und deren Beschleunigungssignalen ist dabei einfach und flexibel para­ metrierbar. Diese leichte Parametrierbarkeit und Kalibrierung ist auch ein Vorteil der Auftrennung in Klassifizierungsmodul 1 und Berechnungsmodul 6, da diese Algorithmenmodule dann je­ weils weitestgehend unabhängig voneinander kalibrierbar sind. Hierbei ist die Anzahl der für ein jeweiliges Modul einstell­ baren Parameter relativ gering und übersichtlich. Da ferner keine Rückkopplungen und Wechselwirkungen bei der jeweiligen Parametereinstellung in einem Modul auf das andere Modul vor­ handen sind, ist die Parametrisierung sehr einfach und zuver­ lässig ausführbar. Die modulare Architektur des Auslösealgo­ rithmus ermöglicht ferner eine effiziente und der jeweiligen Applikation angepaßte hardwaremäßige Implementierung.

Claims (16)

1. Verfahren zur Steuerung der Auslösung einer oder meh­ rerer Insassenschutzkomponenten eines Kraftfahrzeug- Insassenschutzsystems bei einem Aufprall, mit einem oder meh­ reren Unfallsensoren und einem die die Ausgangssignale des oder der Unfallsensoren gemäß einem Auslösealgorithmus aus­ wertenden Steuergerät zum Zünden der Insassenschutzkomponen­ te(n), dadurch gekennzeichnet, daß der Auslösealgorithmus ei­ nen Aufprallart-Klassifizierungsabschnitt (1) enthält, der das Ausgangssignal des oder der Unfallsensoren zur Erkennung der Unfallart auswertet, und daß der Auslösealgorithmus und/oder dazugehörige Parameter abhängig vom Ergebnis der Un­ fallarterkennung angepaßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein von der erfaßten aktuellen Beschleunigung abhängiges Kriterium (7) mit einer oder mehreren Schwellen (8', 8") ver­ glichen wird und die Auslöseentscheidung abhängig vom Ver­ gleichsergebnis getroffen wird, und daß das Kriterium (7) und/oder die Schwelle(n) (8', 8") in zusätzlicher Abhängig­ keit von der erkannten Unfallart gebildet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens ein Zugehörigkeitswert für eine Un­ fallart gebildet wird, dessen Wert in Abhängigkeit von der Genauigkeit der Klassifizierung des aktuellen Unfalls in die­ se Unfallart variabel ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zugehörigkeitswert eine Vielzahl von Zwischenwerten zwischen 0% und 100% annehmen kann.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dann, wenn ein aktueller Unfall nicht eindeutig zu einer Unfallart zugeordnet werden kann, zwei oder mehr Zu­ gehörigkeitswerte für die in Frage kommenden Unfallarten ge­ bildet werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß abhängig von dem oder den ermittelten Zu­ gehörigkeitswerten Gewichtungsfaktoren gebildet werden, mit denen im Auslösealgorithmus enthaltene Vorgabewerte für die Berechnung des Kriteriums und/oder einer oder mehrerer Schwellen gewichtet werden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Unfallsensor ein zentraler Beschleunigungssensor ist, dessen Ausgangssignal von dem Steuergerät nicht nur zur Klassifizierung der Unfallart, son­ dern auch zur Bildung eines Kriteriums und einer Schwelle oder mehrere Schwellen ausgewertet wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu einem zentralen Sensor ein ausgelagerter Sensor vorhanden ist, dessen Aus­ gangssignal von dem Steuergerät nicht nur zur Klassifizierung der Unfallart, sondern auch zur Bildung eines Kriteriums und einer Schwelle oder mehrere Schwellen ausgewertet wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Precrashsensor vorgesehen ist zum Aufnehmen der Annäherung eines Objektes an das Kraftfahr­ zeug, und daß das Signal des Precrashsensors zur Klassifizie­ rung der Unfallart ausgewertet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu dem Precrashsensor ein zentraler Beschleu­ nigungssensor als Unfallsensor vorgesehen ist, dessen Aus­ gangssignal von dem Steuergerät zur Bildung eines Kriteriums und einer Schwelle oder mehrere Schwellen ausgewertet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Insassenschutzkomponente, zu deren Auslösen das Precrashsensorsignal herangezogen wird, die zweite Stufe eines Airbags ist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Precrashsensorsignal die Diffe­ renzgeschwindigkeit zwischen einem sich annähernden Objekt und dem Kraftfahrzeug abgeleitet wird, und daß zur Klassifi­ tierung der Unfallart die Differenzgeschwindigkeit herangezo­ gen wird.

13. Kraftfahrzeug-Insassenschutzsystem mit mindestens einem Unfallsensor und einem Steuergerät zum Erfassen eines Aufpralls gemäß einem Auslösealgorithmus und zum Auslösen ei­ ner oder mehrerer Insassenschutzkomponenten des Insassen­ schutzsystems bei einem Aufprall, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslösealgorithmus einen Unfallklassifizierungsabschnitt (1) aufweist, der aus dem Ausgangssignal des oder der Unfall­ sensoren die Aufprallart ermittelt, und daß der Auslösealgo­ rithmus und/oder dazugehörige Parameter abhängig vom Ergebnis der Unfallarterkennung angepaßt wird.

14. Kraftfahrzeug-Insassenschutzsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Unfallklassifizierungsab­ schnitt (1) Zugehörigkeitswerte in Form von Wahrscheinlich­ keitswerten für zwei oder mehrere Unfallarten bei nicht ein­ deutiger Klassifizierbarkeit des aktuellen Unfalls bildet.

15. Kraftfahrzeug-Insassenschutzsystem nach Anspruch 3 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslösealgorithmus modulartig aufgebaut ist und der Aufprallklassifizierungsab­ schnitt durch ein Klassifizierungsmodul (1) gebildet ist, dessen Ausgangswerte in ein nachgeschaltetes Berechnungsmodul (6) zur Berechnung eines von der aktuellen Beschleunigung ab­ hängigen Kriteriums (7) und einer oder mehreren Schwellen (8', 8") einspeisbar sind.

16. Kraftfahrzeug-Insassenschutzsystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Klassifizierungsmodul (1) und/oder das Berechnungsmodul (6) abhängig von dem erfaßten Unfalltyp oder dessen Wahrscheinlichkeit Gewichtungsfaktoren bilden, die zur Gewichtung von Vorgabewerten dienen, die bei der Berechnung von zur Zündentscheidung miteinander zu ver­ gleichenden Werten eingesetzt werden.