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WO2006032445A2 - Kraftfahrzeug mit einem präventiv wirkenden schutzsystem - Google Patents

Kraftfahrzeug mit einem präventiv wirkenden schutzsystem Download PDF

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WO2006032445A2
WO2006032445A2 PCT/EP2005/010107 EP2005010107W WO2006032445A2 WO 2006032445 A2 WO2006032445 A2 WO 2006032445A2 EP 2005010107 W EP2005010107 W EP 2005010107W WO 2006032445 A2 WO2006032445 A2 WO 2006032445A2
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
collision
motor vehicle
time
ttc
activation
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2005/010107
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English (en)
French (fr)
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WO2006032445A3 (de
Inventor
Karl-Heinz Baumann
Michael Fehring
Rainer Justen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DaimlerChrysler AG filed Critical DaimlerChrysler AG
Priority to JP2007532815A priority Critical patent/JP4874979B2/ja
Priority to US11/663,500 priority patent/US7873473B2/en
Publication of WO2006032445A2 publication Critical patent/WO2006032445A2/de
Publication of WO2006032445A3 publication Critical patent/WO2006032445A3/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R21/00—Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
    • B60R21/01—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents
    • B60R21/013—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting collisions, impending collisions or roll-over
    • B60R21/0134—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting collisions, impending collisions or roll-over responsive to imminent contact with an obstacle, e.g. using radar systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R21/00—Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
    • B60R21/01—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents
    • B60R2021/01122—Prevention of malfunction
    • B60R2021/01184—Fault detection or diagnostic circuits
    • B60R2021/0119—Plausibility check

Definitions

  • the invention relates to a motor vehicle with a preventive protective system according to the preamble of the patent claim 1 in more detail defined type.
  • Motor vehicles in particular passenger cars, are in practice equipped with active and passive safety devices, which are already pre ventive effective before a possible collision and a so-called pre-crash phase, d. H. a period from detection of a high Kollisionswahr ⁇ probability by appropriate detection systems in the vehicle to the actual impact, to use to extend the protection of occupants and possibly accident partners by additional security measures and so reduce the severity of the accident.
  • Such preventive protection systems which are also referred to as PRE-SAFE TM systems, use information that is provided by various sensor devices of the motor vehicle to detect possible accident situations.
  • EP 0 952 459 A2 describes a device for object detection for motor vehicles, which has a distance sensor system formed by a multiplicity of distance sensors, wherein the distance sensors are arranged on the motor vehicle in such a way that the latter Scan the surroundings of the motor vehicle. Furthermore, an evaluation unit is provided, which determines the path of movement and the speed of an object relative to the motor vehicle from the data of the distance sensor system, the distance sensors being selectively controllable by the evaluation unit and the range and / or the measurement repetition frequency and / or or the resolution and / or the operating mode of the distance sensors can be changed.
  • This device can simultaneously or subsequently provide data for various driver assistance devices and can be used as a pre-crash sensor system.
  • DE 197 29 960 A1 describes a method for impact detection, in particular in motor vehicles for activating occupant protection devices, wherein at least one pre-crash sensor is provided, which changes the relative speed and / or the relative distance of objects within registered a predetermined near range of the vehicle environment. If the change in the relative speed detected by the pre-crash sensor exceeds at least one predefined threshold value and / or the relative distance falls below a predetermined threshold value, this is recognized as a safety-critical condition and the triggering threshold is reduced.
  • a release of restraint means adapted to the specific impact situation is achieved by determining the impact velocity and the impact time with the aid of a pre-crash sensor system even before the impact, that the impact situation is classi fi ed on the basis of the impact velocity a triggering time window is determined with the aid of the classification of the impact situation, in which the time profile of the speed is generated, and that a threshold value for the speed is determined in parallel from the acceleration signal, the classification of the impact situation being taken into account.
  • radar measurements, infrared measurements or also optical measuring methods can be used here for example.
  • a motor vehicle with such a protective preventive wir ⁇ kenden protection system is z. B. in DE 101 21 386 Cl Offen ⁇ beard.
  • the driving state data are monitored with respect to a state emergency braking, and in the detected state emergency braking, the occupant protection system is controlled.
  • a state of oversteer and a state of understeer are determined by a data processing device. If the state of emergency braking and / or the state of oversteer and / or the state of understeer is detected by the data processing device, the reversible occupant protection system is actuated.
  • the sensor system for detecting the driving state data evaluated for this purpose may comprise a steering angle sensor, a pedal travel sensor, a brake pressure sensor, a wheel speed sensor, an acceleration sensor and a yaw rate sensor.
  • the activation time ie the time required by an actuator to develop the protective effect of a safety device, can also be included in the activation of a preventive protection system with respect to an estimated time until the vehicle collision.
  • DE 44 11 184 C2 describes a passenger restraint belt system for use in a vehicle seat, with a device for measuring the distance and the speed of the vehicle with respect to an object, and with a device for calculating a time after which a vehicleakizu ⁇ collision with the object is expected, and with a Steu ⁇ er bain for generating a preparedge ⁇ to a belt tensioner control signal that increases the force of the Gurtstram- mers in time when a vehicle collision is expected.
  • TTC estimated time to collision
  • the invention is based on the object of providing a motor vehicle with a preventively acting protection system of the type mentioned in the introduction with a triggering behavior of the safety devices, which takes into account different activation times of the actuators of safety devices.
  • this object is achieved in that for at least two of the safety devices associated actuators associated activation times are deposited with which the remaining until the collision Time (TTC) is ver ⁇ equalized. An activation of at least one safety device takes place when the remaining time (TTC) until collision is less than or equal to at least one of the activation times of the actuators.
  • the control of the preventive protection system in the run-up to a collision takes place not only on the basis of the object approach determined by the sensor of the vehicle environment recognition device, but takes into account the tripping behavior of the safety device itself, which is decisively influenced by the necessary activation time of the used Actuators is determined.
  • a trigger decision based solely on the longest activation time is inappropriate.
  • a collision object possibly occurs very late, i. shortly before the collision enters the detection area of the vehicle surroundings recognition device.
  • TTA activation times
  • the remaining time TTC is classified until the collision in the series of stored activation times TTA of the actuators, which enables a differentiated activation of the actuators, e.g. depending on whether the actuator still has sufficient time TTA for unfolding the protective effect of the associated safety device or not.
  • the aim of each algorithm is to determine the remaining time until collision as precisely as possible in order to determine the number of times false interpretations of situations to a minimum.
  • a simple calculation for the remaining time TTC until collision results if this is determined from the quotient of a relative distance between the collision object and the motor vehicle and the relative speed between the collision object and the motor vehicle.
  • more complex algorithms can also be used which include, for example, mass inertia, braking effect, coefficient of friction.
  • those actuators are activated simultaneously or successively whose activation time TTA is less than or equal to the remaining time TTC until collision. This has the advantage that the activation of actuators whose activation time within the remaining time until the collision is not sufficient to develop protective effect, can be omitted. This protects the electrical system and prevents interactions with protective measures, which are triggered when the crash event occurs.
  • the belt tensioner is activated. It could also be deposited that the belt tensioner is activated simultaneously with the crash brake to restrain the occupants when a braking effect occurs.
  • the range of the sensors of the vehicle environment recognition device and its sampling rate must be suitable for providing an algorithm with sufficient support points for determining the current traffic situation and sufficiently early to activate an actuator of an associated safety device.
  • the vehicle environment detection device is designed for a minimum sensor range S_min, which according to the formula
  • the reactions of the driver and the vehicle for evaluating the criticality of the driving state with respect to a vehicle collision are additionally included in the overall system of sensor technology, algorithmics and actuators.
  • This allows a holistic driver-vehicle environment assessment, based on which a targeted control of the preventive safety devices in the area of unavoidable collisions is possible.
  • Possible disturbances, which are especially in the case of stationary objects, eg. B. by reflections in the ground area can be clearly distinguished from real collision objects, if the driver / vehicle behavior is used for collision plausibility.
  • the driver / vehicle behavior can be analyzed, for example, on the basis of driving state data which includes a steering angle sensor, a pedal travel sensor, a brake pressure sensor, a wheel speed sensor, an acceleration sensor, a Gierratensen ⁇ sor or other suitable sensors detected.
  • driving state data which includes a steering angle sensor, a pedal travel sensor, a brake pressure sensor, a wheel speed sensor, an acceleration sensor, a Gierratensen ⁇ sor or other suitable sensors detected.
  • driver behavior is of particular importance, since a driver, upon detection of a collision object, displays typical reactions which can be used for collision plausibility.
  • the data representing a driver / vehicle behavior in an imminent collision include an accelerator pedal position and / or an accelerator pedal movement, a brake pedal position and / or a brake pedal movement, a steering movement, an oversteer or understeer of the vehicle with regard to the steering angle or physiological data , which suggest a startle reaction and thus a recognition of a potential collision object by the driver. Thresholds and combinations may be specified for all of these variables, which must be exceeded in order to validate a collision object detected by the vehicle environment recognition device.
  • the data evaluation and control device can output a collision plausibility if a brake pedal actuation occurs at a brake pedal speed greater than a predefined threshold value, as is the case, for example, with so-called emergency braking.
  • the data evaluation and control device can conclude an imminent collision if the accelerator pedal is moved at a speed which exceeds a predefined speed threshold, and a brake pedal actuation takes place within a predetermined time of preferably a few 100 ms after a throttle release.
  • a collision plausibility can also be assumed if a limit value for a steering wheel speed and / or a steering wheel acceleration that is dependent on an intrinsic speed of the motor vehicle is exceeded for a specific time.
  • a manipulated variable can be determined from the steering wheel speed or the steering wheel acceleration or from both variables and a plausibility check of a collision can be assumed if the manipulated variable exceeds an adjustable value.
  • the data evaluation and control device outputs a collision plausibility when an operating activity of a control element exceeds a predefined time, since, in the case of an operation, for example.
  • the data evaluation and control device can also output a collision plausibility if physiological data of the driver match predetermined physiological data representing a collision object detection by the driver.
  • startle reaction which occurs when an imminent accident is detected in the driver, numerous physiological data of the driver change significantly, such as, for example, the heart rate and the transpiration behavior.
  • z. B. is a collision plausibility, if a Eigengeschwindig ⁇ speed of the collision object based on the Eigengeschwindig ⁇ speed of the motor vehicle greater than a predetermined Grenz ⁇ value, z. B. +/- 1 km / h, is.
  • This limit value depends on the measurement accuracy of the speed measurement of the surroundings sensor system, the speed of one's own vehicle being the reference quantity.
  • the vehicle environment recognizer may operate with any type of ambient sensing sensors.
  • electromagnetic-based sensors that work with radar waves, milli-and micrometer waves, on an optical basis, such as lidar systems or infrared systems, and on an imaging basis, such as. As video in mono or stereo, possible.
  • the sensors of the vehicle identification detection device have to supply the physical parameters distance and / or speed between the motor vehicle and the collision object, wherein in each case one of the variables can be calculated by mathematical differentiation or integration. Because of the vehicle-fixed arrangement of the sensors, the variables measured herewith are always relative variables between the vehicle and the detected collision object.
  • the sensors used in the motor vehicle equipped according to the invention can be known per se and in series production vehicles. be witness built sensors, which are suitable to dissolve normal traffic conditions with sufficient accuracy and keep their signals constantly available, at least under normal weather conditions.
  • the monitored area results from the arrangement of the sensors of the vehicle surroundings detection device, sensors being arranged in particular at the front and rear of the motor vehicle in order, in particular, to monitor the traffic on the left. However, it is also conceivable to arrange sensors on the sides of the vehicle in order to detect lateral collisions.
  • the vehicle environment recognition device In order to trigger the preventive safety devices as far as possible only in the area of unavoidable collisions, the vehicle environment recognition device must provide as accurate information as possible about the position of the collision object, which with information about its own lane distinguishes between a narrow passage, a maneuver and a Aus ⁇ allow projecting collision with the degree of overlap in the collision. For this purpose, it is advantageous if, by means of the sensors of the vehicle environment detection device, a direct determination of an offset of the collision object in the lateral or Y direction of the motor vehicle is possible. However, if necessary, these information representing an expected collision with information representing a collision object can also be determined mathematically.
  • control of safety devices according to the invention is suitable for all safety devices provided in a vehicle, which are, for example, a reversible belt tensioner, an electric seat adjustment device, style elements or restraining cushions which are adjustable in their shape, size and / or position , in particular knee bolsters, or other electrically, hydraulically or pneumatically can act ver ⁇ adjustable vehicle components with a view to increasing safety.
  • the security devices also include functionalities, such as the closure of an open sunroof or open vehicle windows to minimize the risk of ein ⁇ urgent parts or the Herauspendeins of body parts.
  • Other safety devices may be the design of a brake system to minimize the crash energy and ver ⁇ strengthened fixation of the occupants on the triggering of an autonomous emergency braking in case of unavoidable collision shortly before collision begins.
  • Particularly suitable for use with a motor vehicle equipped according to the invention is active knee protection for the preventive immobilization of the occupants in the pelvic region according to German Patent Application DE 102 52 180 and an active headrest for the preventive fixation of the head of the occupants according to German Patent Application DE 102 34 844th
  • the protection of collision partners such as pedestrians and cyclists serving protective means can be activated, such.
  • appropriate intervention in the level control and the braking and steering system can be provided.
  • An adjustment of the vehicle height for collision partners with vehicles of different heights suitable for the preventive protection system according to the present invention for improving the crash compatibility is described, for example, in German patent application DE 103 37 620.
  • the activation of the corresponding safety device can be further specified and adapted to the respective situation if it takes place as a function of determined physiological parameters of an occupant.
  • These data can be determined by means of a weight detection device and a body size detection device connected to the data evaluation and control device, the weight detection device being integral with a seat occupancy recognition device and the body size detection device with, for example, a seat position sensor and a z.
  • B. optical head position determining device may be formed.
  • FIG. 2 shows a simplified system sketch of the preventively effective protective system in a block diagram
  • FIG. 3 shows a simplified block diagram of a signal processing of the preventive protection system.
  • a motor vehicle 1 which may be designed as a passenger car or as a utility vehicle, with essential components of a preventive protection system designed according to the invention.
  • the preventive protection system has as an essential component a safety sensor system 3 which comprises a vehicle environment recognition device 4 and a driving situation data acquisition device 5 with a driving state sensor 6, an impact sensor 7 and an interior sensor 8.
  • the components of the safety sensor 3 can be embodied in a known construction, for example in one of the types described in the cited patent documents.
  • the vehicle environment recognition device 4 represents a per se known 24 GHz radar near field sensor system with a range of approximately 20 m to 30 m, which has a plurality of distance sensors, of which in FIG. 1 explicitly two distance sensors 4A, 4B at the front of the vehicle and two further distance sensors 4c, 4D are shown at the rear of the vehicle. Further distance sensors for monitoring the vehicle environment are indicated symbolically by the reference numeral 4N.
  • the signals of the distance sensors 4A to 4N, as well as the signals of the other sensor systems, are processed in a data evaluation and control device 10, the signals of the distance sensors 4A to 4N to information about relative distances S_rel and relative speeds v_rel to a possible collision object 2, which may be another motor vehicle, an immobile obstacle or a pedestrian, as well as being processed over a possible impact angle.
  • the distance sensors 4A to 4N send out strongly bundled electromagnetic waves in the form of short pulses. When an object is hit, these waves are reflected, and by measuring the transit time of the pulse between the motor vehicle 1 as the transmission location and the collision object 2 as the echo location, the relative distance S_rel between these two objects can be determined. With the aid of the double effect, a relative speed v_rel between the collision object 2 and the motor vehicle 1 can thus also be measured.
  • the driving condition sensor 6 analyzes important driving dynamics variables, such. B. affyge ⁇ speed, wheel speeds,7:30lteils- andglazed ⁇ lateral acceleration, a yaw rate, an input and Ausfeder ⁇ way, the vehicle level and for the present preventive protection system significant variables, such as the accelerator pedal position the accelerator pedal movement, the brake pedal position and the brake pedal movement as well as the steering wheel speed and the steering wheel acceleration. In this case, actual values of these variables are compared with predetermined desired values and threshold values. Because of these comparisons driving dynamics systems, such. B. an anti-lock braking system and an electronic Stability tuschsprogramm activated, which have the task of the driver in driving critical situations to help prevent an accident.
  • driving dynamics systems such. B. an anti-lock braking system and an electronic Stability tuschsprogramm activated, which have the task of the driver in driving critical situations to help prevent an accident.
  • the impact sensor system 7 detects this within a few milliseconds and forwards information about the severity of the accident to the data evaluation and control device 10.
  • acceleration sensors, pressure sensors, intrusion sensors and contact sensors are used here, which serve to control pyrotechnic restraint systems, for example.
  • the vehicle situation data acquisition device 5 is supplemented by the interior sensor system 8, which in the present case supplies information about the status of the occupants, the occupant position and the available restraint systems as well as physiological data of the driver.
  • the interior sensor system 8 which in the present case supplies information about the status of the occupants, the occupant position and the available restraint systems as well as physiological data of the driver.
  • corresponding sensors are embedded in a steering wheel 12 of the motor vehicle 1 in the present case.
  • signals are output to actuators of safety devices 13, 14, 15, wherein a reversible belt tensioner 13 with an associated actuator A13, a movable retention pad 14 is used as safety devices by way of example an associated actuator A14 and a control of an electrical Wegverstell- device 15 are shown with an associated actuator A15.
  • the safety devices 13, 14, 15 of the motor vehicle 1 are used here in dependence on the risk level for the motor vehicle 1 in different stages.
  • numerous other sensors which are symbolized in FIG. 2 with a block 4N, as well as numerous other safety devices and associated actuators, which are shown in FIG a block AN, may be provided.
  • the activation of all or individual safety devices 13, 14, 15 takes place when the information of the vehicle environment recognition device 4 represents an expected collision with the collision object 2, a remaining time TTC until the collision is less than or equal to at least one of the activation time TTA of the actuators A13, A14, A15, AN of the associated safety devices.
  • the data of the driving position data acquisition device 5 represent a driver / vehicle behavior which is predefined for a collision plausibility check.
  • FIG. 3 shows a necessary activation time TTA of the relevant actuator A13, A14, A15, AN with respect to the remaining time TTC until the collision of a comparative algorithm in a greatly simplified flowchart of signal processing.
  • the data relative distance S_rel and relative velocity v_rel between the collision object 2 and the motor vehicle 1, which are obtained by the sensors 4A, 4B, 4C, 4N of the vehicle environment recognition device 4, are first processed mathematically in the data evaluation and control device 10 to calculate the remaining time TTC until the collision.
  • these variables are set in relation to one another for the actuators 4A to 4N to be activated as follows:
  • TTC S_rel / v_rel
  • the shortest of the remaining times TTC is used for further processing.
  • a subsequent module M2 it is now checked whether the remaining time TTC until the collision is greater than the necessary activation time TTA of the actuators. If so, the remaining time TTC until the collision is calculated again for each cycle. This is the state in which the vehicle approaches the collision object but there is still sufficient time to bring the safety devices into operation.
  • a module M3 is started with instructions for activating the actuators A13 to AN of the associated safety devices 13, 14, 15, e.g. according to a predefined post-cascading.
  • the simple case has been illustrated in FIG. 3, in which all activation times TTA are equal, then the two explained queries fall together. If different activation times are to be taken into account, the query in M2 is more complex, as explained above.
  • the tripping characteristic of the actuators is preferably designed in such a way that the occupants are already fixed in advance of the collision and positioned in a more favorable seating position for the impact, and that additional absorption space is made available.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automotive Seat Belt Assembly (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem präventiv wirkenden Schutzsystem, welches mehrere Sicherheits­einrichtungen (13, 14, 15) umfasst, welche in Abhängigkeit von Informationen wenigstens einer Fahrzeugumgebungs­ Erkennungseinrichtung (4) angesteuert werden, wobei eine verbleibende Zeit (TTC) bis zum Zusammenstoß ermittelt wird, wenn die Informationen der Fahrzeugumgebungs-Erkennungs­einrichtung (4) einen zu erwartenden Zusammenstoß mit einem Kollisionsobjekt (2) repräsentieren. Es sind für mindestens zwei der den Sicherheitseinrichtungen (13, 14, 15) zugeordne­ten Aktoren (A13, A14, A15,.. AN) zugehörige Aktivierungs­ zeiten (TTA) hinterlegt, mit denen die bis zum Zusammenstoß verbleibenden Zeit (TTC) verglichen wird. Es erfolgt eine Ak­tivierung wenigstens einer Sicherheitseinrichtung (13, 14, 15) dann, wenn die verbleibende Zeit (TTC) bis zum Zusammen­stoß kleiner oder gleich mindestens einer der Aktivierungs­zeiten (TTA) der Aktoren (A13, A14, A15,.. AN) ist.

Description

DaimlerChrysler AG
Kraftfahrzeug mit einem präventiv wirkenden Schutzsystem
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem präventiv wirkenden Schutzsystem nach der im Oberbegriff des Patentan¬ spruches 1 näher definierten Art.
Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, werden in der Praxis mit aktiven und passiven Sicherheitseinrichtungen ausgestattet, die bereits vor einer möglichen Kollision prä¬ ventiv wirksam sind und eine so genannte Pre-Crash-Phase, d. h. einen Zeitraum ab Erkennen einer hohen Kollisionswahr¬ scheinlichkeit durch entsprechende DetektionsSysteme in dem Fahrzeug bis zum eigentlichen Aufprall, dazu nutzen, den Schutz von Insassen und gegebenenfalls von Unfallpartnern durch zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen zu erweitern und so die Unfallschwere zu mindern. Solche präventiv wirkenden Schutzsysteme, welche auch als PRE-SAFE™-Systeme bezeichnet werden, nutzen zur Erkennung möglicher Unfallsituationen In¬ formationen, die von verschiedenen Sensoreinrichtungen des Kraftfahrzeuges bereitgestellt werden.
Ein wesentlicher Bestandteil eines solchen präventiv wirken¬ den Schutzsystems ist eine Fahrzeugumgebungs-Erkennungssenso- rik, welche in unterschiedlichsten Ausführungen bekannt ist. Zum Beispiel beschreibt die EP 0 952 459 A2 eine Vorrichtung zur Objekterfassung für Kraftfahrzeuge, welche eine durch ei¬ ne Vielzahl von Abstands-Sensoren gebildete Abstands-Sensorik aufweist, wobei die Abstands-Sensoren derart an dem Kraft¬ fahrzeug angeordnet sind, dass diese die Umgebung des Kraft¬ fahrzeugs abtasten. Des weiteren ist eine Auswerteeinheit vorgesehen, die aus den Daten der Abstands-Sensorik die Bewe¬ gungsbahn und die Geschwindigkeit eines Objekts relativ zu dem Kraftfahrzeug ermittelt, wobei die Abstands-Sensoren wahlweise durch die Auswerteeinheit ansteuerbar und die Reichweite und/oder die Messwiederholfrequenz und/oder die Auflösung und/oder die Betriebsart der Abstands-Sensoren ver¬ änderbar sind. Diese Vorrichtung kann gleichzeitig oder nach¬ einander Daten für verschiedene Fahrer-Assistenz-Vorrichtun¬ gen bereitstellen und als Pre-Crash-Sensorik eingesetzt wer¬ den.
Die DE 197 29 960 Al beschreibt ein Verfahren zur Aufpraller¬ kennung, insbesondere bei Kraftfahrzeugen zur Aktivierung von Insassenschutzeinrichtungen, wobei zumindest ein Pre-Crash- Sensor vorgesehen ist, welcher die Änderung der Relativge¬ schwindigkeit und/oder des Relativabstandes von Objekten in¬ nerhalb eines vorgegebenen Nahbereichs der Fahrzeugumgebung registriert. Falls die von dem Pre-Crash-Sensor erfasste Än¬ derung der Relativgeschwindigkeit zumindest einen vorgegebe¬ nen Schwellwert überschreitet und/oder der Relativabstand ei¬ nen vorgegebene Schwellwert unterschreitet, wird dies als ein sicherheitskritischer Zustand erkannt und die Auslöseschwelle herabgesetzt.
Ein weiteres Verfahren zum Auslösen von Rückhaltemitteln in einem Kraftfahrzeug im Falle eines Aufpralles bzw. einer Kol¬ lision mit einem Objekt ist in der DE 100 65 518 Al beschrie¬ ben. Im Rahmen dieses bekannten Verfahrens wird der zeitliche Verlauf der Beschleunigung in Form mindestens eines Beschleu¬ nigungssignales erfasst und aus dem Beschleunigungssignal der zeitliche Verlauf einer Geschwindigkeit generiert. Eine an die konkrete Aufprallsituation angepasste Auslösung von Rück¬ haltemitteln wird dadurch erreicht, dass mit Hilfe einer Pre- Crash-Sensorik schon vor dem Aufprall die Aufprallgeschwin¬ digkeit und der AufprallZeitpunkt ermittelt wird, dass die Aufprallsituation anhand der Aufprallgeschwindigkeit klassi¬ fiziert wird, dass mit Hilfe der Klassifizierung der Auf¬ prallsituation ein Auslösezeitfenster bestimmt wird, in wel¬ chem der zeitliche Verlauf der Geschwindigkeit generiert wird, und dass parallel dazu aus dem Beschleunigungssignal ein Schwellwert für die Geschwindigkeit ermittelt wird, wobei die Klassifizierung der Aufprallsituation berücksichtigt wird. Im Rahmen der Pre-Crash-Sensierung können hier zum Bei¬ spiel Radarmessungen, Infratrotmessungen oder auch optische Messverfahren zum Einsatz kommen.
Ein Beispiel für ein Pre-Crash-Sensierungssystem mit einer Bilderfassungseinrichtung zur optischen Erfassung von beab- standeten Gegenständen ist in der DE 198 42 827 Al offenbart.
Sämtlichen bekannten Arten an Fahrzeugsumgebungs-Erkennungs- einrichtungen ist jedoch der Nachteil gemeinsam, dass sie je nach Technologie und Systemaufbau mehr oder weniger häufig ein nur scheinbar vorhandenes Objekt erkennen und somit einen "Falschalarm" auslösen, während andererseits ein tatsächli¬ ches für einen Crash relevantes Objekt eventuell nicht er¬ kannt wird, womit die Auslösung von Insassenschutzsystemen verspätet und gegebenenfalls erst bei dem Aufprall selbst er¬ folgt, so dass keine Zeit für eine optimale Konditionierung von Fahrzeug-Rückhaltesystemen und Insassen auf den bevorste¬ henden Unfall hin verbleibt . Ein weiterer Ansatz zur Ansteuerung von Sicherheitseinrich¬ tungen besteht in der Auswertung von Fahrzustandsdaten.
Ein Kraftfahrzeug mit einem derart arbeitenden präventiv wir¬ kenden Schutzsystem ist z. B. in der DE 101 21 386 Cl offen¬ bart. Hierbei werden die Fahrzustandsdaten hinsichtlich eines Zustands Notbremsung überwacht, und bei ermitteltem Zustand Notbremsung wird das Insassenschutzsystem angesteuert. Von einer Datenverarbeitungseinrichtung wird zusätzlich ein Zu¬ stand Übersteuern und ein Zustand Untersteuern ermittelt . Wenn von der Datenverarbeitungseinrichtung der Zustand Not¬ bremsung und/oder der Zustand Übersteuern und/oder der Zu¬ stand Untersteuern erkannt wird, wird das reversible Insas¬ senschutzsystem angesteuert. Die Sensorik zur Erfassung der hierfür ausgewerteten Fahrzustandsdaten kann einen Lenkwin¬ kelsensor, einen Pedalwegsensor, einen Bremsdrucksensor, ei¬ nen Raddrehzahlsensor, einen Beschleunigungssensor und einen Gierratensensor umfassen.
Weiterhin kann auch die Aktivierungszeit, das ist die Zeit, welche ein Aktor zur Entfaltung der Schutzwirkung einer Si¬ cherheitseinrichtung benötigt, in Bezug auf eine geschätzte Zeit bis zur Fahrzeugkollision Eingang in die Ansteuerung ei¬ nes präventiv wirkenden Schutzsystems finden.
In der DE 44 11 184 C2 ist ein Passagier-Rückhaltegurtsystem zur Verwendung in einem Fahrzeugsitz beschrieben, mit einer Einrichtung zum Messen der Entfernung und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs in Bezug auf ein Objekt sowie mit einer Ein¬ richtung zur Berechnung einer Zeit, nach der ein Fahrzeugzu¬ sammenstoß mit dem Objekt erwartet wird, und mit einer Steu¬ ereinheit zur Erzeugung eines an einen Gurtstrammer ausgege¬ benen Steuersignals, das rechtzeitig die Kraft des Gurtstram- mers erhöht, wenn ein Fahrzeugzusammenstoß erwartet wird. Da- bei wird eine erhebliche Gefahr für einen Fahrzeugzusammen¬ stoß erwartet, wenn die geschätzte Zeit bis zur Kollision (TTC, Time To Collision) innerhalb eines Bereiches liegt, der zwischen einer Zeit, welche der Gurtstrammer maximal bis zur Erreichung eines gewissen Schutzniveaus benötigt, und einer Zeit, welche etwas länger als die maximal benötigte Zeit bis zur Erreichung des vordefinierten Schutzniveaus ist, festge¬ legt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeug mit einem präventiv wirkenden Schutzsystem der einleitend ge¬ nannten Art mit einem Auslöseverhalten der Sicherheitsein¬ richtungen zu versehen, welches unterschiedliche Aktivie¬ rungszeiten der Aktoren von Sicherheitseinrichtungen berück¬ sichtigt.
Bei einem Kraftfahrzeug mit einem präventiv wirkenden Schutz¬ system gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 ge¬ nannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass für min¬ destens zwei der den Sicherheitseinrichtungen zugeordneten Aktoren zugehörige AktivierungsZeiten hinterlegt sind, mit denen die bis zum Zusammenstoß verbleibenden Zeit (TTC) ver¬ glichen wird. Eine Aktivierung wenigstens einer Sicherheits¬ einrichtung erfolgt dann, wenn die verbleibende Zeit (TTC) bis zum Zusammenstoß kleiner oder gleich mindestens einer der Aktivierungszeiten der Aktoren ist.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung erfolgt die Ansteuerung des präventiven Schutzsystems im Vorfeld einer Kollision nicht nur auf der Basis der von der Sensorik der Fahrzeugumgebungs- Erkennungseinrichtung ermittelten Objektannäherung, sondern berücksichtigt das Auslöseverhalten der Sicherheitseinrich¬ tung selbst, welches maßgeblich durch die notwendige Aktivie¬ rungszeit der verwendeten Aktoren bestimmt wird. Damit wird die Problematik gelöst, dass bei Aktoren mit un¬ terschiedlichen Aktivierungszeiten, wie z.B. ungefähr
• lOOOmsec für Sitzlehnenaufstellung,
• 500msec für eine automatisch eingeleitete Notbremsung zum Abbau von kinetischer Energie (Crashbremse) ,
• lOOmsec für eine aktive Kopfstütze
• 300τnsec für aktive Polster und ungefähr
• lOOmsec oder mehr für einen reversiblen Gurtstraffer
eine AuslδseentScheidung, welche allein auf der Grundlage der längsten Aktivierungszeit erfolgt, ungeeignet ist. Bei hoch¬ dynamischen Fahrsituation, wie z.B. Spurwechsel oder Kreu¬ zungsverkehr nämlich, tritt ein Kollisionsobjekt möglicher¬ weise erst sehr spät, d.h. kurz vor der Kollision in den Er¬ fassungsbereich der Fahrzeugumgebungs-Erkennungseinrichtung ein. Zur rechtzeitiger Auslösung von Sicherheitseinrichtungen mit AktivierungsZeiten TTA, welche größer als die bis zum Zu¬ sammenstoß verbleibende Zeit TTC ist, kann es dann zu spät sein. Gemäß der Erfindung, wird die verbleibende Zeit TTC bis zum Zusammenstoß in die Reihe der hinterlegten Aktivierungs¬ zeiten TTA der Aktoren eingeordnet, was eine differenzierte Aktivierung der Aktoren ermöglicht, z.B. in Abhängigkeit da¬ von, ob der Aktor noch ausreichend Zeit TTA zur Entfaltung der Schutzwirkung der zugeordneten Sicherheitseinrichtung hat oder nicht.
Zur Ermittlung der verbleibenden Zeit TTC bis zum Zusammen¬ stoß mit dem Kollisionsobjekt können unterschiedliche signal- verarbeitende Algorithmen verwendet werden, wobei es Ziel ei¬ nes jeden Algorithmus ist, die verbleibende Zeit bis zum Zu¬ sammenstoß möglichst präzise zu bestimmen, um die Anzahl der falschen Situationsinterpretationen möglichst gering zu hal- ten. Eine einfache Berechnung für die verbleibende Zeit TTC bis zum Zusammenstoß ergibt sich, wenn diese aus dem Quotien¬ ten eines Relativabstandes zwischen dem Kollisionsobjekt und dem Kraftfahrzeug und der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Kollisionsobjekt und dem Kraftfahrzeug ermittelt wird. Es sind jedoch auch aufwendigere Algorithmen einsetzbar, welche z.B. Massenträgheit, Bremswirkung, Reibwert einbeziehen.
In einer Weiterbildung nach Anspruch 2 werden diejenigen Ak¬ toren gleichzeitig oder nacheinander aktiviert, deren Akti¬ vierungszeit TTA kleiner oder gleich der verbleibenden Zeit TTC bis zum Zusammenstoß ist. Dies hat den Vorteil, dass die Aktivierung von Aktoren, deren Aktivierungszeit innerhalb der verbleibenden Zeit bis zur Kollision nicht ausreicht, um Schutzwirkung zu entfalten, unterbleibenden kann. Dies schont das Bordnetz und unterbindet Wechselwirkungen mit Schutzma߬ nahmen, welche mit dem Eintritt des Crashereignisses ausge¬ löst werden.
In einer Ausgestaltung nach Anspruch 3 kann die Reihenfolge der Auslösung der Aktoren entsprechend ihrer hinterlegten Ak¬ tivierungszeiten erfolgen, indem mit Ablauf oder Verkürzung der verbleibenden Zeit TTC jeweils derjenige Aktor aktiviert wird, dessen Aktivierungszeit TTA gleich der verbleibenden Zeit TTC ist, wobei die Abfrage nach Gleichheit natürlich ei¬ ner Abfrage nach einem Zustand innerhalb eines Werteinter¬ valls entspricht. Es kann entweder nach Bestimmung eines ers¬ ten Wertes für die Zeit TTC mittels eines Zeitgebers bis zum Crash heruntergezählt werden (Zeitablauf) oder es wird zur Bestimmung der Zeit TTC laufend gemessen und der Wert bis zum Crash nachgeführt (Zeitverkürzung) . Gemäß diesem Schema wird jeder Aktor erst im letztmöglichen Zeitpunkt aktiviert. Dies kann von Vorteil sein, wenn dadurch Zeit für die Situations- erkennung und -analyse gewonnen wird. In einer Ausgestaltung nach Anspruch 4 wird zunächst derjeni¬ ge Aktor mit der größten aller Aktivierungszeiten TTA, welche kleiner oder gleich der verbleibenden Zeit TTC sind, als erstauslösender Aktor bestimmt. Dies ist der „langsamste" Ak¬ tor, welcher noch volle Schutzwirkung entfalten kann. Die Ak¬ tivierung der Aktoren erfolgt dann entsprechend einer auf den erstauslösenden Aktor bezogenen Kaskadierungsvorschrift . In der Kaskadierungsvorschrift kann festgelegt sein: der Zeit¬ punkt der Auslösung des erstauslösenden Aktors (sofort oder erst bei TTC=TTA) , die Aktivierung von Aktoren, deren zuge¬ ordnete Schutzreinrichtungen nicht mehr volle Schutzwirkung entfalten können (sofort oder mit dem erstauslösenden Aktor oder gar nicht) und die Aktivierung von Aktoren mit kürzeren Aktivierungszeiten, für die auch eine Zeitverzögerung der Ak¬ tivierung z.B. bezogen auf die Aktivierung des erstauslösen¬ den Aktors hinterlegt sein kann (Nachkaskadierung) .
Beispielsweise kann hinterlegt sein, dass nach Aktivierung einer Crashbremse δOOmsec vor einem drohenden Frontalaufprall im Zeitabstand von 300msec der Gurtstraffer aktiviert wird. Es könnte auch hinterlegt sein, dass gleichzeitig mit der Crashbremse der Gurtstraffer aktiviert wird, um die Insassen zurückhalten, wenn ein Bremswirkung eintritt.
Beispielsweise könnte auch hinterlegt sein, dass 1000 msec vor einem drohenden einem Heckaufprall eine Lehnenaufstellung eingeleitet, nach 800 msec die Kopfstütze aktiviert und nach weiteren 100 msec der reversible Gurtstraffer aktiviert wird.
Die Reichweite der Sensoren der Fahrzeugumgebungs-Erkennungs- einrichtung und deren Abtastrate müssen geeignet sein, einem Algorithmus ausreichende Stützstellen zur Ermittlung der mo¬ mentanen Verkehrssituation zu liefern und ausreichend früh einen Aktuator einer zugeordneten Sicherheitseinrichtung zu aktivieren.
Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung nach An¬ spruch 8 ist die Fahrzeugumgebungs-Erkennungseinrichtung auf eine minimale Sensorreichweite S_min ausgelegt, welche sich gemäß der Formel
S_min = v__rel_max * (TTA+(Z*A)
d. h. aus einem Produkt einer vordefinierten maximalen Rela¬ tivgeschwindigkeit v_rel_max mit einem Zeitwert, welcher der notwendigen Aktivierungszeit TTA des Aktors einer zugeordne¬ ten Sicherheitseinrichtung zuzüglich einer notwendigen Zyk¬ luszeit Z der Fahrzeugumgebungs-Erkennungseinrichtung multip¬ liziert mit einer notwendigen Anzahl A an Abtastungen ent¬ spricht, ergibt.
In der Ausgestaltung nach Anspruch 9 werden in das Gesamtsys¬ tem aus Sensorik, Algorithmik und Aktorik zusätzlich die Re¬ aktionen des Fahrers und des Fahrzeugs zur Bewertung der Kri- tikalität des Fahrzustandes bezüglich einer Fahrzeugkollision einbezogen. Dies erlaubt eine gesamtheitliche Fahrer- Fahrzeug-Umfeld-Bewertung, auf deren Grundlage eine gezielte Ansteuerung der präventiv wirkenden Sicherheitseinrichtungen im Bereich unvermeidbarer Kollisionen möglich ist. Mögliche Störgrößen, welche vor allem bei stehenden Objekten, z. B. durch Reflexionen im Bodenbereich auftreten können, können deutlich von realen Kollisionsobjekten unterschieden werden, wenn das Fahrer-/Fahrzeugverhalten zur Kollisionsplau- sibilisierung herangezogen wird.
Das Fahrer-/Fahrzeugverhalten kann beispielsweise anhand von Fahrzustandsdaten analysiert werden, welche ein Lenkwinkel- sensor, ein Pedalwegsensor, ein Bremsdrucksensor, ein Rad- drehzahlsensor, ein Beschleunigungssensor, ein Gierratensen¬ sor oder eine andere geeignete Sensorik erfasst . Besondere Bedeutung kommt bei der Plausibilisierung dem Fahrerverhalten zu, da ein Fahrer bei Erkennen eines Kollisionsobjektes typi¬ sche Reaktionen zeigt, welche zur Kollisionsplausibilisierung herangezogen werden können.
Zu den ein Fahrer-/Fahrzeugverhalten bei einer bevorstehenden Kollision repräsentierenden Daten zählen eine Gaspedalstel¬ lung und/oder eine Gaspedalbewegung, eine Bremspedalstellung und/oder eine Bremspedalbewegung, eine Lenkbewegung, ein Ü- bersteuern oder ein Untersteuern des Fahrzeugs hinsichtlich des Lenkwinkels oder physiologische Daten, welche auf eine Schreckreaktion und somit ein Erkennen eines potentiellen Kollisionsobjektes durch den Fahrer schließen lassen. Für all diese Größen können Schwellwerte und Kombinationen vorgegeben werden, die überschritten bzw. erfüllt sein müssen, um ein von der Fahrzeugumgebungs-Erkennungseinrichtung erkanntes Kollisionsobjekt zu plausibilisieren.
So kann bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung die Datenauswerte- und Steuereinrichtung eine Kollisionsplausibi- lität ausgeben, wenn eine Bremspedalbetätigung mit einer Bremspedalgeschwindigkeit größer einem vordefinierten Schwellwert erfolgt, wie es beispielsweise bei einer soge¬ nannten Notbremsung der Fall ist.
Weiterhin kann die Datenauswerte- und Steuereinrichtung auf eine bevorstehende Kollision schließen, wenn das Gaspedal mit einer Geschwindigkeit bewegt wird, die eine vordefinierte Ge¬ schwindigkeitsschwelle überschreitet, und innerhalb einer vorgegebenen Zeit von vorzugsweise wenigen 100 ms nach einer Gaswegnahme eine Bremspedalbetätigung erfolgt. Eine Kollisionsplausibilität kann auch angenommen werden, wenn ein in Abhängigkeit zu einer Eigengeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges stehender Grenzwert für eine Lenkradgeschwin¬ digkeit und/oder eine Lenkradbeschleunigung für eine bestimm¬ te Zeit überschritten wird. Hierbei kann aus der Lenkradge¬ schwindigkeit oder der Lenkradbeschleunigung oder aus beiden Größen zusammen eine Stellgröße ermittelt werden und eine Plausibilisierung einer Kollision angenommen werden, wenn die Stellgröße einen einstellbaren Wert übersteigt.
In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung kann es auch vorgesehen sein, dass die Datenauswerte- und Steuereinrich¬ tung eine Kollisionsplausibilität ausgibt, wenn eine Bedien¬ aktivität eines Bedienelementes eine vordefinierte Zeit über¬ schreitet, da bei einer Bedienung z. B. eines Radio oder ei¬ ner sonstigen Unterhaltungseinrichtung, einer Klimaanlage, einer Telekommunikationseinrichtung oder eines sonstigen Sys¬ tems oder Schalters durch den Fahrer eine kurzzeitige Ablen¬ kung von der Fahraufgabe gegeben ist, welche eine höhere Un- fallwahrscheinlichkeit begründet.
Weiterhin kann die Datenauswerte- und Steuereinrichtung auch eine Kollisionsplausibilität ausgeben, wenn physiologische Daten des Fahrers mit vorgegebenen physiologischen Daten übereinstimmen, welche eine Kollisionsobjekterkennung durch den Fahrer repräsentieren. Bei einer sogenannten Schreckreak¬ tion, welche bei Erkennung einer unmittelbar bevorstehenden Verunfallung bei dem Fahrer auftritt, ändern sich zahlreiche physiologische Daten des Fahrers signifikant, wie beispiels¬ weise die Herzfrequenz und das Transpiranzverhalten. Die Er¬ mittlung einer solchen Schreckreaktion z. B. durch eine mess¬ bare Pulserhöhung des Fahrers mittels in das Lenkrad integ¬ rierter Sensoren, wie sie beispielsweise auch bei Sportgerä¬ ten bekannt sind, liefert einen Plausibilitätsbeweis für das tatsächliche Vorliegen eines durch die Fahrzeugumgebungs- Erkennungseinrichtung ermittelten Kollisionsobjektes.
Um nicht grundsätzlich alle Kollisionen auszuschließen, bei denen keine Reaktion des Fahrers vorliegt, wird erfindungsge¬ mäß auch das Fahrzeugverhalten analysiert, wobei z. B. eine Kollisionsplausibilität vorliegt, wenn eine Eigengeschwindig¬ keit des Kollisionsobjektes bezogen auf die Eigengeschwindig¬ keit des Kraftfahrzeuges größer als ein vorgegebener Grenz¬ wert, z. B. +/- 1 km/h, ist. Dieser Grenzwert richtet sich nach der Messgenauigkeit der Geschwindigkeitsmessung der Um- feldsensorik, wobei die Geschwindigkeit des eigenen Kraft¬ fahrzeuges Bezugsgröße ist.
Die Fahrzeugumgebungs-Erkennungseinrichtung kann mit jegli¬ cher Art umgebungserfassender Sensoren arbeiten. Hierbei ist die Verwendung von Sensoren auf elektromagnetischer Basis, die mit Radarwellen, Milli- und Mikrometerwellen arbeiten, auf optischer Basis, wie Lidar-Systeme oder Infrarot-Systeme, und auf bildgebender Basis, wie z. B. Video in Mono oder Ste¬ reo, möglich. Selbstverständlich kann auch eine Kombination derartiger Sensoren und der hieraus gewonnenen Informationen zur Verbesserung der Aussagequalität Anwendung finden. Die Sensoren der Fahrzeugutngebungs-Erkennungseinrichtung müssen die physikalischen Größen Abstand und/oder Geschwindigkeit zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Kollisionsobjekt liefern, wobei jeweils eine der Größen über mathematische Differentia¬ tion oder Integration errechnet werden kann. Aufgrund der fahrzeugfesten Anordnung der Sensoren sind die hiermit gemes¬ senen Größen stets Relativgrößen zwischen dem Fahrzeug und dem erfassten Kollisionsobjekt.
Die bei dem erfindungsgemäß ausgestatteten Kraftfahrzeug ver¬ wendeten Sensoren können an sich bekannte und in Serienfahr- zeugen verbaute Sensoren sein, welche geeignet sind, normale Verkehrsverhältnisse hinreichend genau aufzulösen und ihre Signale zumindest unter normalen Wetterbedingungen ständig verfügbar zu halten.
Der überwachte Bereich ergibt sich aus der Anordnung der Sen¬ soren der Fahrzeugumgebungs-Erkennungseinrichtung, wobei ins¬ besondere an Front und Heck des Kraftfahrzeuges Sensoren an¬ geordnet werden, um vor allem den Linksverkehr zu überwachen. Es ist jedoch auch denkbar, Sensoren an den Fahrzeugseiten anzuordnen, um seitliche Kollisionen zu erkennen.
Um die präventiv wirkenden Sicherheitseinrichtungen möglichst nur im Bereich unvermeidbarer Kollisionen auszulösen, muss die Fahrzeugumgebungs-Erkennungseinrichtung möglichst genaue Informationen über die Position des Kollisionsobjektes lie¬ fern, welche mit Informationen über die eigene Fahrspur eine Unterscheidung zwischen einer engen Vorbeifahrt, einem Aus¬ weichmanöver und einer vorstehenden Kollision mit dem Grad der Überdeckung bei der Kollision ermöglichen. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn mittels der Sensoren der Fahrzeugumgebungs- Erkennungseinrichtung eine direkte Ermittlung eines Versatzes des Kollisionsobjektes in seitlicher bzw. Y-Richtung des Kraftfahrzeuges ermöglichen. Diese einen zu erwartenden Zu¬ sammenstoß mit einem Kollisionsobjekt repräsentierenden In¬ formationen können jedoch gegebenenfalls auch mathematisch ermittelt werden.
Eine besonders vorteilhafte Vorrichtung und ein auch für ein
Kraftfahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung geeignetes
Verfahren zur Bestimmung der Position von Objekten im Umfeld eines Fahrzeuges ist in der deutschen Patentanmeldung
DE 103 26 431, auf welche vollinhaltlich Bezug genommen wird, beschrieben. Grundsätzlich eignet sich eine Ansteuerung von Sicherheits- einrichtungen gemäß der Erfindung für alle in einem Fahrzeug vorgesehenen Sicherheitseinrichtungen, wobei es sich bei¬ spielsweise um einen reversiblen Gurtstraffer, eine elektri¬ sche Sitzverstelleinrichtung, in ihrer Form, Größe und/oder Lage verstellbare Stilelemente oder Rückhaltepolster, insbe¬ sondere Kniepolster, oder andere elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch im Hinblick auf eine Erhöhung der Sicherheit ver¬ stellbare Fahrzeugkomponenten handeln kann. Die Sicherheits¬ einrichtungen umfassen auch Funktionalitäten, wie beispiels¬ weise die Schließung eines geöffneten Schiebedachs oder ge¬ öffneter Fahrzeugscheiben zur Minimierung der Gefahr von ein¬ dringenden Teilen oder des Herauspendeins von Körperteilen. Weitere Sicherheitseinrichtungen können die Auslegung einer Bremsanlage zur Minimierung der Crash-Energie und zur ver¬ stärkten Fixierung der Insassen über die Ansteuerung einer autonomen Notbremsung bei unvermeidbarer Kollision kurz vor Kollisionsbeginn sein.
Besonders geeignet zur Verwendung mit einem erfindungsgemäß ausgestatteten Kraftfahrzeug ist ein aktiver Knieschutz zur präventiven Fixierung der Insassen im Beckenbereich gemäß der deutschen Patentanmeldung DE 102 52 180 und eine aktive Kopf¬ stütze zur präventiven Fixierung des Kopfes der Insassen ge¬ mäß der deutschen Patentanmeldung DE 102 34 844.
Des Weiteren können auch dem Schutz von Kollisionspartnern wie Fußgängern und Radfahrern dienende Schutzmittel aktiviert werden, wie z. B. eine anstellbare Motorhaube, verfahrbare Stoßfänger und härteverstellbare Prallelemente an der Fahr¬ zeugaußenhaut. Auch können entsprechende Eingriffe in die Niveauregulierung und das Brems- und Lenksystem vorgesehen sein. Eine bei dem präventiv wirkenden Schutzsystem gemäß der vor¬ liegenden Erfindung zur Anwendung geeignete Verstellung der Fahrzeughöhe bei Kollisionspartnern mit unterschiedlich hohen Fahrzeugen zur Verbesserung der Crash-Kompatibilität ist bei¬ spielsweise in der deutschen Patentanmeldung DE 103 37 620 beschrieben.
Die Ansteuerung der entsprechenden Sicherheitseinrichtung kann weiter präzisiert und der jeweiligen Situation angepasst werden, wenn sie in Abhängigkeit von ermittelten physiologi¬ schen Größen eines Insassen erfolgt. Hierzu zählt insbesonde¬ re die Größe von Fahrzeuginsassen und deren Gewicht. Diese Daten können mittels einer mit der Datenauswerte- und Steuer¬ einrichtung verbundenen Gewichtsdetektionseinrichtung und ei¬ ner Körpergrößendetektionseinrichtung ermittelt werden, wobei die Gewichtsdetektionseinrichtung integral mit einer Sitzbe- legungserkennungseinrichtung und die Körpergrößendetektion- seinrichtung beispielsweise mit einer Sitzpositionssensorik und einer z. B. optischen Kopfpositionsbestimmungseinrichtung ausgebildet sein kann.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen eines Kraftfahrzeuges nach der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.
In der Zeichnung ist prinzipmäßig ein Ausführungsbeispiel ei¬ nes erfindungsgemäß ausgestalteten Kraftfahrzeuges darge¬ stellt, welches in der nachfolgenden Beschreibung näher er¬ läutert wird.
Dabei zeigt Fig. 1 eine stark schematisierte Draufsicht eines Kraft¬ fahrzeuges mit einem präventiv wirkenden Schutzsys¬ tem gemäß der Erfindung;
Fig. 2 eine vereinfachte Systemskizze des präventiv wir¬ kenden Schutzsystems in einem Blockdiagramm; und
Fig. 3 ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Signalverar¬ beitung des präventiv wirkenden Schutzsystems.
Die Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1, das als Personenkraft¬ wagen oder auch als Nutzkraftwagen ausgeführt sein kann, mit wesentlichen Komponenten eines erfindungsgemäß ausgestalteten präventiv wirkenden Schutzsystems.
Das präventiv wirkende Schutzsystem weist als einen wesentli¬ chen Bestandteil eine Sicherheitssensorik 3 auf, welche eine Fahrzeugumgebungs-Erkennungseinrichtung 4 und eine Fahrsitua- tionsdaten-Erfassungseinrichtung 5 mit einer Fahrzustandssen- sorik 6, einer Aufprallsensorik 7 und einer Innenraumsensorik 8 umfasst. Die Komponenten der Sicherheitssensorik 3 können dabei in bekannter Bauweise, beispielsweise in einer der in den eingangs zitierten Patentdokumenten beschriebenen Bauart ausgeführt sein.
So stellt vorliegend die Fahrzeugumgebungs-Erkennungsein- richtung 4 eine an sich bekannte 24-GHz-Radar-Nahfeldsensorik mit einer Reichweite von annähernd 20 m bis 30 m dar, welche mehrere Abstandssensoren aufweist, von denen in der Fig. 1 explizit zwei Abstandssensoren 4A, 4B an der Fahrzeugfront und zwei weitere Abstandssensoren 4c, 4D am Fahrzeugheck dar¬ gestellt sind. Weitere Abstandssensoren zur Überwachung des Fahrzeugumfeldes sind symbolisch mit dem Bezugszeichen 4N an¬ gedeutet. Die Signale der Abstandssensoren 4A bis 4N werden wie auch die Signale der übrigen SensorSysteme in einer Datenauswerte- und Steuereinrichtung 10 verarbeitet, wobei die Signale der Abstandssensoren 4A bis 4N zu Informationen über Relativab¬ stände S_rel und Relativgeschwindigkeiten v_rel zu einem mög¬ lichen Kollisionsobjekt 2, welches ein anderes Kraftfahrzeug, ein immobiles Hindernis oder ein Fußgänger sein kann, sowie über einen möglichen Aufprallwinkel verarbeitet werden.
Die Abstandssensoren 4A bis 4N senden stark gebündelte elekt¬ romagnetische Wellen in Form von kurzen Impulsen aus. Wenn ein Objekt getroffen wird, werden diese Wellen reflektiert, und durch eine Messung der Laufzeit des Impulses zwischen dem Kraftfahrzeug 1 als Sendeort und dem Kollisionsobjekt 2 als Echoort kann der Relativabstand S_rel zwischen diesen beiden Objekten ermittelt werden. Unter Zuhilfenahme des Doppier- Effektes lässt sich damit auch eine Relativgeschwindigkeit v_rel zwischen dem Kollisionsobjekt 2 und dem Kraftfahrzeug 1 messen.
Bereits im Normalbetrieb analysiert die Fahrzustandssensorik 6 wichtige fahrdynamische Größen, wie z. B. eine Fahrzeugge¬ schwindigkeit, Raddrehzahlen, Fahrzeuglängs- und Fahrzeug¬ querbeschleunigung, eine Gierrate, einen Ein- und Ausfeder¬ weg, das Fahrzeugniveau sowie für das vorliegende präventiv wirkende Schutzsystem bedeutende Größen, wie die Gaspedal¬ stellung die Gaspedalbewegung, die Bremspedalstellung und die Bremspedalbewegung sowie die Lenkradgeschwindigkeit und die Lenkradbeschleunigung. Dabei werden Ist-Werte dieser Größen mit vorgegebenen Soll-Werten und Schwell-Werten verglichen. Aufgrund dieser Vergleiche werden Fahrdynamiksysteme, wie z. B. ein Antiblockiersystem und ein elektronisches Stabili¬ tätsprogramm aktiviert, die die Aufgabe haben, den Fahrer in fahrkritischen Situationen zur Vermeidung eines Unfalls zu unterstützen.
Die Aufprallsensorik 7 erkennt bei einem Aufprall diesen in¬ nerhalb weniger Millisekunden und leitet Informationen über die Unfallschwere an die Datenauswerte- und Steuereinrichtung 10 weiter. Eingesetzt werden hier bekanntermaßen Beschleuni¬ gungssensoren, Drucksensoren, Intrusionssensoren und Kontakt¬ sensoren, die zur Steuerung von beispielsweise pyrotechni- schen Rückhaltesystemen dienen.
Ergänzt wird die Fahrzeugsituationsdaten-Erfassungseinrich¬ tung 5 durch die Innenraumsensorik 8, welche vorliegend In¬ formationen über den Status der Insassen, die Insassenpositi¬ on und die zur Verfügung stehenden Rückhaltesysteme sowie physiologische Daten des Fahrers liefert. Zur Erfassung der Pulsfrequenz und somit zur Erkennung einer Schreckreaktion bei einer Kollisionsobjekterkennung durch den Fahrer sind vorliegend entsprechende Sensoren in ein Lenkrad 12 des Kraftfahrzeuges 1 eingelassen.
In Abhängigkeit der Datenauswertung durch die Datenauswerte- und Steuereinrichtung 10 werden Signale an Aktoren von Si¬ cherheitseinrichtungen 13, 14, 15 ausgegeben, wobei vorlie¬ gend beispielhaft als Sicherheitseinrichtungen ein reversib¬ ler Gurtstraffer 13 mit einem zugeordneten Aktor A13, ein verfahrbares Rückhaltepolster 14 mit einem zugeordneten Aktor A14 sowie eine Ansteuerung einer elektrischen Sitzverstell- einrichtung 15 mit einem zugehörigen Aktor A15 gezeigt sind. Die Sicherheitseinrichtungen 13, 14, 15 des Kraftfahrzeuges 1 werden vorliegend in Abhängigkeit der Gefährdungsstufe für das Kraftfahrzeug 1 in unterschiedlichen Stufen angewandt. Wie auch der Fig. 2 zu entnehmen ist, können neben den er¬ wähnten Sensoren zahlreiche weitere Sensoren, welche in Fig. 2 mit einem Block 4N symbolisiert sind, sowie zahlreiche wei¬ tere Sicherheitseinrichtungen und zugehörige Aktoren, welche in der Fig. 2 mit einem Block AN bezeichnet sind, vorgesehen sein.
Die Aktivierung aller oder einzelner Sicherheitseinrichtungen 13, 14, 15 erfolgt, wenn die Informationen der Fahrzeugumge- bungs-Erkennungseinrichtung 4 einen zu erwartenden Zusammen¬ stoß mit dem Kollisionsobjekt 2 repräsentieren, eine verblei¬ bende Zeit TTC bis zum Zusammenstoß kleiner oder gleich min¬ destens einer der Aktivierungszeit TTA der Aktoren A13, A14, A15, AN der zugeordneten Sicherheitseinrichtungen ist. Als weitere Bedingung kann vorgesehen, dass die Daten der Fahrsi- tuationsdaten-Erfassungseinrichtung 5 ein Fahrer- /Fahrzeugverhalten repräsentieren, welches für eine Kollisi- onsplausibilisierung vordefiniert ist.
In Fig. 3 ist ein die notwendige Aktivierungszeit TTA des be¬ treffenden Aktors A13, A14, A15, AN in Bezug auf die verblei¬ bende Zeit TTC bis zum Zusammenstoß vergleichender Algorith¬ mus in einem stark vereinfachten Ablaufschema einer Signal- Verarbeitung dargestellt.
Dabei ist ersichtlich, dass die durch die Sensoren 4A, 4B, 4C, 4N der Fahrzeugumgebungs-Erkennungseinrichtung 4 gewonne¬ nen Daten Relativabstand S_rel und Relativgeschwindigkeit v_rel zwischen dem Kollisionsobjekt 2 und dem Kraftfahrzeug 1 zunächst mathematisch in der Datenauswerte- und Steuerein¬ richtung 10 aufbereitet werden, um die verbleibende Zeit TTC bis zum Zusammenstoß zu errechnen. Hierzu werden in einem ersten Modul Ml diese Größen in Rela¬ tion zueinander für die zu aktivierenden Aktoren 4A bis 4N wie folgt gesetzt:
TTC = S_rel/v_rel
Wird das Kollisionsobjekt 2 von mehr als einem Sensor erfasst so wird für die weitere Verarbeitung die kürzeste der verbleibenden Zeiten TTC herangezogen.
In einem nachfolgenden Modul M2 wird nun geprüft, ob die ver¬ bleibende Zeit TTC bis zum Zusammenstoß größer als die not¬ wendige Aktivierungszeit TTA der Aktoren ist. Falls dies der Fall ist, wird für jeden Zyklus erneut die verbleibende Zeit TTC bis zum Zusammenstoß errechnet. Dies ist der Zustand, bei dem sich das Fahrzeug dem Kollisionsobjekt nähert aber noch ausreichend Zeit ist, die Sicherheitseinrichtungen in Wirk¬ stellung zu bringen.
Falls die Bedingung nicht mehr erfüllt ist, wird geprüft, ob die verbleibende Zeit TTC bis zum Zusammenstoß kleiner oder gleich mindestens einer der Aktivierungszeiten TTA der Akto¬ ren ist. Spätestens sobald diese beiden Zeiten gleich sind, wird ein Modul M3 mit Befehlen zur Aktivierung der Aktoren A13 bis AN der zugeordneten Sicherheitseinrichtungen 13, 14, 15 gestartet, z.B. entsprechend einer vordefinierten Nach- kaskadierung.
Der Einfachheit halber wurde in Fig. 3 der einfache Fall dar¬ gestellt, bei dem alle Aktivierungszeiten TTA gleich sind, dann fallen nämlich die beiden erläuterten Abfragen zusammen. Wenn verschiedene Aktivierungszeiten zu berücksichtigen sind, fallt die Abfrage in M2 komplexer aus, wie voran stehend aus¬ geführt. Die Auslösecharakteristik der Aktoren ist dabei vorzugsweise derart gestaltet, dass die Insassen bereits im Vorfeld des Zusammenstoßes fixiert und in eine für den Aufprall günstige¬ re Sitzposition positioniert werden, und dass zusätzlich Ab¬ sorptionsraum zur Verfügung gestellt wird.

Claims

DaimlerChrysler AGPatentansprüche
1. Kraftfahrzeug mit einem präventiv wirkenden Schutzsystem, welches mehrere Sicherheitseinrichtungen (13, 14, 15) um- fasst, welche in Abhängigkeit von Informationen wenigs¬ tens einer Fahrzeugumgebungs-Erkennungseinrichtung (4) angesteuert werden, wobei eine verbleibende Zeit (TTC) bis zum Zusammenstoß ermittelt wird, wenn die Informatio¬ nen der Fahrzeugumgebungs-Erkennungseinrichtung (4) einen zu erwartenden Zusammenstoß mit einem Kollisionsobjekt (2) repräsentieren, dadurch gekennzeichnet, dass
- für mindestens zwei der den Sicherheitseinrichtungen (13, 14, 15) zugeordneten Aktoren (A13, A14, A15, .. AN) zugehörige AktivierungsZeiten (TTA) hinterlegt sind, mit denen die bis zum Zusammenstoß verbleibenden Zeit (TTC) verglichen wird,
- und eine Aktivierung wenigstens einer Sicherheitsein¬ richtung (13, 14, 15) erfolgt, wenn die verbleibende Zeit
(TTC) bis zum Zusammenstoß kleiner oder gleich mindestens einer der Aktivierungszeiten (TTA) der Aktoren (A13, A14, A15, .. AN) ist.
2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diejenigen Aktoren gleichzeitig oder nacheinander aktiviert werden, deren Aktivierungszeit (TTA) kleiner oder gleich der verbleibenden Zeit (TTC) bis zum Zusam¬ menstoß ist.
3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit Ablauf oder Verkürzung der verbleibenden Zeit (TTC) jeweils derjenige Aktor aktiviert wird, dessen Ak¬ tivierungszeit (TTA) gleich der verbleibenden Zeit (TTC) ist.
4. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass derjenige Aktor mit der größten aller Aktivierungs¬ zeiten (TTA) , welche kleiner oder gleich der verbleiben¬ den Zeit (TTC) sind, als erstauslösender Aktor bestimmt wird und alle Aktoren entsprechend einer auf den erstaus¬ lösenden Aktor bezogenden Kaskadierungsvorschrift akti¬ viert werden.
5. Kraftfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kaskadierungsvorschrift die Aktivierung von Aktoren in einer Reihenfolge mit vorbestimmten Verzöge¬ rungszeiten hinterlegt ist.
6. Kraftfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erstauslösende Aktor dann aktiviert wird, wenn die verbleibende Zeit (TTC) gleich seiner Aktivierungs- zeit (TTA) ist.
7. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Aktor, dessen Aktivierungszeit (TTA) größer der verbleibenden Zeit (TTC) ist, ausgelöst wird, sobald die Informationen der Fahrzeugumgebungs- Erkennungseinrichtung (4) einen zu erwartenden Zusammen¬ stoß mit einem Kollisionsobjekt (2) repräsentieren.
8. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pahrzeugumgebungs-Erkennungseinrichtung (4) auf eine minimale Sensorreichweite ausgelegt ist, welche aus einem Produkt einer vordefinierten maximalen Relativge¬ schwindigkeit mit einem Zeitwert, welcher der notwendigen Aktivierungszeit (TTA) eines Aktors (A13, A14, A15,... AN) zuzüglich einer notwendigen Zykluszeit der Fahrzeugumge- bungs-Erkennungseinrichtung (4) multipliziert mit einer notwendigen Anzahl an Abtastungen entspricht, ermittelt wird.
9. Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aktivierung wenigstens einer Sicherheitsein¬ richtung (13, 14, 15) nur dann erfolgt, wenn zusätzlich die Daten einer Fahrsituationsdaten-Erfassungseinrichtung (5) ein Fahrer-/Fahrzeugverhalten repräsentieren, welches für eine Kollisionsplausibilisierung vordefiniert ist.
10. Kraftfahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die ein Fahrer-/Fahrzeugverhalten für eine Kollisi¬ onsplausibilisierung repräsentierenden Daten eine Gaspe¬ dalstellung, eine Gaspedalbewegung, eine Bremspedalstel¬ lung und/oder eine Bremspedalbewegung umfassen.
11. Kraftfahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die ein Fahrer-/Fahrzeugverhalten für eine Kollisi- onsplausibilisierung repräsentierenden Daten eine Lenk¬ radgeschwindigkeit und/oder eine Lenkradbeschleunigung in einer vordefinierten Zeit und in Bezug zu einer Eigenge¬ schwindigkeit des Kraftfahrzeugs (1) umfassen.
12. Kraftfahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die ein Fahrer-/Fahrzeugverhalten für eine Kollisi- onsplausibilisierung repräsentierenden Daten eine Bedien¬ aktivität eines Bedienelementes in einer vordefinierten Zeit umfassen.
13. Kraftfahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die ein Fahrer-/Fahrzeugverhalten für eine Kollisi- onsplausibilisierung repräsentierenden Daten physiologi¬ sche Daten des Fahrers umfassen.
14. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einen zu erwartenden Zusammenstoß mit einem Kol¬ lisionsobjekt (2) repräsentieren Informationen eine rela¬ tive Position und/oder einen Versatz des Kollisionsob¬ jekts (2) in seitlicher (y) Richtung umfasst.
PCT/EP2005/010107 2004-09-24 2005-09-20 Kraftfahrzeug mit einem präventiv wirkenden schutzsystem Ceased WO2006032445A2 (de)

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DE102004046360.3 2004-09-24

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