WO2007036565A1

WO2007036565A1 - Vorrichtung und verfahren zur lokalisierung einer kollision eines objektes an einem kraftfahrzeug

Info

Publication number: WO2007036565A1
Application number: PCT/EP2006/066885
Authority: WO
Inventors: Markus Heiser; Bernard Ramirez-Araya; Tobias Tyroller; Gerd Winkler
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2007-04-05
Anticipated expiration: 2008-03-30
Also published as: DE102005046928A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung zur Lokalisierung einer Kollision eines Objektes an einem Kraftfahrzeug, mit mindestens einer mit einer Außenseite des Kraftfahrzeugs gekoppelten Sensoreinrichtung, umfassend einen ersten Sensor und einen zweiten Sensor, die bei einer Kollision eines Objekts mit der Außenseite ansprechen und abhängig von der Kollision ein erstes Sensorsignal bzw. ein zweites Sensorsignal ausgeben, und mit einer Auswerteeinrichtung, welche aus dem ersten Sensorsignal und dem zweiten Sensorsignal eine Differenz zwischen dem Zeitpunkt des Ansprechens des ersten Sensors und dem Zeitpunkt des Ansprechens des zweiten Sensors ermittelt und welche aus dieser Differenz ein Ortssignal erzeugt, das eine Information über den Ort der Kollision des Objektes bezogen auf die Außenseite des Kraftfahrzeugs enthält. Die Erfindung schafft ferner ein entsprechendes Verfahren.

Description

Beschreibung

Vorrichtung und -verfahren zur Lokalisierung einer Kollision eines Objektes an einem Kraftfahrzeug

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Lokalisierung der Kollision eines Objektes an einem Kraftfahrzeug. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Schutzsystem zum Schutz von Fahrzeuginsassen und/oder externen Verkehrsteilnehmern.

Zum Schutz von Fahrzeuginsassen im Falle von Unfällen oder Kollisionen sind aktive und passive Schutzsysteme, wie z.B. Airbags, Gurtstraffer, Uberrollbugel und dergleichen bekannt. Um externe Verkehrsteilnehmer, insbesondere nicht motorisierte Verkehrsteilnehmer, wie z.B. Fußganger und Fahrradfahrer, besser zu schützen, können z.B. im Motorraum untergebrachte Airbags verwendet werden, die bei einer Kollision ausgelost werden. Eine weitere Schutzmaßnahme zum Schutz von externen Verkehrsteilnehmern sind Vorrichtungen zum Hochklappen der Motorhaube, bei denen im Falle eines Unfalls die Motorhaube geringfügig hochgeklappt wird, was einen für den ungeschützten Verkehrsteilnehmer gunstigeren Aufprallwinkel auf das Fahrzeug gewahrleisten und ein direktes Aufprallen auf die Windschutzscheibe verhindern soll.

All diesen Schutzmaßnahmen ist gemein, dass sie nur in bestimmten Lastfallen und unter bestimmten Bedingungen ausgelost werden sollen. Beispielsweise ist es unerwünscht, dass die oben genannten Schutzmassnahmen im Falle einer Kollision mit einem relativ kleinen Objekt, wie zum Beispiel einem Vogel, ausgelost werden. Andererseits muss für bestimmte Lastfalle, z.B. Kollision mit einem Fußganger bei einer bestimmten Geschwindigkeit, das Auslosen der Schutzmaßnahmen gewahrleistet sein.

Die verschiedenen Lastfalle können im Allgemeinen dadurch unterschieden werden, dass Sensorsignale, die von am Stoßfanger des Fahrzeugs vorgesehenen Sensoren ausgegeben werden, auf bestimmte Merkmale (z.B. ihre Amplitude) hin untersucht werden. Eine größere Amplitude des Sensorsignals weist z.B. auf eine größere Masse des anprallenden Objektes hin.

Ein wesentliches Problem bei dieser Vorgehensweise besteht jedoch darin, dass die Amplitude oder der Verlauf des Sensorsignals sehr stark vom Abstand des anprallenden Objektes zum auf diese Kollision ansprechenden Sensor abhängen. Falls ein Objekt direkt an einen solchen Kollisionssensor anprallt, dann wird der Ausschlag (die Amplitude) des Sensorsignals viel größer sein, als wenn das Objekt versetzt zum Kollisionssensor anprallt. Dies liegt daran, dass der Stoßfänger, in dem der Kollisionssensor in der Regel vorgesehen ist, eine bestimmte Elastizität hat und daher als Dämpfungsglied wirkt.

Eine Möglichkeit, den Ort des Anpralls genauer zu bestimmen, besteht darin, am Stoßfänger des Fahrzeugs eine Vielzahl von Biegedetektoren vorzusehen, die jeweils einen bestimmten Bereich abdecken und im Falle einer Kollision ein Sensorsignal ausgeben. Erfolgt eine Kollision, dann entspricht das Sensorsignal mit der größten Amplitude dem Ort des Aufpralls, so dass aus einem Vergleich der verschiedenen Sensorsignale direkt auf den ungefähren Aufprallort geschlossen werden kann.

Ein Nachteil dieser Vorgehensweise ist jedoch, dass eine relativ große Anzahl von Sensoren notwendig ist, was zu einem erhöhten Kostenaufwand führt. Ferner ist eine Verfeinerung der Ortsauflösung nur mit einer größeren Anzahl von Sensoren möglich, was die Kosten weiter steigert.

Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfachere und insbesondere verbesserte Ermittlung des Ortes der Kollision eines Objektes an einem Kraftfahrzeug bereitzustellen. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ermittlung des Ortes der Kollision eines Objektes an einem Kraftfahrzeug bereitzustellen, die mit wenigen Sensoren auskommt. Erfindungsgemäß wird mindestens eine dieser Aufgaben durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und/oder ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.

Dementsprechend ist eine Vorrichtung zur Lokalisierung einer Kollision eines Objektes an einem Kraftfahrzeug vorgesehen

- mit mindestens einer mit einer Außenseite des Kraftfahrzeugs gekoppelten Sensoreinrichtung, umfassend einen ersten Sensor und einen zweiten Sensor, die bei einer Kollision eines Objekts mit der Außenseite ansprechen und abhängig von der Kollision ein erstes Sensorsignal bzw. ein zweites Sensorsignal ausgeben, und

- mit einer Auswerteeinrichtung, welche aus dem ersten Sensorsignal und dem zweiten Sensorsignal eine Differenz zwischen dem Zeitpunkt des Ansprechens des ersten Sensors und dem Zeitpunkt des Ansprechens des zweiten Sensors ermittelt und welche aus dieser Differenz ein Ortssignal erzeugt, das eine Information über den Ort der Kollision des Objektes bezogen auf die Außenseite des Kraftfahrzeugs enthält.

Ein entsprechendes Verfahren zur Lokalisierung einer Kollision eines Objektes an einem Kraftfahrzeug enthält die Schritte:

- Bereitstellen eines ersten Sensors und eines zweiten Sensors, die bei einer Kollision eines Objekts mit einer Außenseite des Kraftfahrzeugs ansprechen und abhängig von der Kollision ein erstes Sensorsignal bzw. ein zweites Sensorsignal ausgeben,

- Ermitteln einer Differenz zwischen dem Zeitpunkt des Ansprechens des ersten Sensors und dem Zeitpunkt des Ansprechens des zweiten Sensors aus dem ersten Sensorsignal und dem zweiten Sensorsignal, und

- Erzeugen eines Ortssignals, das eine Information über den Ort der Kollision des Objektes bezogen auf die Außenseite des Kraftfahrzeugs enthält, aus dieser Differenz. Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee ist es, die von mindestens zwei an der Fahrzeugaußenseite vorgesehenen Sensoren ausgegebenen Sensorsignale miteinander zu vergleichen und aus diesem Vergleich der Sensorsignale auf die Position des Anpralls eines Objektes am Fahrzeug zu schließen. Ein wesentlicher Vorteil, der sich aus der erfindungsgemäßen Anordnung und dem erfindungsgemäßen Verfahren ergibt, besteht darin, dass für die Ermittlung der Position des Anpralls am Fahrzeug nur wenige (z.B. zwei) Sensoren benötigt werden. Ferner ermöglicht die Kenntnis der Position des Anpralls eine bessere Unterscheidung der Lastfälle (also z.B. die Unterscheidung zwischen leichten und schweren Objekten) im Unterschied zu bekannten Lösungen. Auch können die auszulösenden Schutzmittel in Abhängigkeit von der Position des Anpralls ausgewählt werden.

In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung.

In einer Ausführungsform sind der erste Sensor und der zweite Sensor voneinander beabstandet an der Außenseite des Kraftfahrzeugs vorgesehen. In diesem Falle tritt ein Laufzeitunterschied zwischen den von den Sensoren ausgegebenen Sensorsignalen auf, aus dem auf den Abstand zum Kollisionsort geschlossen werden kann.

In einer weiteren Ausführungsform sind der erste Sensor und der zweite Sensor ortsnah zueinander angeordnet. Ortsnah bedeutet hierbei, dass die Sensoren so nah aneinander angeordnet sind, dass nahezu kein Laufzeitunterschied auftritt, falls eine Kollision am Ort der Sensoren stattfindet. Ein Beispiel hierfür ist eine biaxiale oder duaxiale Sensoreinrichtung, die sowohl die X-Komponente als auch die Y- Komponente einer Messgröße misst und dementsprechende Sensorsignale ausgibt. Es sollte beachtet werden, dass auch in einem solchen Falle einer Sensoreinrichtung, die zwei Sensorsignale ausgibt, in der vorliegenden Beschreibung von zwei Sensoren gesprochen wird. Dabei wird unter dem ersten Sensor der Teil der Struktur der Sensoreinrichtung verstanden, der das erste Sensorsignal erzeugt, und unter dem zweiten Sensor wird der Teil der Struktur der Sensoreinrichtung verstanden, der das zweite Sensorsignal erzeugt, wobei sich diese strukturellen Teile auch überlappen können. Dies kann insbesondere der Fall sein, wenn die beiden Sensoren in einem (also dem selben) Sensormodul angeordnet sind.

Im Falle von ortsnah zueinander angeordneten Sensoren sollten die Sensoren jedoch nicht die selbe Messgröße messen, da sie dann ja auch die selben Sensorsignale erzeugen würden. In einer bevorzugten Ausführungsform ermittelt der erste Sensor aus einer sich im Falle einer Kollision entlang der Außenseite des Kraftfahrzeugs ausbreitenden Schwingung eine erste Messgröße, die eine erste Richtungsinformation aufweist, und der zweite Sensor ermittelt aus dieser Schwingung eine zweite Messgröße, die eine zweite, von der ersten Richtungsinformation verschiedene Richtungsinformation aufweist. Bei unterschiedlichen Ausbreitungsgeschwindigkeiten der ersten und der zweiten Messgröße tritt somit ein Laufzeitunterschied auf, aus dem das Ortssignal ermittelt werden kann.

Es ist vorteilhaft, wenn die erste Richtungsinformation und die zweite Richtungsinformation einen Winkel in der horizontalen Ebene, insbesondere einen Winkel von 45 bis 90 Grad, definieren. Beispielsweise kann die Messgröße der ersten Richtung die X-Komponente und die Messgröße der zweiten Richtung die Y-Komponente einer physikalischen Größe (z.B. der Beschleunigung) sein.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ermitteln der erste Sensor und der zweite Sensor aus einer sich im Falle einer Kollision entlang der Außenseite des Kraftfahrzeugs ausbreitenden Schwingung jeweils unterschiedliche Messgrößen, die sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten an der Außenseite des Kraftfahrzeugs ausbreiten. Die Auswerteeinrichtung kann zusätzlich zur Differenz zwischen dem Zeitpunkt des Ansprechens des ersten Sensors und dem Zeitpunkt des Ansprechens des zweiten Sensors auch eine Amplitude des ersten Sensorsignals und eine Amplitude des zweiten Sensorsignals zur Ermittlung des Ortssignals heranziehen. Dies ermöglicht eine Bestimmung des Ortes von Kollisionen, die außerhalb des Bereiches zwischen dem ersten und dem zweiten Sensor liegen. Weiterhin ermöglicht das Einbeziehen der Amplituden auch eine genauere Bestimmung der Lastfälle.

Der erste Sensor und/oder der zweite Sensor kann/können als Beschleunigungssensor, Drucksensor, Körperschallsensor und/oder Biegesensoren ausgebildet sein.

In einer bevorzugten Ausbildungsform ist der erste Sensor als Beschleunigungssensor und der zweite Sensor als Körperschallsensor ausgebildet. Dies ermöglicht die Ausnutzung der unterschiedlichen Ausbreitungsgeschwindigkeiten von Schwingungen verschiedener Frequenzen im Kraftfahrzeug.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist eine Entscheidungsvorrichtung vorgesehen, welche anhand des von der Vorrichtung ermittelten Ortssignals entscheidet, ob eine vom Ort der Kollision des Objektes am Kraftfahrzeug abhängige Auslösebedingung zutrifft, und welche bei Zutreffen der Auslösebedingung ein Auslösesignal zum Auslösen von Schutzmitteln ausgibt. Ferner kann ein Schutzmittel zum Schutz von Fahrzeuginsassen und/oder externen Verkehrsteilnehmern vorgesehen sein, welches durch das Auslösesignal ausgelöst wird. Somit wird ein Schutzsystem zum Schutz von Fahrzeuginsassen und/oder externen Verkehrsteilnehmern realisiert, welches den Ort der Kollision eines Objektes am Fahrzeug in der Entscheidung ob und welche Schutzmittel ausgelöst werden berücksichtigt.

Im erfindungsgemäßen Verfahren ist es aus den oben genannten Gründen vorteilhaft, zur Ermittlung des Ortssignals zusätz- lieh eine Amplitude des ersten Sensorsignals und eine Amplitude des zweiten Sensorsignals heranzuziehen.

Ferner ist es vorteilhaft, im erfindungsgemäßen Verfahren die folgenden weiteren Schritte vorzusehen:

- Entscheiden, anhand des ermittelten Ortssignals, ob eine vom Ort der Kollision des Objektes am Kraftfahrzeug abhängige Auslösebedingung zutrifft,

- Ausgeben eines Auslösesignals zum Auslösen von Schutzmitteln bei Zutreffen der Auslösebedingung, sowie

- Auslösen eines Schutzmittels (6a, 6b) zum Schutz von Fahrzeuginsassen und/oder externen Verkehrsteilnehmern durch das Auslösesignal (xzl, xz2).

Somit wird ein Schutzverfahren zum Schutz von Fahrzeuginsassen und/oder externen Verkehrsteilnehmern realisiert, welches den Ort der Kollision eines Objektes am Fahrzeug in der Entscheidung, ob und welche Schutzmittel ausgelöst werden, berücksichtigt .

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den schematischen Figuren der Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen hier:

Fig. 1 ein Schutzsystem eines Kraftfahrzeugs mit einer

Kollisionslokalisierungsvorrichtung nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 2A den Verlauf von Sensorsignalen, für den Fall, dass sich der Ort der Kollision in der Mitte des Stoßfängers zwischen den beiden Sensoren befindet;

Fig. 2B den Verlauf von Sensorsignalen, für den Fall, dass sich der Ort der Kollision näher an einem der beiden Sensoren befindet;

Fig. 2C den Verlauf von Sensorsignalen, für den Fall, dass sich der Ort der Kollision außerhalb dem zwischen den beiden Sensoren liegenden Stoßfängerbereich befindet; Fig. 3 die Amplitude des Sensorsignals in Abhängigkeit von der Distanz zum Kollisionsort;

Fig. 4A die Anordnung der Kollisionssensoren in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 4B die Anordnung der Kollisionssensoren in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Merkmale und Signale.

Fig. 1 zeigt ein Schutzsystem 1 eines Kraftfahrzeugs mit einer Kollisionslokalisierungsvorrichtung nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.

Die Kollisionslokalisierungsvorrichtung nach dieser Ausführungsform enthält eine Kollisionssensoreinrichtung mit einem ersten Kollisionssensor 3a und einem zweiten Kollisionssensor 3b, sowie eine programmgesteuerte Auswerteeinrichtung 4. Das Schutzsystem 1 enthält neben der Kollisionslokalisierungsvor- richtung eine programmgesteuerte Entscheidungseinrichtung sowie Schutzmittel 6a und 6b.

Die Kollisionssensoren 3a und 3b sind an der Außenseite 2 eines Kraftfahrzeugs, z.B. im vorderen Stoßfänger des Kraftfahrzeugs angebracht. Die Kollisionssensoren 3a und 3b können beispielsweise als Beschleunigungssensoren, Drucksensoren, Körperschallsensoren oder Biegesensoren ausgelegt werden. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Kollisionssensoren 3a und 3b beabstandet voneinander angeordnet. Die Kollisionssensoren 3a und 3b erfassen eine Messgröße, die mit einer Richtung behaftet ist, wie durch die Pfeile in den Kollisionssensoren in Fig. 1 zeichnerisch angedeutet ist. In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform erfassen die Kollisionssensoren 3a und 3b eine Messgröße in x-Richtung, also längs zur Fahrzeugrichtung. Falls die Kollisionssensoren 3a und 3b als Beschleunigungssensoren ausgelegt sind, dann erfassen sie also die x-Komponente der auf den Stoßfänger an dieser Stelle wirkenden Beschleunigung. Die Kollisionssensoren 3a und 3b geben Sensorsignale xsl bzw. xs2 an die programmgesteuerte Auswerteeinrichtung 4 aus, welche die Sensorsignale xsl bzw. xs2 weiterverarbeitet. Die Sensorsignale xsl und xs2 können bereits von den Kollisionssensoren 3a bzw. 3b vorverarbeitet (z.B. gefiltert und digitalisiert) werden, eine solche Signalverarbeitung kann aber auch von der Auswerteeinrichtung 4 durchgeführt werden. Im Falle einer Kollision mit einem Objekt 7, vergleicht die Auswerteeinrichtung 4 die Sensorsignale xsl und xs2 miteinander und erzeugt mittels dem unten beschriebenen Verfahren ein mit dem Kollisionsort korrelierendes Ortssignal xo . Hierbei bedeutet "mit dem Kollisionsort korrelierend", dass das Ortssignal xo eine Information über den Kollisionsort enthält. Ein Beispiel dafür ist, dass der Stoßfänger in eine Mehrzahl von Abschnitten unterteilt ist und das Ortssignal xo eine gleiche Anzahl von diskreten Werten annehmen kann, wobei jeder dieser Wert einem der Abschnitte entspricht. Ein weiteres Beispiel ist, dass das Ortssignal xo stetig veränderlich ist, wobei ein niedriger Wert einem Kollisionsort zur Linken und ein höherer Wert einem Kollisionsort zur Rechten am Stoßfänger entspricht.

Das Ortssignal xo wird der Entscheidungsvorrichtung 5, welche entscheidet, ob und welche Schutzmittel 6a und 6b ausgelöst werden sollen. In diese Entscheidung können nicht nur die Information zum Kollisionsort (also das Ortssignal xo) einfließen, sondern auch weitere Informationen oder Parameter, wie z.B. die Fahrzeuggeschwindigkeit, die geschätzte Masse des kollidierenden Objektes 7 oder die Position von Fahrzeuginsassen, welche von weiteren, nicht näher dargestellten Sensoren und Vorrichtungen ermittelt werden.

Das Schutzmittel 6a ist ein Schutzmittel zum Schutz von Fahrzeuginsassen, wie z.B. ein Airbag (Seitenairbag, Knieairbag, etc.) oder ein Gurtstraffer. Das Schutzmittel 6b ist ein Schutzmittel zum Schutz von externen Verkehrsteilnehmern, wie z.B. ein nach außen gerichteter Airbag oder eine Vorrichtung zum Hochklappen der Motorhaube des Fahrzeugs.

Die Schutzmittel 6a und 6b werden durch Auslösesignale xzl bzw. xz2 ausgelöst, die von der Entscheidungsvorrichtung 5 erzeugt werden, falls die Entscheidungsvorrichtung 5 entscheidet, dass ein Lastfall vorliegt, der ein Auslösen der Schutzmittel 6a bzw. 6b erfordert.

Im Folgenden wird erläutert, wie die programmgesteuerte Auswerteeinrichtung 4 aus dem Verlauf der Sensorsignale xsl und xs2 den Ort der Kollision mit dem Objekt 7 ermittelt.

Fig. 2A zeigt den Verlauf der Sensorsignale xsl und xs2 für den Fall, dass sich der Ort der Kollision mit dem Objekt 7 in der Mitte des Stoßfängers zwischen den beiden Sensoren 3a und 3b befindet. Der Zeitpunkt der Kollision ist bei t = 0, jedoch vergeht eine gewisse Zeit, bis sich die durch die Kollision erzeugten Schwingungen bis zu den Kollisionssensoren 3a und 3b ausgebreitet haben. Aufgrund der Dämpfung der Schwingungen im Stoßfänger stellen die Sensorsignale eine gedämpften Oszillation mit einer charakteristischen Periode und Dämpfung dar. Die Periode der Oszillation hängt von den Eigenschaften (Masse, Steifigkeit, usw.) des Stoßfängers und des kollidierenden Objekts 7b ab, und kann somit weitere Aufschlüsse über den Lastfall liefern.

Die Zeitdauer von der Kollision bis zur Zeit des Ansprechens der jeweiligen Sensoren 3a und 3b ist etwa gleich; mit anderen Worten, der Unterschied zwischen den Ansprechzeiten Tl und T2 (also T2 - Tl) ist sehr klein. Hierbei wird unter der „Zeit des Ansprechens der Sensoren" diejenige Zeit verstanden, zu der das Sensorsignal einen bestimmten Schwellwert ü- berschreitet, der in der Fig. 2 durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist. Ferner ist auch die Amplitude der beiden Sensorsignale xsl und xs2 etwa gleich. Fig. 2B zeigt den Verlauf von Sensorsignalen xsl und xs2 für den Fall, dass sich der Ort der Kollision näher am Kollisionssensor 3a als am Kollisionssensor 3b befindet. In diesem Fall ist die Zeitdauer Tl von der Kollision bis zum Ansprechen des Kollisionssensors 3a wesentlich kürzer als die Zeitdauer T2 von der Kollision bis zum Ansprechen des Kollisionssensors 3b. Ferner ist auch die Amplitude des Sensorsignals xsl wesentlich größer als die Amplitude des Sensorsignals xs2.

Zur Lokalisierung des Orts der Kollision mit dem Objekt 7 ermittelt die Auswerteeinrichtung 4 daher zunächst den Laufzeitunterschied T2 - Tl zwischen den Sensorsignalen xsl und xs2. Anhand des Laufzeitunterschieds T2 - Tl ermittelt die Auswerteeinrichtung 4 dann die genaue Position der Kollision. So weist ein sehr kleiner Laufzeitunterschied T2 - Tl auf eine Kollision mit der Mitte des Stoßfängers hin; ein großer positiver Laufzeitunterschied T2 - Tl weist auf eine Kollision nahe dem ersten Kollisionssensor 3a hin; und ein großer negativer Laufzeitunterschied T2 - Tl weist auf eine Kollision nahe dem zweiten Kollisionssensor 3b hin.

Fig. 2C zeigt den Verlauf von Sensorsignalen xsl und xs2 für den Fall, dass sich der Ort der Kollision außerhalb dem zwischen den beiden Sensoren 3a und 3b liegenden Stoßfängerbereich befindet. In diesem Fall ist der Laufzeitunterschied T2 - Tl nahezu unabhängig von der genauen Lage des Kollisionsortes, also unabhängig vom Abstand des Kollisionsortes zum Sensor 3a.

Da in diesem Falle die Lokalisierung des Kollisionsortes aus dem Laufzeitunterschied T2 - Tl alleine schwierig ist, wird zusätzlich noch die Amplitude der Sensorsignale xsl und xs2 zur Lokalisierung des Kollisionsortes berücksichtigt. Die Amplitude der von den Kollisionssensoren ausgegebenen Sensorsignalen nimmt mit zunehmendem Abstand der Kollisionssensoren vom Kollisionsort in bekannter Weise ab. Dies ist in Fig. 3 veranschaulicht, welche die Amplitude des Sensorsignals in Abhängigkeit von der Distanz zum Kollisionsort zeigt. SA markiert die Position des Sensors 3a und SB markiert die Position des Sensors 3b. Dabei gibt das Verhältnis der Amplituden A(SA) und A(SB) Aufschluss über den Kollisionsort IPLOC (im- pact location) . Es gilt also:

IPLOC = f (A(SA) /A(SB) )

Aus einem Vergleich der Amplituden A(SA) und A(SB) oder aus einer Auswertung des Quotienten A(SA) /A(SB) kann die Auswerteeinrichtung 4 also den Kollisionsort IPLOC bestimmen. Die in Fig. 3 nur schematisch dargestellte Abklingkurve der Sensorsignale kann beispielsweise zumindest stückweise exponen- tiell verlaufen. Dabei kann der genau Verlauf der Abklingkurve ortsabhängig und insbesondere abhängig von der lokalen Steifigkeit sein. Es sollte beachtet werden, dass die in Fig. 3 gezeigte Abklingkurve auch von der Masse des kollidierenden Objektes abhängen kann und die Sensorsignale xsl und xs2 somit auch Aufschlüsse über die Masse des Objektes 7 neben seinem Kollisionsort liefern können.

Selbstverständlich können die Amplituden der Sensorsignale xsl und xs2 auch für die Lokalisierung des Kollisionsortes herangezogen werden falls die Kollision im Bereich zwischen den Kollisionssensoren 3a und 3b stattfindet. In diesem Fall weist eine etwa gleiche Amplitude der Sensorsignale xsl und xs2 darauf hin, dass die Abstände der Kollisionssensoren 3a und 3b vom Kollisionsort etwa gleicht sind, wie in Fig. 3A dargestellt, während eine größere Amplitude des Sensorsignals xsl darauf hinweist, dass der Kollisionsort näher am Kollisionssensor 3a liegt.

Wie in Fig. 4A dargestellt, sind die Kollisionssensoren 3a und 3b in der oben beschriebenen Ausführungsform beabstandet von einander angeordnet und messen beide die X-Komponente einer bestimmten Messgröße (z.B. Beschleunigung). Fig. 4B zeigt die Anordnung der Kollisionssensoren in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform. In dieser Ausführungsform sind die Sensoren nicht beabstandet voneinander sondern ortsnah zueinander angeordnet. Der Kollisionssensor 3a misst die X-Komponente einer bestimmten Messgröße und der Kollisionssensor 3b misst die Y-Komponente einer bestimmten (gleichen oder verschiedenen) Messgröße. Hierbei bezeichnet „X-Komponente" die Komponente längs zum Fahrzeug und „Y- Komponente" die Komponente quer zum Fahrzeug.

In einer solchen Ausführungsform können die beiden Kollisionssensoren 3a und 3b beide Beschleunigungssensoren sein. Bei einer Kollision mit einem Objekt 7 wird der Stoßfänger in Schwingung versetzt, und zwar mit einer longitudinalen Komponente (in Y-Richtung) und einer transversalen Komponente (in X-Richtung) , der so genannten Biegeschwingung. Die longitudi- nale Komponente dieser Schwingung breitet sich im Stoßfänger schneller aus als die transversale Komponente. Bei einer Kollision in einem bestimmten Abstand zu den (am selben Ort angeordneten) Kollisionssensoren 3a und 3b tritt somit wiederum ein Laufzeitunterschied T2 - Tl auf (ähnlich dem beispielsweise in Fig. 2A dargestellten Fall), der es ermöglicht daraus den Kollisionsort mit der Auswerteeinrichtung 4 in der oben beschriebenen Weise zu bestimmen.

Es sollte beachtet werden, das in Fig. 4B aus darstellerischen Gründen die Kollisionssensoren 3a und 3b an zwei verschiedenen Position in Y-Richtung dargestellt sind; tatsächlich sind sie jedoch nahezu an der selben Position in Y- Richtung (z.B. übereinander oder miteinander integriert) angeordnet. Insbesondere können sie im selben Sensormodul angeordnet sein.

In einer weiteren Ausführungsform sind die Kollisionssensoren 3a und 3b wie in Fig. 4B dargestellt ebenfalls ortsnah zueinander angeordnet, sprechen jedoch auf unterschiedliche Messgrößen an. Beispielsweise kann der Kollisionssensor 3a als Beschleunigungssensor und der Kollisionssensor 3b als Körper- schallsensor (so genannter CISS-Sensor; CISS = crash impact sound sensing) ausgelegt sein. Beschleunigungssensoren messen typischerweise Schwingungen im Frequenzbereich von 0 bis 400 Hz, während Körperschallsensoren typischerweise auf Schwingungen im Frequenzbereich von 7 kHz bis 30 kHz ansprechen. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Schwingungen im Stoßfänger ist frequenzabhängig: Hochfrequente Schwingungen (Körperschallsschwingungen) breiten sich wesentlich schneller aus als niederfrequente Schwingungen (Biegeschwingungen) . Bei einer Kollision in einem bestimmten Abstand zu den (am selben Ort angeordneten) Kollisionssensoren 3a und 3b spricht also der Kollisionssensor 3b früher an als der Beschleunigungssensor 3a. Es tritt also wiederum ein Laufzeitunterschied T2 - Tl auf (ähnlich dem beispielsweise in Fig. 3A dargestellten Fall), der es ermöglicht daraus den Kollisionsort mit der Auswerteeinrichtung 4 in der oben beschriebenen Weise zu bestimmen .

Die in der oben beschriebenen Weise ermittelten Informationen zum Kollisionsort (also das Ortssignal xo) können weiterhin herangezogen werden, um eine bessere Unterscheidung der Lastfälle zu ermöglichen. Wie in der Fig. 3 dargestellt, fällt die Amplitude des Sensorsignals mit zunehmendem Abstand zum Kollisionsort ab. Da die Sensorsignale xsl und xs2 die Auslenkung der Messgröße am Ort der (punktuell und nicht flächig vorgesehenen) Kollisionssensoren anzeigen, machen die Sensorsignale xsl und xs2 keine direkte Aussage über die Auslenkung der selben Messgröße am Ort der Kollision. Die Auslenkung der selben Messgröße am Ort der Kollision kann jedoch aus der gemessenen Auslenkung unter Berücksichtigung a) des Abstands der Kollisionssensoren zum Kollisionsort und b) der vom Stoßfänger bedingten Dämpfung der Messgröße berechnet werden. Eine genauere Kenntnis der Auslenkung der Messgröße am Kollisionsort ermöglicht wiederum eine genauere Bestimmung des Lastfalles (zum Beispiel mittels einer Massenschätzung) .

Ferner ermöglicht die Kenntnis des Kollisionsortes, unterschiedliche Steifigkeiten des Stoßfängers oder des Front-Ends zu berücksichtigen. Beispielsweise liegt im Bereich eines am Stoßfänger vorgesehenen Nummernschildes typischerweise eine höhere Steifigkeit vor als außerhalb dieses Bereiches, so sich dass auch die von den Kollisionssensoren 3a und 3b aufgenommenen Signale im Falle einer Kollision mit diesem Bereich von Signalen im Falle einer Kollision außerhalb dieses Bereiches unterscheiden. Falls der genaue Kollisionsort bekannt ist, dann können solche unterschiedlichen Steifigkeiten berücksichtigt werden und beispielsweise die Schwellwerte für die Kollisionserkennung entsprechend angepasst werden.

Obwohl die obigen Ausführungsformen vorstehend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, sind sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.

So wurden die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele für zwei Kollisionssensoren beschrieben. Selbstverständlich ist es aber auch möglich drei oder mehr Kollisionssensoren vorzusehen. Mehr Kollisionssensoren können dabei eine präzisere Bestimmung des Kollisionsortes oder des Lastfalles ermöglichen .

Ferner sind in den oben beschriebenen Ausführungsbeispiele die Kollisionssensoren am vorderen Stoßfänger angeordnet. Die Kollisionssensoren können jedoch an beliebigen Orten an der Außenseite des Kraftfahrzeugs angeordnet sein, so zum Beispiel an der Seite, um Kollisionen mit der Seite des Kraftfahrzeugs zu lokalisieren. Die einzige Voraussetzung ist dabei, das die für die Kollisionslokalisierung herangezogenen Sensorsignale in bekannter Weise miteinander korrelieren, d.h. also auf den selben Anprall in einer Weise ansprechen, die Rückschlüsse auf den Ort des Anpralls zulässt.

Ferner wurden die programmgesteuerte Auswerteeinrichtung und die programmgesteuerte Entscheidungsvorrichtung oben als getrennte Einheiten dargestellt. Es ist jedoch auch möglich, sie miteinander integriert als oder in einer einzigen pro- grammgesteuerten Steuervorrichtung (z.B. Mikroprozessor, Mik- rocontroller oder dergl . ) ausgeführt sein.

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Lokalisierung einer Kollision eines Objektes (7) an einem Kraftfahrzeug,

mit mindestens einer mit einer Außenseite (2) des Kraftfahrzeugs gekoppelten Sensoreinrichtung, umfassend einen ersten Sensor (3a) und einen zweiten Sensor (3b) , die bei einer Kollision eines Objekts (7) mit der Außenseite (2) ansprechen und abhängig von der Kollision ein erstes Sensorsignal (xsl) bzw. ein zweites Sensorsignal (xs2) ausgeben, und

mit einer Auswerteeinrichtung (4), welche aus dem ersten Sensorsignal (xsl) und dem zweiten Sensorsignal (xs2) eine Differenz zwischen dem Zeitpunkt des Ansprechens des ersten Sensors (3a) und dem Zeitpunkt des Ansprechens des zweiten Sensors (3b) ermittelt und welche aus dieser Differenz ein Ortssignal (xo) erzeugt, das eine Information über den Ort der Kollision des Objektes (7) bezogen auf die Außenseite (2) des Kraftfahrzeugs enthält.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der erste Sensor (3a) und der zweite Sensor (3b) voneinander beabstandet an der Außenseite (2) des Kraftfahrzeugs vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der erste Sensor (3a) und der zweite Sensor (3b) ortsnah zueinander an der Außenseite (2) des Kraftfahrzeugs angeordnet sind, wobei der erste Sensor (3a) aus einer sich im Falle einer Kollision entlang der Außenseite (2) des Kraftfahrzeugs ausbreitenden Schwingung eine erste Messgröße ermittelt, die eine erste Richtungsinformation aufweist, und der zweite Sensor (3b) aus dieser Schwingung eine zweite Messgröße ermittelt, die eine zweite, von der ersten Richtungsinformation verschiedene Richtungsinformation aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die erste Richtungsinformation und die zweite Richtungsinformation einen Winkel in der horizontalen Ebene, insbesondere einen Winkel von 45 bis 90 Grad, definieren.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der erste Sensor (3a) und der zweite Sensor (3b) ortsnah zueinander angeordnet sind, wobei der erste Sensor (3a) und der zweite Sensor (3b) aus einer sich im Falle einer Kollision entlang der Außenseite (2) des Kraftfahrzeugs ausbreitenden Schwingung jeweils unterschiedliche Messgrößen ermitteln, die sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten an der Außenseite (2) des Kraftfahrzeugs ausbreiten.

6. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der erste Sensor (3a) und der zweite Sensor (3b) in einem Sensormodul angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Auswerteeinrichtung (2) zur Ermittlung des Ortssignals (xo) zusätzlich eine Amplitude des ersten Sensorsignals (xsl) und/oder eine Amplitude des zweiten Sensorsignals (xs2) heranzieht.

8. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der erste Sensor (3a) und/oder der zweite Sensor (3b) als Beschleunigungssensor, Drucksensor, Körperschallsensor und/oder Biegesensor ausgebildet ist/sind.

9. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der erste Sensor (3a) als Beschleunigungssensor und der zweite Sensor (3b) als Körperschallsensor ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Entscheidungsvorrichtung (5) vorgesehen ist, welche anhand des von der Vorrichtung (1) ermittelten Ortssignals (xo) entscheidet, ob eine vom Ort der Kollision des Objektes (7) am Kraftfahrzeug abhängige Auslösebedingung zutrifft, und welche bei Zutreffen der Auslösebedingung ein Auslösesignal (xzl, xz2) zum Auslösen von Schutzmitteln ausgibt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein Schutzmittel (6a, 6b) zum Schutz von Fahrzeuginsassen und/oder externen Verkehrsteilnehmern, welches durch das Auslösesignal (xzl, xz2) ausgelöst wird, vorgesehen ist.

12. Verfahren, bei dem zur Lokalisierung einer Kollision eines Objektes an einer Außenseite eines Kraftfahrzeugs folgende Schritte vorgenommen werden:

- Bereitstellen eines ersten Sensors (3a) und eines zweiten Sensors (3b), die bei einer Kollision eines Objekts (7) mit einer Außenseite (2) des Kraftfahrzeugs ansprechen und abhängig von der Kollision ein erstes Sensorsignal (xsl) bzw. ein zweites Sensorsignal (xs2) ausgeben,

- Ermitteln einer Differenz zwischen dem Zeitpunkt des Ansprechens des ersten Sensors (3a) und dem Zeitpunkt des Ansprechens des zweiten Sensors (3b) aus dem ersten Sensorsignal (xsl) und dem zweiten Sensorsignal (xs2), und

- Erzeugen eines Ortssignals (xo) , das eine Information über den Ort der Kollision des Objektes (7) bezogen auf die Außenseite (2) des Kraftfahrzeugs enthält, aus dieser Differenz .

13. Verfahren nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zur Ermittlung des Ortssignals (xo) zusätzlich eine Amplitude des ersten Sensorsignals (xsl) und eine Amplitude des zweiten Sensorsignals (xs2) herangezogen werden.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die folgenden weiteren Schritte vorgesehen sind:

- Entscheiden, anhand des ermittelten Ortssignals (xo) , ob eine vom Ort der Kollision des Objektes (7) am Kraftfahrzeug abhängige Auslösebedingung zutrifft, und

- Ausgeben eines Auslösesignals (xzl, xz2) zum Auslösen von Schutzmitteln bei Zutreffen der Auslösebedingung.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, der folgende weitere Schritt vorgesehen ist:

Auslösen eines Schutzmittels (6a, 6b) zum Schutz von Fahrzeuginsassen und/oder externen Verkehrsteilnehmern durch das Auslösesignal (xzl, xz2).