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WO2017102740A1 - Verfahren zur erstellung einer datenstruktur, verfahren zum betrieb eines fahrzeugsystems und kraftfahrzeug - Google Patents

Verfahren zur erstellung einer datenstruktur, verfahren zum betrieb eines fahrzeugsystems und kraftfahrzeug Download PDF

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Publication number
WO2017102740A1
WO2017102740A1 PCT/EP2016/080821 EP2016080821W WO2017102740A1 WO 2017102740 A1 WO2017102740 A1 WO 2017102740A1 EP 2016080821 W EP2016080821 W EP 2016080821W WO 2017102740 A1 WO2017102740 A1 WO 2017102740A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
occupant
model
vehicle system
motor vehicle
vehicle
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2016/080821
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Franz Roth
Joachim Scheef
Franz Fürst
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.)
Audi AG
Original Assignee
Audi 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 Audi AG filed Critical Audi AG
Publication of WO2017102740A1 publication Critical patent/WO2017102740A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60RVEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/037Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for occupant comfort, e.g. for automatic adjustment of appliances according to personal settings, e.g. seats, mirrors, steering wheel
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10Geometric CAD
    • G06F30/15Vehicle, aircraft or watercraft design
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20Design optimisation, verification or simulation

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a data structure to be used for adjusting at least one vehicle system, in particular a safety system, of a motor vehicle as a function of at least one occupant property of an occupant, a method for operating at least one vehicle system in a motor vehicle and a motor vehicle.
  • the invention is therefore based on the object to enable a contrast, improved, automatic adjustment of vehicle systems to individual occupants of a motor vehicle.
  • the invention provides a method for creating a data structure to be used for adjusting at least one vehicle system, in particular a safety system, of a motor vehicle as a function of at least one occupant property of an occupant, which is characterized in that a model parameter describing at least one occupant characteristic is parameterized.
  • biomechanical human model is used, which is determined by simulations carried out for the motor vehicle for several model parameter sets and several accident records describing an accident data sets with respect to a safety descriptive of the occupant described descriptive safety value for each model parameter set optimized vehicle system parameters of the at least one vehicle system and to create the model parameters driving system parameters assigning data structure are used.
  • a simulation with a (virtual, ie software-based) human model is used to derive a data structure from the simulation results, which can then be stored in a motor vehicle to automatically operate a vehicle system for adjustment to an occupant.
  • occupant characteristics of a current occupant are then determined, according to which the data structure makes it possible to determine corresponding vehicle system parameters that are optimally matched to the current occupants and to use them for setting the vehicle system.
  • the data structure can be determined in particular as a database and / or a data map, wherein according to the invention the use of a data map is preferred in order to enable automatic adjustment of at least one vehicle system to a current occupant as simply and quickly as possible.
  • the simulation it is expedient to use a motor vehicle model which covers at least all properties relevant to the at least one vehicle system and its setting. Since the present invention particularly aims at increasing the safety of the occupant, it is proposed to use several accident data sets describing each accident in order to determine the optimal vehicle system parameters. Consequently, at least one simulation with each accident data record is carried out for each model parameter set. Thus, the available accident data base is maximally utilized in order to be able to determine comparable optimized vehicle system parameters for each model parameter set.
  • human model simulations are used to construct a detailed model-specific data structure, which can also be called a simulation matrix, which can be stored in motor vehicles in order to adapt vehicle systems to current occupants.
  • a simulation matrix which can be stored in motor vehicles in order to adapt vehicle systems to current occupants.
  • an individual vote of the vehicle systems on the specific anatomical and medical characteristics of the occupant is allowed in the motor vehicle, which means a high comfort and safety gain.
  • the individual setting of safety functions enables the optimum presetting of the occupant protection systems on the individual occupants and thus maximum personal protection potential.
  • At least one occupant characteristic from the group comprising gender, height, weight, weight distribution, physique, skeletal geometry, skeletal constitution, and occupant parameters describing medical pre-damage is used as model parameter.
  • the biomechanics can be depicted as correctly as possible, completely and descriptively describing the specific occupants.
  • classification and abstraction systems in particular from the field of medicine, already exist for such occupant properties, which allow a compact mapping to more complex structures in only a few occupant parameters.
  • a human model for example, a multi-body human model, ie in particular one that in a data structure rigid components, symbolizing, for example, limbs that are coupled, can be used.
  • a multi-body human model ie in particular one that in a data structure rigid components, symbolizing, for example, limbs that are coupled
  • other types of human models known in particular from medical technology are conceivable, which can be used, for example those which can image the biomechanics right down to individual muscles. It should be noted at this point that ultimately there is no time criticality in determining the data structure: It is therefore quite conceivable to carry out more complex models and thus also more complex simulations in order to obtain the most reliable database possible.
  • the simulation can include a finite element simulation or be based on a finite element model.
  • a finite element simulation can be offered, which, moreover, is matched with suitably adapted human models, which can also be embodied, for example, as finite element models. Therefore, medical human models are particularly preferred for safety investigations in vehicles known simulation methods combined, where, as described, the use of the human model for the first time allows the comprehensive consideration of biomechanical relationships in accident situations and possibly other driving situations.
  • simulations are also carried out for at least one driving situation describing a general driving situation and / or at least some of the vehicle system parameters are also optimizing the comfort value describing the comfort of the occupant.
  • the main focus of the present invention is therefore on safety aspects, it is quite conceivable, for example in the context of a secondary optimization criterion and / or a weighted optimization target function, to perform an analysis of the simulation results also with regard to comfort criteria.
  • the procedure in the evaluation of the simulation results is designed so that the remaining margin for the vehicle system parameters, which remains beyond ensuring the lowest possible risk of injury, is used to optimize the comfort of the occupant (secondary optimization criterion).
  • the model parameter sets may preferably cover a space formed from real human data with respect to the occupant characteristics, in particular more densely for denser human data.
  • the model parameter sets are therefore based in their selection on the properties of real people, whereby preferably the random choice made on the basis of the finite number of model parameter sets simulates the frequency distribution in civilization as it were. If, for example, a large number of people have certain occupant characteristics, a higher sampling rate is chosen here by the model parameters than in the case of occupant characteristics, which have few people in order to be able to store the most suitable data for the most frequently occurring cases.
  • the real human data it is particularly expedient for the real human data to be retrieved from at least one database comprising a large number of people, in particular from an anthropomorphic database and / or a medical database.
  • Anthropomorphic databases are often anonymized and publicly available in states, with often medical institutions provide anonymized medical databases, so far mostly used for medical research purposes.
  • Such information sources are also used with particular advantage in the context of the present invention in order to be able to compile model parameter sets as close to reality as possible.
  • a particularly preferred development of the present invention provides that real accident data describing real accident data from a real accident database are used as accident data records.
  • accident databases which contain a large number of real accidents of varying degrees of detail.
  • Such accident databases can be used with particular advantage in the context of the present invention in order to make a judgment based on a number of real, actually occurred accidents, which settings of the vehicle system result in minimal injury to a person described by a model parameter set. This further increases the realism of the method according to the invention.
  • load cases descriptive can be used. These relate in particular to experimental situations and / or situations intended for driving tests, which are used for tests of safety systems or define requirements for them. Such load cases may be defined by law or based on consumer protection requirements.
  • the invention also relates to a method for operating at least one vehicle system in a motor vehicle, which is characterized in that an occupant properties of a certain seat seat assignable or assigned occupant descriptive model parameter set is received, depending on the received model parameter set from a in an inventive Creation method determined vehicle structure parameter set is determined and the vehicle system is set according to the vehicle system parameter set. All statements on the creation method according to the invention apply, of course, to the operating method according to the invention.
  • the operating method according to the invention thus relates to the specific application of the determined data structure in a motor vehicle. For this purpose, a model parameter set is accepted for an occupant located at a certain seat, whereupon, based on the data structure, the optimum vehicle system parameters for this occupant at this seat can be determined automatically.
  • the received model parameter set is at least partially read out from a data carrier carried by the occupant and / or at least partially determined by at least one occupant sensor of the motor vehicle and / or after identification of the occupant from an occupant database of the motor vehicle. is read. Consequently, different, also combinable, possibilities are conceivable in order to obtain a model parameter set of the current occupant.
  • the model parameter set is read from a data carrier of the occupant. For this purpose, it is particularly appropriate to at least partially store the model parameter set on a vehicle key.
  • At least a portion of the received model parameters were determined by measuring the occupant using a medical imaging technique.
  • medical imaging methods currently exist that allow the necessary occupant properties for a biometric assessment and thus the use of the data structure to be accessed with extremely little stress.
  • a geometric three-dimensional body model can be derived from the image data, from which in turn the anatomical and medical parameters relevant to the vehicle function can be derived, specifically the model parameters over which the data structure corresponding optimal vehicle system parameters can be retrieved.
  • the invention also relates to a motor vehicle, comprising a trained for carrying out the operating method of the invention control unit. All statements concerning the method of creation according to the invention and the operating method according to the invention can be analogously applied to the motor vehicle according to the invention, with which the advantages already mentioned can be obtained.
  • Fig. 1 is a sketch for explaining the inventive method
  • Fig. 2 is a schematic diagram of a motor vehicle according to the invention.
  • FIG. 1 shows how, according to the invention, optimal adjustment of vehicle systems to current occupants of a motor vehicle can take place, so that the greatest possible safety and, as a secondary optimization target, also a high level of comfort can be achieved.
  • a biometric human model which is integrated into simulations of accident situations and possibly other driving situations, in order to generate a data structure from which suitable vehicle occupant properties can be derived for specific occupant characteristics of a current occupant.
  • first model parameters 3 for the parameterizable, biomechanical human model are compiled, which cover the occupant characteristics occurring in the population as comprehensively as possible, whereby for ranges of values of occupant characteristics, which may occur particularly frequently, a denser occupation of the model parameter space can also be selected.
  • an accident database 4 is used in which data are stored on a large number of real accidents that have occurred in reality. From these, a plurality of representative accident records are selected.
  • the data structure 6, which is designed here as a characteristic map is determined.
  • the optimization method 5 forms a framework for simulations 7 on which the optimization is based. Specifically, for each model parameter set 3 simulations 7 are performed with all accident records, possibly additionally with driving situation data sets that describe general, so not an accident corresponding driving situations.
  • the data structure 6 is derived, which as such associates any desired model parameter sets, ie occupant characteristics of actual occupants, with correspondingly optimal vehicle system parameters.
  • the data structure 6 is formed in the present example as a map.
  • the map is stored in a memory device of a control device of the motor vehicle.
  • a medical image data record 8 of the corresponding occupant is recorded in the exemplary embodiment illustrated here.
  • the required occupant properties are derived therefrom, so that a specific model parameter set 10 relating to an actual occupant results, which in a data carrier assigned to the occupant or even in regular use of the motor vehicle by the occupant in the motor vehicle itself Inmate database can be saved.
  • an optimal vehicle system parameter set is determined in a step 1 1 using the data structure 6 in a quick and simple manner.
  • a step 12 symbolizes the setting of the vehicle systems in accordance with the vehicle system parameters determined in step 1 1, wherein in the present case, seats 13, airbags 14 and belt systems 15 are shown by way of example as vehicle systems. As indicated, it is of course possible to control further vehicle systems, in particular those relating to the safety of the occupant.
  • occupant parameters are used as model parameters which describe the occupant characteristics according to gender, height, weight, weight distribution, physique, skeletal geometry, skeletal constitution and previous medical damage.
  • model parameters which describe the occupant characteristics according to gender, height, weight, weight distribution, physique, skeletal geometry, skeletal constitution and previous medical damage.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a motor vehicle 16 according to the invention, which has a control unit 17 for carrying out the operating method.
  • a data structure 6 is stored in the control unit 17.
  • the control unit 17 is connected to the vehicle systems to be controlled, here again by way of example seats 13, airbags 14 and belt systems 15.
  • a connection to an interface 19 can be established via the bus system, via which model parameter sets can be received.
  • model ID records relating to current occupants can also be retrieved from an occupant database 21 stored in a memory device 20 when an occupant is identified via a corresponding identification device (not shown here).

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Abstract

Verfahren zum Erstellen einer zur Einstellung wenigstens eines Fahrzeugsystems, insbesondere Sicherheitssystems, eines Kraftfahrzeugs (16) in Abhängigkeit wenigstens einer Insasseneigenschaft eines Insassen zu verwendenden Datenstruktur (6), wobei ein durch wenigstens einen eine Insasseneigenschaft beschreibenden Modellparameter parametrierbares, biomechanisches Menschmodell verwendet wird, wobei durch für das Kraftfahrzeug (16) durchgeführte Simulationen (7) für mehrere Modellparametersätze (3) und mehrere jeweils einen Unfall beschreibende Unfalldatensätze bezüglich eines die Sicherheit des durch das Menschmodell beschriebenen Insassen beschreibenden Sicherheitswerts für jeweils einen Modellparametersatz (3) optimierte Fahrzeugsystemparameter des wenigstens einen Fahrzeugsystems ermittelt und zur Erstellung der Modellparametern Fahrsystemparameter zuordnenden Datenstruktur (6) verwendet werden.

Description

Verfahren zur Erstellung einer Datenstruktur, Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugsystems und Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erstellen einer zur Einstellung wenigstens eines Fahrzeugsystems, insbesondere Sicherheitssystems, eines Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit wenigstens einer Insasseneigenschaft eines Insassen zu verwendenden Datenstruktur, ein Verfahren zum Betrieb von wenigstens einem Fahrzeugsystem in einem Kraftfahrzeug und ein Kraftfahrzeug.
In modernen Kraftfahrzeugen existieren eine Vielzahl von Möglichkeiten, Fahrzeugkomponenten über entsprechende Fahrzeugsysteme auf den individuellen Fahrer beziehungsweise Insassen einzustellen. Hierzu ist es beispielsweise bekannt, manuell und/oder elektrisch Sitzkomponenten, das Lenkrad und dergleichen zu positionieren. Inzwischen wurde auch bereits vorgeschlagen, einen Teil dieser Fahrzeugkomponenten beziehungsweise Fahrzeugsysteme automatisch aufgrund von Informationen über den Insassen einzustellen. So ist es beispielsweise bekannt, Sitzbelegungssensoren, in Sitzen verbaute Gewichtssensoren, Innenraumkameras und dergleichen Kenngrößen des Insassen zu ermitteln, beispielsweise seine Größe oder sein Gewicht, wobei den entsprechenden Kenngrößen des Insassen fest entsprechende Einstellungen insbesondere hinsichtlich des Komforts zugeordnet sind.
Dennoch hat sich in der Praxis gezeigt, dass derartige Maßnahmen nicht in allen Fällen ausreichend sind, um beispielsweise Rückhaltesysteme, Sitzeinstellungen, Spiegeleinstellungen und dergleichen optimal für den jeweiligen Insassen zu wählen. Es besteht mithin ein Bedarf zur Verbesserung solcher automatischer Einstellungsmöglichkeiten auf den Insassen in Kraftfahrzeugen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine demgegenüber verbesserte, automatische Einstellung von Fahrzeugsystemen auf individuelle Insassen eines Kraftfahrzeugs zu ermöglichen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Verfahren zum Erstellen einer zur Einstellung wenigstens eines Fahrzeugsystems, insbesondere Sicherheitssystems, eines Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit wenigstens einer Insasseneigenschaft eines Insassen zu verwendenden Datenstruktur vorgesehen, welches sich dadurch auszeichnet, dass ein durch wenigstens einen eine Insasseneigenschaft beschreibenden Modellparameter parametrierba- res, biomechanisches Menschmodell verwendet wird, wobei durch für das Kraftfahrzeug durchgeführte Simulationen für mehrere Modellparametersätze und mehrere jeweils einen Unfall beschreibende Unfalldatensätze bezüglich eines die Sicherheit des durch das Menschmodell beschriebenen Insassen beschreibenden Sicherheitswerts für jeweils einen Modellparametersatz optimierte Fahrzeugsystemparameter des wenigstens einen Fahrzeugsystems ermittelt und zur Erstellung der Modellparametern Fahrsystemparameter zuordnenden Datenstruktur verwendet werden.
Erfindungsgemäß wird mithin eine Simulation mit einem (virtuellen, also softwarebasierten) Menschmodell genutzt, um eine Datenstruktur aus den Simulationsergebnissen abzuleiten, die dann in einem Kraftfahrzeug abgespeichert werden kann, um ein Fahrzeugsystem automatisch zur Einstellung auf einen Insassen zu betreiben. Zum Betrieb des Fahrzeugsystems werden dann Insasseneigenschaften eines aktuellen Insassen ermittelt, wonach es die Datenstruktur ermöglicht, entsprechende Fahrzeugsystemparameter, die optimal auf den aktuellen Insassen abgestimmt sind, zu ermitteln und zur Einstellung des Fahrzeugsystems zu verwenden. Dabei kann die Datenstruktur insbesondere als eine Datenbank und/oder ein Datenkennfeld ermittelt werden, wobei erfindungsgemäß die Verwendung eines Datenkennfelds bevorzugt wird, um möglichst einfach und schnell eine automatische Einstellung wenigstens eines Fahrzeugsystems auf einen aktuellen Insassen zu ermöglichen. Bei der hier beschriebenen Idee wird ausgenutzt, dass Menschmodelle, die insbesondere für biomechanische Simulationen ideal nutzbar sind, im Bereich der Medizin bereits bekannt wurden. Während bislang ein Optimieren von beispielsweise Sicherheitssystemen meist anhand von Fahrversuchen mit einem Dummy durchgeführt wurde, der allerdings einen Menschen hinsichtlich der Biomechanik nur ungenügend nachbildet, wurde nun ein Mittel gefunden, um eine deutliche Verbesserung der Ermittlung von auf individuelle Insassen abgestimmten Fahrzeugsystemparametern zu ermöglichen. Besonders vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, dass inzwischen auch eine Vielzahl wenig belastender, bildgebender medizinischer Verfahren existiert, mit denen die benötigten Insasseneigenschaften auch für aktuelle Insassen ermittelt werden können, mithin hinreichend genaue Informationen zur Biomechanik bestimmbar sind, beispielsweise bezüglich des Skeletts.
Neben dem Menschmodell wird in der Simulation zweckmäßigerweise auch ein Kraftfahrzeugmodell verwendet, das wenigstens alle für das wenigstens eine Fahrzeugsystem und dessen Einstellung relevanten Eigenschaften abdeckt. Nachdem die vorliegende Erfindung insbesondere auf die Erhöhung der Sicherheit des Insassen abzielt, wird vorgeschlagen, mehrere jeweils einen Unfall beschreibende Unfalldatensätze zu verwenden, um die optimalen Fahrzeugsystemparameter zu bestimmen. Es wird mithin für jeden Modellparametersatz jeweils wenigstens eine Simulation mit jedem Unfalldatensatz durchgeführt. So wird die verfügbare Unfalldatenbasis maximal ausgenutzt, um vergleichbare optimierte Fahrzeugsystemparameter für jeden Modellparametersatz ermitteln zu können.
Auf diese Weise wird mit Menschmodellsimulationen eine detaillierte modellspezifische Datenstruktur, die auch als Simulationsmatrix bezeichnet werden kann, aufgebaut, die in Kraftfahrzeugen eingespeichert werden kann, um Fahrzeugsysteme auf aktuelle Insassen anzupassen. Hierdurch wird im Kraftfahrzeug eine individuelle Abstimmung der Fahrzeugsysteme auf die spezifischen anatomischen und medizinischen Eigenheiten des Insassen erlaubt, was einen hohen Komfort- und Sicherheitsgewinn bedeutet. Die indi- viduelle Einstellung von Sicherheitsfunktionen ermöglicht die optimale Voreinstellung der Insassenschutzsysteme auf den individuellen Insassen und damit ein Höchstmaß an persönlichem Schutzpotential.
Vorzugsweise werden als Modellparameter wenigstens eine Insasseneigenschaft aus der Gruppe umfassend Geschlecht, Größe, Gewicht, Gewichtsverteilung, Körperbau, Skelettgeometrie, Skelettkonstitution und medizinische Vorschädigungen beschreibende Insassenparameter verwendet. Wie bereits beschrieben, ist wesentlich für das Menschmodell und die durchgeführte Simulation, dass die Biomechanik möglichst korrekt, vollständig und den konkreten Insassen beschreibend abgebildet werden kann. Vorteilhaft ist ferner, dass für derartige Insasseneigenschaften bereits Klassifizierungsund Abstraktionssysteme, insbesondere aus der Medizin, existieren, die eine kompakte Abbildung auf komplexere Strukturen in nur wenigen Insassenparametern erlauben.
Als Menschmodell kann beispielsweise ein Mehrkörper-Menschmodell, insbesondere also eines, das in einer Datenstruktur starre Komponenten, symbolisierend beispielsweise Gliedmaßen, die gekoppelt sind, abbildet, verwendet werden. Es sind jedoch auch andere, insbesondere aus der Medizintechnik bekannte Menschmodelle denkbar, die eingesetzt werden können, beispielsweise solche, die die Biomechanik bis hin zu einzelnen Muskeln abbilden können. Dabei sei an dieser Stelle angemerkt, dass letztlich bei der Ermittlung der Datenstruktur keine Zeitkritikalität besteht: Es ist mithin durchaus denkbar, komplexere Modelle und somit auch komplexere Simulationen durchzuführen, um eine möglichst verlässliche Datenbasis zu erhalten.
Die Simulation kann eine Finite-Elemente-Simulation umfassen bzw. auf Basis eines Finite-Elemente-Modells erfolgen. Gerade für Vorgänge, in denen es um komplexere Bewegungsvorgänge geht, kann sich eine derartige Finite-Elemente-Simulation anbieten, die im Übrigen mit entsprechend ange- passten Menschmodellen, die beispielsweise auch als Finite-Elemente- Modelle ausgebildet sein können, abgestimmt ist. Besonders bevorzugt werden mithin medizinische Menschmodelle mit für Sicherheitsuntersuchungen in Kraftfahrzeugen bekannten Simulationsmethoden kombiniert, wobei, wie beschrieben, die Verwendung des Menschmodells erstmalig die umfassende Berücksichtigung biomechanischer Zusammenhänge in Unfallsituationen und gegebenenfalls sonstigen Fahrsituationen ermöglicht.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass neben den Unfalldatensätzen Simulationen auch für wenigstens einen eine allgemeine Fahrsituation beschreibenden Fahrsituati- onsdatensatz durchgeführt werden und/oder wenigstens ein Teil der Fahrzeugsystemparameter auch einen den Komfort des Insassen beschreibenden Komfortwert optimierend gewählt werden. Während der hauptsächliche Fokus der vorliegenden Erfindung mithin auf Sicherheitsaspekten liegt, ist es durchaus denkbar, beispielsweise im Rahmen eines sekundären Optimierungskriteriums und/oder einer gewichteten Optimierungszielfunktion, auch im Hinblick auf Komfortkriterien eine Analyse der Simulationsergebnisse vorzunehmen. Bei der nachfolgenden Anwendung der Datenstruktur im Kraftfahrzeug ist mithin nicht nur eine möglichst sichere Einstellung gegeben, sondern es wird auch auf den Komfort des Insassen Rücksicht genommen. Insbesondere wird das Vorgehen bei der Auswertung der Simulationsergebnisse so gestaltet, dass der verbleibende Spielraum für die Fahrzeugsystemparameter, der über die Sicherstellung einer möglichst geringen Verletzungsgefährdung hinaus verbleibt, zur Optimierung des Komforts des Insassen genutzt wird (sekundäres Optimierungskriterium).
Zweckmäßig ist es, wenn die Fahrzeugsystemparameter im Rahmen eines Optimierungsverfahrens und bei wiederholter Durchführung und/oder Aktualisierung von Simulationsvorgängen bis zum Auffinden des Optimums variiert werden. Es kann mithin die einzelnen Simulationen im Rahmen eines Modellparametersatzes übergreifend ein üblicher Optimierungsalgorithmus eingesetzt werden, um auf strukturierte Weise optimale Fahrzeugsystemparameter auffinden zu können, sei es lediglich bezogen auf die Sicherheit, sei es zusätzlich (sekundär) noch einen Komfortwert optimierend. Im Stand der Technik grundsätzlich bekannte Optimierungsverfahren können eingesetzt werden. Bevorzugter Weise können die Modellparametersätze einen aus realen Menschdaten bezüglich der Insasseneigenschaften gebildeten Raum abdecken, insbesondere für dichter auftretende Menschendaten dichter abtasten. Die Modellparametersätze basieren mithin in ihrer Auswahl auf Eigenschaften realer Menschen, wobei bevorzugt die aufgrund der endlichen Zahl der Modellparametersätze getroffene Stichprobenwahl die Häufigkeitsverteilung in der Menschheit sozusagen nachbildet. Weisen also beispielsweise eine große Anzahl von Menschen bestimmte Insasseneigenschaften auf, wird hier eine höhere Abtastung durch die Modellparameter gewählt als bei Insasseneigenschaften, die eher wenige Menschen aufweisen, um für die am häufigsten vorkommenden Fälle die geeignetsten Daten vorhalten zu können.
Dabei ist es im Übrigen besonders zweckmäßig, wenn die realen Menschendaten aus wenigstens einer eine Vielzahl von Menschen umfassenden Datenbank abgerufen werden, insbesondere aus einer anthropomorphischen Datenbank und/oder einer medizinischen Datenbank. Anthropomorphische Datenbanken liegen häufig anonymisiert und öffentlich zugänglich in Staaten vor, wobei zudem häufig medizinische Institutionen anonymisierte medizinische Datenbanken, bislang meist genutzt zu medizinischen Forschungszwecken, bereitstellen. Derartige Informationsquellen werden mit besonderem Vorteil auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung genutzt, um möglichst realitätsnah Modellparametersätze zusammenstellen zu können.
Entsprechend sieht eine besonders bevorzugte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vor, dass als Unfalldatensätze real stattgefundene Unfälle beschreibende Realunfalldaten aus einer Realunfalldatenbank verwendet werden. Gerade im Hinblick auf die Weiterentwicklung von Sicherheitssystemen an sich beziehungsweise die Neuentwicklung von Sicherheitssystemen wurde bereits vorgeschlagen, Unfalldatenbanken, die eine Vielzahl realer Unfälle in verschiedenem Detailgrad enthalten, zur Verfügung zu stellen. Derartige Unfalldatenbanken können mit besonderem Vorteil auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, um anhand einer Anzahl realer, tatsächlich stattgefundener Unfälle eine Beurteilung vornehmen zu können, welche Einstellungen der Fahrzeugsystem zu minimalen Verletzungen bei einem durch einen Modellparametersatz beschriebenen Menschen führen. Dies erhöht die Realitätsnähe des erfindungsgemäßen Verfahrens weiter.
Als Unfalldatensätze können jedoch auch sogenannte Lastfälle beschreibende verwendet werden. Diese betreffen insbesondere experimentelle Situationen und/oder für Fahrversuche vorgesehene Situationen, die für Tests von Sicherheitssystemen genutzt werden bzw. Anforderungen an diese definieren. Derartige Lastfälle können gesetzlich festgelegt sein oder auf Verbraucherschutzanforderungen beruhen.
Neben dem Erstellungsverfahren betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Betrieb von wenigstens einem Fahrzeugsystem in einem Kraftfahrzeug, welches sich dadurch auszeichnet, dass ein Insasseneigenschaften eines einem bestimmten Sitzplatz zuordenbaren oder zugeordneten Insassen beschreibender Modellparametersatz empfangen wird, in Abhängigkeit des empfangenen Modellparametersatzes aus einer in einem erfindungsgemäßen Erstellungsverfahren ermittelten Datenstruktur ein Fahrzeugsystemparametersatz ermittelt wird und das Fahrzeugsystem gemäß dem Fahrzeugsystemparametersatz eingestellt wird. Sämtliche Ausführungen zum erfindungsgemäßen Erstellungsverfahren gelten für das erfindungsgemäße Betriebsverfahren selbstverständlich fort. Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren betrifft also die konkrete Anwendung der ermittelten Datenstruktur in einem Kraftfahrzeug. Hierzu wird ein Modellparametersatz für einen an einem bestimmten Sitzplatz befindlichen Insassen entgegengenommen, woraufhin automatisch aufgrund der Datenstruktur die für diesen Insassen an diesem Sitzplatz optimalen Fahrzeugsystemparameter bestimmt werden können.
Dabei kann vorgesehen sein, dass der empfangene Modellparametersatz wenigstens teilweise aus einem von dem Insassen mit sich geführten Datenträger ausgelesen wird und/oder wenigstens teilweise von wenigstens einem Insassensensor des Kraftfahrzeugs ermittelt wird und/oder nach einer Identifikation des Insassen aus einer Insassendatenbank des Kraftfahrzeugs aus- gelesen wird. Es sind mithin verschiedene, auch kombinierbare, Möglichkeiten denkbar, um einen Modellparametersatz des aktuellen Insassen zu erhalten. Zunächst ist es möglich, dass der Modellparametersatz von einem Datenträger des Insassen ausgelesen wird. Hierzu bietet es sich insbesondere an, den Modellparametersatz wenigstens teilweise auf einem Fahrzeugschlüssel zu speichern. Als zweckmäßig hat es sich jedoch auch erwiesen, RFID-Tags zu verwenden oder gar NFC-Vorrichtungen mit entsprechender Speichereinrichtung, wobei sich insbesondere bei kurzreichweitiger Übertragung oder eindeutiger Zuordnung (beispielsweise Fahrzeugschlüssel - Fahrer) auf einfache Art und Weise auch die Zuordnung zu einem Sitzplatz ergeben kann. Selbstverständlich ist es zudem denkbar, Insasseneigenschaften des aktuellen Insassen aus Sensordaten von Insassensensoren abzuleiten, beispielsweise einer Innenraumkamera und/oder eines Gewichtsensors, was jedoch insgesamt weniger bevorzugt ist, da hiermit Messungen nur bis zu einem bestimmten Grad genau sind. Benutzt eine bestimmte, vorhersehbare Personengruppe das Kraftfahrzeug, kann selbstverständlich auch vorgesehen sein, Insasseneigenschaften dieser Benutzer beschreibende Parametersätze in einer Speichereinrichtung des Kraftfahrzeugs abzulegen, insbesondere also in einer Insassendatenbank, woher sie nach Identifikation des entsprechenden Insassen innerhalb des Kraftfahrzeugs abgerufen werden können. Dabei können beliebige Identifikationseinrichtungen vorgesehen sein, beispielsweise personalisierte Autoschlüssel, Verknüpfungen zu Mobilgeräten, Fingerabdruckscanner, sonstige biometrische Sensoren, PIN- Eingaben und dergleichen.
Vorzugsweise wurden wenigstens ein Teil der empfangenen Modellparameter durch Vermessung des Insassen mit einem medizinischen Bildgebungs- verfahren ermittelt. Wie bereits erwähnt wurde, existieren aktuell medizinische bildgebende Verfahren, die äußerst belastungsarm die notwendigen Insasseneigenschaften für eine biometrische Beurteilung und mithin die Nutzung der Datenstruktur zugänglich werden lassen. Rein beispielhaft sei hier auf das von der Firma Braincon Technologies vorgeschlagene„EOS ima- ging" verwiesen. Andere, ähnliche Technologien, die auch eine Einschätzung von Insasseneigenschaften, insbesondere hinsichtlich des Skeletts, erlau- ben, wurden auch bereits im Hinblick auf Sicherheitstechnologien vorgeschlagen. Insbesondere kann also, nachdem der Körper der Insassen durch ein geeignetes medizinisches bildgebendes Verfahren vermessen wurde, ein geometrisches dreidimensionales Körpermodell aus den Bilddaten abgeleitet werden, woraus wiederum die für die Fahrzeugfunktion relevanten anatomischen und medizinischen Parameter abgeleitet werden können, konkret die Modellparameter, über die in der Datenstruktur entsprechende optimale Fahrzeugsystemparameter abgerufen werden können.
Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug, aufweisend ein zur Durchführung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens ausgebildetes Steuergerät. Sämtliche Ausführungen zum erfindungsgemäßen Erstellungsverfahren und zum erfindungsgemäßen Betriebsverfahren lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug übertragen, mit welchen mithin ebenso die bereits genannten Vorteile erhalten werden können.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Skizze zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Verfahren, und
Fig. 2 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.
Fig. 1 zeigt, wie erfindungsgemäß eine optimale Einstellung von Fahrzeugsystemen auf aktuelle Insassen eines Kraftfahrzeugs erfolgen kann, so dass eine größtmögliche Sicherheit und als sekundäres Optimierungsziel auch ein hoher Komfort erzielt werden können. Zentral ist dabei die Verwendung eines biometrischen Menschmodells, welches in Simulationen von Unfallsituationen und gegebenenfalls sonstigen Fahrsituationen eingebunden wird, um eine Datenstruktur zu erzeugen, aus der für konkrete Insasseneigenschaften eines aktuellen Insassen geeignete Einstellungen der Fahrzeugsysteme abgeleitet werden können. Ausgehend von reale Menschdaten enthaltenden Datenbanken, hier beispielsweise einer anthropomorphischen Datenbank 1 und einer medizinischen Datenbank 2, werden zunächst Modellparameter 3 für das parametri- sierbare, biomechanische Menschmodell zusammengestellt, die möglichst umfassend die in der Bevölkerung vorkommenden Insasseneigenschaften abdecken, wobei für Wertebereiche von Insasseneigenschaften, die besonders häufig vorkommen können, auch eine dichtere Besetzung des Modellparameterraums gewählt werden kann.
Gleichzeitig wird eine Unfalldatenbank 4 herangezogen, in der Daten zu einer großen Anzahl von real vorgekommenen Realunfällen gespeichert sind. Aus diesen wird eine Mehrzahl von repräsentativen Unfalldatensätzen ausgewählt.
Sodann wird im Rahmen eines Optimierungsverfahrens 5 die Datenstruktur 6, die hier als ein Kennfeld ausgebildet ist, ermittelt. Das Optimierungsverfahren 5 bildet einen Rahmen für Simulationen 7, die der Optimierung zugrunde liegen. Konkret werden für jeden Modellparametersatz 3 Simulationen 7 mit allen Unfalldatensätzen durchgeführt, gegebenenfalls zusätzlich noch mit Fahrsituationsdatensätzen, die allgemeine, also nicht einem Unfall entsprechende Fahrsituationen beschreiben. Nachdem dabei sowohl das Menschmodell, mithin die biomechanischen Eigenschaften des (hier gedachten) Insassen, als auch die relevanten Eigenschaften des Kraftfahrzeugs sowie der Fahrzeugsysteme berücksichtigt werden, ist eine Bewertung, konkret die Ermittlung eines Sicherheitswerts für eine Zielfunktion, für verschiedene Einstellungen der Fahrzeugsysteme, mithin verschiedene Fahrzeugsystemparametersätze, möglich; diese werden nun variiert, bis ein Optimum gefunden ist, welches zunächst den die Sicherheit des (hier gedachten) durch den gerade betrachteten Modellparametersatz 3 beschriebenen Insassen beschreibenden Sicherheitswert maximiert, zum anderen aber als sekundäres Optimierungsziel, insbesondere verbleibende Freiräume nutzend, auch einen Komfortwert maximiert, der den Komfort des (gedachten) Insassen beschreibt. Aus den optimalen Fahrzeugsystemparametern für alle Modellpa- rametersätze 3 wird dann die Datenstruktur 6 abgeleitet, die an sich beliebige Modellparametersätzen, also Insasseneigenschaften tatsächlicher Insassen, entsprechend optimale Fahrzeugsystemparameter zuordnet. Hierzu ist die Datenstruktur 6 im vorliegenden Beispiel als ein Kennfeld ausgebildet. Das Kennfeld wird in einer Speichereinrichtung eines Steuergeräts des Kraftfahrzeugs abgespeichert.
Um die Insasseneigenschaften in einem auf einen aktuellen Insassen bezogenen Modellparametersatz beschreiben zu können, wird im hier dargestellten Ausführungsbeispiel ein medizinischer Bilddatensatz 8 des entsprechenden Insassen aufgenommen. In einem Auswertungsschritt 9 werden hieraus die benötigten Insasseneigenschaften abgeleitet, so dass sich mithin ein konkreter, auf einen tatsächlichen Insassen bezogener Modellparametersatz 10 ergibt, der in einem dem Insassen zugeordneten Datenträger oder aber auch bei regelmäßiger Benutzung des Kraftfahrzeugs durch den Insassen im Kraftfahrzeug selbst in einer Insassendatenbank abgespeichert werden kann.
Sobald der den aktuellen Insassen beschreibende Modellparametersatz 10 empfangen wurde, wird in einem Schritt 1 1 unter Nutzung der Datenstruktur 6 auf schnelle und einfache Weise ein optimaler Fahrzeugsystemparametersatz bestimmt.
Ein Schritt 12 symbolisiert dabei die Einstellung der Fahrzeugsysteme gemäß den in Schritt 1 1 bestimmten Fahrzeugsystemparametern, wobei vorliegend beispielhaft als Fahrzeugsysteme Sitze 13, Airbags 14 und Gurtsysteme 15 beispielhaft gezeigt sind. Wie angedeutet, können selbstverständlich weitere insbesondere auf die Sicherheit des Insassen bezogene Fahrzeugsysteme angesteuert werden.
Es sei an dieser Stelle noch erwähnt, dass vorliegend als Modellparameter Insassenparameter verwendet werden, die die Insasseneigenschaften nach Geschlecht, Größe, Gewicht, Gewichtsverteilung, Körperbau, Skelettgeometrie, Skelettkonstitution und medizinische Vorschädigungen beschreiben. Somit ist eine optimale Grundlage für biomechanische Betrachtungen gegeben.
Fig. 2 ist eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 16, welches ein Steuergerät 17 zur Durchführung des Betriebsverfahrens aufweist. In dem Steuergerät 17 ist also beispielsweise eine Datenstruktur 6 abgelegt. Über ein Bussystem 18 ist das Steuergerät 17 mit den anzusteuernden Fahrzeugsystemen, hier wiederum beispielhaft Sitze 13, Airbags 14 und Gurtsysteme 15, verbunden. Ferner kann über das Bussystem eine Verbindung zu einer Schnittstelle 19 hergestellt werden, über die Modellparametersätze empfangen werden können. Gleichzeitig können auch bei Identifikation eines Insassen über eine entsprechende, hier nicht näher dargestellte Identifikationseinrichtung auf aktuelle Insassen bezogene Modellparametersätze aus einer in einer Speichereinrichtung 20 abgelegten Insassendatenbank 21 abgerufen haben.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1 . Verfahren zum Erstellen einer zur Einstellung wenigstens eines Fahrzeugsystems, insbesondere Sicherheitssystems, eines Kraftfahrzeugs (16) in Abhängigkeit wenigstens einer Insasseneigenschaft eines Insassen zu verwendenden Datenstruktur (6),
dadurch gekennzeichnet,
dass ein durch wenigstens einen eine Insasseneigenschaft beschreibenden Modellparameter parametrierbares, biomechanisches Menschmodell verwendet wird, wobei durch für das Kraftfahrzeug (16) durchgeführte Simulationen (7) für mehrere Modellparametersätze (3) und mehrere jeweils einen Unfall beschreibende Unfalldatensätze bezüglich eines die Sicherheit des durch das Menschmodell beschriebenen Insassen beschreibenden Sicherheitswerts für jeweils einen Modellparametersatz (3) optimierte Fahrzeugsystemparameter des wenigstens einen Fahrzeug Systems ermittelt und zur Erstellung der Modellparametern Fahrsystemparameter zuordnenden Datenstruktur (6) verwendet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Modellparameter wenigstens eine Insasseneigenschaft aus der Gruppe umfassend Geschlecht, Größe, Gewicht, Gewichtsverteilung, Körperbau, Skelettgeometrie, Skelettkonstitution und medizinische Vorschädigungen beschreibende Insassenparameter verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Simulation mit dem Menschmodell auf Basis eines Finite- Elemente-Modells und/oder eines Mehrkörper-Menschmodells erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass neben den Unfalldatensätzen Simulationen (7) auch für wenigstens einen eine allgemeine Fahrsituation beschreibenden Fahrsituati- onsdatensatz durchgeführt werden und/oder wenigstens ein Teil der Fahrzeugsystemparameter auch einen den Komfort des Insassen beschreibenden Komfortwert optimierend gewählt werden.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Fahrzeugsystemparameter im Rahmen eines Optimierungsverfahrens (5) unter wiederholter Durchführung und/oder Aktualisierung von Simulationsvorgängen (7) bis zum Auffinden des Optimums variiert werden.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Modellparametersätze (3) einen aus realen Menschdaten bezüglich der Insasseneigenschaften gebildeten Raum abdecken.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Unfalldatensätze reale stattgefundene Unfälle beschreibende Realunfalldaten aus einer Realunfalldatenbank (8) verwendet werden.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Datenstruktur (6) eine Datenbank und/oder ein Datenkennfeld ermittelt wird.
9. Verfahren zum Betrieb von wenigstens einem Fahrzeugsystem in einem Kraftfahrzeug (16),
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Insasseneigenschaften eines einem bestimmten Sitzplatz zu- ordenbaren oder zugeordneten Insassen beschreibender Modellpara- metersatz (10) empfangen wird, in Abhängigkeit des empfangenen Modellparametersatzes (10) aus einer in einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 ermittelten Datenstruktur (6) ein Fahrzeugsystemparametersatz ermittelt wird und das Fahrzeugsystem gemäß dem Fahrzeugsystemparametersatz eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass der empfangene Modellparametersatz (10) wenigstens teilweise aus einem von dem Insassen mit sich geführten Datenträger ausgelesen wird und/oder wenigstens teilweise von wenigstens einem Insassensensor des Kraftfahrzeugs (16) ermittelt wird und/oder nach einer Identifikation des Insassen aus einer Insassendatenbank (21 ) des Kraftfahrzeugs (16) ausgelesen wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass wenigstens ein Teil der empfangenen Modellparameter durch Vermessung des Insassen mit einem medizinischen Bildgebungsver- fahren ermittelt wurden.
Kraftfahrzeug (16), aufweisend ein zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 ausgebildetes Steuergerät (17).
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