CN101678805A - 用于驱动汽车乘员保护装置的方法和控制装置 - Google Patents

Abstract

提出了一种用于根据固体声信号驱动乘员保护装置的方法及控制设备。在此，根据事故信号和固体声信号进行所述驱动，其中，在所述驱动之前，根据至少一个发生在汽车结构中的摩擦过程对所述固体声信号进行评价。

Description

用于驱动汽车乘员保护装置的方法和控制装置

技术领域

本发明涉及根据独立权利要求所述类型的用于驱动乘员保护装置的方法和控制装置。

背景技术

在DE 37 29 019 A1中公开了一种用于触发安全装置的装置。其中，通过设置固体声传感器，使得所述装置能够区分与障碍物的碰撞和在重要的行驶条件下的其他相应的噪声及干扰，并对该与障碍物的碰撞进行分析。特别地，还使用了频谱分析仪。

发明内容

与之相比，根据本发明的用于驱动汽车乘员保护装置的方法和控制装置具有如下优点，即根据事故信号和固体声信号或者从该固体声信号中得出的参量来驱动所述乘员保护装置，其中，在进行所述驱动之前，先根据在汽车结构中发生的至少一个磨擦过程来评价所述固体声信号。

固体声信号是在汽车发生事故时通过不同的机制产生的，例如变形、断裂过程，但也可以通过非线性过程产生，例如磨擦过程。这些非线性过程难以再现，而且与速度的依赖关系也是非线性的。

根据本发明，在碰撞中对产生干扰的磨擦过程进行识别，以使这些磨擦过程能够有针对性地被屏蔽掉。产生干扰的磨擦过程总是发生在相同的汽车结构中，例如在横梁上。通过屏蔽这些因磨擦过程而产生的固体声信号，可以更好更早地识别出硬碰撞和软碰撞。因此，可以例如通过用于碰撞识别的不同算法路径来实现更好的碰撞等级辨别。从而在总体上也提高了误用的鲁棒性。在这里，误用是指不应引起触发的碰撞，例如在停车时产生的微小碰撞。通过根据本发明的方法和控制装置，可以例如避免使用用于侧面碰撞传感的气压传感装置或者避免使用外设的加速度传感器，这是因为，通过根据本发明的方法可以快速地报告事故的可信度测试结果。

通过根据本发明的方法和装置，改进了用于驱动乘员保护装置的固体声传感器信号的使用，并将该使用调整到了一个更可靠的基础之上。也可以使用从所述固体声信号中得出的信号，例如经过积分运算的固体声信号，来代替该固体声信号。

在本发明中，所述驱动是指激活或触发乘员保护装置。所述乘员保护装置可以是主动和被动的乘员保护装置，例如刹车、行驶动力学调节、安全气囊、安全带拉紧器、翻车保护弓架以及碰撞激活的额撑等。

在本发明中，所述固体声信号是指加速度传感装置的经过处理的高频信号，其中，所述处理例如指带通滤波和确定包络。从所述固体声信号中得出的参量例如是经过积分运算的固体声信号，其中，也可以使用其他的处理方法来得到该参量。所述参量可以包括多个单独的信号，该多个单独的信号也可以是从所述固体声信号中生成的不同的信号。

所述事故信号是指事故传感装置的信号，例如加速度传感装置、气压传感装置、环境传感装置或者固体声传感装置本身的信号。

如前文所述，所述磨擦过程是指可能导致较大固体声信号的汽车结构部件之间的磨擦。例如在碰撞盒(Crashbox)和横梁之间是螺旋连接的情况下，可能在碰撞的早期阶段产生横梁对碰撞盒的额外的碰撞，更确切地说，该碰撞是由在松开螺栓的纵向上的自由度所引起的不传递力的接触造成的。然而，还需注意其他的磨擦过程。

所述汽车结构是指汽车的底盘。

所述评价，正如在从属权利要求中说明的，例如是指阈值比较。此外，所述评价还可以指权重，增加或减少。

在本发明中，接口是以硬件和/或软件的形式进行设计的，其中，作为软件模块的软件形式的接口也可以设置在控制装置中作为分析电路的微控制器上或者其他的处理器上。所述接口可以由一个集成电路、多个集成电路、分立元件或者集成电路与分立元件的组合组成。

在本发明中，所述分析电路是指处理器，例如微控制器，其中，也可使用其他的处理器类型。在本发明中，甚至还可使用其他的集成电路或者由分立元件或多个集成电路所组成的结构。

这里，所述评价模块可以是分析电路的一部分，从而可以以硬件形式来识别该评价模块。然而，所述评价模块也可以是软件模块，即程序。这也同样适用于判决模块。

通过在从属权利要求中列出的措施和改进方案，能够有益地改善在独立权利要求中说明的用于驱动汽车乘员保护装置的方法和控制装置。

有利地，根据时间和/或速度和/或预位移来进行所述评价，其中，通过该评价来表明所述至少一个磨擦过程的特征。所述汽车结构与入侵度，即预位移，相关，并因此可通过该入侵度以恰当的方式对固体声信号进行加权或屏蔽。所述入侵度用于衡量碰撞物体侵入到汽车结构中的程度。所述相关使得可以根据真实的汽车结构，例如通过碰撞盒的横梁以及车架纵梁所得知的汽车结构，来对固体声进行基于模型的加权。通过变形路径或入侵度来分析所述固体声信号或从该固体声信号中得出的信号是有利的，这是因为，这样可以对由相应汽车结构的断裂过程的变形而产生的固体声信号进行映射或者识别。

汽车结构的毁坏是与特定的碰撞相关的，并且特别地是与碰撞的严重程度相关的。所述碰撞的严重程度是指事故的后果，例如以较高速度发生的碰撞会有较高的碰撞严重程度，而以较低速度发生的碰撞则会带来较低的碰撞严重程度。通过依赖于入侵度的阈值，可以根据汽车结构对固体声信号进行加权。同样有意义的是，借助减小速度量来确定的权重，因为各个汽车结构是以不同的硬度设计的。不同的结构会导致不同的能量耗用。根据时间和/或速度和/或预位移对固体声信号以及从该固体声信号中得出的参量来进行评价具有如下优点，即存在简单可测量的或可确定的参量，对这些参量来说已有在安全气囊电子学领域的较多的经验积累。可以通过对加速度信号进行积分运算来确定所述速度，并可通过双重积分运算来确定所述预位移。如前文所述，所述预位移和所述速度都与磨擦过程相关。

通过时间参量、速度参量以及预位移参量确定出优选地用于所述固体声信号或者从该固体声信号中得出的参量的第一阈值，并根据第一阈值比较来进行所述评价。也就是说，所述固体声信号必须超过所述第一阈值，从而才能使该固体声信号在事故信号的分析方面对主算法产生影响。

然后，根据所述评价，对用于所述事故信号的第二阈值进行分析。也就是说，可以使用所述固体声信号的绝对值或者从该固体声信号中得出的信号或者所述阈值和所述固体声信号之间的差值，来选择所述第二阈值。这可以例如通过所谓的查找表来进行。然而，也可以定义一个公式，从而之后根据该公式计算并输出特征曲线。所述公式可以基于经验观察和/或分析观察。

此外，还可以根据关于汽车结构的数据，例如关于横梁与碰撞盒之间的连接类型的数据，来进行所述评价。这可以更好地确定用于所述事故信号和所述固体声信号或者从该固体声信号中得出的信号的阈值。因此，能使触发变得更加准确。所述数据包括碰撞盒、碰撞盒的容许负荷以及横梁与碰撞盒之间的连接类型。为此，还可以使用其他数据。特别地，这些数据可以具有关于横梁与碰撞盒之间的连接类型的信息，例如该连接是设计为焊接连接的还是设计为螺旋连接的。

此外还有利地，可以根据所述固体声信号或从该固体声信号中得出的信号以及所述时间和/或所述速度和/或所述预位移，在硬碰撞和软碰撞之间进行判决。这可以更准确地继续处理已获得的信号。这里，所述硬碰撞与软碰撞之间的判决可以直接对所述主算法产生影响，其中，在该主算法中对事故信号得出是否要驱动所述乘员保护装置的判决。这里，所述硬碰撞与软碰撞之间的判决还可以在主算法中对所述阈值产生影响。在本发明中，还可以将所述决定与主算法中的其他结果进行逻辑综合。

此外还有利地，通过采用第二阈值比较来做出所述硬碰撞与软碰撞的判决，所述第二阈值比较是比较所述固体声信号的和从该固体声信号中得出的参量与第三阈值。所述用于第二阈值比较的第三阈值是根据所述时间和/或所述速度和/或所述预位移得到的。所述各个阈值可以例如通过以下方式来确定：使较严重的但不应触发乘员保护装置的碰撞正好位于该阈值之下，并且使得较轻微的但必须触发乘员保护装置的碰撞正好位于该阈值之上。也就是说，借助用于各辆汽车的已知参量，例如通过拟合程序，来应用相应的阈值。所述关于不应触发乘员保护装置的碰撞(误用)以及必须触发乘员保护装置的碰撞的数据可以从实验数据和/或仿真数据中得到。

此外还有利地，还将所述第一或第二阈值比较使用到对驱动判决的可信度测试中去。也就是说，检验所述固体声信号或从所述固体声信号中导出的参量是否超过了相应的阈值，并据此来设置可信度测试的标识。这可以在之后的主算法中得到检验。

附图说明

在附图中示出了本发明的实施例，并将在以下的描述中对其进行详细说明。

附图示出：

图1示出了根据本发明的控制装置在汽车中的方框图；

图2示出了在微控制器上的软件模块；

图3示出了第一信号流程图；

图4示出了第二信号流程图；

图5示出了汽车前端的示意图；

图6示出了关于固体声信号或者固体声信号特征量的时间图或速度图或预位移图；

图7示出了第二种关于固体声信号或者固体声信号特征的时间图或速度图或预位移图；

图8示出了第三种关于固体声信号或者固体声信号特征的时间图或速度图或预位移图。

具体实施方式

如前文所述，固体声信号是通过不同的机制产生的。对于碰撞识别来说，通过碰撞本身所产生的机制是十分重要的，例如变形或断裂过程。然而，虽然也是由碰撞产生的、但可能覆盖其他机制的信号的磨擦过程，例如覆盖变形或断裂过程的信号的摩擦过程，会带来干扰，并因此加大碰撞分析的难度或者可能使碰撞分析根本无法进行。例如在以15km/h发生的所谓的慢速AZT碰撞的情况下，横梁与碰撞盒会发生变形，这将导致很大的固体声信号。与之相反，在发生高速硬碰撞的情况下，例如在以56km/h发生的所谓的US NCAP的情况下，会发生例如横梁与碰撞盒等前端部件的极快的和同时的毁坏，并且在之后的过程中，车身纵梁和其他的汽车结构也会发生变形。

在碰撞中产生的固体声直接依赖于汽车的结构特征，其中，由于各种汽车结构是十分相像的，因而所述特征或所述固体声信号流程原则上可以适用于所有的汽车。因此，例如碰撞盒等个别元件的毁坏是依赖于速度的，其中，在这里，连接技术，例如在横梁与碰撞盒之间的螺旋连接或焊接连接，也起着十分重要的作用，这是因为这些连接技术可能引起磨擦过程。

速度以及横梁与碰撞盒之间的连接等因素可能造成：相对于必须触发乘员保护装置的碰撞ODB 40，固体声信号或从该固体声信号中得出的参量更容易在所谓不应触发乘员保护装置的碰撞AZT情况下失效，从而对于判决触发情况和不触发情况来说，全局的不依赖于时间的阈值不再够用。在这些情况下，根据本发明，提供了复杂的例如可通过时间、速度或入侵度而加以改变的阈值。这里，还可以使用其他的更准确的方法，例如模式识别或相关技术。如果磨擦过程是先验已知的，那么也可以例如将此类磨擦过程屏蔽掉。这里，还可以在频谱中对此类被屏蔽的信号进行插值。

固体声信号的推导量，在此处被称为信号量或特征量，优选地是指固体声信号的第一积分，其中，以实用的方式来构造积分，例如窗口积分或求和或滤波。

也可以通过时间、速度和入侵度的结合来确定复杂的阈值。

这里，本发明还可以代替外设的加速度传感器或用于侧面碰撞传感的气压传感器，或者代替例如用于气压传感器的可信度加速度传感器。

图1在一个方框图中示出了在汽车FZ中的根据本发明的控制装置SG。在控制装置SG的第一接口IF1处连接了位于控制装置SG外壳之外的固体声传感装置KS。该固体声传感装置KS也是加速度传感装置，其可以输出高频信号并因此输出固体声。这里，固体声传感装置KS可以位于控制装置SG内或者也可以位于一个传感器组内。此外，还可以将固体声传感器KS设置在另一个控制装置内。在第二接口IF2处连接了作为事故传感器的气压传感装置PPS以及加速度传感装置BS1，以将事故传感器信号传输到第二接口IF2上。这里，在控制装置SG内设置了第二加速度传感装置BS2。该加速度传感装置可以在不同的空间方向上都是灵敏的。优选地，气压传感装置PPS被设置在侧面，以检测侧面碰撞。接口IF1、IF2以及加速度传感装置BS2与作为分析电路的微控制器μC相连。微控制器μC根据这些信号确定是否应当进行对乘员保护装置进行驱动。如果应当要进行这样的驱动，那么就将信号，例如通过SPI(串行外设接口)总线，传输到驱动电路FLIC。然后，由同样可以作为单个集成电路、多个集成电路或者由分立元件和多个集成电路组合的形式存在的驱动电路FLIC去激活乘员保护装置PS。

根据本发明，具有评价模块的微控制器μC依赖于至少一个发生在汽车结构中的磨擦过程的固体声信号或从该固体声信号中得出的参量，例如固体声信号的第一积分，进行评价。这种依赖性是通过与采用预先确定的阈值或自适应的阈值或采用模式识别或采用相关技术或插值技术的相应的阈值进行比较而引入的。然后，如此经评价的固体声信号或者从该固体声信号中得出的经评价的参量进入到判决模块中，事故信号也进入到该判决模块中，以判决是否应驱动乘员保护装置。这里，评价模块和判决模块都是软件模块。然而，也可以为这些模块分配分开的硬件，从而使得评价模块和判决模块由不同的电路组成。这些电路可以设置在单个基底上或者设置在不同的基底上。

这里仅示出了对本发明来说所必需的元件。对装置或控制装置的运行来说还需要更多的元件。然而，出于简明的原因而未将这些元件示出。

如前文所述，接口IF1和IF2也可以以软件的形式进行设计，例如在微控制器μC自身上。

图2示出了位于微控制器μC上的软件模块的例子。这些软件模块例如包括用于连接加速度传感器BS2的接口IF3。此外，还示出了评价模块B、判决模块E和分析模块A。评价模块B和判决模块E执行前文说明的功能。然后，分析模块A根据判决模块E的判决结果产生驱动信号。这里，可以在软件模块方面采用任意的结构，其中，这些结构必须能执行前文提及的功能。

图3示出了第一信号流程图，该第一信号流程图图解说明了根据本发明的方法。固体声信号KS进入评价模块300，作为其他参数的时间、速度和预位移也进入到该评价模块中。这里，通过一重积分305和二重积分306，从加速度传感装置BS1、BS2得到的加速度304中分别求得速度dv和预位移ds。a，dv和ds这些参量也进入主算法中。这里，可能的替换方案是仅让a，dv和ds这些参量的子集进入主算法。还可以让其他未示出的参量进入到主算法中。

通过参量t，dv和/或ds来定义特征曲线，使固体声信号KS与该特征曲线进行比较。然后，在块301中检验固体声信号KS是否在特征曲线的上方。如果固体声信号KS是在特征曲线的上方，那么在块302中根据固体声信号或固体声信号与特征曲线的差值来选择应该在主算法中使用哪个用于一个或多个事故信号的阈值。接着，在主算法303中使用该阈值。

然而，如果在块301中确定固体声信号位于评价模块300中的阈值之下，那么该结果也会被传输到主算法中，并且不根据固体声信号选择阈值。

图4示出了与图3不同的另一个信号流程图。在这里，在块400中对固体声信号KS进行一次积分运算。因此，产生了一个从固体声信号KS中得到的参量，即第一积分。该参量既进入块401又进入块402。块401具有与块300相同的任务，即通过根据时间t和/或速度dv和/或预位移ds所进行的阈值比较来确定固体声信号KS是否指示触发情况。上述过程的结果在方法步骤403中进行检验，其中，在块401中超过特征曲线的情况下，再次对用于主算法405的阈值进行选择。如果未超过特征曲线，那么该结果会被传输到主算法405。此时，将直接来自块401的信号作为可信度测试信号传输到主算法405。通过对固体声进行分析，给出一条不同于对事故信号进行分析的独立的信号路径。通过两条这样的独立硬件路径可以进行可信度测试。

在块406中，例如通过前述的接口来提供加速度a，其中，与作为高频输出信号的固体声信号不同的是，该加速度a为低频输出信号。在块407中，通过对加速度a进行一次一重积分来确定速度v，然后在块408中，通过对速度v再进行一次一重积分来确定预位移ds。如前文所述，这些参量进入到块401和402。然而，这些参量还进入到主算法405中，其中，在这里，可以不让所有的参量a，dv，ds，而仅让它们的子集，例如dv和ds进入到主算法405中。

现在，在块402中，采用另一个阈值来检验：根据固体声信号的第一积分，涉及的是硬碰撞还是软碰撞。这里，也可以根据时间和/或速度和/或预位移来确定这条特征曲线。上述的检验结果同样也进入到主算法405中，并能细化在该主算法中的分析，或同样地对该分析进行可信度测试。

对本领域的技术人员来说，可以容易地从图3和图4中推得所有可能的和有意义的组合。

图5示出了具有保险杠50、横梁52以及安装在横梁52内的碰撞盒51的汽车前端示意图。横梁52和碰撞盒51之间可以通过焊接或螺栓固紧来连接。在螺栓固紧过程中，磨擦信号的值可能很大，从而根据本发明，必须考虑该磨擦信号。

图6示出了一个关于阈值的例子，该阈值判决：固体声信号是否指示触发乘员保护装置的碰撞。用附图标记60来表示所述阈值并根据碰撞试验来确定该阈值。纵坐标63表示固体声信号或从固体声信号中得出的特征，例如第一积分。横坐标表示时间和/或速度和/或预位移。点状虚线示出了所谓的不应触发乘员保护装置的碰撞61，即所谓的误用。对特征曲线60进行设计，使得这样的所谓不应触发乘员保护装置的碰撞61正好位于该特征曲线的下方。

虚线示出了所谓的应当触发乘员保护装置的碰撞62。因此，触发乘员保护装置的碰撞62应当位于特征曲线60的上方，从而使得根据采用阈值60的分析识别出触发情况。

图7示出了在坐标上用于固体声70的水平阈值72，以区分硬碰撞71和软碰撞73。这里，硬碰撞71和软碰撞73都可以分别意味着一个触发情况。该信息对驱动以及事故信号的分析来说具有重大的意义。在固体声信号中提供了水平的阈值。然而，该阈值也可以是具有坡度的。

图8示出了用于固体声特征量，即固体声信号80的第一积分，的阈值。这里，首先将阈值82设计成S型曲线，然后过渡到使该阈值具有轻微的坡度。该特征曲线是根据碰撞试验来确定的，即通过其仍然能把最大的软碰撞83与最小的硬碰撞81区分开来。

由于信号不是瞬间就超过这些阈值的，因而有必要观察一定的时间。根据本发明，这段观察时间也可根据经验来确定。为此，特别地，要进行碰撞试验。

Claims (10)

1.一种用于根据固体声信号(KS)驱动乘员保护装置(PS)的方法，其特征在于，根据事故信号和固体声信号或从该固体声信号中得出的参量来驱动所述乘员保护装置(PS)，在进行所述驱动之前，先根据至少一个发生在汽车结构中的磨擦过程对所述固体声信号或所述从该固体声信号中得出的参量进行评价。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据时间和/或速度和/或预位移来进行所述评价，其中，通过该评价来表明所述至少一个磨擦过程的特征。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述时间和/或所述速度和/或所述预位移确定用于所述固体声信号或所述从该固体声信号中得出的参量的第一阈值，并且通过第一阈值比较来进行所述评价。

4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，根据所述评价来选择用于所述事故信号的第二阈值。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据关于所述汽车结构的数据来进行所述评价。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述数据说明了至少一种碰撞盒与横梁之间的连接。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据所述固体声信号和所述时间和/或所述速度和/或所述预位移对硬碰撞和软碰撞进行区分。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，通过所述固体声信号或所述从该固体声信号中得出的参量的第二阈值比较进行所述区分，其中根据所述时间和/或所述速度和/或所述预位移来形成用于所述第二阈值比较的第三阈值。

9.根据权利要求3或8所述的方法，其特征在于，根据所述第一和/或第二阈值比较对所述驱动进行可信度测试。

10.一种用于驱动汽车乘员保护装置的控制装置，包括：

-第一接口(IF1)，该第一接口(IF1)提供了固体声信号(KS)或从该固体声信号(KS)中得出的参量；

-第二接口(IF2)，该第二接口(IF2)提供了事故信号；

-具有评价模块(D)和判决模块(E)的分析电路(μC)，该评价模块(D)根据至少一个发生在汽车结构中的磨擦过程对所述固体声(KS)或所述从该固体声中得出的信号进行评价，该判决模块(E)根据所述事故信号和所述经评价的固体声或所述从该固体声信号中得出的经评价的参量对所述驱动进行判决。

Images