DE102004035738A1

DE102004035738A1 - Einrichtung zum Auslösen eines Personenschutzsystems

Info

Publication number: DE102004035738A1
Application number: DE102004035738A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr. Brandmeier; Michael Feser
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2004-07-23
Filing date: 2004-07-23
Publication date: 2005-09-15

Abstract

Es wird eine Einrichtung zum Auslösen eines Personenschutzsystems in einem Kraftfahrzeug mit einer Sensorik (1) zum Erfassen eines Aufpralls eines Objekts auf das Fahrzeug sowie mit Mitteln (2) zum Auswerten der von der Sensorik gelieferten Signale, aus denen ein Auslösesignal zum Auslösen einer Schutzvorrichtung gewinnbar ist, beschrieben. Die Sensorik (1) weist einen ersten Sensor (3) auf, der dazu ausgebildet ist, Informationen über die Charakteristik des Aufpralls zu gewinnen, anhand denen die Mittel (2) zum Auswerten eine Auslöseentscheidung für die Schutzvorrichtung treffen können. Die Sensorik weist weiterhin einen auf Körperschall reagierenden, zweiten Sensor (4) auf, der ein Ausgangssignal an die Mittel (2) zum Auswerten ausgibt, aus dem ein Bestätigungskriterium ermittelt werden kann, ob ein Aufprall vorliegt oder nicht. Dabei wird durch die Mittel (2) zum Auswerten ein Auslösesignal nur dann ausgegeben, wenn das Bestätigungskriterium positiv ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Auslösen eines Personenschutzsystems in einem Kraftfahrzeug mit einer Sensorik zum Erfassen eines Aufpralls eines Objekts auf das Fahrzeug sowie mit Mitteln zum Auswerten der von der Sensorik gelieferten Signale, aus denen ein Auslösesignal zum Auslösen einer Schutzvorrichtung gewinnbar ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Erkennen des Aufpralls eines Objekts auf ein Fahrzeug.

Um die Insassen eines Kraftfahrzeugs im Falle eines Aufpralls eines Objekts auf das Fahrzeug zuverlässig schützen zu können, ist die zuverlässige Detektion eines Aufpralls und die sichere Auslösung eines Personenschutzsystems notwendig. Die zum Erkennen eines Aufpralls eingesetzte Sensorik muss dabei in möglichst kurzer Zeit Informationen über die Charakteristik des Aufpralls ermitteln können, damit ein oder mehrere geeignete Schutzvorrichtungen ausgelöst werden können. Die für eine sichere Erkennung zur Verfügung stehende Zeit ist dabei bei einem seitlichen Aufprall auf das Fahrzeug kürzer im Vergleich zu einem Frontalzusammenstoß.

Zur Erkennung von seitlichem Aufprallen werden im Türinnenraum angebrachte oder an tragenden Karosseriebauteilen befestigte Sensoren verwendet. Die Sensoren reagieren entweder auf Druck und/oder Verformungen oder eine durch den Aufprall verursachte Beschleunigung. Beschleunigungssensoren weisen gegenüber auf Druck und/oder Verformungen reagierenden Sensoren den Nachteil auf, dass diese an einem tragenden Karosseriebauteil angeordnet werden müssen, um zuverlässige Signale zu produzieren. Ist jedoch ein tragendes Karosseriebauteil gegenüber einem leicht verformbaren Bauteil wie einer Tür, einer Belastung ausgesetzt, so vergeht eine größere Zeit, die für die Auslösung der Schutzvorrichtung nicht mehr zur Verfügung steht.

Die hohen Qualitätsanforderungen im Sicherheitsbereich in der Automobiltechnik verlangen darüber hinaus eine Verifizierung der von einem Sensor gelieferten Signale, um teure und gefährliche Fehlauslösungen der Personenschutzsysteme zu vermeiden. Dazu kann beispielsweise ein zusätzlicher Sensor vorgesehen werden, dessen Ausgangssignal ebenfalls ausgewertet wird. Nur bei übereinstimmenden Signalen wird auf einen Aufprall reagiert und das Personenschutzsystem aktiviert. Ein zu dem beschriebenen Sensor zusätzlicher Sensor, z.B. benachbart im Türinnenraum, zur Verifizierung eines seitlichen Aufpralls erhöht die Kosten der Sicherheitseinrichtung allerdings erheblich, da sämtliche Bauteile, wie z.B. Verkabelung, aus Sicherheitsgründen ebenfalls doppelt vorgesehen werden müssen.

Eine Einrichtung zur Auslösung einer Sicherheitsvorrichtung in Form einer Rückhalteeinrichtung in Kraftfahrzeugen, in welcher zwei auf unterschiedlichen physikalischen Prinzipien basierende Sensoren eingesetzt werden, ist aus der EP 0 305 654 B1 bekannt. In der dort beschriebenen Einrichtung wird zur Erhöhung ihrer Zuverlässigkeit neben einem Beschleunigungsaufnehmer ein auf Körperschall reagierender Sensor vorgesehen, welcher in der Lage ist, aus den akustischen Leistungsspektren Richtung und Art des Aufpralls zu ermitteln und zur Herbeiführung einer Auslöseentscheidung an einen Prozessor weiterzugeben.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung zum Auslösen eines Personenschutzsystems in einem Kraftfahrzeug anzugeben, die eine verbesserte Zuverlässigkeit gegen Fehlauslösungen eines Personenschutzsystems durch Verifizierung einer Sensorentscheidung bietet und gleichzeitig kostengünstig realisierbar ist. Hierdurch wird zwar die Entscheidung, welches oder welche Rückhalteeinrichtung auszulö sen ist, verbessert. Eine Verifizierung, wie oben beschrieben, findet jedoch nicht statt.

Diese Aufgabe wird mit einer Einrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie mit einem Verfahren zum Erkennen des Aufpralls eines Objekts auf ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruches 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.

Erfindungsgemäß weist die Sensorik einen ersten Sensor auf, der dazu ausgebildet ist, Informationen über die Charakteristik des Aufpralls zu gewinnen, anhand denen die Mittel zum Auswerten eine Auslöseentscheidung für die Schutzvorrichtung treffen können, und weiterhin einen auf Körperschall reagierenden, zweiten Sensor, der ein Ausgangssignal an die Mittel zum Auswerten ausgibt, aus dem ein Bestätigungskriterium ermittelt werden kann, ob ein Aufprall vorliegt oder nicht, und wobei durch die Mittel zum Auswerten ein Auslösesignal nur dann ausgegeben wird, wenn das Bestätigungskriterium positiv ist.

Unter einem positiven Bestätigungskriterium wird hierbei verstanden, dass der Körperschallsensor einen Aufprall detektiert.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zum Auslösen eines Personenschutzsystems verfügt dabei über zwei redundante Sensoren. Der erste Sensor, der ein auf Druck reagierender Sensor, ein faseroptischer Sensor oder auch Pre-Crash-Sensor sein kann, gibt hierbei eine quantifizierte Aussage über den Ort und die Schwere eines Aufpralls wieder. Der zweite, auf Körperschall reagierende Sensor ist derart ausgestaltet, dass dieser über die Charakteristik des Aufpralls keine Aussage machen muss, jedoch in der Lage ist, aufgrund der sich in der Karosserie ausbreitenden Schallwellen zu bestimmen, ob ein Aufprall vorliegt oder nicht. Diese „Ja-/Nein-Entscheidung" sorgt für eine wesentliche Erhöhung der Zuverlässigkeit und schützt ins besondere vor gegebenenfalls teuren und gefährlichen Fehlauslösungen eines Personenschutzsystems.

Die Verwendung eines Körperschallsensors gegenüber jedem anderen Sensorprinzip weist den Vorteil auf, dass sich bei einem Aufprall entstehender Körperschall mit hoher Geschwindigkeit bis zu 5.000 m pro Sekunde im gesamten Fahrzeug ausbreitet. Die Erfassung dieser Körperschallsignale ist damit ohne Zeitverlust seit dem Aufprall möglich, so dass die Verifizierung eines Aufpralls annähernd in der Zeit möglich ist, in welcher die Signale des ersten Sensors ausgewertet werden.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist der erste Sensor an oder in einem verformbaren Bauteil der Karosserie derart angeordnet, dass das Bauteil unmittelbar beim Aufprall des Objekts einer Verformung unterzogen ist. Hierdurch kann die zwischen dem Aufprall und der Auslöseentscheidung gelegene Zeitspanne möglichst kurz gehalten werden, so dass die zur Verfügung stehende Zeit zur Auslösung eines Personenschutzsystems verwendet werden kann.

Die Erfindung ist besonders vorteilhaft für die Detektion eines seitlichen Aufpralls, da dort zwischen dem Aufprall auf das Kraftfahrzeug und der Auslösung der Schutzvorrichtung eine nur geringe Zeit für die Auslöseentscheidung zur Verfügung steht. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist deshalb der erste Sensor an einem seitlichen Karosseriebauteil zur Detektion eines Seitenaufpralls angeordnet. Der zweite Sensor ist hingegen an einer von der Aufprallstelle entfernten Stelle der Karosserie angeordnet. Hierdurch ergibt sich eine zusätzliche Erhöhung der Sicherheit der Schutzeinrichtung, da der zweite Sensor an einer – auch bei einem Aufprall – geschützten Stelle im Kraftfahrzeug angeordnet werden kann, wodurch die Funktionsfähigkeit auch durch einen starken Aufprall nicht in Frage gestellt ist.

Besonders bevorzugt sind die Mittel zum Auswerten an einem von dem ersten Sensor entfernten Karosseriebauteil angebracht, und der der zweite Sensor ist in dem Mittel zum Auswerten angeordnet.

Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn die Mittel zum Auswerten an einem tragenden Karosseriebauteil angeordnet sind, welches keiner oder einer nur geringen Deformation im Falle eines Aufpralls unterworfen ist. Ein solches tragendes Karosseriebauteil könnte der Mitteltunnel des Kraftfahrzeuges darstellen.

Um die Auslösung einer Schutzvorrichtung auch bei schweren Unfällen sicherzustellen, ist das Mittel zum Auswerten in der Regel an einem Ort in dem Kraftfahrzeug angeordnet, welches keinen hohen mechanischen Belastungen unterworfen ist, um keinesfalls eine Beschädigung des Mittels zum Auswerten zu provozieren. Durch eine Anordnung des zweiten Sensors in dem Mittel zum Auswerten ist diese Sicherheit auch für den zweiten Sensor gegeben. Dadurch ist sichergestellt, dass eine Verifizierung der von dem ersten Sensor gelieferten Signale in jedem Fall durchgeführt werden kann, so dass die Auslösung einer Schutzvorrichtung nicht durch einen durch den Aufprall beschädigten zweiten Sensor verhindert werden könnte.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sind die gleichen Vorteile verbunden, wie sie eingangs im Zusammenhang mit der Einrichtung erläutert wurden.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Erkennen des Aufpralls eines Objekts auf ein Fahrzeug wird mittels eines ersten Sensors ein Druck auf ein Karosseriebauteil oder eine Verformung eines Karosseriebauteils detektiert, woraus Informationen über die Charakteristik des Aufpralls gewonnen werden können und mittels eines zweiten Sensors werden sich in der Karosserie ausbreitende Körperschallwellen detektiert, aus denen ein Bestätigungskriterium für einen Aufprall ermittelbar ist.

Das erfindungsgemäße Schutzsystem wird gemäß einer Ausgestaltung nur dann ausgelöst, wenn das Bestätigungskriterium aufgrund der detektierten Körperschallwellen einem Aufprall entspricht.

Zusammengefasst besteht die Erfindung somit in der Kombination eines schnell reagierenden ersten Sensors mit einem auf Körperschall reagierenden zweiten Sensors in einem Systemverbund. Während die Zündentscheidung in einem Mittel zum Auswerten aufgrund der von dem ersten Sensor gelieferten Informationen getroffen wird, erfolgt die Bestätigung durch den als „Safing Controller" dienenden zweiten Sensor auf Basis der Auswertung von Körperschallinformationen.

Weitere Ausgestaltungen und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Einrichtung zum Auslösen eines Personenschutzsystems in einem Kraftfahrzeug in schematischer Darstellung, und
2 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer beispielhafte Anordnung der Sensoren.
In 1 ist eine erfindungsgemäße Einrichtung zum Auslösen eines Personenschutzsystems in einem Kraftfahrzeug dargestellt. Eine Sensorik 1 weist zwei redundante Sensoren 3, 4 aus. Bei dem ersten Sensor 3 handelt es sich bevorzugt um einen auf Druck reagierenden Sensor, einen Verformungen detektierenden faseroptischen Sensor oder einen Pre-Crash-Sensor. Prinzipiell kommen als erste Sensoren all diejenigen Sensortypen in Betracht, welche in der Lage sind, in möglichst kurzer Zeit seit einem Aufprall Informationen über die Charakteristik des Aufpralls auf das Kraftfahrzeug an ein Mittel 2 zum Auswerten zu liefern. Die Informationen über die Charak teristik des Aufpralls, die an das Mittel 2 zum Auswerten übertragen werden, sind in der Figur durch das Signal s1 repräsentiert. Der zweite Sensor 4 ist als Körperschall-Sensor ausgebildet und bevorzugt in dem Mittel 2 zum Auswerten angeordnet. Genauer ist in dem Mittel 2 zum Auswerten eine Auswerteschaltung 6 vorgesehen, welche die von dem ersten und zweiten Sensor gelieferten Signale s1 und s2 bewertet und miteinander verknüpft. Während der erste Sensor 3 Informationen über die Charakteristik des Aufpralls bereitstellt und somit einen Aufprall quantifiziert, beinhaltet die von dem zweiten Sensor 4 an die Auswerteschaltung 6 übermittelte Information (Signal s2) lediglich die Information, ob ein Aufprall vorliegt oder nicht. Nur wenn dieses Bewertungskriterium positiv ist, wird von dem Mittel 2 zum Auswerten bzw. der Auswerteschaltung 6 ein Signal s3 an die Schutzvorrichtung 5 ausgegeben, wodurch diese aktiviert wird. Bei letzterer kann es sich um einen Airbag und/oder einen Gurtstraffer und/oder einen Überrollbügel und ähnliches handeln.
Die Erfindung ist insbesondere bei der Überwachung eines seitlichen Aufpralls von Vorteil, bei dem zwischen dem Erkennen des Aufpralls und dem Auslösen des Personenschutzsystems nur wenig Zeit zur Verfügung steht. Soll, wie bei der vorliegenden Erfindung, die von dem ersten Sensor gelieferte Auslöseentscheidung verifiziert werden, so darf durch die Verifizierung kein Zeitverlust hinsichtlich des frühest möglichen Auslösezeitpunkts entstehen. Es ist somit für die Effizienz des Personenschutzsystems von entscheidender Bedeutung, dass durch die Verifizierung kein zeitlicher Verlust bis zum Abgeben des Auslösesignals s3 geschieht. Diese Anforderung lässt sich durch einen Körperschall-Sensor in idealer Weise erfüllen. Bei einem Aufprall entstehender Körperschall breitet sich mit hoher Geschwindigkeit bis zu 5.000 m pro Sekunde im gesamten Fahrzeug aus. Solange der Körperschall-Sensor an einem solchen Karosseriebauteil befestigt ist, welches Körperschallsignale überträgt, kann die Verifizierung des Aufpralls in annähernd der Zeitspanne erfolgen, in der das von dem ers ten Sensor gelieferte und ausgewertete Ergebnis vorliegt. Aufgrund der hohen Ausbreitungsgeschwindigkeit des Körperschallsensors kann der zweite Sensor 4 bevorzugt in dem Mittel 2 zum Auswerten angeordnet werden, so dass der Aufwand für Verkabelung und dergleichen minimal ist. Hierdurch ergibt sich eine sehr kosteneffiziente Lösung.
Anhand der in 2 gezeigten schematischen Darstellung, tragende Karosseriebauteile eines Kraftfahrzeugs zeigt, wird die Erfindung nochmals verdeutlicht. Dargestellt ist der vordere Abschnitt eines Kraftfahrzeugs 10. Dieses weist miteinander verbundene tragende Karosseriebauteile 13, 14, 15, 17 und 18 auf. Mit dem Bezugszeichen 19 ist der Mitteltunnel des Kraftfahrzeuges gekennzeichnet, welcher ebenfalls ein tragendes Karosseriebauteil darstellt. Sämtliche tragenden Karosseriebauteile sind mechanisch fest miteinander verbunden.
In mit dem Bezugszeichen 16 dargestellten Türen sind beispielhaft erste, auf Druck reagierende Sensoren 3 eingebracht. Diese sind (in der Figur nicht ersichtlich) mit dem am Mitteltunnel 19 angeordneten Mittel 2 zum Auswerten elektrisch verbunden. In dem Mittel 2 zum Auswerten sind, wie vorstehend beschrieben, die Auswerteschaltung 6 und der zweite, auf Körperschall reagierende Sensor 4 angeordnet. Beim Aufprall auf eine der Türen 16 breitet sich nun der durch den Aufprall entstehende Körperschall über die tragenden Karosseriebauteile bis zu dem Mitteltunnel 19 und damit zu dem zweiten Sensor 4 aus. Das Bestätigungskriterium kann somit innerhalb weniger Millisekunden durch die Auswerteschaltung 6 ermittelt werden, wodurch verzögerungsfrei ein nicht dargestelltes Schutzmittel ausgelöst werden kann.
Die Auswertung der Körperschallsignale, und damit die Ermittlung des Bestätigungskriteriums, könnte darüber hinaus auf eine Art erfolgen, welche die Schwere eines Unfalls berücksichtigt.
Die Auslösung eines Personenschutzsystems könnte weiterhin von anderen Kriterien, wie beispielsweise der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängig gemacht werden, so dass in Situationen, in welchen die Gesundheit der Insassen des Kraftfahrzeugs weniger gefährdet wäre, die Auslöseschwelle der Auslösealgorithmen angepasst werden könnte.

Claims

Einrichtung zum Auslösen eines Personenschutzsystems in einem Kraftfahrzeug mit einer Sensorik (1) zum Erfassen eines Aufpralls eines Objekts auf das Fahrzeug sowie mit Mitteln (2) zum Auswerten der von der Sensorik gelieferten Signale, aus denen ein Auslösesignal zum Auslösen einer Schutzvorrichtung gewinnbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (1) einen ersten Sensor (3), der dazu ausgebildet ist, Informationen über die Charakteristik des Aufpralls zu gewinnen, anhand denen die Mittel (2) zum Auswerten eine Auslöseentscheidung für die Schutzvorrichtung treffen können, und einen auf Körperschall reagierenden, zweiten Sensor (4) aufweist, der ein Ausgangssignal an die Mittel (2) zum Auswerten ausgibt, aus dem ein Bestätigungskriterium ermittelt werden kann, ob ein Aufprall vorliegt oder nicht, und wobei durch die Mittel (2) zum Auswerten ein Auslösesignal nur dann ausgegeben wird, wenn das Bestätigungskriterium positiv ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor (3) ein auf Druck reagierender Sensor, ein faseroptischer Sensor oder ein Pre-Crash-Sensor ist.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor (3) an oder in einem verformbaren Bauteil der Karosserie derart angeordnet ist, dass das Bauteil unmittelbar beim Aufprall des Objekts einer Verformung unterzogen ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor (3) an einem seitlichen Karosseriebauteil zur Detektion eines Seitenaufpralls angeordnet ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Sensor (4) an einer von der Aufprallstelle entfernten Stelle der Karosserie angeordnet ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (2) zum Auswerten an einem von dem ersten Sensor (3) entfernten Karosseriebauteil angebracht sind und der zweite Sensor (4) in dem Mittel (2) zum Auswerten angeordnet ist.
Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (2) zum Auswerten an einem tragenden Karosseriebauteil angeordnet sind, welches keiner oder einer nur geringen Deformation im Falle eines Aufpralls unterworfen ist.
Verfahren zum Erkennen des Aufpralls eines Objekts auf ein Fahrzeug, wobei mittels eines ersten Sensors (3) ein Druck auf ein Karosseriebauteil oder eine Verformung eines Karosseriebauteils detektiert wird, woraus Informationen über die Charakteristik des Aufpralls gewonnen werden können und mittels eines zweiten Sensors (4) sich in der Karosserie ausbreitende Körperschallwellen detektiert werden, aus denen ein Bestätigungskriterium für einen Aufprall ermittelbar ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schutzsystem (5) nur dann ausgelöst wird, wenn das Bestätigungskriterium aufgrund der detektierten Körperschallwellen einem Aufprall entspricht.