DE102004036833A1

DE102004036833A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung eines Auslösekriteriums für ein Aufprallschutzsystem eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102004036833A1
Application number: DE102004036833A
Authority: DE
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH; Volvo Car Corp
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH; Volvo Car Corp
Priority date: 2004-07-29
Filing date: 2004-07-29
Publication date: 2006-02-16
Also published as: WO2006012817A3; WO2006012817A2; DE112005001478A5

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Auslösekriteriums für ein Aufprallschutzsystem eines Fahrzeugs mit einer Aufprallsensoreinheit (2), die ein Fahrzeugaußenhautteil (2.1), das seine Position relativ zu einem Fahrzeugchassis aufgrund einer auf das Fahrzeugaußenhautteil (2.1) einwirkenden Kraft ändern kann, und mindestens zwei Sensoren (2.2), die zur Detektion einer auf das Fahrzeugaußenhautteil einwirkenden Kraft vorgesehen sind und jeweils mindestens ein Sensorausgangssignal (2.3) liefern, umfasst. Weiterhin ist eine Verarbeitungseinheit (3) zum Auswerten der mindestens zwei Sensorausgangssignale (2.3) vorgesehen. Die Verarbeitungseinheit (3) nimmt anhand des zeitlichen Verlaufs der Sensorausgangssignale (2.3) eine Klassifizierung eines Kollisionsobjektes vor und erzeugt davon abhängig ein Auslösekriterium (6) für das Aufprallschutzsystem. Die Klassifizierung des Kollisionsobjektes verbessert die Entscheidungsfindung zur Erzeugung eines Auslösekriteriums und verhindert damit Fehlauslösungen des Aufprallschutzsystems, die unter Umständen zusätzlichen Schaden verursachen können.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Auslösekriteriums für ein Aufprallschutzsystem eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein entsprechendes Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 13.

Derartige Aufprallschutzsysteme sollen die Unfallfolgen eines Zusammenstosses eines Kraftfahrzeuges mit einem Kollisionsobjekt, insbesondere mit einem Fußgänger, abmildern. Hierzu werden beispielsweise verstellbare Motorhauben oder Airbags im Frontbereich, sogenannte Fußgänger-Airbags, eingesetzt. Diese Systeme benötigen eine Aufpralldetektionssensorik, die im Fall eines Aufpralls eine Auslöseanforderung an das Aufprallschutzsystem sendet. Problematisch bei derartigen Systemen ist, dass eine Auslösung des Aufprallschutzsystems, beispielsweise des Fußgänger-Airbags, nur bei einem tatsächlichen Zusammenstoss mit einem Fußgänger erfolgen soll, nicht bei einem Zusammenstoss mit einem harten Objekt wie einem Baum oder einem anderen Fahrzeug.

Um den möglichen Zusammenstoss mit einem Kollisionsobjekt möglichst frühzeitig zu erkennen, werden sogenannte Precrashsensoriken eingesetzt, die in der Regel mehrere Front-, Heck- und Seitensensoren aufweisen, um die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges und die Geschwindigkeit und den Abstand zu anderen Fahrzeugen und Objekten zu ermitteln. Zur Detektion eines Aufpralls werden mittlerweile häufig optische, insbesondere auf Lichtwellenleitern basierende Sensoren, eingesetzt. Außerdem weisen in der Regel die Bereiche, in denen sich die zur Crasherkennung angebrachten Sensoren bzw. Aufprallsensoren befinden, beispielsweise die Stoßstange, einen Verformungsbereich zur Absorption und Erfassung von einwirkenden Kräften auf.

Insbesondere auf Lichtwellenleitern basierenden Systeme sind jedoch häufig störanfällig gegenüber Umwelteinflüssen. Zudem ist keine genaue Bestimmung des Kollisionsobjekts, insbesondere keine genaue Unterscheidung zwischen Fußgänger und anderen Objekten, beispielsweise einem Baum oder einem Einkaufswagen, möglich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung eines Auslösekriteriums für ein Aufprallschutzsystem eines Fahrzeugs vorzuschlagen, die geeignet sind, das Unfallgeschehen besser einzuschätzen und das Aufprallschutzsystem besser an die Unfallumstände, insbesondere bei einem Zusammenstoss mit einem Fußgänger, anzupassen.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Auslösekriteriums für ein Aufprallschutzsystem eines Fahrzeugs mit den Merkmalen von Anspruch 1 und durch ein entsprechendes Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 13 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, anhand der zeitlichen Auswertung von Sensorausgangssignalen von Crasherkennungssensoren eine Klassifizierung des Kollisionsobjektes insbesondere hinsichtlich Masse und Härte vorzunehmen. Es hat sich gezeigt, dass Zusammenstöße mit einem weichen Objekt wie einem Fußgänger einen anderen charakteristischen Signalverlauf eines Chrasherkennungssensors ergeben als Zusammenstöße mit harten Objekten wie einem Baum. Ebenso unterscheiden sich die Signalverläufe eines Chrasherkennungssensors bei Zusammenstößen mit schweren oder leichten Objekten. Die Erfindung nutzt also charakteristische Unterschiede der Crashsensorsignalverläufe, die bei Zusammenstößen von leichten und schweren bzw. harten und weichen Objekten auftreten, um ein besser an das Unfallgeschehen angepasstes Auslösen eines Aufprallschutzsystems zu gewährleisten.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Auslösekriteriums für ein Aufprallschutzsystem eines Fahrzeugs mit einer Aufprallsensoreinheit, die ein Fahrzeugaußenhautteil, das seine Position relativ zu einem Fahrzeugchassis aufgrund einer auf das Fahrzeugchassis einwirkenden Kraft ändern kann, und mindestens zwei Sensoren, die zur Detektion einer auf das Fahrzeugaußenhautteil einwirkenden Kraft vorgesehen sind und jeweils mindestens ein Sensorausgangsignal liefern, umfasst. Ferner ist eine Verarbeitungseinheit zum Auswerten der mindestens zwei Sensorausgangssignale vorgesehen. Die Verarbeitungseinheit ist nun derart ausgebildet, dass sie anhand des zeitlichen Verlaufs der Sensorausgangssignale eine Klassifizierung eines Kollisionsobjektes vornehmen und davon abhängig ein Auslösekriterium für das Aufprallschutzsystem erzeugen oder beeinflussen kann. Durch die Klassifizierung des Kollisionsobjektes kann beispielsweise der Zusammenstoß mit einem Fußgänger relativ sicher erkannt werden. Die zeitliche Auswertung der Sensorausgangssignale verbessert daher die Entscheidungsfindung zur Erzeugung eines Auslösekriteriums oder die Beeinflussung eines bereits exisiterenden Auslösekriteriums, z.B. eine Schwellwertanpassung. Damit verhindert sie unnötige oder gar unerwünschte Fehlauslösungen des Aufprallsschutzsystems, die unter Umständen zusätzlichen Schaden verursachen können.

Insbesondere umfasst die Klassifizierung eine Bestimmung der Masse des Kollisionsobjektes. Damit kann ein Zusammenstoß mit einem leichten Objekt wie einem Fußgänger von einem Zusammenstoß mit einem schweren Objekt wie einem anderen Fahrzeug unterschieden werden.

Weiterhin kann die Klassifizierung eine Bestimmung der Härte des Kollisionsobjektes umfassen. Damit kann ein Zusammenstoß mit einem weichen Objekt wie einem Fußgänger unterschieden werden von einem Zusammenstoß mit einem starren oder harten Objekt wie einem Baum.

Durch die Kombination der Klassifizierungsmerkmale Masse und Härte kann beispielsweise auch der Zusammenstoß mit einem Einkaufswagen, der ein zwar leichtes, aber starres Objekt ist, von einem Zusammenstoß mit einem Fußgänger, der ebenfalls ein leichtes, dafür aber weiches Objekt ist, unterschieden werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Verarbeitungseinheit ausgebildet, um bei einem Anstieg in der Kurvenform des zeitlichen Verlaufs der Sensorausgangssignale das Kollisionsobjekt als hartes Objekt zu klassifizieren, wenn der Betrag des Anstiegs größer ist als ein erster vorgegebener Anstiegswert.

Die Verarbeitungseinheit kann außerdem ausgebildet sein, um bei einem Anstieg in der Kurvenform des zeitlichen Verlaufs der Sensorausgangssignale das Kollisionsobjekt als weiches Objekt zu klassifizieren, wenn der Betrag des Anstiegs kleiner ist als ein zweiter vorgegebener Anstiegswert,.

Der erste und der zweite vorgegebene Anstiegswert können identisch sein. Damit werden alle Kollisionsobjekte entweder der Kategorie der weichen Objekte oder der Kategorie der harten Objekte zugeordnet. Fallen dagegen der erste und der zweite vorgegebene Anstiegswert auseinander, d.h. ist der zweite vorgegebene Anstiegswert kleiner als der erste vorgegebene Anstiegswert, können diejenigen Anstiegswerte der Sensorausgangssignale, die in einen Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten vorgegebenen Anstiegswert fallen, nicht eindeutig einer Kategorie zugeordnet werden. Nicht zuordenbare Sensorausgangssignale sollten beispielsweise beim Bilden bzw. Beeinflussen des Auslösekriteriums (z.B. bei einer Schwellwertanpassung) nicht beachtet werden.

Die Verarbeitungseinheit ist in einer bevorzugten Ausführungsform ausgebildet, um bei einer Amplitude in der Kurvenform des zeitlichen Verlaufs der Sensorausgangssignale das Kollisionsobjekt als schweres Objekt zu klassifizieren, wenn der Betrag der Amplitude größer ist als ein erster vorgegebener Amplitudenwert.

Weiterhin kann die Verarbeitungseinheit ausgebildet sein, bei einer Amplitude in der Kurvenform des zeitlichen Verlaufs der Sensorausgangssignale das Kollisionsobjekt als leichtes Objekt zu klassifizieren, wenn der Betrag kleiner ist als ein zweiter vorgegebener Amplitudenwert.

Der erste und der zweite vorgegebene Amplitudenwert können hier ebenfalls identisch sein. Damit werden alle Kollisionsobjekte entweder der Kategorie der leichten Objekte oder der Kategorie der schweren Objekte zugeordnet. Der erste und der zweite vorgegebene Amplitudenwert können aber auch auseinander fallen, d.h. es kann der zweite vorgegebene Amplitudenwert kleiner sein als der erste vorgegebene Amplitudenwert; dann können diejenigen Amplitudenwerte der Sensorausgangssignale, die in einen Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten vorgegebenen Amplitudenwert fallen, nicht eindeutig einer Kategorie zugeordnet werden. Diese Signale sollten dann verworfen werden, d.h. nicht zur Erzeugung bzw. Beeinflussung eines Auslösekriteriums herangezogen werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Verarbeitungseinheit ausgebildet, um ein zusätzliches Geschwindigkeitssignal des Fahrzeuges oder ein zusätzliches Signal der Relativgeschwindigkeit des Fahrzeugs zum Kollisionsobjekt zu verarbeiten und die Klassifizierung entsprechend anzupassen. Es hat sich herausgestellt, dass eine höhere Fahrzeuggeschwindigkeit beziehungsweise eine höhere Relativgeschwindigkeit zwischen Fahrzeug und Kollisionsobjekt in der Regel sowohl zu einer höheren Amplitude als auch zu einem steileren Anstieg der zeitlichen Verlaufskurve des Sensorausgangssignals bei einem Crash führen. Mit der Verarbeitung eines zusätzlichen Geschwindigkeitssignals können die vorgegebenen Anstiegs- und Amplitudenwerte an die Geschwindigkeit des Fahrzeugs oder an die Relativgeschwindigkeit vom Fahrzeug zum Kollisionsobjekt dynamisch angepasst werden. Damit wird eine zuverlässige Klassifizierung des Kollisionsobjektes und eine bessere Einschätzung des Unfallgeschehens erreicht.

Typischerweise zeichnet sich die Vorrichtung dadurch aus, dass einer oder mehrere der mindestens zwei Sensoren zur Erzeugung der mindestens zwei Sensorsignale Druck- oder Beschleunigungssensoren sind. Alternativ oder auch zusätzlich können einer oder mehrere der mindestens zwei Sensoren Dehnmessstreifen sein.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung bzw. Beeinflussung eines Auslösekriteriums für einen Aufprallschutz eines Fahrzeugs, bei dem eine Aufprallsensoreinheit, die aus einem Fahrzeugaußenhautteil, das seine Position relativ zu einem Fahrzeugchassis aufgrund einer auf das Fahrzeugaußenhautteil einwirkenden Kraft ändert, und mindestens zwei Sensoren besteht, die zur Detektion einer auf das Fahrzeugaußenhautteil einwirkenden Kraft vorgesehen sind, mindestens zwei Sensorausgangsignale liefert, und bei dem eine Verarbeitungseinheit die mindestens zwei Sensorausgangssignale zeitlich auswertet. Die Verarbeitungseinheit nimmt anhand des zeitlichen Verlaufs der Sensorausgangssignale eine Klassifizierung eines Kollisionsobjektes vor und erzeugt oder beeinflusst davon abhängig ein Auslösekriterium für das Aufprallschutzsystem.

Insbesondere erfolgt die Klassifizierung des Kollisionsobjektes durch eine Bestimmung der Masse des Kollisionsobjektes. Damit kann ein leichtes Kollisionsobjekt wie ein Fußgänger von einem schweren Kollisionsobjekt wie einem anderen Fahrzeug unterschieden werden.

Die Klassifizierung des Kollisionsobjektes kann außerdem durch eine Bestimmung der Härte des Kollisionsobjektes erfolgen. Damit kann ein weiches Kollisionsobjekt wie ein Fußgänger von einem harten Kollisionsobjekt wie einem Baum unterschieden werden. Eine Kombination der Klassifizierungsmerkmale Masse und Härte kann die Klassifizierung des Kollisionsobjektes weiter verbessern. Ein leichtes, weiches Objekt wie ein Fußgänger kann dann beispielsweise von einem leichten, aber harten Objekt wie einem Einkaufswagen unterschieden werden.

Die Verarbeitungseinheit kann weiterhin bei einem Anstieg in der Kurvenform des zeitlichen Verlaufs der Sensorausgangssignale das Kollisionsobjekt als hartes Objekt klassifizieren, wenn der Betrag des Anstiegs größer ist als ein erster vorgegebener Anstiegswert, wohingegen bei einem Anstieg in der Kurvenform des zeitlichen Verlaufs der Sensorausgangssignale das Kollisionsobjekt als weiches Objekt klassifiziert wird, wenn der Betrag kleiner ist als ein zweiter vorgegebener Anstiegswert.

Der erste und der zweite vorgegebene Anstiegswert sind im einfachsten Fall identisch. Damit ist eine eindeutige Zuordnung des Kollisionsobjektes in die Kategorie der weichen Objekte oder in die Kategorie der harten Objekte möglich. Ist der erste vorgegebene Anstiegswert kleiner als der zweite vorgegebene Anstiegswert, können diejenigen Anstiegswerte der Sensorausgangssignale, die in einen Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten vorgegebenen Anstiegswert fallen, nicht eindeutig einer Kategorie zugeordnet werden. Aufgrund der fehlenden Zuordnung kann beispielsweise das Auslösekriterium deaktiviert werden.

Zusätzlich kann die Verarbeitungseinheit das Kollisionsobjekt als schweres Objekt klassifizieren, wenn die Kurvenform des zeitlichen Verlaufs der Sensorausgangssignale eine Amplitude aufweist, deren Betrag größer ist als ein erster vorgegebener Amplitudenwert. Analog dazu wird ein Kollisionsobjekt als leichtes Objekt klassifiziert, wenn die Kurvenform des zeitlichen Verlaufs der Sensorausgangssignale eine Amplitude aufweist, deren Betrag kleiner ist als ein zweiter vorgegebener Amplitudenwert.

Analog zu den vorgegebenen Anstiegswerten sind der erste und der zweite vorgegebene Amplitudenwert im einfachsten Fall identisch. Damit ist eine eindeutige Zuordnung des Kollisionsobjektes in die Kategorie der leichten Objekte oder in die Kategorie der schweren Objekte möglich. Ist der erste vorgegebene Amplitudenwert kleiner als der zweite vorgegebene Amplitudenwert, können diejenigen Anstiegswerte der Sensorausgangssignale, die in den Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten vorgegebenen Anstiegswert fallen, nicht eindeutig einer Kategorie zugeordnet werden. Auch hier kann aufgrund der fehlenden Zuordnung beispielsweise das Auslösekriterium deaktiviert werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform verarbeitet die Verarbeitungseinheit ein zusätzliches Geschwindigkeitssignal des Fahrzeuges oder ein zusätzliches Signal der Relativgeschwindigkeit von Fahrzeug und Kollisionsobjekt und passt die Klassifizierung entsprechend an. Eine höhere Geschwindigkeit des Fahrzeugs bzw. eine höhere Relativgeschwindigkeit zwischen Fahrzeug und Kollisionsobjekt führt in der Regel bei einem Crash zu einer höheren Amplitude und einem steileren Anstieg der zeitlichen Verlaufskurve des Sensorausgangssignals. Mit der Verarbeitung eines zusätzlichen Geschwindigkeitssignals können die vorgegebenen Anstiegs- und Amplitudenwerte an die Geschwindigkeit des Fahrzeugs oder an die Relativgeschwindigkeit vom Fahrzeug zum Kollisionsobjekt dynamisch angepasst werden. Damit wird ein dem Unfallgeschehen besser angepasstes Auslösen des Aufprallschutzsystems erzielt und es können Fehlauslösungen des Aufprallschutzsystems verhindert werden.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.

In der Beschreibung, in den Ansprüchen, in der Zusammenfassung und in den Zeichnungen werden die in der hinten angeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet.

Die Zeichnungen zeigen in
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung gemäß der Erfindung mit einer Aufprallsensoreinheit und einer Verarbeitungseinheit, bei der die Sensorausgangssignale von Beschleunigungssensoren zur Verfügung gestellt werden;
2a-2d die in 1 dargestellte Vorrichtung bei verschiedenen auf sie einwirkenden Kräften F1;
3a-3c die in 1 dargestellte Vorrichtung, wobei Kollisionen mit unterschiedlichen Objekten stattfinden; und
4 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Drucksensoren
1 zeigt eine Aufprallsensoreinheit 2 und eine Verarbeitungseinheit 3 für eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Auslösekriteriums 6 für ein Aufprallschutzsystem eines Fahrzeugs. Die Aufprallsensoreinheit 2 umfasst einem Fahrzeugaußenhautteil 2.1, welches vorzugsweise als Stoßstange im Frontbereich oder als Außenleiste des Fahrzeugs ausgebildet ist, und mindestens zwei Sensoren 2.2. Die Sensoren 2.2 detektieren eine auf das Fahrzeugaußenhautteil 2.1 einwirkende Kraft und liefern jeweils ein Sensorausgangssignal 2.3. Hier sind die Sensoren 2.2 Beschleunigungssensoren. Sie sind mit dem Fahrzeugaußenhautteil 2.1 physikalisch verbunden. Im einfachsten Fall sind die Beschleunigungssensoren 2.2 in das Fahrzeugaußenhautteil 2.1 ganz oder teilweise eingearbeitet.
In der in 1 dargestellten Vorrichtung sind die Beschleunigungssensoren 2.2 über eine Kraftabsorptionseinheit 5.2, beispielsweise eine Feder, mit dem Fahrzeugaußenhautteil 2.1 verbunden. Das Fahrzeugaußenhautteil 2.1 ist so konstruiert, dass es seine Position bei einer auf das Fahrzeugaußenhautteil 2.1 einwirkenden Kraft, beispielsweise bei einer Kollision, relativ zum Fahrzeugchassis 4 ändert oder sich verformt. Die Erfassung der Verformung oder Positionsänderung des Fahrzeugaußenhautteils 2.1 erfolgt durch die Messung der Sensorausgangssignale 2.3 der Beschleunigungssensoren 2.2 beziehungsweise durch die Messung der Änderung der Sensorausgangssignale 2.3 der Beschleunigungssensoren 2.2. Anstelle der Beschleunigungssensoren 2.2 können zur Erfassung einer einwirkenden Kraft beispielsweise auch Drucksensoren oder Dehnmessstreifen verwendet werden.
Neben der Kraftabsorptionseinheit 5.2 umfasst die in 1 dargestellte Vorrichtung eine zweite Kraftabsorptionseinheit 5.1. Die zwei Kraftabsorptionseinheiten 5.1, 5.2 bestimmen das kraftabsorbierende Verhalten des Fahrzeugaußenhautteil 2.1. Die zwei Kraftabsorptionseinheiten 5.1, 5.2 können beispielsweise Federn mit unterschiedlichen Federkonstanten sein. Bei einer Kollision mit einem leichteren, weichen Objekt wie einem Fußgänger wird die Feder mit der kleinen Federkonstante wirksam. Bei einer Kollision mit einem schweren, harten Objekt wie einem Baum oder anderen Fahrzeug wird zuerst die Feder mit der kleinen Federkonstante wirksam, danach die Feder mit großer Federkonstante. Damit wird sichergestellt, dass auch einem weicheren Objekt wie einem Fußgänger eine nachgebende Aufprallzone zur Verfügung gestellt wird. Das kraftabsorbierende Verhalten des Fahrzeugaußenhautteils 2.1 beeinflusst den Verlauf der Signalform der Sensorausgangssignale 2.3 und sollte daher bei der Auswertung der Sensorausgangssignale 2.3 berücksichtigt werden.
Die Verarbeitungseinheit 3 ist vorzugsweise als mikroprozessorgesteuerte Einrichtung 3.1 ausgebildet, in der die zur Auswertung der Sensorausgangssignale 2.3 erforderlichen Algorithmen als Software implementiert sind. Die Sensorausgangssignale 2.3 werden der Verarbeitungseinheit 3 an je einem Eingang eines Mikroprozessors zugeführt, der vorzugsweise als A/D-Wandler-Eingang ausgebildet ist. Der Mikroprozessor sendet über eine Schnittstelle ein Auslösekriterium 6 als Signal an ein Aufprallschutzsystem des Fahrzeugs.
2a bis 2d zeigen eine Aufprallsensoreinheit 2 und eine Verarbeitungseinheit 3 mit einer auf die Aufprallsensoreinheit 2 einwirkenden Kraft F1 (in 2a-2d Bezugszeichen 7) abhängig vom Ort der Krafteinleitung. Im folgenden wird nur der eingeschwungene Zustand betrachtet, das heißt, dass die Masse des Fahrzeugaußenhautteils 2.1 beziehungsweise dessen dämpfende Eigenschaften nicht berücksichtigt werden.
In 2a wirkt die Kraft F1 genau in der Mitte zwischen den zwei über die Kraftabsorptionseinheiten 5.2 mit dem Fahrzeugaußenhautteil 2.1 verbundenen Sensoren 2.2. Die Kraft F1 teilt sich daher in etwa zwei gleich große Teilkräfte F(2.2.r), F(2.2.l) auf. Dementsprechend werden zwei Sensorausgangssignale 2.3 an die Verarbeitungseinheit 3 gesendet, welche die Verarbeitungseinheit 3 als Teilkräfte F(2.2.r), F(2.2.l) von jeweils etwa der Hälfte von F1 interpretiert.
Wirkt die Kraft F1 direkt auf einen der beiden mit der Fahrzeugaußenhaut 2.1 verbundenen Sensoren 2.2 wie in 2b dargestellt ein, ermittelt die Verarbeitungseinheit 3 aus den beiden Sensorausgangssignalen 2.3 eine Teilkraft F(2.2.r), die etwa der Kraft F1 entspricht, für den Sensor, auf den die Kraft direkt einwirkt, und eine Teilkraft F(2.2.l) von ungefähr 0 für den anderen Sensor.
In 2c wirkt die Kraft F1 auf einen Punkt zwischen den beiden Sensoren 2.2, der etwa ¼ der Strecke zwischen beiden Sensoren vom ersten Sensor und etwa ¾ der Strecke zwischen beiden Sensoren vom zweiten Sensor entfernt ist. Nach dem Hebelgesetz teilt sich die Kraft F1 in eine Teilkraft F(2.2.r) von etwa ¾ der Kraft F1, die von dem ersten Sensorausgangssignal 2.3 erfasst wird und in eine Teilkraft F(2.2.l) von etwa ¼ der Kraft F1 auf, die von dem zweiten Sensorausgangssignal 2.3 erfasst wird.
2d zeigt den Fall, dass die Kraft in einem Bereich einwirkt, der außerhalb des Abstandsbereichs zwischen erstem und zweitem Sensor 2.2 liegt. Wirkt die Kraft in einem Abstand außerhalb des Bereichs zwischen erstem und zweitem Sensor 2.2, der ein Fünftel des Abstandes zwischen erstem und zweitem Sensor 2.2 beträgt, empfängt die Verarbeitungseinheit 3 Sensorausgangssignale 2.3, die einer Teilkraft F(2.2.r) von etwa 6/5 der Kraft F1 und einer negativen Teilkraft F(2.2.l) von etwa 1/5 der Kraft F1 entsprechen.
Für alle vier Fälle von auf das Fahrzeugaußenhautteil 2.1 einwirkenden Kräften F1, wie sie in 2a bis 2d dargestellt sind, kann im einfachsten Fall der Betrag der einwirkenden Kraft durch Addition der Teilkräfte F(2.2.r), F((2.2.l) ermittelt werden.
3a bis 3c zeigen jeweils eine Aufprallsensoreinheit 2 und eine Verarbeitungseinheit 3 bei einer Kollision mit unterschiedlichen Objekten 7.1, 7.2, 7.3. 3a bis 3c zeigen den Zustand der Aufprallsensoreinheit 2 zum Zeitpunkt der Kollision. In der Verarbeitungseinheit 3 ist der jeweilige zeitliche Verlauf der Sensorausgangssignale 2.3 grafisch dargestellt beginnend mit dem Zeitpunkt der Kollision.
In 3a fährt das Fahrzeug mittig auf ein starres und hartes Hindernis wie einen Baum oder eine Säule 7.1. Die Sensorausgangssignale 2.3 besitzen einen etwa gleichen Amplitudenmaximalwert, da der Abstand des Kollisionspunktes zum ersten Sensor sowie zum zweiten Sensor gleich ist. Der Amplitudenmaximalwert ist ein relativ großer Wert, da das Kollisionsobjekt in diesem Fall schwer ist. Die Sensorausgangssignalkurven weisen außerdem einen steilen Anstieg auf, da das Kollisionsobjekt ein hartes Objekt ist. Die Zeitspanne, in der das Sensorausgangssignal wieder zu seinem Anfangswert kurz vor der Kollision zurückkehrt, ist relativ hoch.
Anders verhält es sich bei einer Kollision mit einem Fußgänger 7.2, wie in 3b dargestellt. Wieder haben die Amplitudenmaximalwerte den gleichen Betrag, da das Fahrzeug mittig auf den Fußgänger 7.2 aufgefahren ist. Die Amplitudenmaximalwerte sind aber im Vergleich zu der Kollision mit einem Baum, dargestellt in 3a, weitaus niedriger, da der Fußgänger 7.2 im Vergleich zum Baum ein leichteres Kollisionsobjekt darstellt. Der Anstieg der Sensorausgangssignalkurven ist weniger steil ausgeprägt im Vergleich zu der Kollision mit einem Baum, dargestellt in 3a, da der Fußgänger 7.2 im Vergleich zum Baum ein weicheres Kollisionsobjekt darstellt. Außerdem kehren die Sensorausgangssignale schneller zu ihrem Anfangswert kurz vor der Kollision zurück als im Vergleich zum Baum in 3a, da der Fußgänger 7.2 als leichteres Kollisionsobjekt gegenüber dem Fahrzeug ein nachgebendes Verhalten aufweist.
In 3c ist die Kollision mit einem Einkaufswagen 7.3 dargestellt. Auch hier haben die Amplitudenmaximalwerte den gleichen Betrag, da das Fahrzeug mittig auf den Einkaufswagen 7.3 aufgefahren ist. Die Amplitudenmaximalwerte sind ähnlich niedrig wie bei der Kollision mit dem Fußgänger in 3b, da auch der Einkaufswagen 7.3 ein leichtes Kollisionsobjekt darstellt. Da der Einkaufswagen 7.3 im Vergleich zu einem Fußgänger jedoch ein hartes Kollisionsobjekt ist, weisen die Sensorausgangssignalkurven einen ähnlich steilen Anstieg auf wie die Sensorausgangssignalkurven im Fig. A mit dem Baum als hartes Hindernis. Da der Einkaufswagen 7.3 weitaus leichter ist als das Fahrzeug, kehren die Sensorausgangssignale 2.3 schneller zu ihrem Anfangswert kurz vor der Kollision zurück als im Vergleich zum Baum in 3a.
In der Verarbeitungseinheit 3 sind vorgegebene Amplitudenwerte und vorgegebene Anstiegswerte definiert. Liegt nun der gemessene Amplitudenwert über einem ersten vorgegebenen Amplitudenwert, wird das Kollisionsobjekt als schweres Objekt klassifiziert. Analog dazu gilt, dass das Kollisionsobjekt als leichtes Objekt klassifiziert wird, wenn der gemessenen Amplitudenwert unter einem zweiten vorgegebenen Amplitudenwert liegt. Die vorgegebenen Amplitudenwerte können z.B. durch Vergleichstest ermittelt und in der Verarbeitungseinheit 3 gespeichert werden. Ebenso werden die gemessenen Anstiegswerte mit vorgegebenen und in der Verarbeitungseinheit 3 gespeicherten Anstiegswerten verglichen. Liegt der gemessene Anstiegswert über einem ersten vorgegebenen Anstiegwert, wird das Kollisionsobjekt als ein hartes Objekt klassifiziert. Umgekehrt gilt, dass das Kollisionsobjekt als weiches Objekt klassifiziert wird, wenn der gemessene Anstiegwert unter einem zweiten vorgegebenen Anstiegswert liegt. Auch die vorgegebenen Amplitudenwerte können durch Vergleichstest ermittelt und in der Verarbeitungseinheit 3 gespeichert werden.
Der erste vorgegebene Amplitudenwert kann identisch mit dem zweiten vorgegebenen Amplitudenwert sein. Dann ist eine eindeutige Klassifizierung in schwere und leichte Objekte möglich. Werden jedoch zwei unterschiedliche auseinander fallende Amplitudenwerte vorgegeben, können diejenigen Amplitudenwerte, die in den Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten vorgegebenen Amplitudenwert fallen, nicht eindeutig zugeordnet werden. Diese müssen dann entweder gesondert verarbeitet werden, um sie für die Erzeugung eines Auslösekriteriums heranziehen zu können, oder gar verworfen werden. Ebenso kann der erste vorgegebene Anstiegswert identisch sein mit dem zweiten vorgegebenen Anstiegswert. Die Klassifizierung in harte oder weiche Objekte ist damit eindeutig. Bei der Verwendung von zwei unterschiedlichen vorgegebenen Anstiegswerten müssen diejenigen Anstiegswerte, die in den Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten vorgegebenen Anstiegswert fallen, ebenfalls gesondert verarbeitet werden, da sie nicht eindeutig den harten oder den weichen Objekten zuzuordnen sind. Es ist außerdem denkbar, mehr als zwei Amplitudenwerte oder mehr als zwei Anstiegswerte vorzugeben, um verschiedene Masse- und Härtebereiche zu definieren. So können sehr leichte Objekte wie ein von Kindern geworfener Ball von leichten Objekten wie einem Fußgänger unterschieden werden, die wiederum eindeutig von schweren Objekten wie einem Fahrzeug getrennt werden können.
Durch die Klassifizierung des Kollisionsobjektes beziehungsweise die Bestimmung seiner Masse- und Härteeigenschaften ist eine zuverlässige Steuerung des Aufprallschutzsystems möglich, bei der Fehlauslösungen bei anderen Objekten als einem Fußgänger vermieden werden. So kann z.B. zwischen einem leichten und weichen Fußgänger und einen harten, schweren Fahrzeug unterschieden werden. Ebenso ist es möglich, zwischen einem aufprallenden Fußball und einem Fußgänger zu unterscheiden, da sich beide durch ihre Masse voneinander unterscheiden, um zu verhindern, dass der Fußball das Aufprallschutzsystem auslöst.
4 zeigt schließlich eine Ausführungsform der Vorrichtung zur Erzeugung eines Auslösekriteriums für ein Aufprallschutzsystem eines Kraftfahrzeugs, bei dem die Sensoren 2.2 zur Erzeugung der Sensorausgangssignale 2.3 als Drucksensoren ausgebildet sind. Die Kraftabsorptionseinheiten 5.1 sind in diesem Fall Druckkammern, deren Volumenänderung infolge einer Positionsänderung des Fahrzeugaußenhautteils 2.1 durch die Drucksensoren 2.2. erfasst werden kann. Die von den Drucksensoren 2.2 erzeugten Sensorausgangssignale 2.3 werden von der Verarbeitungseinheit 3 zur Klassifizierung des Kollisionsobjektes verarbeitet, um das Auslösekriterium 6 zu erzeugen.

2: Aufprallsensoreinheit
2.1: Fahrzeugaußenhautteil
2.2: Sensor zur Detektion einer auf das Fahrzeugaußenhautteil
: einwirkenden Kraft
2.3: Sensorausgangssignal
3: Verarbeitungseinheit
3.1: Mikroprozessor
3.2: A/D-Wandler-Eingang des Mikroprozessors
4: Fahrzeugchassis
5.1: Kraftabsorptionseinheit 1
5.2: Kraftabsorptionseinheit 2
6: Schnittstelle zu einem Aufprallschutzsystem
7: auf das Fahrzeug einwirkende Kraft F1
F(2.2.r): ermittelte Teilkraft des ersten Sensors
F(2.2.l): ermittelte Teilkraft des zweiten Sensors
7.1: Baum/Säule
7.2: Fußgänger/Radfahrer
7.3: Einkaufswagen

Claims

Vorrichtung zur Erzeugung eines Auslösekriteriums für ein Aufprallschutzsystem eines Fahrzeugs mit einer Aufprallsensoreinheit (2), die ein Fahrzeugaußenhautteil (2.1), das seine Position relativ zu einem Fahrzeugchassis aufgrund einer auf das Fahrzeugaußenhautteil (2.1) einwirkenden Kraft ändern kann, und mindestens zwei Sensoren (2.2), die zur Detektion einer auf das Fahrzeugaußenhautteil einwirkenden Kraft vorgesehen sind und jeweils mindestens ein Sensorausgangsignal (2.3) liefern, umfasst, einer Verarbeitungseinheit (3) zum Auswerten der mindestens zwei Sensorausgangssignale (2.3), dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (3) ausgebildet ist, um anhand des zeitlichen Verlaufs der Sensorausgangssignale (2.3) eine Klassifizierung eines Kollisionsobjektes vorzunehmen und davon abhängig ein Auslösekriterium (6) für das Aufprallschutzsystem zu erzeugen oder zu beeinflussen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Klassifizierung eine Bestimmung der Masse des Kollisionsobjektes umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Klassifizierung eine Bestimmung der Härte des Kollisionsobjektes umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (3) ausgebildet ist, um bei einem Anstieg in der Kurvenform des zeitlichen Verlaufs der Sensorausgangssignale (2.3), dessen Betrag größer ist als ein erster vorgegebener Anstiegswert, das Kollisionsobjekt als ein hartes Objekt zu klassifizieren.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (3) ausgebildet ist, um bei einem Anstieg in der Kurvenform des zeitlichen Verlaufs der Sensorausgangssignale (2.3), dessen Betrag kleiner ist als ein zweiter vorgegebener Anstiegswert, das Kollisionsobjekt als ein weiches Objekt zu klassifizieren.
Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5 dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite vorgegebene Anstiegswert gleich sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (3) ausgebildet ist, um bei einer Amplitude in der Kurvenform des zeitlichen Verlaufs der Sensorausgangssignale (2.3), deren Betrag größer ist als ein erster vorgegebener Amplitudenwert, das Kollisionsobjekt als ein schweres Objekt zu klassifizieren.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (3) ausgebildet ist, um bei einer Amplitude in der Kurvenform des zeitlichen Verlaufs der Sensorausgangssignale (2.3), deren Betrag kleiner ist als ein zweiter vorgegebener Amplitudenwert, das Kollisionsobjekt als ein leichtes Objekt zu klassifizieren.
Vorrichtung nach Anspruch 7 und 8 dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite vorgegebene Amplitudenwert gleich sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (3) ausgebildet ist, um ein zusätzliches Geschwindigkeitssignal des Fahrzeuges oder ein zusätzliches Signal der Relativgeschwindigkeit vom Fahrzeug zum Kollisionsobjekt zu verarbeiten und die Klassifizierung entsprechend anzupassen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere der mindestens zwei Sensoren (2.2) ein Drucksensor oder Beschleunigungssensor ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere der mindestens zwei Sensoren (2.2) ein Dehnmessstreifen ist.
Verfahren zur Erzeugung eines Auslösekriteriums für ein Aufprallschutzsystem eines Fahrzeugs, bei dem eine Aufprallsensoreinheit (2), die aus einem Fahrzeugaußenhautteil (2.1), das seine Position relativ zu einem Fahrzeugchassis aufgrund einer auf das Fahrzeugaußenhautteil (2.1) einwirkenden Kraft ändert, und mindestens zwei Sensoren (2.2), die zur Detektion einer auf das Fahrzeugaußenhautteil (2.1) einwirkenden Kraft vorgesehen sind, besteht, mindestens zwei Sensorausgangsignale (2.3) liefert, und bei dem eine Verarbeitungseinheit (3) die mindestens zwei Sensorausgangssignale (2.3) zeitlich auswertet, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (3) anhand des zeitlichen Verlaufs der Sensorausgangssignale (2.3) eine Klassifizierung eines Kollisionsobjektes vornimmt und davon abhängig ein Auslösekriterium (6) für das Aufprallschutzsystem erzeugt oder beeinflusst.
Verfahren nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, dass die Klassifizierung eine Bestimmung der Masse des Kollisionsobjektes umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14 dadurch gekennzeichnet, dass die Klassifizierung eine Bestimmung der Härte des Kollisionsobjektes umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15 dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (3) bei einem Anstieg in der Kurvenform des zeitlichen Verlaufs der Sensorausgangssignale (2.3), dessen Betrag größer ist als ein erster vorgegebener Anstiegswert, das Kollisionsobjekt als ein hartes Objekt klassifiziert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16 dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (3) bei einem Anstieg in der Kurvenform des zeitlichen Verlaufs der Sensorausgangssignale (2.3), dessen Betrag kleiner ist als ein zweiter vorgegebener Anstiegswert, das Kollisionsobjekt als ein weiches Objekt klassifiziert.
Verfahren nach Anspruch 16 und 17 dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite vorgegebene Anstiegswert gleich sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18 dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (3) bei einer Amplitude in der Kurvenform des zeitlichen Verlaufs der Sensorausgangssignale (2.3), deren Betrag größer ist als ein erster vorgegebener Amplitudenwert, das Kollisionsobjekt als ein schweres Objekt klassifiziert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19 dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (3) bei einer Amplitude in der Kurvenform des zeitlichen Verlaufs der Sensorausgangssignale (2.3), deren Betrag kleiner ist als ein zweiter vorgegebener Amplitudenwert, das Kollisionsobjekt als ein leichtes Objekt klassifiziert.
Verfahren nach Anspruch 19 und 20 dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite vorgegebene Amplitudenwert gleich sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 21 dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (3) ein zusätzliches Geschwindigkeitssignal des Fahrzeuges oder ein zusätzliches Signal der Relativgeschwindigkeit von Fahrzeug und Kollisionsobjekt verarbeitet und die Klassifizierung entsprechend anpasst.