DE102008056623B3

DE102008056623B3 - Aufpralldetektionssystem mit kalibrierbarer Entscheidungslogik

Info

Publication number: DE102008056623B3
Application number: DE200810056623
Authority: DE
Inventors: Holger Lienemann; Johannes Bachmann; Oliver Schoerrig
Original assignee: Autoliv Development AB
Current assignee: Veoneer Sweden Safety Systems Se AB
Priority date: 2008-11-10
Filing date: 2008-11-10
Publication date: 2010-02-11
Anticipated expiration: 2028-11-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Aufpralldetektionssystem für Fahrzeuge zur Aktivierung einer Gegenmaßnahme (z. B. Anheben der Motorhaube oder Auslösen eines Airbags), das mindestens drei verschiedene Unterkriterien für die Signale von einem oder mehreren Sensoren gespeichert hat und die Möglichkeit bietet, mindestens drei verschiedene Kombinationen aus den erwähnten Unterkriterien abzulegen. Die Kombination aus den Unterkriterien, welche in Abhängigkeit vom verwendeten Fahrzeugtyp detektiert werden, bilden ein Aufprallkriterium, welches erfüllt ist, sobald alle dazugehörigen Unterkriterien erfüllt sind. Schlägt bei einem Aufprall eines der Aufprallkriterien an, so wird durch das Aufpralldetektionssystem eine Gegenmaßnahme eingeleitet.

Description

Die Erfindung betrifft ein adaptives Aufpralldetektionssystem zur Aktivierung einer Gegenmaßnahme (z. B. Auslösen Airbag oder Anheben der Motorhaube) mit mindestens drei verschiedenen Unterkriterien zur Auswertung der Signale von einem oder mehrerer Sensoren.
Ein Aufpralldetektionssystem soll im Falle eines Aufpralls ein oder mehrere Sicherheitsmechanismen auslösen, falls durch den Aufprall vordefinierte mathematische Kriterien eines auf einer zentralen Steuereinheit laufenden Algorithmus erfüllt werden. Um die Kosten für verschiedene Fahrzeugtypen, welche durch weitrechende Unterschiede in Fahrzeugstruktur und Fahrzeugkarosserie gekennzeichnet sind, möglichst gering zu halten, ist es zweckmäßig, eine Standardsteuereinheit für sämtliche Fahrzeugtypen verwenden zu können. Als problematisch erweisen sich die massiven Unterschiede im Aufbau der einzelnen Fahrzeugtypen, was zu einem unterschiedlichen physikalischen Verhalten der einzelnen Fahrzeugtypen beim Aufprall eines Objektes führt. Folglich senden die im Aufpralldetektionssystem implementierten Sensoren an die oben genannte elektronische Steuereinheit Signale, die in ihren Eigenschaften stark vom jeweiligen verwendeten Fahrzeugaufbau abhängen. Aus diesem Grund müssen für jeden Fahrzeugtyp die verwendeten Algorithmen und Schwellwerte angepaßt werden. Eine derartige Implementierung würde zu einer großen Vielfalt individueller auf den Fahrzeugtyp abgestimmter elektronischer Steuereinheiten führen, wobei jede nur mit einer verhältnismäßig kleinen Stückzahl produziert würde.
US 6 600 412 B2 offenbart ein Aufpralldetektionssystem gemäß dem Obergriff des Anspruchs 1 der vorliegenden Erfindung.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine einheitliche elektronische Steuereinheit für sämtliche verschiedene Fahrzeugversionen verwenden zu können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Kombination der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Demnach wird ein anpassungsfähiges Aufpralldetektionssystem für Fahrzeuge geschaffen, das mindestens drei verschiedene Unterkriterien für die Auswertung der Signale von einem oder mehrere Sensoren gespeichert hat und die Möglichkeit besteht, mindestens drei verschiedene Kombinationen aus den erwähnten Unterkriterien zu speichern, welche in Abhängigkeit der verschiedenen Fahrzeugversionen ausgewählt werden können, wobei jede der erwähnten Kombinationen ein Aufprallkriterium ausmacht, welches erfüllt ist, wenn alle dem Aufprallkriterium zugehörigen Unterkriterien erfüllt sind und ein Aktivierungssignal ausgelöst wird, falls mindestens eins der Aufprallkriterien erfüllt ist.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den sich an den Hauptanspruch anschließenden Unteransprüchen.
Vorteilhafterweise werden die Signale von einem oder mehreren Sensoren von mindestens drei Unterkriterien ausgewertet.
In weiterhin vorteilhafter Weise werden die Signale von zwei oder mehr Sensoren von mindestens einem Unterkriterium ausgewertet.
Bevorzugt verwenden zwei der Unterkriterien verschiedene Algorithmen zur Auswertung der Sensorsignale. Dies kann durch eine geeignete Kombination verschie dener Sensorsignale miteinander geschehen oder durch die vorige Verarbeitung der Signale auf unterschiedliche Weise.
Vorteilhaft ist die Verwendung von verschiedenen Werten für den Schwellwert von mindestens zwei Unterkriterien, d. h. die berechneten Werte aus den angewendeten Algorithmen werden gegen variable Werte des Schwellwertes verglichen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung haben die Schwellwerte für die Auswertung der Sensorsignale von der linken Fahrzeugseite und der rechten Fahrzeugseite unterschiedliche Werte. Dies beruht auf der Annahme, dass ein Fahrzeug asymmetrische Eigenschaften aufweist.
Weiterhin vorteilhaft ist die Anbringung von mindestens einem Sensor in unmittelbarer Nähe zur Außenhaut des Fahrzeuges. Dadurch wird ein minimaler Abstand zwischen Sensor und Aufprallpunkt zugesichert, welcher die zeitliche Verzögerung zwischen Aufprallzeitpunkt und dem Generieren der Meßdaten minimiert.
Bevorzugt ist der Sensor an der Vorderseite des Fahrzeugs angebracht.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in der Möglichkeit, Fußgänger von anderen Aufprallobjekten zu differenzieren.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung des definierten Aufpralldetektionssystems zur Aktivierung einer Vorrichtung, die ein Anheben der Motorhaube unmittelbar nach einem Aufprall veranlaßt.
Vorteilhaft kann die Verwendung von drei Beschleunigungssensoren sein, die an der Vorderseite des Fahrzeuges positioniert werden.
Die Signalstärke und Signaleigenschaften der durch die Sensoren während des Aufpralls generierten Signale sind von der Distanz zwischen Sensor und Aufprallort abhängig. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, verschiedene geeignete Kriterien für einen Aufprall in unmittelbarer Nähe eines Sensors und für einen Aufprall zwischen zwei Sensoren zu verwenden.
Besonders vorteilhaft ist es, verschiedene Aufprallkriterien für Aufprallsituationen im Bereich zwischen zwei Sensoren zu verwenden, die von der Distanz zum nächstgelegenen Sensor abhängig sind.
Zur Speicherung der verschiedenen Unterkriterien kann vorteilhafterweise ein Festwertspeicher eingesetzt werden.
Weiterhin vorteilhaft kann die Speicherung der verschiedenen Unterkriterien in einem beschreibbaren Speicher sein.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
1: eine tabellarische Darstellung der Bedingungen zum Auslösen eines Sicherheitsmechanismusses nach einem lokalen Aufprall,
2: eine tabellarische Darstellung der Bedingungen zum Auslösen eines Sicherheitsmechanismusses nach einem Aufprall auf halber Distanz zwischen zwei Sensoren,
3: eine tabellarische Darstellung der Bedingungen zum Auslösen eines Sicherheitsmechanismusses nach einem Aufprall zwischen zwei Sensoren, wobei die Distanz zu einem der beiden Sensoren verhältnismäßig klein und
4: den in einzelne Aufprallzonen untergliederten Bereich zwischen zwei Sensoren des Aufpralldetektionssystems.
Die Tabellen aus den 1, 2, 3 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, in dem die Signale von drei Sensoren anhand von neununddreißig Unterkriterien ausgewertet werden, wobei diese Unterkriterien auf vier verschiedenen Typen von Unteralgorithmen basieren. Jede einzelne der in 1, 2 und 3 dargestellten Tabellen repräsentiert ein bestimmtes, auf den verwendeten Fahrzeugtyp kalibriertes Aufprallkriterium.
In 4 ist exemplarisch ein Aufbau eines Aufpralldetektionssystems dargestellt. Diese Ausführungsform weist drei Sensoren in der Stoßstange auf, nämlich einen linken Sensor 2, einen zentralen Sensor 3 und einen rechten Sensor (hier nicht dargestellt), wobei der Bereich zwischen zwei sich gegenüberliegenden Sensoren in drei verschiedene Teilbereiche untergliedert wird. Hierbei befinden sich zwei Sensoren 2, z. B. Beschleunigungssensoren in einer Stoßstange 1 eines Fahrzeugs, wobei der Bereich zwischen den Sensoren in drei verschiedene Teilbereiche untergliedert wird. Der Bereich 4 charakterisiert einen Aufprall in unmittelbarer Nähe des linken Sensors 2, wobei ein Aufprall in unmittelbarer Nähe des rechten Sensor 3 durch Bereich 5 beschrieben wird. Der Bereich 8 symbolisiert den Aufprall eines Objektes auf halber Distanz zwischen den beiden Sensoren 2 und 3. Ist die Distanz zwischen dem Aufprallort und dem linken Sensor 2 verhältnismäßig klein zu der Distanz zum zentralen Sensor 3, so kann dem Aufprallort der Bereich 6 zugeteilt werden. Analog verhält sich dies zu einem Aufprallort 7, dessen Distanz zum rechten zentralen 3 verhältnismäßig klein zur Distanz zum linken Sensor 2 ist.
Die Lage des Aufprallortes relativ zum ausgewerteten Sensor fließt in die Auswahl eines geeigneten Unterkriteriums inklusive des zugehörigen Schwellwertes in die Signalevaluierung mit ein. Durch die Kombination von verschiedenen bereichsbezogenen Unterkriterien und verschiedenen bereichsbezogenen Schwellwerten entstehen mehrere Aufprallkriterien, die sich folglich verschiedenen Aufprallpunkten zuordnen lassen.
Das im Ausführungsbeispiel dargestellte Aufpralldetektionssystem basiert auf vier Unteralgorithmen, die von der elektronischen Steuereinheit in Abhängigkeit des Aufprallortes und Fahrzeugeigenschaften mit geeigneten Schwellwerten ausgeführt werden.
Zum einen wird durch den BSC-Algorithmus die Deformationsgeschwindigkeit der Stoßstange 1 während eines Aufpralls ausgewertet, was mathematisch durch das Integral des Beschleunigungssignals über die Zeit beschrieben werden kann. Liegt der maximale Wert des Integrals, das heißt der Wert der Deformationsgeschwindigkeit über einem vordefinierten Schwellwert v_th, so gilt das BSC-Kriterium als erfüllt. BSC – bumper speed criteria: vmax > vth, v = ∫a·dt, (th = threshold)
Der zweite Algorithmus berechnet die Zeitdifferenz T zwischen dem Zeitpunkt t₁, der bei Erreichen des Maximums der Deformationsgeschwindigkeitsfunktion des BSC-Algorithmus gesetzt wird und einen Zeitpunkt t₂, der durch einen Wert gleich Null der Deformationsgeschwindigkeit des BSC-Algorithmusses definiert ist. Das Kriterium gilt als erfüllt, wenn die berechnete Zeitspanne T größer als der vorgegebene Schwellwert T_th ist. CNT – Counter criteria: T = t2 – t1 > Tth, v = vmax for t = t1, v = 0 for t = t2
Der dritte Algorithmus STG vergleicht den Integralwert aus der Deformationsgeschwindigkeitsfunktion über einen Zeitbereich t₁, t₂ gegen einen vordefinierten Schwellwert. Das Integral kann als die Deformationsfläche verstanden werden und das Kriterium gilt als erfüllt, wenn die Deformationsfläche s größer als der erwähnte Schwellwert s_th ist. STG – Second trigg criteria: s = t1∫t2v·dt > sth, (integrating v from t1 to t2)
Der vierte verwendete Algorithmus AMP berechnet den Betrag der Differenz zwischen dem globalen Minimum arm und dem globalen Maximum a_max der Beschleu nigungsfunktion. Liegt der Wert über einem definierten Schwellwert a_th so gilt das AMP Kriterium als erfüllt. AMP – Amplitude criteria: amax – amin > ath
Durch Variation der eingesetzten Werte für die erwähnten Schwellwerte v_th, T_th, s_th, a_th der Unteralgorithmen ergeben sich etliche, voneinander abgrenzende Unterkriterien.
Beispielsweise kann der Wert des Integrals aus dem BSC-Kriterium gegen einen Schwellwert BSC conf (Schwellwert den der zentrale Sensor 3 bei einem lokalen Aufprall im Bereich 4 erreichen muss), einen Schwellwert BSC loc L (Aufprall eines Objektes im Bereich 4 des linken Sensors 2), einen Schwellwert BSC dis1 CL (Aufprall im Bereich 8 zwischen dem linken Sensor 2 und dem zentralen Sensor 3) oder gegen einen Schwellwert BSC dis2 R (Aufprall im Bereich 4 eines nicht dargestellten rechten Sensors) verglichen werden.
Für einen lokalen Aufprall, beispielsweise im Bereich 4 des Sensors 2 oder im Bereich 5 des Sensors 3 aus 4, muss nur ein Unterkriterium erfüllt sein, um einen lokalen Aufprall zu identifizieren. Zusätzlich muss jedoch ein weiterer Sensor ein geeignetes Unterkriterium zur Bestätigung (BSC_conf) eines lokalen Aufpralls erfüllen. Gegebenenfalls kann es für bestimmte Fahrzeugtypen notwendig sein, das mehr als ein Unterkriterium für einen Sensor zur Identifizierung eines lokalen Aufpralls erfüllt werden muss. Beispielsweise wird eine Gegenmaßnahme nach einem Aufprall ausgelöst, falls alle erforderten Unterkriterien des Aufprallkriteriums für einen lokalen Aufprall nach 1 erfüllt sind. Dies kann als eine logische UND-Verknüpfung der Unterkriterien 1, 4 und 7 aus der Tabelle in 1 interpretiert werden, wobei die Spalten 9, 10 und 11 der Tabelle aus 1 jeweils einen lokalen Aufprall in unmittelbarer Nähe eines der drei verwendeten Sensoren symbolisieren. Zur Detektion eines lokalen Aufpralls in unmittelbarer Nähe des linken Sensors 2 müssen die beiden Unteralgorithmen BSC und CNT mit den dazugehörigen Schwellwerten BSC loc L, CNT loc L für den linken Sensor 2 erfüllt sein, zusätzlich wird anhand des BSC Algorithmus für einen der benachbarten Sensoren der lokale Aufprall bestätigt (BSC_conf für zentralen oder rechten Sensor).
Trifft ein Objekt im Bereich 8 von 4 auf die Stoßstange 1, so muß gemäß des Aufprallkriteriums aus 2 mindestens zwei Unterkriterien für jedes Sensorsignal der benachbarten Sensoren erfüllt sein um eine Aktivierung eines Sicherheitsmechanismusses auszulösen.
Ist die Distanz des Aufprallpunktes zwischen zwei Sensoren zu einem der Sensoren verhältnismäßig klein, so müssen zur Aktivierung einer Gegenmaßnahme das in 3 abgebildete Aufprallkriterium erfüllt sein. In diesem Fall müssen mindestens zwei Unterkriterien für beide Sensoren erfüllt werden, wobei das Kriterium auf die Summe der beiden Beschleunigungssignale (a_L + a_C) der zwei benachbarten Sensoren angewendet wird.
Für die beschriebene Ausgestaltung der Erfindung können für einen lokalen Aufprall nach 1 folgende drei boolsche Gleichungen aufgestellt werden:
1a = Unterkriterium1 UND Unterkriterium4 UND Unterkriterium7,
2a = Unterkriterium2 UND Unterkriterium5 UND Unterkriterium8,
3a = Unterkriterium3 UND Unterkriterium6 UND Unterkriterium9,
Die Variablen 1a, 2a, 3a stehen stellvertretend für die Detektion eines lokalen Aufprall in unmittelbarer Nähen zum linken Sensor, zentralen Sensor, rechten Sensor, wobei der Wert ungleich Null für die Variablen 1a, 2a, 3a eine erfolgreiche Erkennung eines lokalen Aufpralls ausdrückt.
Analog können die Ausdrücke für die Aufprallkriterien nach 2 und 3 definiert werden (1b, 2b, 3b, 1c, 2c, 3c). Durch eine logische ODER-Verknüpfung der aufgestellten Ausdrücke kann ein Auslösekriterium des Aufpralldetektionssystems für einen bestimmten Fahrzeugstypen bestimmt werden.

Auslösekriterium = 1a ODER 2a ODER 3a ODER 1b ODER 2b ODER 1c ODER 2c.

Claims

Anpassungsfähiges Aufpralldetektionssystem für Fahrzeuge zur Aktivierung einer Gegenmaßnahme, wie das Anheben der Motorhaube oder das Auslösen des Airbag, das mindestens drei verschiedene Unterkriterien für die Signale von einem oder mehreren Sensoren gespeichert hat, dadurch gekennzeichnet, dass die Möglichkeit besteht, mindestens drei verschiedene Kombinationen aus den erwähnten Unterkriterien abzulegen, welche in Abhängigkeit der verschiedenen Fahrzeugversionen auswählbar ist, wobei jede der erwähnten Kombinationen ein Aufprallkriterium ausmacht, welches erfüllt ist, wenn alle dem Aufprallkriterium zugehörigen Unterkriterien erfüllt sind und ein Aktivierungssignal auslösbar ist, falls mindestens eins der Aufprallkriterien erfüllt ist.
Aufpralldetektionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens drei Unterkriterien die Signale von einem oder mehreren Sensoren auswerten.
Aufpralldetektionssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Unterkriterium die Signale von zwei oder mehr Sensoren auswertet.
Aufpralldetektionssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei der Unterkriterien verschiedene Algorithmen verwenden, wie die Kombination untereinander und/oder die Verarbeitung der Signale auf unterschiedliche Weise.
Aufpralldetektionssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Unterkriterien verschiedene Werte für den Schwellwert verwenden.
Aufpralldetektionssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwellwerte für die linke und rechte Seite des Fahrzeuges unterschiedlich sind in Folge der asymmetrischen Eigenschaften des Fahrzeuges.
Aufpralldetektionssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Sensoren in unmittelbarer Nähe zur Außenhaut des Fahrzeuges angebracht ist.
Aufpralldetektionssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor an der Vorderseite des Fahrzeugs angebracht ist.
Aufpralldetektionssystem zur Unterscheidung von Fußgängern gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche.
Aufpralldetektionssystem zur Aktivierung der Vorkehrung zum Anheben der Motorhaube gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche.
Aufpralldetektionssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch drei Beschleunigungssensoren in der Fahrzeugvorderseite.
Aufpralldetektionssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene Aufprallkriterien für Aufprallsituationen in unmittelbarer Nähe eines Sensors und Aufprallsituationen zwischen zwei Sensoren verwendet werden.
Aufpralldetektionssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene Aufprallkriterien für Aufpralle zwischen zwei Sensoren verwendet werden, die von der Distanz zum nächstgelegenen Sensor abhängig sind.
Aufpralldetektionssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen Unterkriterien in einem Festwertspeicher gespeichert werden.
Aufpralldetektionssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen Unterkriterien in einem beschreibbaren Speicher abgelegt werden.