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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Rückhaltevorrichtung
für Insassen eines Fahrzeugs, wobei eine Umgebung des Fahrzeugs
erfasst wird und in Abhängigkeit von Objektdaten und Fahrzeugdaten
die Rückhaltevorrichtung ausgelöst wird.
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Aus
der
DE 2 256 246 A1 ist
eine Sicherheitsvorrichtung für Fahrzeuge bekannt, anhand
welcher ein Fahrer durch Betätigung eines Luftsacks – im
Folgenden als Airbag bezeichnet – im Falle eines Zusammenstoßes
des Fahrzeugs schätzbar ist. Dabei ist ein einzelner Airbag
mit einem Sensor zum Feststellen von Hindernissen, anhand welchem
der Zusammenstoß vorhersagbar ist, vorgesehen. Weiterhin
ist mittels eines weiteren Sensors ein Aufprall erfassbar, wobei
der Luftsack schrittweise durch eine schrittweise Operation der
Sensoren zum Feststellen von Zusammenstößen betätigbar
ist.
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Ferner
offenbart die
WO
2009/019093 A1 ein Verfahren und ein Steuergerät
zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln. Das Steuergerät
umfasst eine erste Schnittstelle, die ein erstes Signal einer flächig
messenden kapazitiven Umfeldsensorik bereitstellt, eine zweite Schnittstelle,
die ein zweites Signal einer Kontaktsensorik bereitstellt und mindestens eine
Auswerteschaltung, die ein erstes Auswertemodul aufweist, das in
Abhängigkeit vom ersten Signal ein erstes Ansteuersignal
erzeugt. Die Auswerteschaltung weist weiterhin ein zweites Auswertemodul,
das in Abhängigkeit vom zweiten Signal ein zweites Ansteuersignal
erzeugt, und ein Verknüpfungsmodul auf, das in Abhängigkeit
vom ersten und vom zweiten Ansteuersignal ein drittes Ansteuersignal
erzeugt. Zusätzlich umfasst das Steuergerät eine
Ansteuerschaltung, die in Abhängigkeit vom dritten Ansteuersignal
die Personenschutzmittel ansteuert.
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In
der
DE 197 00 713
B4 werden eine Insassenrückhaltevorrichtung und
ein Verfahren zur Steuerung eines Aufblasens eines Airbags der Insassenrückhaltevorrichtung
beschrieben, bei welchen bei einer Aktivierung der Insassenrückhaltevorrichtung
in einem Gasgenerator ein brennbares Gas und ein Oxidationsgas zur
Reaktion gebracht und die entstehenden Verbrennungsgase in den Airbag
geleitet werden. Dabei wird wahlweise mindestens eine zusätzliche
Menge eines Inertgases separat von dem brennbaren Gas und dem Oxidationsgas
in Abhängigkeit von den Aufprallbedingungen in den Airbag zugeführt.
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Aus
[T. Wohllebe, M. Gonter, M. Meinecke "Potential
of Pre-Crash Restraints in Frontal Collisions", Volkswagen
AG, 38436 Wolfsburg, Germany] ist ein so genanntes Pre-Crash
Sicherheitssystem für ein Fahrzeug bekannt, anhand welchem
ein Zeitpunkt ermittelbar ist, bei welchem ein Aufprall des Fahrzeugs
auf ein Hindernis nicht mehr vermeidbar ist. Es wird vorgeschlagen,
ein Zünden eines Airbags des Fahrzeugs zum Schutz eines
Insassen bereits vor dem Aufprall zum ermittelten Zeitpunkt, an
welchem der Aufprall nicht mehr vermeidbar ist, einzuleiten.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem
Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Steuerung einer Rückhaltevorrichtung für
Insassen eines Fahrzeugs anzugeben.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren
gelöst, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale
aufweist.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei
dem Verfahren zur Steuerung einer Rückhaltevorrichtung
für Insassen eines Fahrzeugs wird eine Umgebung des Fahrzeugs
erfasst und in Abhängigkeit von Objektdaten und Fahrzeugdaten die
Rückhaltevorrichtung ausgelöst.
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Erfindungsgemäß wird
anhand der ermittelten Objektdaten und/oder Fahrzeugdaten eine Aufprallwahrscheinlichkeit
stufenweise ermittelt, wobei in Abhängigkeit von der ermittelten
Höhe der Aufprallwahrscheinlichkeit einer jeweiligen Stufe
die Rückhaltevorrichtung vorausgelöst oder ausgelöst wird
oder eine Auslösung der Rückhaltevorrichtung unterbleibt
und in der betreffenden Stufe ermittelte Auslöseinformationen
in einer nächsten Stufe weiterverarbeitet werden.
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Daraus
ergibt sich in besonders vorteilhafter Weise, dass die Rückhaltevorrichtung,
bei welcher es sich beispielsweise um einen Airbag, einen Gurtstraffer,
eine aktive Kopfstütze oder weitere so genannte Pre-Crash-Systeme
handeln kann, schon vor dem Aufprall mit einer geringeren Auslösegeschwindigkeit und
somit für den Insassen ”sanfter”, d.
h. mit einem verringerten Verletzungsrisiko ausgelöst werden kann.
Auch kann beispielsweise der Airbag mit einem vergrößerten
Volumen ausgebildet sein, da aufgrund der frühen Aktivierung
vor dem Aufprall eine Bewegung des Insassen aufgrund des Aufpralls
noch nicht stattgefunden hat. Durch diese mögliche Vergrößerung
ist es weiterhin in besonders vorteilhafter Weise so, dass die Bewegung
des Insassen beim Aufprall vermieden bzw. verringert wird und somit
die Sicherheit und der Schutz vor Verletzungen erhöht wird. Insbesondere
wird auch bei Insassen, welche sich nicht in einer optimalen Position
zu der Rückhaltevorrichtung befinden, eine Verletzung durch
eine zu schnelle und zu ”harte” Auslösung
des Rückhaltesystems vermieden, da die Insassen schon vor
dem eigentlichen Aufprall beispielsweise durch einen langsamen Anstieg
einer Straffkraft eines Sicherheitsgurtes optimal zu weiteren Rückhaltevorrichtungen
positioniert werden können. Aufgrund des kaskadierten Verfahrensablaufs
wird die Rückhaltevorrichtung zum frühestmöglichen
Auslösezeitpunkt aktiviert, wobei gleichzeitig aufgrund
des zumindest einen weiteren Verfahrensschritts die Sicherheit der
Auslösung erhöht wird.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher
erläutert.
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Dabei
zeigt:
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1 schematisch
ein kaskadiertes Auslöseverfahren zur Steuerung der Auslösung
mindestens einer Rückhaltevorrichtung für Insassen
eines Fahrzeugs.
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1 zeigt
den zeitlichen Verlauf eines kaskadierten Auslöseverfahrens
zur Steuerung der Auslösung A mindestens einer Rückhaltevorrichtung 1 für
Insassen eines Fahrzeugs F. Unter einer Rückhaltevorrichtung 1 werden
beispielsweise ein Airbag, ein Gurtstraffer, eine aktive Kopfstütze
oder weitere so genannte Pre-Crash-Systeme verstanden.
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Das
Fahrzeug F umfasst zumindest eine Umgebungssensorik 2,
eine erste Anprallsensorik 3 und eine zweite Anprallsensorik 4.
Als Umgebungssensorik 2 umfasst das Fahrzeug F beispielsweise eine
herkömmliche Kamera, eine Stereokamera, Radarsensoren,
Lidarsensoren, eine Infrarot-Erfassungseinheit und/oder andere geeignete
Sensoren. Die Umgebungssensorik 2 ist dabei vorzugsweise weiterhin
zum Betrieb von Fahrerassistenzsystemen vorgesehen, so dass vorzugsweise
keine zusätzlichen Erfassungseinheiten zur Bildung der
Umgebungssensorik 2 erforderlich sind, um das erfindungsgemäße
Verfahren und dessen Weiterbildungen auszuführen. Das heißt,
die Erfassung des Aufpralls bereits vor dem eigentlichen Aufprallereignis
ist vorzugsweise mittels der Sensorik der Fahrerassistenzsysteme
möglich.
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Die
erste Anprallsensorik 3 ist zumindest aus Beschleunigungs-
und/oder Piezosensoren gebildet, welche beispielsweise in einem
Stoßfänger oder einer Motorhaube des Fahrzeugs
F angeordnet sind. Als zweite Anprallsensorik 4 umfasst
das Fahrzeug F zumindest Verzögerungssensoren oder so genannte G-Sensoren,
die beispielsweise im Airbag-Steuergerät integriert sind.
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Im
Betrieb B des Fahrzeugs F wird mittels der Umgebungssensorik 2 die
Umgebung des Fahrzeugs F fortlaufend erfasst und gegebenenfalls
unter Berücksichtigung von mittels weiterer Sensoren ermittelter
Fahrzeugdaten DF analysiert. Beispielsweise
werden als Fahrzeugdaten DF (auch Betriebsdaten
genannt), die Geschwindigkeit v und/oder die Fahrrichtung des Fahrzeugs
F, die Beschleunigung, Verzögerung und/oder eine Fahrrichtungsänderung ermittelt.
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Wird
mittels der Umgebungssensorik 2 ein Objekt O in der Umgebung
des Fahrzeugs F erfasst, so werden von der Umgebungssensorik 2 für
das Objekt O als Objektdaten DO zumindest
dessen Relativgeschwindigkeit vrel, dessen
Gewichts- oder Massenklasse m, dessen Höhe h und/oder dessen
Breite b erfasst und ermittelt. Darüber hinaus wird von
der Umgebungssensorik 2 zumindest ein möglicher
vorausliegender Aufprallpunkt p, der Aufprallwinkel φ und
der Aufprallzeitpunkt t0 sowie die Entfernung
zum Objekt O bestimmt.
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In
Abhängigkeit von den in der Umgebung erfassten Objektdaten
DO und den erfassten Fahrzeugdaten DF wird dann die Rückhaltevorrichtung 1 ausgelöst
oder nicht.
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Hierzu
ist vorgesehen, dass bei einem in der Umgebung erfassten Objekt
O das Auslöseverfahren zum Auslösen der Rückhaltevorrichtung 1 einer
Auslösekaskade entspricht, bei welcher bei einer Unsicherheit
von einer Auslöseentscheidung E1 bis En zugrunde liegenden
Auslöseinformationen I1 bis Im einer jeweiligen Stufe S1
bis Sn die Auslöseinformationen I1 bis Im in einer weiteren
Stufe S1 bis Sn bei der Ermittlung der Auslöseentscheidung
E2 bis En dieser betreffenden Stufe S2 bis Sn weiterverarbeitet werden.
Dabei wird als Unsicherheit von Auslöseinformationen I1
bis Im die Aufprallwahrscheinlichkeit x und somit die Wahrscheinlichkeit
einer Kollision des Fahrzeugs F mit dem Objekt O am Aufprallpunkt
p ermittelt.
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Im
Detail wird anhand der ermittelten Objektdaten DO und/oder
Fahrzeugdaten DF die Aufprallwahrscheinlichkeit
x stufenweise ermittelt. In Abhängigkeit von der ermittelten
Höhe der Aufprallwahrscheinlichkeit x einer jeweiligen
Stufe S1 bis Sn wird dann die Rückhaltevorrichtung 1 vorausgelöst
oder ausgelöst. Unterbleibt aufgrund der anhand von ermittelten
Auslöseinformationen I1 bestimmten Auslöseentscheidung
E1 eine Auslösung der Rückhaltevorrichtung 1,
so werden die in der Stufe S1 ermittelten Auslöseinformationen
I1 bis Im in der oder den nächsten Stufe/n S2 bis Sn weiterverarbeitet.
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Je
nach Art der Abstufung des Auslöseverfahrens kann dieses
mehrere Stufen S1 bis Sn umfassen, in welchen eine oder mehrere
der Rückhaltevorrichtungen 1 vor einem Aufprall
und somit einer möglichen Kollision vorausgelöst
werden und mehrere Stufen S2 bis Sn, in welchen die oder mehrere
der Rückhaltevorrichtungen 1 beim oder nach einem
Aufprall ausgelöst werden.
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Nachfolgend
werden verschiedene Auslösestufen des kaskadierten Auslöseverfahrens
beschrieben. Es können weitere Zwischenstufen implementiert
werden. Die Art und Weise der Bestimmung der Auslöseentscheidung
E1 bis En und/oder Auslöseinformationen I1 bis Im sowie
die Anzahl der Stufen S1 bis Sn können dabei variieren.
Dabei werden als Auslöseinformationen I1 bis Im insbesondere
die aktuell erfassten Fahrzeug- und/oder Objektdaten DF bzw. DO verwendet, um aus diesen die Aufprallwahrscheinlichkeit
x und aus dieser die Auslöseentscheidung E1 bis En abzuleiten.
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So
wird beispielsweise in einer ersten Stufe S1 anhand der Umfeld-
oder Umgebungssensorik 2 und der ermittelten Objektdaten
DO und der Fahrzeugdaten DF eine
Klassifizierung des erfassten Objekts O (= Objektklassifizierung)
beispielsweise nach der Massenklasse m durchgeführt und
die Aufprallwahrscheinlichkeit x bestimmt. Bei einer vollständigen
Objektklassifizierung und einer Überschreitung eines vorgegebenen
Grenzwerts xG der Aufprallwahrscheinlichkeit
x des Fahrzeugs F auf das erfasste Objekt O wird die Rückhaltevorrichtung 1 vor
dem Aufprall ausgelöst und somit beispielsweise zum Zeitpunkt
tS1 = t0 – 40
ms vorausgelöst.
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Dadurch
ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich, die Rückhaltevorrichtung 1 langsamer
und für den Insassen des Fahrzeugs F ”sanfter” auszulösen,
so dass Belastungen des Insassen durch die Auslösung A
der Rückhaltevorrichtung 1 minimiert werden. So
kann beispielsweise eine Größe eines Airbags vergrößert
werden, da durch die Auslösung A vor dem Aufprall und eine
damit verbundene Position des Insassen ein größerer
Freiraum zwischen dem Insassen, beispielsweise dem Fahrer und dem
Lenkrad des Fahrzeugs F zu füllen ist. Durch die größere
Ausbildung des Airbags wird eine Bewegung des Insassen beim Aufprall
minimiert, so dass die Sicherheit des Insassen signifikant erhöht wird.
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Um
jedoch auch eine schnellere Auslösung A der Rückhaltevorrichtung 1 in
den anderen Stufen S2 bis Sn zu ermöglichen, in welchen
der Aufprall wie nachfolgend beschrieben insbesondere bereits erfolgt
ist, verfügt die Rückhaltevorrichtung 1 über
stufenweise auslösbare Auslösemittel. So ist beispielsweise
ein Gurtstraffer derart ausgebildet, dass verschiedene Straffkräfte
und Straffgeschwindigkeiten des Gurtes erzeugbar sind.
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Auch
ein Airbag verfügt über Auslösemittel, anhand
welcher unterschiedliche Füllmengen eines Gases in unterschiedlichen
Geschwindigkeiten in den Airbag einleitbar sind. Zudem ist der Airbag
derart ausgebildet, dass in Abhängigkeit davon, ob dieser
bereits vor dem Aufprall oder erst danach aktiviert wird, ein Volumen
des Airbags steuerbar ist. Somit sind die aus der Bewegung des Insassen
beim Aufprall resultierenden verschiedenen Positionen desselben
in dem Fahrzeug ausgleichbar.
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Zur
Steuerung der Airbageigenschaften umfassen dessen Auslösemittel
insbesondere verschiedene Treibsätze, so dass beispielsweise
eine Füllung des Airbags in drei oder mehr Stufen möglich
ist. Auch weist der Airbag vorzugsweise verschiedene Kammern auf,
um dessen Volumen in zwei oder mehr Stufen zu variieren und verschiedene
so genannte aktive und/oder passive Ventingöffnungen, um
den Druck innerhalb des Airbags zu steuern. Gleichzeitig ist es
durch diese Ausbildung des Airbags aber auch der anderen Rückhaltevorrichtungen 1,
wie dem Gurtstraffer, möglich, die Auslösecharakteristik
an verschiedene Körpergrößen der Insassen
anzupassen.
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Sind
die Objektdaten DO, wie Massenklasse m,
Breite b, Relativgeschwindigkeit vrel, Aufprallpunkt p,
Aufprallwinkel φ und/oder Aufprallzeitpunkt t0 nicht sicher
ermittelbar oder nicht vollständig erfassbar, so kann zumindest
die Objektklassifizierung nicht vollständig ausgeführt
und gegebenenfalls auch die Aufprallwahrscheinlichkeit x nicht ermittelt
werden. In einem solchen Fall unterbleibt eine Auslösung
A der Rückhaltevorrichtung 1.
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Die
als Auslöseinformationen I1 ermittelten Objektdaten DO und die Fahrzeugdaten DF werden dann
der zweiten Stufe S2 zugeführt.
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Das
heißt bei einer unvollständigen Objektklassifizierung
und/oder nicht ermittelbaren Aufprallwahrscheinlichkeit x werden
die in der ersten Stufe S1 ermittelten Auslöseinformationen
I1 der zweiten Stufe S2 zugeführt und dort mit zusätzlich
unmittelbar beim Aufprall anhand der ersten Anprallsensorik 3 ermittelten
Anpralldaten ausgewertet und/oder vervollständigt, wobei
die Rückhaltevorrichtung 1 in Abhängigkeit
des Ergebnisses der Auswertung und/oder Vervollständigung
ausgelöst wird, anderenfalls eine Auslösung A
der Rückhaltevorrichtung 1 unterbleibt.
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Im
Stoßfänger des Fahrzeugs F sind beispielsweise
Beschleunigungs- oder Piezosensoren angebracht, die beispielsweise
der Auslösung eines Fußgängerschutzsystems,
z. B. Aufstellen einer Motorhaube, dienen. Wenn die Umgebungserfassung oder
-sensorik 2 in der ersten Stufe S1 des Auslöseverfahrens
hinsichtlich der Massenklasse m eine sichere Aussage bestimmen kann,
jedoch aufgrund der gemessenen Dynamikdaten, die insbesondere die
Objekt- und Fahrzeugdaten DO, DF umfassen,
das Aufprallereignis, d. h. insbesondere den Aufprallpunkt p und
den Aufprallzeitpunkt t0, nicht ermitteln kann,
werden in der zweiten Stufe S2 die Daten und Informationen der ersten
Anprallsensorik 3, die einen Aufprall identifizieren, verwendet,
um eine Auslösung der Rückhaltevorrichtung 1 unmittelbar
beim oder nach dem Aufprall, bereits zu einem Zeitpunkt tS2 ca. 0 ms bis 2 ms nach dem Aufprallzeitpunkt
t0 zu ermöglichen.
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Dabei
erfolgt die Auslösung A der Rückhaltevorrichtung 1 schneller
als in der ersten Stufe S1, so dass eine größtmögliche
Sicherheit der Insassen erzielt werden kann.
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Beispielsweise
ist auch das Volumen des Airbags des verkleinert, da bereits eine
Bewegung des Insassen in Richtung des Airbags stattgefunden haben
kann. Somit wird eine zu starke Krafteinwirkung des Airbags auf
den Insassen vermieden.
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Sind
die Daten der Umgebungserfassung oder -sensorik 2 und der
anschließenden Auswertung, wie der Objektklassifikation,
bezüglich der Massenklasse m oder der ermittelten Aufprallwahrscheinlichkeit
x oder beider indifferent, wird zusätzlich anhand der ermittelbaren
Daten, wie der erfassten Anpralldaten der ersten Anprallsensorik 3 eine
Klassifikation der Anprallschwere durchgeführt. In Abhängigkeit
vom Ergebnis der Klassifikation der Anprallschwere wird die Rückhaltevorrichtung 1 zu
dem Zeitpunkt tS2 ca. 3 ms bis 6 ms nach
dem Aufprallzeitpunkt t0 ausgelöst
oder eine Auslösung unterbleibt. Hierzu wird für
die Anprallschwere ein Aufprallgrenzwert vorgegeben. Da sich bei
dieser Ausbildung der Zeitpunkt tS2 weiter
nach dem Aufprallzeitpunkt T0 befindet,
wird die Auslösegeschwindigkeit der Rückhaltevorrichtung 1 weiter
erhöht.
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Bei Überschreiten
des Aufprallgrenzwerts wird die Rückhaltevorrichtung 1 in
der zweiten Stufe S2 ausgelöst, anderenfalls unterbleibt
eine Auslösung und die ermittelten Auslöseinformationen
I2 werden der dritten Stufe S3 des Auslöseverfahrens zugeführt.
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Unterbleibt
aufgrund der Auslöseinformationen I2 in der zweiten Stufe
S2 eine Auslösung der Rückhaltevorrichtung 1,
so wird in der dritten Stufe S3 bei Überschreitung zumindest
eines Verzögerungsgrenzwerts von mittels der zweiten Anprallsensorik 4 ermittelten
Verzögerungsdaten beim Aufprall die Rückhaltevorrichtung 1 ausgelöst.
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Das
heißt ist in den vorangegangenen ersten und zweiten Stufen
S1 und S2 weder mittels der Umgebungssensorik 2 noch der
ersten Anprallsensorik 3 eine Ermittlung der Aufprallwahrscheinlickeit
x und somit einer Auslöseentscheidung E1, E2 möglich, wird
in der dritten Stufe S3 mittels der zweiten Anprallsensorik 4,
beispielsweise anhand herkömmlicher Verzögerungssensoren
im Airbagsteuergerät, eine Auslösung der Rückhaltevorrichtung 1 zu
einem Zeitpunkt tS3 ca. 30 ms nach dem Aufprallzeitpunkt
t0 ausgeführt, wobei die Auslösung
A mit einer weiter gegenüber den Stufen S1 und S2 erhöhten
Geschwindigkeit ausgeführt wird und die weiteren Auslösecharakteristiken,
wie beispielsweise das Volumen des Airbags, wie auch schon in den
Stufen S1 und S2 an die jeweilige Bewegung des Insassen zu den Zeitpunkten
tS1, tS2, an die
Bewegung zum Zeitpunkt tS3 angepasst wird,
so dass ein höchstmöglicher Schutz für
die Insassen des Fahrzeugs F sichergestellt ist.
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Wird
mittels der zweiten Anprallsensorik 4 kein Aufprall identifiziert,
so unterbleibt eine Auslösung der Rückhaltevorrichtung 1.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 2256246
A1 [0002]
- - WO 2009/019093 A1 [0003]
- - DE 19700713 B4 [0004]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - T. Wohllebe,
M. Gonter, M. Meinecke ”Potential of Pre-Crash Restraints
in Frontal Collisions”, Volkswagen AG, 38436 Wolfsburg,
Germany [0005]