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Die
Erfindung betrifft ein Insassenklassifizierungssystem für
ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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In
der
EP 1 108 624 B1 wird
eine Insassenerkennungseinrichtung beschrieben, welche an ein Airbagauslösesystem
angeschlossen ist. Die Insassenerkennungseinrichtung umfasst einen
Insassensensor, welcher einen Sicherheitsgurt mit über
einen bestimmten Bereich angeordneten Drähten umfasst. Die
Drähte sind an ein Steuergerät angeschlossen. Das
Steuergerät ermittelt eine Veränderung einer elektrischen
Eigenschaft der Drähte, wie beispielsweise der Kapazität
oder der Induktivität, um die Anwesenheit eines Insassen
zu bewerten. Abhängig von einem Signal des Insassensensors
kann das Steuergerät eine Airbagauslösung anpassen.
Die Druckschrift erläutert nicht, wie die Kapazität
zu messen ist.
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Die
DE 10 2005 041 376
A1 beschreibt ein Verfahren zum Einstellen individueller
Nutzerparameter eines Kraftfahrzeugs. Mit einem einem Fahrzeugsitz
zugeordneten Sicherheitsgurt wird zur Erhöhung des Nutzungskomforts
sowie der Verkehrssicherheit eine Auszugslänge eines Sicherheitsgurts zur
Feststellung der Identität eines Nutzers verwendet.
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Aus
der
DE 10 2006
011 646 A1 ist ein Rückhaltesystem für
Fahrzeuge bekannt, welches ein Gurtband mit einem steuerbaren Heizelement
umfasst. In einer Ausführung ist das Heizelement drahtförmig
ausgebildet.
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Die
DE 10 2007 029 279
A1 beschreibt ein System zur Zugriffskontrolle in einem
Fahrzeug mit einem mobilen ID-Geber und einem fahrzeugseitig fest
installierten Steuergerät. Ein im Fahrzeug montierter Sicherheitsgurt
weist Signalleitungsmittel auf, welche in einer Ausführung
als metallhaltige Drähte in ein Gewebe des Sicherheitsgurtes eingebracht sind.
Die Signalleitungsmittel im Rückhaltegurt wirken als Antenne
für eine Signalstrecke zwischen mobilem ID-Geber und dem
fahrzeugfesten Steuergerät. Über die Signalstrecke
ist eine Kommunikation zwischen ID-Geber und Steuergerät
zur Überprüfung der Berechtigung zum Zugriff auf
eine Fahrzeugfunktion ausführbar.
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Aus
der
DE 100 51 298
C1 ist eine Freisprecheinrichtung für Fahrzeuge
bekannt, welche ein Mikrophon umfasst, welches in einen Sicherheitsgurt integriert
ist. Die Kabelzuleitungen zum Betrieb des Mikrophons sind an dem
Sicherheitsgurt befestigt. In einer Ausführung sind die
Kabelzuleitungen anstelle einer geeigneten Anzahl Kettfäden
in das Gewebe des Sicherheitsgurtes eingewoben.
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In
der
DE 10 2007
048 843 A1 ist ein Sicherheitsgurtsystem für ein
Fahrzeug beschrieben mit einem Sicherheitsgurt und einem mit dem
Sicherheitsgurt verbundenen Sensor zur Erfassung von zumindest einer
Lebensfunktion des Insassen. In einer Ausführung wird bei
einer festgestellten Abweichung einer Lebensfunktion vom Normalzustand
eine Ausgabe eines Signals vorgeschlagen, durch welches beispielsweise
ein Notfalldienst alarmiert werden kann.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Insassenklassifizierungssystem zu verbessern.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 erfüllt,
wobei die Merkmale der Unteransprüche vorteilhafte Aus-
und Weiterbildungen sind.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung weist ein Insassenklassifizierungssystem
für ein Fahrzeug auf, welches sowohl ein Steuergerät
umfasst, als auch einen Sicherheitsgurt mit einem Gurtband und einem das
Gurtband aufwickelnden Gurtbandaufroller, wobei entlang oder innerhalb
des Gurtbandes ein elektrisch leitendes Element verläuft.
Das Steuergerät misst eine Induktivität des elektrisch
leitenden Elementes, wobei das Steuergerät über
eine erste elektrische Verbindung an dem einen Ende des elektrisch leitenden
Elementes und über eine zweite elektrische Verbindung mit
dem anderen Ende des elektrisch leitenden Elementes verbunden ist.
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Der
Sicherheitsgurt hält einen in dem Fahrzeug angegurteten
Insassen im Falle eines Unfalles zurück, indem das an dem
Fahrzeug befestigte Gurtband derart am Insassen verläuft,
dass es eine unfallbedingte Vorverlagerung des Insassen wirkungsvoll reduzieren
kann. Der Gurtbandaufroller wickelt in einer üblichen Ausführung
das Gurtband auf einer drehbaren Achse auf, so dass das aufgewickelte Gurtband spiralförmig
um die Achse verläuft. Die Achse ist in üblichen
Ausführungen zum Aufwickeln des Gurtbandes federbeaufschlagt
oder elektromotorisch angetrieben, wodurch über die Achse
auf das Gurtband eine Rückzugkraft wirkt, und das Gurtband in
eine Ablageposition gezogen wird. Die Ablageposition dient einer
Aufbewahrung des Gurtbandes bei Nichtgebrauch. Zum Anschnallen des
Insassen wird das Gurtband entgegen der Rückzugkraft von
dem Gurtbandaufroller soweit abgerollt, dass das Gurtband um den
Insassen herumgeführt wird und eine an dem Gurtband befestigte
Steckzunge in ein Gurtschloss eingesteckt und verriegelt wird.
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Beim
spiralförmigen Aufwickeln des Gurtbandes um die Achse des
Gurtbandaufrollers wird auch das entlang oder innerhalb des Gurtbandes
verlaufende elektrisch leitende Element um diese Achse aufgewickelt,
wodurch das um die Achse aufgewickelte elektrisch leitende Element
eine Spule bildet. Die Spule aus dem elektrisch leitenden Element
bildet ein induktives, passives Bauelement, dessen wesentliche Eigenschaft
eine definierte Induktivität ist. Die Induktivität
hängt von der Anzahl der Wicklungen der Spule ab, also
davon, wie viel Gurtband auf dem Gurtbandaufroller aufgewickelt
ist. Die Wicklungen sind voneinander elektrisch isoliert auszuführen,
indem das elektrisch leitende Element etwa durch Beabstandung oder
durch eine elektrische Isolierung der einzelnen Wicklungen voneinander
ausgeführt ist. Die Induktivität ist somit ein
Maß für die Länge des aufgewickelten
Gurtbandes, womit anhand der bekannten Gesamtlänge des
Gurtbandes auf die vom Gurtbandaufroller abgewickelte Gurtbandlänge geschlossen
werden kann. Die Achse des Gurtbandaufrollers bildet einen Kern
der Spule. Durch eine geeignete Materialauswahl der Achse und damit
des Kerns der Spule kann die Induktivität der Spule erhöht
und damit die Messung der Induktivität verbessert werden.
Wird als Kern, das heißt als Achse, beispielsweise ein
Einsenkern eingesetzt, so wird durch die ferromagnetische Eigenschaft
des Kerns die Induktivität der Spule im Vergleich zu der
Spule ohne Kern erhöht.
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Zur
Messung der Induktivität des elektrisch leitenden Elementes
ist das eine Ende des elektrisch leitenden Elementes über
eine erste elektrische Verbindung und das andere Ende des elektrisch
leitenden Elementes über eine zweite elektrische Verbindung
mit dem Steuergerät verbunden. Das Steuergerät
kann als ein separates Steuergerät ausgebildet oder in
ein anderes Steuergerät wie beispielsweise in ein Airbagsteuergerät
zum Zünden von Rückhaltesystemen, integriert sein.
Zur Messung der Induktivität lässt das Steuergerät
einen Strom zwischen dem einen und dem anderen Ende des elektrisch
leitenden Elementes fließen. Wird durch das Steuergerät hierfür
zwischen der ersten und der zweiten elektrischen Verbindung etwa
eine Wechselspannung angelegt, so kann das Steuergerät
die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung messen und hieraus
die Induktivität bestimmen.
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In
einer Ausführung ist das elektrisch leitende Element ein
Draht. In einer erweiterten Ausführung ist der Draht isoliert,
wie beispielsweise ein Kupferlackdraht. Durch die Isolierung des
Drahtes wird ein elektrischer Kurzschluss bei aufeinanderliegenden
Wicklungen vermieden. Ein elektrisch leitender Draht ist ein übliches,
leicht verfügbares Bauteil mit bekannten Materialeigenschaften.
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In
einer weiteren Ausführung ist das elektrisch leitende Element
in das Gurtband eingewebt. Beim Einweben können beispielsweise übliche
Fasern des Gurtbandes durch das elektrisch leitende Element ersetzt
oder ergänzt werden. So kann beispielsweise ein längs
durch das Gurtband verlaufender Kettfaden durch das elektrisch leitende
Element ersetzt werden. In einer alternativen oder ergänzenden
Ausführung ist es möglich, einen quer zu dem Kettfaden
verlaufenden Schussfaden durch das elektrisch leitende Element zu
ergänzen. Ein in das Gurtband eingewebtes, elektrisch leitendes
Element bietet den Vorteil, dauerhaft mit dem Gurtband verbunden
zu sein.
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In
einer Ausführung ermittelt das Steuergerät anhand
der gemessenen Induktivität einen Gurtbandauszug des Gurtbandes,
wie dies oben beschrieben ist. Anhand des Gurtbandauszuges lässt sich
auf für andere Fahrzeugsysteme relevante Parameter schließen,
wie dies im Folgenden anhand von Beispielen beschrieben ist.
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In
einer Ausführung nimmt das Steuergerät anhand
des Gurtbandauszuges eine Klassifizierung eines mit dem Gurtband
angegurteten Insassen vor. Der Gurtbandauszug ist ein Maß für
die Umschlingung des Insassen mit dem Gurtband. Plausibilisiert werden
kann der Gurtbandauszug beispielsweise durch Abfrage eines Gurtschlossschalters,
welcher das Verriegeln der am Gurtband befestigten Steckzunge in
dem Gurtschloss anzeigt. Anhand des Gurtbandauszuges kann beispielsweise
auf ein Gewicht oder auf eine Größe des Insassen
geschlossen werden. Bei der Klassifizierung wird der Insasse in
einen ihm entsprechenden Wertebereich eingruppiert, wobei mehrere
Wertebereiche einen Gesamtbereich abdecken. Beispielsweise kann
ein geschätztes Insassengewischt in Klassen eingeteilt
werden, welche einen Bereich von 10 kg abdecken und einander anschließen.
Die Abhängigkeit der Wertebereiche von dem Gurtbandauszug
und damit die Eingruppierung von Insassen in einen jeweiligen Wertebereich
anhand des Gurtbandauszugs kann beispielsweise empirisch durch Messreihen
mit verschiedenen Insassen ermittelt werden.
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In
einer anderen Ausführung bestimmt das Steuergerät
anhand des Gurtbandauszuges einen Gurtstatus, wobei der Gurtstatus
eine Bewertung darstellt, ob ein Insasse mit dem Gurtband angegurtet
ist. Hierfür kann das Steuergerät den Gurtbandauszug über
einen Zeitraum beobachten. Wenn der Gurtbandauszug innerhalb dieses
Zeitraumes konstant bleibt oder einen Mindestauszug nicht unterschreitet,
kann darauf geschlossen werden, dass der Insasse angegurtet ist.
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In
einer vorteilhaften Ausführung berücksichtigt
das Steuergerät bei einer Auslöseentscheidung bezüglich
einer Aktivierung eines von dem Steuergerät ansteuerbaren
Rückhaltesystems die Klassifizierung oder den Gurtstatus.
Das Rückhaltesystem dient dem Schutz des Insassen im Falle
eines Unfalles. Typische Komponenten eines Rückhaltesystems sind
der Sicherheitsgurt oder ein Airbag. Die Aktivierung des Airbags
bewirkt dessen Aufblasen. Die Aktivierung des Sicherheitsgurtes
kann beispielsweise eine Straffung des Gurtbandes bewirken. Bei
einer Bewertung, ob ein Rückhaltesystem ausgelöst
werden soll, kann die Klassifizierung oder der Gurtstatus einen
wichtigen Eingangsparameter darstellen, von welchem die Entscheidung
mit abhängt, ob eine Aktivierung des Rückhaltesystems
vorteilhaft ist. Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung anhand der einzigen Zeichnung näher erläutert.
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Dabei
zeigt:
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Figur
eine schematische Darstellung eines Insassenklassifizierungssystems,
welches ein Steuergerät und einen Sicherheitsgurt mit einem
Gurtband und einem Gurtbandaufroller umfasst.
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In
der Figur ist ein Steuergerät 1 und ein Sicherheitsgurt
gezeigt, wobei der Sicherheitsgurt ein Gurtband 2 und einen
das Gurtband aufwickelnden Gurtbandaufroller 3 umfasst.
Elemente zur Befestigung des Sicherheitsgurtes am Fahrzeug, wie
beispielsweise ein Endbeschlag zur Fixierung des einen Endes des
Gurtbandes am Fahrzeug oder ein Befestigungsmittel zur Befestigung
des Gurtbandaufrollers am Fahrzeug, sind in der Figur für
eine bessere Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Innerhalb
des Gurtbandes 2 verläuft ein elektrisch leitendes
Element 4. Das gestrichelt dargestellte, elektrisch leitende
Element 4 verläuft von dem einem Ende des Gurtbandes
durchgängig bis zu dem anderen Ende des Gurtbandes, welches
von dem Gurtbandaufroller 3 aufgewickelt ist. An dem Gurtband 2 ist
eine Steckzunge 7 verschiebbar befestigt, wobei die Steckzunge 7 zum
Angurten in ein in der Figur nicht dargestelltes Gurtschloss eingesteckt
und verriegelt wird. Das eine Ende des elektrisch leitenden Elementes 4 ist über eine
erste elektrische Verbindung 5 mit dem Steuergerät
verbunden. Das andere Ende des elektrisch leitenden Elementes 4 ist
innerhalb des Gurtbandaufrollers 3 an eine zweite elektrische
Verbindung 6 angeschlossen, wobei die zweite elektrische
Verbindung 6 das andere Ende des elektrisch leitenden Elementes 4 mit
dem Steuergerät 1 verbindet.
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Das
Gurtband 2 ist teilweise auf dem Gurtbandaufroller 3 aufgewickelt,
so dass der mit dem Gurtband 2 aufgewickelte Teil des elektrisch
leitenden Elementes 4 eine Spule innerhalb des Gurtbandaufrollers 3 bildet.
Zur Messung der Induktivität des elektrisch leitenden Elementes 4 legt
das Steuergerät 1 zwischen der ersten elektrischen
Verbindung 5 und der zweiten elektrischen Verbindung 6 eine Wechselspannung
an und misst eine Fasendifferenz zwischen der angelegten Spannung
und den durch das elektrisch leitende Elements fließenden
Strom, woraus das Steuergerät 1 die Induktivität
des elektrisch leitenden Elements ermittelt.
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Anhand
der gemessenen Induktivität ermittelt das Steuergerät,
wie viel Gurtband auf dem Gurtbandaufroller aufgewickelt ist. Je
mehr Gurtband auf dem Gurtbandaufroller aufgewickelt ist, desto
größer ist die Induktivität des elektrisch
leitenden Elementes. Die Anzahl der Windungen der durch das elektrisch
leitende Element in dem Gurtbandaufroller gebildeten Spule wird
vergrößert, wenn mehr Gurtband auf dem Gurtbandaufroller
aufgewickelt wird. Zur Ermittlung des Gurtbandauszuges subtrahiert
das Steuergerät 1 die über die Induktivität
bestimmte Länge des aktuell von dem Gurtbandaufroller 3 aufgewickelten
Gurtbandes 2 von der Länge des Gurtbandes 2,
welche in einer Ablageposition des Gurtbandes von dem Gurtbandaufroller 3 aufgewickelt
ist. In der Ablageposition befindet sich das Gurtband 2, wenn
der Sicherheitsgurt nicht in Benutzung ist.
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Das
elektrisch leitende Element 4 ist mit der ersten elektrischen
Verbindung 5 und der zweiten elektrischen Verbindung 6 in
der Art verbunden, dass zwischen der ersten elektrischen Verbindung 5 und der
zweiten elektrischen Verbindung 6 ein elektrischer Strom
fließt, wenn zwischen der ersten elektrischen Verbindung 5 und
der zweiten elektrischen Verbindung 6 eine elektrische
Spannung angelegt wird.
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In
anderen Worten kann die Erfindung wie folgt dargestellt werden.
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Bei
einem Gurtband für einen Sicherheitsgurt wird zumindest
ein Kettfaden durch ein elektrisch leitendes Element ersetzt oder
ergänzt. Das elektrisch leitende Element wird an ein bestehendes Steuergerät,
wie beispielsweise ein Airbag-Steuergerät, ein Steuergerät
für einen reversiblen Aufrollstraffer oder für
einen Sicherheitsgurt oder ein Sitzsteuergerät, angeschlossen.
Das Steuergerät kann an ein CAN-Bus-System angekoppelt
sein und steuert zumindest ein Rückhaltesystem an.
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Folgende
alternative oder ergänzende Ausführungen sind
möglich:
In das Gurtband wird eine Antennenfunktion
integriert, um vorhandene Innenraumantennen, beispielsweise für
WLAN oder Bluetooth, zu ersetzen oder zu ergänzen. Dies
ermöglicht eine Kosteneinsparung und eine Reduzierung der
Sendeleistung zur Strahlungsreduktion.
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Eine
Insassenklassifizierung durch induktive Restwickelmessung zur Erfassung
des Gurtbandauszuges ermöglicht eine Abschätzung
des Körperbaus der Insassen.
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Eine
Insassenklassifizierung erfolgt durch elektrische Messung der Gurtbandauflagefläche
auf dem Oberkörper des Insassen.
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Integration
eines Mikrophons am Gurtband zur Steigerung der Sprachqualität
am jeweiligen Sitzplatz. Das Mikrophon kann prinzipiell an allen
Sitzplätzen integriert werden und kann vorhandene Mikrophone
ersetzen.
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Durch
Aufheizen des elektrisch leitenden Elements über den Brust-/Beckenbereich
des Insassen wird der Körper des Insassen über
diesem Bereich erwärmt. Die Kontaktwärme über
das Gurtband kann die Kontaktwärme der Sitzheizung am Rücken und
Gesäß ergänzen.
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Über
das Gurtband können Vitalfunktionen von Insassen durch
Ableitung der Herzströme, der Atemfrequenz und der Körperkerntemperatur über die
Körperoberfläche (EKG-Prinzip) erfasst werden, wie
beispielsweise bei einem EKG. Derart gewonnene Informationen können
unter anderem genutzt werden zur
- – Informationsübermittlung
bei Verunfallung an Rettungsdienst
- – Einleitung von Reanimationsmaßnahmen, etwa durch
einen Elektroschock
- – Einleitung von Präventionsmaßnahmen,
wie etwa Öffnen einer Scheibe, Hupen oder Notruf, etwa
bei vergessenen Kindern im Fahrzeug und bei Gefahr eines Hitzetodes
im Sommer
- – Einleitung von Präventionsmaßnahmen,
wie etwa eine Anhalteaufforderung, ein autonomes Abbremsen des Fahrzeuges
oder Aktivierung des Warnblinkers, eines Notrufes oder einer Hupe,
bei einem erkannten Herz-Kreislauf Problem
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Ein
Gurtschlossschalter kann durch eine Erkennung eines angelegten Gurtes über
die oben beschriebene induktive Restwickelmessung entfallen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1108624
B1 [0002]
- - DE 102005041376 A1 [0003]
- - DE 102006011646 A1 [0004]
- - DE 102007029279 A1 [0005]
- - DE 10051298 C1 [0006]
- - DE 102007048843 A1 [0007]