DE102011107519B4

DE102011107519B4 - Verfahren zur Bewertung eines Aufpralls mittels Aufprallsensoren an einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE102011107519B4
Application number: DE102011107519.8A
Authority: DE
Inventors: Oskar Leirich
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2011-07-15
Filing date: 2011-07-15
Publication date: 2019-10-10
Anticipated expiration: 2031-07-16
Also published as: DE102011107519A1

Abstract

Verfahren zur Bewertung eines Aufpralls mittels Aufprallsensoren (SL,SM,SR) an einem Fahrzeug,wobei für eine Bewertung eines Aufpralls als Auslöse- bzw. Nicht-Auslöseereignis an einer bestimmten Aufprallposition (Z7)das Signal des zu dieser Position (Z7) nächstgelegenen Aufprallsensors (SM)als auch zumindest eines räumlich dazu benachbarten, jedoch weiter beabstandeten Aufprallsensors (SR,SL) berücksichtigt wird unddiese Signale mit Gewichten versehen und daran der Aufprall bewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dassfür zumindest eine Bewertungsgröße das Signal des zu dieser Position (Z7) nächstgelegenen Aufprallsensors (SM) mit einem geringeren Gewicht als das Signal des zumindest einen weiter beabstandeten Sensors (SR,SL) versehen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bewertung eines Aufpralls mittels Aufprallsensoren an einem Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Als Aufprallsensoren an bzw. in Fahrzeugen werden insbesondere Beschleunigungssensoren, zunehmend jedoch auch Drucksensoren, kapazitive Sensoren oder vergleichbare Systeme eingesetzt, welche jeweils auf die Krafteinwirkung beim Aufprall empfindlich sind und ein entsprechendes Signal erzeugen. Die Signale dieser Aufprallsensoren werden mit vorgegebenen Größen und/oder untereinander verglichen und daran der Aufprall bewertet, d.h. insbesondere bspw. die Art und/oder Stärke des Aufpralls bestimmt, um entsprechend angepasst nachfolgend geeignete Sicherheitsmaßnahmen, wie die Abbremsung des Fahrzeugs, Auslösung von Insassen- oder eben auch Fußgängerschutzeinrichtungen zu aktivieren.
Wie beispielsweise der DE 10 2004 031 557 A1 zu entnehmen, sind die Sensoren dabei vorzugsweise räumlich benachbart bspw. verteilt über die Fahrzeugfront, Fahrzeugseite oder Fahrzeugheck angeordnet. Die Sensoren detektieren jeweils nicht nur einen Aufprall unmittelbar auf diesen Sensor selbst, sondern auch die über die Stoßstange, Blechteile und Fahrzeugkarosserie weitergeleiteten Kräfte, wobei die Stärke des Signals natürlich mit dem Abstand zum Auftreffpunkt abnimmt. Gerade bei der Auslegung des Algorithmus müssen für Auftreffpunkte abseits der Sensoren aufwändige Kalibrierungen und oft auch ein abweichender Algorithmus zur Bewertung solcher Aufprallereignisse vorgesehen werden. Optimaler Weise müsste man daher am Fahrzeug möglichst viele derartige Sensoren vorsehen, was jedoch zu erheblichen Kosten führen würde.
So ist für eine Aktivierung von Fußgängerschutzeinrichtungen ein Aufprall eines Fußgängers von einem sogenannten Nicht-Auslösefall, also einem Aufprall eines Balls, Hammerschlag oder dergleichen zu unterscheiden.
Die Stärke und der zeitliche Verlauf der Signale der Aufprallsensoren ist aber für diese unterschiedlichen Ereignisse höchst dynamisch und gerade in frühen Zeiträumen nicht ohne weiteres unterscheidbar. Für die Aktivierung gerade des Fußgängerschutzes ist aber eine noch frühzeitigere Auslösung als für den Insassenschutz erforderlich und daher die bisherigen Verfahren zumindest teilweise ungeeignet.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein verbessertes Verfahren zur Bewertung eines Aufpralls vorzustellen, welches ohne erhebliche Mehrkosten eine besonders gute Bewertung des Aufpralls ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sind aus den Unteransprüchen, wobei auch Kombinationen und Weiterbildungen einzelner Merkmale miteinander denkbar sind.
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass für zumindest eine Bewertungsgröße das Signal des zu dieser Position nächstgelegenen Aufprallsensors mit einem geringeren Gewicht als das Signal des zumindest einen weiter beabstandeten Sensors versehen wird. Dies mag zunächst widersinnig erscheinen, denn grundsätzlich ist natürlich bei einem Aufprall an einer bestimmten Position das das Signal des zu dieser Position nächstgelegenen Aufprallsensors am höchsten. Es wurde jedoch erkannt, dass gerade für bestimmte Fallunterscheidungen mit niedrigerer Kollisionsenergie, also Nicht-Auslösefällen und Fußgängeraufprallen gar nicht dieses stärkste Signal am aussagekräftigsten ist, da dieses Signal für alle Ereignisse kaum noch unterscheidbar hohe Anfangsamplituden aufweist. Während bei Ereignissen mit hoher Kollisionsenergie die irreversible, plastische Verformung der Kollisionsobjekte bereits einen starken Anteil hat, sind bei Ereignissen mit niedrigerer Kollisionsenergie die Signale der Aufprallsensoren stark von elastischen Schwingungen mit beeinflusst.
Räumlich zwar benachbarte, aber eben etwas weiter beabstandete Sensoren hingegen messen zwar gerade diese kleineren Ereignisse auch noch, jedoch von der Fahrzeugstruktur gefiltert und gedämpft. Es kann dabei festgestellt werden, dass diese Filterung und Dämpfung in besonderer Weise von der Masse des Kollisionsobjekts abhängt und gerade für eine Unterscheidung dieser Aufprallereignisse mit niedrigerer Energie die beabstandeten Sensoren besser geeignet sind als der unmittelbar getroffene Aufprallsensor.
Die Erfindung lehrt nun, dies anhand der Gewichte zu berücksichtigen und für zumindest eine Bewertungsgröße das Signal des zu dieser Position nächstgelegenen Aufprallsensors mit einem geringeren Gewicht als das Signal des zumindest einen weiter beabstandeten Sensors zu versehen. Dies gilt vorzugsweise insbesondere zur Unterscheidung eines Fußgängeraufpralls von einem Nicht-Auslösefall.
Das Signal des zu dieser Position nächstgelegenen Aufprallsensors kann dabei sogar mit einem Gewicht gleich Null versehen, also ganz ignoriert werden, wobei auch die bloße Nichtberücksichtigung des Signals dieses Aufprallsensors im Algorithmus als Verwendung des Gewichts „Null“ zu verstehen ist.
Alternativ kann sogar das Signal des zu dieser Position nächstgelegenen Aufprallsensors mit einem Gewicht kleiner Null versehen werden, also sogar als dämpfender Anteil gegenüber den Signalen der weiter beabstandeten, benachbarten Sensoren eingehen.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Zuhilfenahme der Figuren näher erläutert. Im Folgenden können für funktional gleiche und/oder gleiche Elemente mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sein. Es zeigen

1: Skizzierung eines Systems mit drei Aufprallsensoren
2: Signalverlauf des Geschwindigkeitsabbaus am getroffenen zentralen Sensor bei einem Nicht-Auslösefall sowie einem schwachen Auslösefall (Kleinkind)
3: Signalverlauf des Geschwindigkeitsabbaus an den beiden nicht getroffenen, benachbarten Sensoren wiederum beim gleichen Nicht-Auslösefall sowie dem schwachen Auslösefall (Kleinkind) gemäß 2

1 zeigt eine Fahrzeugfront mit drei räumlich verteilt darin angeordneten Aufprallsensoren SL, SM und SR. Die Sensoren sind dabei beispielsweise als Beschleunigungssensoren ausgestaltet und in die Frontstruktur des Fahrzeugs integriert. Die Fahrzeugfront ist für den Algorithmus nun in 11 virtuelle Zonen Z1 bis Z11 unterteilt, wobei daraus wieder unterschiedliche Bereiche 1 bis 4 resultieren, für welche unterschiedliche Anpassungen des Algorithmus erforderlich sind.
Während die Bereiche 1 und 3 jeweils durch einen der Sensoren sehr gut erfasst werden, ergeben sich insbesondere im Bereich 4 durch den Abstand zu den zwei benachbarten Sensoren doch der Bedarf einer erheblichen Anpassung und gelingt die Kalibrierung nicht immer. Der Randbereich 2 ist zwangsläufig nur durch den nächstgelegenen Aufprallsensor abgedeckt.
Gerade aber auch die vermeintlich ja am besten abgedeckten Bereiche 1 und 3, also bei einem zentralen Treffer eines Sensors, haben bei der Unterscheidung gerade in der Grenze zwischen stärkeren Nichtauslösefall, also beispielsweise einem Basketball oder Kleintier und einem schwachen Auslösefall, also bspw. einem Kleinkind erhebliche Probleme bei der Kalibrierung.
So zeigt 2 reicht gut die doch sehr ähnlichen Verläufe des Geschwindigkeitsabbaus, also der integrierten Beschleunigung, am hier beispielhaft ausgewählten zentral getroffenen Sensor SM bei einem Nicht-Auslösefall xSM(0) und einem schwachen Auslösefall xSM(1). Zwar wird der Unterschied im weiteren zeitlichen Verlauf deutlicher, jedoch sind dies bereits die Rückschwingvorgänge in die dem Aufprall entgegengesetzte Richtung und für eine Auslöseentscheidung zum einen zu spät und zum anderen ebenfalls nur bedingt geeignet.
Die 3 hingegen zeigt die Verläufe des Geschwindigkeitsabbaus am rechten und linken Sensor. Natürlich ist die Stärke der Signale deutlich geringer als beim zentral getroffenen Sensor SM und zudem zeitlich verzögert, bieten aber dennoch eine bessere Unterscheidbarkeit zwischen einem Nicht-Auslösefall xSL(0)/xSR(0) und einem schwachen Auslösefall xSL(1)/xSR(1).
Das Signal xSM des zu dieser Position Z6 nächstgelegenen Aufprallsensors SM wird also mit einem geringeren Gewicht als das Signal xSL,xSR der weiter beabstandeten Sensoren SL,SR versehen. Als Formel ausgedrückt, würde bspw. gelten: $X (Z 6) = G 1 - xSM + G2*xSR + G3*xSL, wobei G1<G2,G3$
Für die Position Z6 wird das Signal xSM in einem Ausführungsbeispiel sogar mit dem Gewicht Null versehen, d.h. die Auslöseentscheidung für Fußgängerschutzeinrichtungen ausschließlich auf Basis der benachbarten Sensoren SL und SR getroffen, während für die Zonen Z5 und Z7 das Signal xSM mit einem geringeren Gewicht eingeht als das Signal xSL bzw. xSR. $X (Z 6) = 0 * xSM + G1*xSR + G2*xSL, wobei G1 und G 2 > Null sind$
und $X (Z7) = G 1 * xSM + G2*xSR, wobei G1<G2 .$
Selbstverständlich kann das Verfahren auch bei den anderen Zonen angewendet werden, d.h. für die Zone Z2 anstelle des Signals xSL die Auslöseentscheidung für Fußgängerschutzeinrichtungen ausschließlich auf Basis des benachbarten Sensors SM und eben nicht des gerade getroffenen Sensors SL getroffen werden. Es müssen also neben dem Sensor an dieser Position nicht immer zwei benachbarte Sensoren zur Verfügung stehen, sondern es reicht ein weiterer.
Die Verwendung dieser zu der eigentlichen Signalstärke ja eher inversen Gewichte gilt auch nicht unbedingt für alle denkbaren Bewertungsgrößen eines Aufpralls, sondern nur für zumindest eine, insbesondere zur Unterscheidung eines Fußgängeraufpralls von einem (niederenergetischen) Nicht-Auslösefall, während für die Unterscheidung von einem Aufprall mit einem schweren Nicht-Auslösefall (z.B. Kleintier) an einer anderen Position oder zur Ableitung einer zweiten Bewertungsgröße das Signal des direkt getroffenen Sensors beispielsweise durchaus verwendet werden kann.
Das Signal des zu einer Position nächstgelegenen Aufprallsensors kann in bestimmten Fahrzeugkonfigurationen und Bewertungsgrößen auch sogar mit einem Gewicht kleiner Null versehen werden, d.h. bspw. X(Z6)=G0*xSM + G1*xSR + G2*xSL, wobei G1 und G2 > Null und G0 kleiner Null sind.
Diese Gewichte werden vorzugsweise im Rahmen der Algorithmuskalibrierung fahrzeugspezifisch bestimmt bspw. angepasst und im Steuergerät in einer Speichereinheit abgelegt. Die Zulieferung der Steuergeräte an Fahrzeughersteller und Werkstätten kann dabei zunächst mit dem Grundalgorithmus erfolgen und die Gewichte zur Parametrierung am Fließbandende oder der Werkstatt eingespielt werden. Das Steuergerät als handelbare Einheit weist daher eine entsprechende Speichereinheit sowie eine Schnittstelle zum Anschließen von Aufprallsensoren sowie eine Recheneinheit zur Durchführung des Verfahrens auf.

Claims

Verfahren zur Bewertung eines Aufpralls mittels Aufprallsensoren (SL,SM,SR) an einem Fahrzeug, wobei für eine Bewertung eines Aufpralls als Auslöse- bzw. Nicht-Auslöseereignis an einer bestimmten Aufprallposition (Z7) das Signal des zu dieser Position (Z7) nächstgelegenen Aufprallsensors (SM) als auch zumindest eines räumlich dazu benachbarten, jedoch weiter beabstandeten Aufprallsensors (SR,SL) berücksichtigt wird und diese Signale mit Gewichten versehen und daran der Aufprall bewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass für zumindest eine Bewertungsgröße das Signal des zu dieser Position (Z7) nächstgelegenen Aufprallsensors (SM) mit einem geringeren Gewicht als das Signal des zumindest einen weiter beabstandeten Sensors (SR,SL) versehen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal des zu dieser Position (Z7) nächstgelegenen Aufprallsensors (SM) mit einem Gewicht gleich Null versehen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal des zu dieser Position (Z7) nächstgelegenen Aufprallsensors (SM) mit einem Gewicht kleiner Null versehen wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Unterscheidung eines Fußgängeraufpralls von einem Nicht-Auslösefall dient.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Ableitung einer ersten Bewertungsgröße verwendet wird, während zur Ableitung einer zweiten Bewertungsgröße das Signal des zu dieser Position nächstgelegenen Aufprallsensors mit einem abweichenden Gewicht verwendet wird.
Steuergerät für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer Schnittstelle zum Anschließen von Aufprallsensoren (SL,SM,SR), einer Speichereinheit mit zum Speichern zumindest eines Grundalgorithmus zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche sowie einer Recheneinheit zur Durchführung des Verfahrens.