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Die Erfindung betrifft ein Sicherheitssystem für ein Fahrzeug.
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Aus dem Stand der Technik bekannte Systeme der passiven Sicherheit bestehen in der Regel aus Kontaktsensoren zur Erkennung eines Aufpralls, Gurtsystemen, Airbags, welche hauptsächlich irreversibel sind und pyrotechnisch nach einem erkannten Aufprall aktiviert werden, und einer Fahrzeugstruktur, welche konstruktiv auf die Crasheigenschaften eingestellt ist. Zudem sind Pre-Crash-Systeme bekannt, bei welchen mittels einer Umfeldsensorik vor dem Crash Informationen an ein Steuergerät ausgegeben werden, um entweder die oben genannten Personenschutzmittel bzw. Rückhaltemittel während eines Crashs noch genauer auszulösen oder reversible Rückhaltemittel, wie beispielsweise motorisierte Gurtstraffer, schon vor einem bevorstehenden Aufprall auszulösen.
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Des Weiteren gibt es Vorschläge adaptive Strukturen zu verwenden, welche die Dämpfungseigenschaften der Crashzone eines Fahrzeugs an die Situation anpassen, oder verbessern. Bei den Vorschlägen handelt es sich entweder um reversible oder irreversible Strukturanpassungen.
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Ein bisher ungelöstes Problem besteht darin, dass ein irreversibler Eingriff sowohl in die Fahrzeugstruktur als auch die Zündung des klassischen Airbags im Innenraum nicht allein auf Basis der Informationen von Umfeldsensoren erfolgen darf und somit also auch nicht vor dem Aufprall stattfinden kann. Dies liegt daran, dass dafür eine bisher nicht darstellbare Robustheit bezüglich der sicheren Erkennung (Detection Rate) eines Aufpralls bzw. einer sicheren Vermeidung von Fehlinterpretationen (False Positives) mittels der Umfeldsensorik gefordert wird. Das Problem der Umfeldsensorik ist, dass sie nicht wie die Beschleunigungssensorik alle relevanten Größen zur Beurteilung einer Crashschwere sensieren kann. Die Aufprallgeschwindigkeit kann sehr gut detektiert werden, die Massen und Steifigkeiten der Unfallgegner jedoch nicht bzw. höchstens indirekt über ein Modell, wobei hier wieder das Problem der hohen Robustheitsforderung bestehen bleibt.
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Die hohen Robustheitsforderungen ergeben sich aus der hohen Sicherheitsforderung gegenüber „Fehlauslösungen“ (False Positives) aufgrund der Gefahren- und Risikobetrachtung und einer sehr geringen Akzeptanz für Fehlauslösungen, da selbst ohne Sicherheitsrisiko bei Fehlauslösungen eine Reparatur erforderlich ist, was Kosten und Verärgerung erzeugt. Bei einer fehlerhaften bzw. unnötigen Auslösung muss das Fahrzeug repariert werden, was zu Kosten und Endkunden-Unzufriedenheit aber zu keiner Gefährdung führt. Hierfür wird sicher eine hohe aber nicht sehr hohe Robustheit gefordert. Eine fehlerhafte bzw. unnötige Auslösung eines Rückhaltesystems welches mit dem Insassen oder gar Fahrer interagiert, kann diesen irritieren oder gar verletzen. Deshalb werden für solche Eingriffe die höchsten Robustheiten gefordert.
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Aus der
DE 100 59 205 A1 ist eine Sicherheitseinrichtung an einem Frontend eines Kraftfahrzeugs zum Schutz von Fußgängern mit wenigstens einem Airbag bekannt, welcher im aktivierten Zustand aus einer Ruhestellung heraus vor dem Frontend in eine Gebrauchsstellung gebracht werden kann. In der Gebrauchsstellung erstreckt sich der Airbag etwa bis zur Dachhöhe und über die Fahrzeugbreite. Zudem umfasst die Sicherheitseinrichtung eine Pre-Crash-Sensorik, mit welcher eine drohende Kollision sensiert und die Sicherheitseinrichtung entsprechend aktiviert werden kann.
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Aus der
DE 10 2006 041 725 A1 ist ein Verfahren zum Betrieb einer Insassenrückhaltevorrichtung bekannt, welches die Klassifizierung einer Kollision in eine Kollisionsklassifizierung, das Erzeugen eines Ausbringvorgangs eines vorstehenden Kontaktsensors und das Auslösen der Insassenrückhaltevorrichtung gemäß dem Ausbringen des Kontaktsensors und der Ausgabeklassifizierung umfasst. Bei dem Verfahren kann auch ein Vor-Aufprall-
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Sensor mit oder ohne Klassifizierung eingesetzt werden und die Insassenrückhaltevorrichtung kann gemäß dem Signal des Vor-Aufprall-Sensors und dem Signal des vorstehenden Kontaktsensors ausgelöst werden.
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Aus der
DE 10 2013 210 769 A1 ist eine Auslösevorrichtung zum Auslösen einer Personenschutzvorrichtung für ein Fahrzeug bekannt. Dabei umfasst die Auslösevorrichtung eine Schnittstelle zum Einlesen eines Sensorsignals, das eine von einem ausfahrbaren Sensor ausgegebene Messgröße repräsentiert. Ferner weist die Auslösevorrichtung eine Auslöseeinheit auf, die ausgebildet ist, um auf Basis des Sensorsignals ein Auslösesignal zum Auslösen der Personenschutzvorrichtung zu ermitteln.
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Aus der
DE 198 18 586 C1 ist eine Schutzvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer Annäherungssensorik zum Erfassen eines unmittelbar bevorstehenden Zusammentreffens des Kraftfahrzeugs mit einem Hindernis sowie mit einem im Fahrzeuginnenraum angeordneten Insassenschutzsystem bekannt, das wenigstens eine schlagartig auslösbare Airbag-Einheit aufweist. Hierbei ist im Bereich einer Außenkontur der Kraftfahrzeugkarosserie wenigstens ein Masseerkennungssensor vorgesehen ist, der abhängig von entsprechenden Signalen der Annäherungssensorik über ein sich näherndes Hindernis in eine Bereitschaftsposition von der Außenkontur weg dem Hindernis entgegen beweglich ist, und der an eine zentrale Steuereinheit des Insassenschutzsystems für ein Auslösen des Insassenschutzsystems abhängig von entsprechenden Signalen des wenigstens einen Masseerkennungssensors angeschlossen ist.
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Aus der
DE 101 00 880 A1 ist ein Verfahren zur Aufprallerkennung bei einem Kraftfahrzeug bekannt. Hierbei werden eine Knautschzonenverlängerung und Rückhaltemittel in Abhängigkeit von einer anhand von Precrash-Sensorsignalen bestimmten effektiven Masse eines Aufprallobjekts eingesetzt. Dabei kann ein Frontalaufprall und/oder ein Seitenaufprall erkannt werden. Die effektive Masse wird mit vorgegebenen Schwellwerten zur Klassifizierung des Aufprallobjekts verglichen. Die Klassifizierung bestimmt dann den Einsatz der Rückhaltemittel.
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Aus der
DE 10 2008 038 062 B3 ist ein Kraftfahrzeug bekannt, welches ein oder mehrere im Fahrzeuginneren vorgesehene Insassenschutzsysteme, die über eine Steuerungseinrichtung ansteuerbar sind, sowie wenigstens eine Sensoreinrichtung zur Ermittlung von Informationen zur Verkehrssituation im Fahrzeugvorfeld umfasst, wobei an der Fahrzeugfront, insbesondere am Frontstoßfänger, wenigstens eine explosionsartig aufblasbare Airbagkammer vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von mit der Sensoreinrichtung ermittelten Informationen, die eine bevorstehende Kollision des Kraftfahrzeugs mit einem anderen Fahrzeug beschreiben, vor dem Kollisionszeitpunkt aufblasbar ist, und dass wenigstens ein mit der Steuerungseinrichtung des oder der Insassenschutzsysteme kommunizierendes Sensormittel vorgesehen ist, mit dem aus einer bei Kollision erfolgenden Deformation der Airbagkammer resultierende Informationen ermittelbar sind, in Abhängigkeit welcher Informationen der Betrieb eines oder mehrerer Insassenschutzsysteme steuerbar ist.
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Aus der
DE 199 46 407 A1 ist ein System zur gezielten Aktivierung von passiven Rückhaltekomponenten in einem Kraftfahrzeug bekannt. Das System detektiert mittels eines Pre-Crashsensors nicht nur, dass ein Aufprall mit einem Hindernis unmittelbar bevorsteht, sondern es trifft auch eine Aussage über die Masse- bzw. Ortsfestigkeit des Hindernisses. Hierzu veranlasst der Pre-Crashsensor das Herausfahren mindestens eines Masse- bzw. Ortsfestigkeitserkennungssensors aus der Fahrzeugkarosserie, und zwar in Richtung auf das detektierte Hindernis. Das Hindernis kommt sodann in Kontakt mit dem Masse- bzw. Ortsfestigkeitserkennungssensor und übt auf diesen in Abhängigkeit von seinen Eigenschaften eine Beschleunigung, Druck, eine Kraft etc. aus, die in einer Steuereinheit ausgewertet werden. Übersteigen diese Werte vorgebbare Werte, so werden die Rückhaltekomponenten aktiviert. Jede Rückhaltekomponente kann bei für sie gesondert vorgebbaren Werten ausgelöst werden. Stellt das System fest, dass eine Aktivierung einer Rückhaltekomponente unnötig ist, da das Hindernis beispielsweise ein Pappkarton ist, so wird das System wieder deaktiviert und die Masse- bzw. Ortsfestigkeitserkennungssensoren wieder in die Fahrzeugkarosserie zurückgefahren.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Sicherheitssystem für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass eine Pre-Crash-Erkennung aus Informationen der Umfeldsensorik vor dem Aufprall mit einer beweglichen Fühlerstruktur an der „Außenhaut“ des Fahrzeugs und einer Kontaktsensorik so kombiniert werden, dass eine Aktivierung sicherheitskritischer und irreversibler Rückhaltesysteme noch vor dem eigentlichen Aufprall mit sehr hohen Robustheitsanforderungen (z.B. ASIL B-D Level) erfolgen kann.
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Die Motivation für solche fortschrittliche Schutzsysteme der integralen Sicherheit ergibt sich aus dem Trend zu sehr kleinen und leichten und damit steifen Fahrzeugen, welche die Deformationszonen heutiger typischer Fahrzeuge vermissen lassen und vor allem bei Fahrzeug-Fahrzeug-Unfällen mit deutlich schwereren Crashgegnern einen deutlich höheren Crashimpuls auf den Insassen erfahren als heute üblich ist.
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Die Kernidee der vorliegenden Erfindung besteht darin, mittels einer Umfeldsensorik, welche beispielsweise Radar- oder Videosensoren aufweist, in Front-, Seiten- oder Heck-Richtung einen drohenden oder möglichen Aufprall deutlich vor dem Crash zu erkennen. So kann beispielsweise bei einem Frontcrash für einen Großteil der Szenarien ca. 600ms vor dem Aufprall festgestellt werden, dass der bevorstehende Aufprall nicht mehr zu vermeiden ist. Zu diesem Zeitpunkt einer hohen Sicherheit bezüglich eines prädizierten Crashs kann dann vor dem Aufprall die Fühlerstruktur aktiviert werden. Wie bereits ausgeführt wurde, hat diese Aktivierung aufgrund der Irreversibilität eine hohe aber keine sehr hohe Robustheitsanforderung, da eine Fehlaktivierung nicht sicherheitskritisch wäre. Mit der Fühlerstruktur ist eine Kontaktsensorik verbunden sowie ein Modell gespeichert, welches vorgibt, wie die von der Kontaktsensorik erfasste mindestens eine physikalische Größe bei ungehinderter Entfaltung bzw. Bewegung der Fühlerstruktur verlaufen würde. Die Auswerte- und Steuereinheit prüft laufend, ob der aktuelle Wert der physikalischen Größe davon abweichende Werte annimmt. Umfasst die Kontaktsensorik beispielsweise einen Drucksensor, dann kann ein erhöhter Druck darauf hindeuten, dass die Fühlerstruktur von einem Objekt bzw. Crashgegner getroffen wurde. Durch die genauere Auswertung dieser Abweichung können Objekte bzw. Szenarien, wie beispielsweise ein Aufprall eines Fußgängers oder ein Aufprall eines anderen Fahrzeugs ohne Fußgängerbeteiligung erkannt und unterschieden werden. Mit diesen Informationen können dann Rückhaltesysteme im Innenraum des Fahrzeugs aktiviert werden. Der große Vorteil gegenüber einer reinen Kontaktsensorik bzw. einer reinen Umfeldsensorik besteht darin, dass der Aufprall früher als mit einer konventionellen Kontaktsensorik sicher erkannt wird. Nämlich mindestens um die in Zeit umgerechnete „Fahrzeugverlängerung“ durch die Fühlerstruktur früher. Des Weiteren weist die Auslöseentscheidung der Auswerte- und Steuereinheit in vorteilhafter Weise nicht die Robustheit einer Umfeldsensorik sondern die sehr hohe Robustheit einer Kontaktsensorik auf. Es werden also die Vorteile beider Prinzipien kombiniert.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Sicherheitssystems für ein Fahrzeug besteht darin, dass der Großteil der dafür erforderlichen Komponenten bereits aus anderen Anwendungen im Fahrzeug verfügbar wäre. So sind die Rückhaltesysteme, welche beispielsweise Airbags für den Insassenschutz umfassen, sowie die Umfeldsensorik in modernen Fahrzeugen bereits vorhanden.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen ein Sicherheitssystem für ein Fahrzeug mit einer Umfeldsensorik zur Erfassung von mindestens einer crashrelevanten physikalischen Größe im Fahrzeugumfeld und einer Auswerte- und Steuereinheit zur Verfügung, welche die von der Umfeldsensorik erfassten physikalischen Größen zur Bewertung einer aktuellen Fahrsituation und zur Pre-Crash-Erkennung auswertet. Erfindungsgemäß aktiviert die Auswerte- und Steuereinheit am Zeitpunkt der Erkennung eines unvermeidbaren Aufpralls eine bewegliche Fühlerstruktur an einer Außenhaut des Fahrzeugs, welche das Fahrzeug am zu erwartenden Aufprallbereich verlängert, wobei die Auswerte- und Steuereinheit mittels einer Kontaktsensorik das Bewegungsverhalten der aktivierten Fühlerstruktur erfasst und auswertet, um einen Kontakt der Fühlerstruktur mit einem Crashgegner zu erkennen und zu klassifizieren, und wobei die Auswerte- und Steuereinheit nach Erkennung eines solchen Kontakts in Abhängigkeit von der Klassifizierung korrespondierende Personenschutzmittel aktiviert. Die Auswerte- und Steuereinheit vergleicht einen Verlauf von mindestens einer physikalischen Größe, welche die Kontaktsensorik aktuell erfasst, mit einem gespeicherten Verlauf dieser physikalischen Größe bei ungehinderter Entfaltung der Fühlerstruktur, wobei die Auswerte- und Steuereinheit erkannte Abweichungen zur Kontakterkennung und Crashklassifizierung auswertet und aus den Abweichungen Aufprallschwere und/oder Masse und/oder Größe des Crashgegners abschätzt. Der Vorteil hierbei wäre, dass das Verhalten der Fühlerstruktur beim Aufprall eines Objektes im Vorfeld analysiert und gespeichert werden kann und das gespeicherte Verhalten dann zur Erkennung bzw. Klassifizierung des Objektes genutzt werden kann.
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Zudem wird ein Fahrzeug mit einem solchen Sicherheitssystem vorgeschlagen, welches mehrere bewegliche Fühlerstrukturen mit korrespondierenden Kontaktsensoriken umfasst, welche verteilt an der Außenhaut des Fahrzeugs angeordnet sind. Vorzugsweise umfasst das Fahrzeug zumindest in einer Fahrertür und einer Beifahrertür jeweils eine solche bewegliche Fühlerstruktur mit korrespondierender Kontaktsensorik. Zusätzlich können am Fahrzeugheck und/oder am Frontend solche bewegliche Fühlerstrukturen mit korrespondierenden Kontaktsensoriken angeordnet werden.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Sicherheitssystems für ein Fahrzeug möglich.
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Besonders vorteilhaft ist, dass die Fühlerstruktur als aufblasbare Struktur und/oder als Airbag ausgeführt ist. Dies ermöglicht eine einfach und schnelle Implementierung der Fühlerstruktur am Fahrzeug. Zur Aktivierung des „aufblasbaren“ Elements können beispielsweise pyrotechnische, pneumatische und/oder hydraulische Aktivierungssysteme eingesetzt werden, wobei pyrotechnische Aktivierungssysteme eine sehr schnelle Aktivierung ermöglichen und pneumatische bzw. hydraulische Aktivierungssysteme sogar als reversible Systeme ausgeführt werden können.
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In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Sicherheitssystems kann die Auswerte- und Steuereinheit Informationen von mindestens einem Sensor der Umfeldsensorik als Kontaktsensorik zur Erfassung des Bewegungsverhaltens der Fühlerstruktur auswerten. Die Umfeldsensorik zur Erfassung eines drohenden Aufpralls kann beispielsweise Radar-, Video-, Ultraschall- und/oder Lidar-Systeme und/oder aktive oder passive optische Sensoren und/oder kapazitive oder induktive Sensoren umfassen. Damit ist es in vorteilhafter Weise möglich, Form bzw. Ausdehnung bzw. Eindrückung bzw. Deformation der Fühlerstruktur zu überwachen und durch deren Änderung das aufprallende Objekt bzw. den Crashgegner zu klassifizieren. So kann die Auswerte- und Steuereinheit die Informationen von mindestens einem Sensor der Umfeldsensorik beispielsweise zur Beobachtung der Deformation der Fühlerstruktur auswerten und aus der Deformation der Fühlerstruktur Aufprallschwere und/oder Masse und/oder Größe des Crashgegners abschätzen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Sicherheitssystems kann die Kontaktsensorik mindestens einen Drucksensor und/oder mindestens einen Messstreifen und/oder mindestens ein kraftmessendes Element umfassen. Das mindestens eine kraftmessende Element kann beispielsweise als Piezo-Element; Bi-Metall-Element und/oder als Formgedächtnisstruktur ausgeführt werden. Der mindestens eine Drucksensor kann beispielsweise in einer Innenstruktur einer Fahrzeugtür angeordnet werden und einen Druckverlauf in der Fühlerstruktur erfassen. Zusätzlich oder alternativ kann der mindestens eine Messstreifen im Inneren der Fühlerstruktur angeordnet werden und sich in Abhängigkeit der Deformation der Fühlerstruktur verformen. Zudem kann mindestens ein kraftmessendes Element zusätzlich oder alternativ an der Fühlerstruktur angeordnet werden und bei der Deformation der Fühlerstruktur wirkende Kräfte erfassen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sicherheitssystems für ein Fahrzeug.
- 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Zeitstrahls eines herkömmlichen Sicherheitssystems für ein Fahrzeug.
- 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Zeitstrahls des erfindungsgemäßen Sicherheitssystems für ein Fahrzeug aus 1.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sicherheitssystems 3 für ein Fahrzeug 1 eine Umfeldsensorik 12 zur Erfassung von mindestens einer crashrelevanten physikalischen Größe im Fahrzeugumfeld und eine Auswerte- und Steuereinheit 10, welche die von der Umfeldsensorik 12 erfassten physikalischen Größen zur Bewertung einer aktuellen Fahrsituation und zur Pre-Crash-Erkennung auswertet. Hierbei aktiviert die Auswerte- und Steuereinheit 10 am Zeitpunkt der Erkennung eines unvermeidbaren Aufpralls eine bewegliche Fühlerstruktur 16 an einer Außenhaut des Fahrzeugs 1, welche das Fahrzeug 1 am zu erwartenden Aufprallbereich verlängert, wobei die Auswerte- und Steuereinheit 10 mittels einer Kontaktsensorik 14 das Bewegungsverhalten der aktivierten Fühlerstruktur 16 erfasst und auswertet, um einen Kontakt der Fühlerstruktur 16 mit einem Crashgegner 20 zu erkennen und zu klassifizieren. Zudem aktiviert die Auswerte- und Steuereinheit 10 nach Erkennung eines solchen Kontakts in Abhängigkeit von der Klassifizierung korrespondierende Personenschutzmittel 9.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel vergleicht die Auswerte- und Steuereinheit 10 einen Verlauf von mindestens einer physikalischen Größe, welche die Kontaktsensorik 14 aktuell erfasst, mit einem gespeicherten Verlauf dieser physikalischen Größe bei ungehinderter Entfaltung der Fühlerstruktur 16. Die Auswerte- und Steuereinheit 10 wertet erkannte Abweichungen zur Kontakterkennung und Crashklassifizierung aus und schätzt aus den Abweichungen Aufprallschwere und/oder Masse und/oder Größe des Crashgegners 20 ab. Die Auswerte- und Steuereinheit 10 empfängt den aktuell erfassten Verlauf der mindestens einen physikalischen Größe von der Kontaktsensorik 14 über eine entsprechende Sensorverbindung 10.1. Zudem ist die Auswerte- und Steuereinheit 10 über eine solche Sensorleitung 10.2 mit der Umfeldsensorik 12 verbunden.
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1 zeigt nur die erfindungswesentlichen Komponenten des erfindungsgemäßen Sicherheitssystems 3 für ein Fahrzeug 1. Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, sind die Personenschutzmittel 9 als im Bereich einer Lehne eines Fahrzeugsitzes 5 angeordneter Seitenairbag 9.1 ausgeführt, welcher von der Auswerte- und Steuereinheit 10 über eine Aktivierungsleitung 10.2 und eine nicht näher dargestellte pyrotechnische Aktivierungsvorrichtung aktiviert bzw. aufgeblasen wird. Selbstverständlich können die Personenschutzmittel noch weitere Rückhaltemittel wie Fahrerairbag, Beifahrerairbag, Gurtsysteme usw. umfassen.
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In 1 ist beispielhaft nur eine Seite, hier von vorne gesehen die rechte Seite, des Fahrzeugs 1 mit einer Fahrzeugtür 7 dargestellt. Die linke Seite des Fahrzeugs ist spiegelsymmetrisch ausgeführt, wobei die hier dargestellte Auswerte- und Steuereinheit 10 auch die Fühlerstruktur und Personenschutzmittel der linken Seite des Fahrzeugs aktivieren kann. Zudem kann das Fahrzeug 1 am Frontteil und/oder am Heckteil eine solche Fühlerstruktur 16 mit korrespondierender Kontaktsensorik 14 aufweisen. Zusammenfassend können Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Sicherheitssystems 3 für ein Fahrzeug 1 jeweils mehrere bewegliche Fühlerstrukturen 16 mit korrespondierenden Kontaktsensoriken 14 umfassen, welche verteilt an der Außenhaut des Fahrzeugs 1 angeordnet sind.
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Die Umfeldsensorik 12 weist einen vorgegebenen Erfassungsbereich 12.1 zur Erfassung eines drohenden Aufpralls mit einem Crashgegner 20 auf, welcher sich dem Fahrzeug 1 nähert. Die Umfeldsensorik 12 umfasst geeignete Sensoren bzw. Systeme, wie beispielsweise Radar-, Video-, Ultraschall- und/oder Lidar-Systeme und/oder aktive oder passive optische Sensoren und/oder kapazitive oder induktive Sensoren, um eine Annäherung eines Crashgegners 20 zu erkennen und einen drohenden Aufprall zu erfassen. Die Umfeldsensorik 12 kann in alle möglichen Crashrichtungen eingesetzt werden (Front, Seite, Heck).
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Die Fühlerstruktur 16 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als aufblasbarer Außenairbag 16.1 ausgeführt, welcher sich an einer Außenkontur der Fahrzeugtür 7 entfaltet und von der Auswerte- und Steuereinheit 10 über eine Aktivierungsleitung 10.2 und eine nicht näher dargestellte pyrotechnische Aktivierungsvorrichtung aktiviert bzw. aufgeblasen wird. Zudem ist der Außenairbag 16.1 mit einem Volumen einer Türinnenstruktur 7.1 verbunden. Selbstverständlich können auch pneumatische und/oder hydraulische Aktivierungssysteme zur Aktivierung des aufblasbaren Außenairbags 16.1 eingesetzt werden. Diese pneumatischen bzw. hydraulischen Aktivierungssysteme können sogar als reversible Systeme ausgeführt werden.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Kontaktsensorik 14 mindestens einen Drucksensor 14.1, welcher in der Innenstruktur 7.1 der Fahrzeugtür 7 angeordnet ist und einen Druckverlauf in der Fühlerstruktur 16 erfasst. Die Sensierung des unvermeidbaren Aufpralls erfolgt somit mittels des mindestens einen Drucksensors 14.1, welcher entweder speziell für diesen Einsatz implementiert wird oder so eingebaut wird, dass er ohne die Aktivierung der Fühlerstruktur 16 den Aufprall des Unfallgegners 20 zum Aufprallzeitpunkt T0 analog zu einem herkömmlichen Sicherheitssystem detektieren kann. Die Auswerte- und Steuereinheit 10, welche beispielsweise als Mikrocontroller ausgeführt ist und in einem Airbag-Steuergerät angeordnet ist, vergleicht einen durch die Aktivierung der Fühlerstruktur 16 bewirkten Druckanstieg im Außenairbag 16.1 und vergleicht diesen mit einem vorab gespeicherten Modell des Druckanstiegs bei ungehinderter Entfaltung des Außenairbags 16.1. Hierbei deutet ein erhöhter Druck darauf hin, dass der Außenairbag 16.1 von einem Objekt bzw. dem Unfallgegner 20 getroffen wurde. Durch die genauere Auswertung dieser Abweichung können Objekte und/oder Szenarien wie beispielsweise ein Aufprall eines Fußgängers oder ein Aufprall ohne Fußgängerbeteiligung erkannt und unterschieden werden. Basierend auf dem Auswerteergebnis kann die Auswerte- und Steuereinheit 10 dann Rückhaltesysteme der Personenschutzmittel 9 im Innenraum des Fahrzeugs 1 aktivieren. Der große Vorteil gegenüber einer reinen Kontaktsensorik bzw. einer reinen Umfeldsensorik besteht darin, dass der Aufprall früher als mit einer konventionellen Kontaktsensorik erkannt wird, nämlich mindestens um die in Zeit umgerechnete „Fahrzeugverlängerung“ durch die Fühlerstruktur 16, wie nachfolgend unter Bezugnahme auf 2 und 3 beschrieben wird.
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Zusätzlich oder alternativ kann die Kontaktsensorik 14 mindestens einen Messstreifen und/oder mindestens ein kraftmessendes Element umfassen. Der mindestens eine Messstreifen kann vorzugsweise im Inneren der Fühlerstruktur 16 angeordnet werden und sich in Abhängigkeit der Deformation der Fühlerstruktur 16 verformen. Das mindestens eine kraftmessende Element kann beispielsweise als Piezo-Element; als Bi-Metall-Element und/oder als Formgedächtnisstruktur ausgeführt werden und an der Fühlerstruktur 16 angeordnet werden. Das mindestens eine kraftmessende Element erfasst bei der Deformation der Fühlerstruktur 16 wirkende Kräfte.
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Des Weiteren kann die Auswerte- und Steuereinheit 10 Informationen von mindestens einem Sensor der Umfeldsensorik 12 als Kontaktsensorik 14 zur Erfassung des Bewegungsverhaltens der Fühlerstruktur 16 auswerten. Die Auswerte- und Steuereinheit 10 kann die Informationen von mindestens einem Sensor der Umfeldsensorik 12 zur Beobachtung der Deformation der Fühlerstruktur 16 auswerten und aus der Deformation der Fühlerstruktur 16 Aufprallschwere und/oder Masse und/oder Größe des Crashgegners 20 abschätzen.
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Wie aus 2 ersichtlich ist, erkennt die Umfeldsensorik 12 in einem herkömmlichen Sicherheitssystem für ein Fahrzeug zu einem Zeitpunkt TE eine kritische Situation im Fahrzeugumfeld. Zu einem späteren Zeitpunkt TU erkennt die Umfeldsensorik 12, dass ein bevorstehender Crash unvermeidbar ist. Zu diesem Zeitpunkt ist es möglich, dass im Fahrzeug vorhandene reversible Rückhaltemittel, wie beispielsweise elektromotorische Gurtstraffer aktiviert werden. Die irreversiblen Rückhaltesysteme des herkömmlichen Sicherheitssystems für ein Fahrzeug werden erst aktiviert, wenn eine im Fahrzeug vorhandene Kontaktsensorik den Aufprall zum Zeitpunkt T0 erkennt, so dass die Aktivierung im herkömmlichen Sicherheitssystem für ein Fahrzeug mit einer geringen Zeitverzögerung nach dem Aufprallzeitpunkt T0 erfolgt. Zu einem späteren Zeitpunkt TEND ist der Crashvorgang beendet.
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Wie aus 3 ersichtlich ist, erkennt die Umfeldsensorik 12 im erfindungsgemäßen Sicherheitssystem 3 für ein Fahrzeug 1 analog zum herkömmlichen Sicherheitssystem für ein Fahrzeug zu einem Zeitpunkt TE eine kritische Situation im Fahrzeugumfeld und zum späteren Zeitpunkt TU den unvermeidbar bevorstehenden Crash. Analog zum herkömmlichen Sicherheitssystem für ein Fahrzeug ist es zu diesem Zeitpunkt TU möglich, dass im Fahrzeug vorhandene reversible Rückhaltemittel, wie beispielsweise elektromotorische Gurtstraffer aktiviert werden. Im Unterschied zum herkömmlichen Sicherheitssystem für ein Fahrzeug aktiviert das erfindungsgemäße Sicherheitssystem 3 für ein Fahrzeug 1 die Fühlerstruktur 16 und erfasst während einer Aktivierungszeit AF das Bewegungsverhalten der aktivierten Fühlerstruktur 16 und wertet dieses aus. Erkennt die Auswerte- und Steuereinheit 10 während der Aktivierungszeit AF einen Kontakt der Fühlerstruktur 16 mit dem Crashgegner 20 dann klassifiziert die Auswerte- und Steuereinheit 10 den Kontakt und aktiviert die irreversiblen Rückhaltesysteme 9.1 vor dem eigentlichen Aufprallzeitpunkt T0, wenn der Kontakt den bevorstehenden Aufprall mit sehr hoher Robustheit bestätigt, so dass in Bezug auf den Aufprallzeitpunkt T0 ein Zeitgewinn ΔT erzielt werden kann. Analog zum herkömmlichen Sicherheitssystem für ein Fahrzeug ist der Crashvorgang zu einem späteren Zeitpunkt TEND beendet. Das beschriebene Prinzip kann für einen Fußgängeraufprall und für einen Aufprall ohne
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Fußgängerbeteiligung angewandt werden. So kann beispielsweise bei einer relativen Aufprallgeschwindigkeit von 50 km/h und einer „Fahrzeugverlängerung“ durch die Fühlerstruktur 16 von 30cm die Kontaktsensorik 14 ca. 22ms vor dem Aufprallzeitpunkt T0 einen Kontakt der Fühlerstruktur 16 mit dem Crashgegner 20 erkennen und die irreversiblen Rückhaltemittel 9.1 aktivieren.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen ein Sicherheitssystem für ein Fahrzeug zur Verfügung, welches in vorteilhafter Weise den Nutzen der Umfeldsensorik und der Kontaktsensorik für die passive Sicherheit bei kleinen und leichten Stadtfahrzeugen steigert.
