DE102018218168A1 - Verfahren und Steuergerät zum Ansteuern zumindest einer Insassenschutzeinrichtung für ein Fahrzeug bei einer Kollision und System zum Insassenschutz für ein Fahrzeug - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern zumindest einer Insassenschutzeinrichtung (120, 122) für ein Fahrzeug (100) bei einer Kollision. Das Verfahren weist einen Schritt des Bestimmens von Eingangsdaten (133) auf. Die die Eingangsdaten (133) repräsentieren einen Zündzeitpunkt (TTF) eines Airbags (122) des Fahrzeugs (100), eine Kreisfrequenz (ω) der Kollision, einen verfügbaren Verlagerungsweg (s) eines Fahrzeuginsassen (OCC) relativ zu dem Fahrzeug (100), eine Masse des Fahrzeuginsassen (OCC) des Fahrzeugs (100), einen Abstand (Δs) des Fahrzeuginsassen (OCC) zu dem Airbag (122) und eine Aufblaszeitdauer des Airbags (122). Auch weist das Verfahren einen Schritt des Ermittelns einer Rückhaltekraftunter Verwendung der Eingangsdaten (133) auf. Die Rückhaltekraftrepräsentiert eine mittels der zumindest einen Insassenschutzeinrichtung (120, 122) bereitstellbare Kraft, die geeignet ist, um eine Insassenenergie des Fahrzeuginsassen (OCC) bis zum Ende der Kollision zu minimieren. Ferner weist das Verfahren einen Schritt des Bereitstellens eines Ansteuersignals (140) zum Ansteuern der zumindest einen Insassenschutzeinrichtung (120, 122) auf. Das Ansteuersignal (140) ist unter Verwendung der Rückhaltekrafterzeugt.

Description

• Stand der Technik
• Die Erfindung geht von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.
• Insbesondere für Kraftfahrzeuge können verschiedene Insassenschutzmittel vorgesehen sein, um im Falle einer Kollision Schutz vor Verletzungen für Fahrzeuginsassen zu bieten. In der DE 10 2014 000 842 B4 ist ein Verfahren beschrieben, welches mittels einer sogenannten Precrashsensorik eine bevorstehende Kollision detektiert, einen während der Kollision zurückgelegten Weg D und einen maximalen Vorverlagerungsweg S₀ eines Fahrzeuginsassen mit einer Masse m prädiziert und einen Schwellenwert F₀ berechnet, auf den die Rückhaltekraft geregelt wird, wobei zur Berechnung die Beziehung ${\text{F}}_0=\text{m}\cdot {\text{v}}_0^2/\left(2\cdot \left(\text{D}+{\text{S}}_0\right)\right)$

  

  verwendet wird. In der DE 10 2014 010 200 A1 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem eine Kollision eines Fahrzeugs erfasst wird, ein Fahrzeug-Kollisionsweg prädiziert wird, der aus einem Weg eines Insassen innerhalb des Fahrzeuges und einem Deformationsweg besteht, und daraus eine Führungsgröße für die Ansteuerung der Rückhaltemittel gebildet wird.
• Offenbarung der Erfindung
• Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren, weiterhin ein Steuergerät, das dieses Verfahren verwendet, ein System sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
• Insbesondere kann gemäß Ausführungsformen bei einer Kollision eines Fahrzeugs eine personalisierte Unfallschwere für passive Sicherheit bzw. zur Ansteuerung von Rückhaltemitteln bestimmt werden. Dazu kann beispielsweise eine spezifische Realisierung eines grundlegenden physikalischen Zusammenhanges als technische Anwendung durch modellbasierte Verknüpfung von Messwerten zur Bestimmung einer für jeden Insassen und für jede Position innerhalb des Fahrzeuges individuellen Unfallschwere zur Ansteuerung von Aktoren für den Schutz von Personen in Unfallsituationen geschaffen werden. Genauer gesagt können hierbei als Eingangsdaten insbesondere ein Zündzeitpunkt eines Airbags des Fahrzeugs, eine Kreisfrequenz der Kollision, einen verfügbaren Verlagerungsweg eines Fahrzeuginsassen relativ zu dem Fahrzeug, eine Masse des Fahrzeuginsassen des Fahrzeugs, ein Abstand des Fahrzeuginsassen zu dem Airbag und eine Aufblaszeitdauer des Airbags verwendet werden.
• Vorteilhafterweise können gemäß Ausführungsformen insbesondere universell anwendbare, grundlegende physikalische Zusammenhänge genutzt werden, wobei eine spezifische Anpassung an bestimmte Fahrzeuge durch Parametereinstellungen vorteilhaft entfallen kann, da die zugrunde liegenden Prinzipien allgemeingültig anwendbar sind. Beispielsweise kann durch Anwendung eines modellhaften Zusammenhangs zur Verknüpfung der Eingangsdaten kann eine hohe Robustheit und ein durchgehend erklärbares und überprüfbares Verhalten des Insassenschutzes erreicht werden. Eine Ansteuerung von Insassenschutzeinrichtungen bzw. Rückhaltemitteln kann vereinfacht werden. Zudem ist es beispielsweise möglich, eine unter im Kollisionsfall bestehenden Umständen mit der minimaler Belastung für die Insassen verbundene Ansteuerung zu realisieren. Zudem braucht die Bestimmung der Unfallschwere insbesondere erst dann zu erfolgen, wenn tatsächlich eine Insassenschutzeinrichtung bzw. ein Rückhaltemittel zu aktivieren ist, d. h. zu dem spätestmöglichen Zeitpunkt. Somit kann beispielsweise eine maximale Menge an Informationen zur Bestimmung der Unfallschwere verwendet werden und die Bestimmung der Unfallschwere kann damit zum Entscheidungszeitpunkt optimiert bzw. optimal sein.
• Anders als bei herkömmlichen Ansätzen kann gemäß Ausführungsformen insbesondere eine Unfallschwere explizit quantitativ bestimmt werden. Ferner können Ausführungsformen beispielsweise unabhängig von einer sogenannten Precrashsensorik bzw. vor-Aufprall-Sensorik bzw. vorausschauenden Sensorik oder praktizierenden Sensorik sein. Auch kann eine korrekte Ansteuerung von Insassenschutzeinrichtungen für unterschiedliche Kollisionsarten realisiert werden. Des weiteren kann gemäß Ausführungsformen insbesondere auch vermieden werden, dass Näherungen über Wichtungsfunktionen durchgeführt werden und diskrete Grenzkurven verwendet werden, sodass eine Präzision des Insassenschutzes erhöht und eine allgemeine Anwendbarkeit erweitert werden kann. Darüber hinaus kann beispielsweise ein Aufwand zur Umsetzung oder Implementierung von Ausführungsformen gering gehalten bzw. reduziert werden.
• Es wird ein Verfahren zum Ansteuern zumindest einer Insassenschutzeinrichtung für ein Fahrzeug bei einer Kollision vorgestellt, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
• Bestimmen von Eingangsdaten, wobei die Eingangsdaten einen Zündzeitpunkt eines Airbags des Fahrzeugs, eine Kreisfrequenz der Kollision, einen verfügbaren Verlagerungsweg eines Fahrzeuginsassen relativ zu dem Fahrzeug, eine Masse des Fahrzeuginsassen des Fahrzeugs, einen Abstand des Fahrzeuginsassen zu dem Airbag und eine Aufblaszeitdauer des Airbags repräsentieren;
• Ermitteln einer Rückhaltekraft unter Verwendung der Eingangsdaten, wobei die Rückhaltekraft eine mittels der zumindest einen Insassenschutzeinrichtung bereitstellbare Kraft repräsentiert, die geeignet ist, um eine Insassenenergie des Fahrzeuginsassen bis zum Ende der Kollision zu minimieren; und
• Bereitstellen eines Ansteuersignals zum Ansteuern der zumindest einen Insassenschutzeinrichtung, wobei das Ansteuersignal unter Verwendung der Rückhaltekraft erzeugt ist.
• Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein. Das Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen, Lastkraftwagen oder anderes Nutzfahrzeug sein. Die Kollision kann zwischen dem Fahrzeug und einem Kollisionsobjekt erfolgen, wobei das Kollisionsobjekt ein ortsfestes Objekt oder ein Fremdfahrzeug sein kann. Die zumindest eine Insassenschutzeinrichtung kann ausgebildet sein, um ansprechend auf das bzw. unter Verwendung von dem Ansteuersignal mindestens die ermittelte Rückhaltekraft aufzubringen, um die Insassenenergie zu minimieren. Der Airbag kann eine Insassenschutzeinrichtung repräsentieren. Im Schritt des Bereitstellens kann ein Ansteuersignal bereitgestellt werden, das bei einer Verwendung durch die zumindest eine Insassenschutzeinrichtung ein Aufbringen der Rückhaltekraft durch die zumindest eine Insassenschutzeinrichtung bewirkt. Im Schritt des Bestimmens und im Schritt des Ermittelns kann jeweils zumindest eine Rechenvorschrift verwendet werden. Im Schritt des Bereitstellens kann das Ansteuersignal zum Ansteuern zumindest eines Rückhaltemittels, zumindest einer einstellbaren Absorbereinrichtung zum Absorbieren einer Kollisionsenergie, eines zurückziehbaren Lenkrads, eines zurückziehbaren Armaturenbretts, eines verfahrbaren Fahrzeugsitzes und zusätzlich oder alternativ einer Betriebsbremse des Fahrzeugs bereitgestellt werden. Die Rückhaltekraft kann eine mittlere Rückhaltekraft sein. Die Rückhaltekraft kann eine Unfallschwere repräsentieren, insbesondere eine personalisierte und zusätzlich oder alternativ situationsspezifische Unfallschwere bzw. Kollisionsschwere.
• Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Ermittelns die Rückhaltekraft unter Verwendung eines Zusammenhangs der Form $$\overline{\text{F}}\left(\text{TTF},\mathrm{\omega },{\text{s}}_{\text{int}},{\text{m}}_{\text{occ}},\Delta \text{s},\Delta \text{t}\right)=\frac{\frac{1}{2}{\text{m}}_{\text{occ}}\cdot {\left(\frac{6\Delta \text{s}}{\mathrm{\omega }{\left(\text{TTF}+\Delta \text{t}\right)}^3}\right)}^2}{\frac{6\Delta \text{s}}{\mathrm{\omega }{\left(\text{TTF}+\Delta \text{t}\right)}^3}+{\mathrm{\omega }}^2{\text{s}}_{\text{int}}}$$

  

  ermittelt werden, wobei F die Rückhaltekraft repräsentiert, TTF den Zündzeitpunkt repräsentiert, ω die Kreisfrequenz repräsentiert, s_int den Verlagerungsweg repräsentiert, m_occ die Masse repräsentiert, Δs den Abstand repräsentiert und Δt die Aufblaszeitdauer repräsentiert. Der Zusammenhang kann über eine mathematische Funktion der vorstehend angegebenen Form oder eine andere Funktion realisiert sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Eingangsdaten einfach und zusätzlich oder alternativ frühzeitig ermittelt werden können, sodass eine Unfallschwere bzw. Kollisionsschwere schnell und präzise bestimmt werden kann. Da als Ausgangsgröße mit der Rückhaltekraft eine kontinuierliche physikalische Größe vorliegt, können auf dieser Basis eine Vielzahl von Aktoren ohne zusätzlichen Anpassungs- und Applikationsaufwand angesteuert werden.
• Auch können im Schritt des Bestimmens die Eingangsdaten unter Verwendung zumindest eines Sensorsignals von zumindest einem Fahrzeugsensor, unter Verwendung zumindest eines Modellparameters eines Fahrzeugmodells, eines Insassenmodells und zusätzlich oder alternativ eines Kollisionsmodells und zusätzlich oder alternativ unter Verwendung zumindest eines Vorgabewertes für die Eingangsdaten bestimmt werden. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine Berücksichtigung und Nutzung von bei einer jeweiligen Anwendung verfügbaren Daten auf geeignete Weise erreicht werden kann, um die Rückhaltekraft möglichst genau und zuverlässig zu ermitteln.
• Ferner kann im Schritt des Bestimmens die Kreisfrequenz aus einer abhängig von einer erkannten Art der Kollision vordefinierten Mehrzahl von Vorgabewerten oder Wertebereichen bestimmt werden. Hierbei kann die Kreisfrequenz unter Verwendung eines Sensorsignals zumindest eines Beschleunigungssensors oder anderen Kollisionssensors bestimmt werden. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine Kollisionsart auf einfache Weise bei der Ermittlung der Unfallschwere berücksichtigt werden kann.
• Dabei kann die Art der Kollision unter Verwendung zumindest eines Sensorsignals von zumindest einem Fahrzeugsensor zur Kollisionserfassung und zusätzlich oder alternativ zur Umfelderfassung erkannt werden. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Kreisfrequenz auf einfache, genaue und zuverlässige Weise bestimmt werden kann.
• Auch kann im Schritt des Bestimmens der Verlagerungsweg als ein Vorgabewert eingelesen und zusätzlich oder alternativ mittels zumindest eines Fahrzeugsensors bestimmt werden. Zusätzlich oder alternativ kann der Abstand als ein Vorgabewert eingelesen und zusätzlich oder alternativ mittels zumindest eines Fahrzeugsensors bestimmt werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Masse mittels einer Gewichtsbestimmungsvorrichtung des Fahrzeugs bestimmt werden. Zusätzlich oder alternativ kann der Zündzeitpunkt als ein im Fahrzeug gespeicherter Wert eingelesen werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Aufblaszeitdauer als ein im Fahrzeug gespeicherter Wert eingelesen werden. Bei einem Fahrzeugsensor kann es sich um eine Kamera, insbesondere eine Videokamera, einen Radar-Sensor, einen Sitzpositionssensor, einen Ultraschallsensor oder dergleichen handeln. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine personalisierte Unfallschwere selbst mit vorgegebenen bzw. gespeicherten Werten wie auch mittels Sensorik zuverlässig und genau ermittelt werden kann. Individuelle Eigenschaften der Insassen, wie beispielsweise die Masse oder die Sitzposition, können zur Bestimmung der individuellen Unfallschwere verwendet werden, sodass eine Komplexität der Ermittlung der Unfallschwere reduziert werden kann.
• In einer Ausführungsform kann bei dem Verfahren unter Verwendung lediglich eines im Fahrzeug verbauten Sensors, beispielsweise eines Beschleunigungssensors zur Erfassung einer Längsbeschleunigung bzw. Beschleunigung des Fahrzeugs in Längsrichtung (Acc-X), eine Bestimmung der Unfallschwere von hoher Güte ermöglicht werden. Dabei kann ein solcher Sensor eine Bestimmung der Kreisfrequenz ermöglichen. Eine Einbeziehung von Daten von zusätzlichen Sensoren, wie z. B. einer Querbeschleunigung (Acc-Y), von peripheren Sensoren, wie beispielsweise Upfrontsensoren, Seitensensoren in x-Richtung und y-Richtung, Precrashsensoren, wie beispielsweise Radar, Video und/oder Lidar, ist auf einfache Weise realisierbar und kann eine Steigerung einer Güte der Bestimmung der Unfallschwere bewirken.
• Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Bereitstellens ein Ansteuersignal bereitgestellt werden, das abhängig von zumindest einer Schwellenwertentscheidung eine Ansteuerung zumindest einer Insassenschutzeinrichtung aus einer Mehrzahl von Insassenschutzeinrichtungen unterschiedlicher Art und zusätzlich oder alternativ unterschiedlicher Position in dem Fahrzeug bewirkt. Hierbei kann bei der zumindest einen Schwellenwertentscheidung die ermittelte Rückhaltekraft mit zumindest einem Schwellenwert verglichen werden. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass aus einer Mehrzahl von Insassenschutzeinrichtungen zumindest eine geeignete ausgewählt werden kann, um den Insassenschutz zu erhöhen.
• Zudem kann im Schritt des Bereitstellens ein Ansteuersignal bereitgestellt werden, das eine Ansteuerung zumindest einer Insassenschutzeinrichtung zu einem von zumindest einer Schwellenwertentscheidung abhängigen Zeitpunkt bewirkt. Dabei kann bei der zumindest einen Schwellenwertentscheidung die ermittelte Rückhaltekraft mit zumindest einem Schwellenwert verglichen werden. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die zumindest eine Insassenschutzeinrichtung zu einem bezogen auf die ermittelte Rückhaltekraft geeigneten Zeitpunkt ausgelöst werden kann, um einen erhöhten Insassenschutz zu bieten.
• Ferner kann im Schritt des Bereitstellens ein Ansteuersignal bereitgestellt werden, das eine Ansteuerung zumindest einer Insassenschutzeinrichtung mittels einer mathematischen Funktion der ermittelten Rückhaltekraft bewirkt. Hierbei kann die mathematische Funktion zumindest einen Parameter aufweisen, der von einer Vorgabevorschrift, von mindestens einer Eigenschaft des Fahrzeuginsassen und zusätzlich oder alternativ von einer Temperatur in einem Innenraum des Fahrzeugs und zusätzlich oder alternativ in einer Umgebung des Fahrzeugs abhängig ist. Die mindestens eine Eigenschaft des Fahrzeuginsassen kann einen erfassten Bekleidungszustand des Fahrzeuginsassen repräsentieren. Es kann auch ein Zusammenhang zwischen einer Temperatur in dem Innenraum und zusätzlich oder alternativ in der Umgebung des Fahrzeugs und der mindestens einen Eigenschaft des Fahrzeuginsassen bestehen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Ansteuerung der zumindest einen Insassenschutzeinrichtung noch treffsicherer und genauer auf eine konkrete Unfallsituation bezogen erfolgen kann.
• Des weiteren kann im Schritt des Ermittelns die Rückhaltekraft abhängig von einem Sitzplatz des Fahrzeuginsassen ermittelt werden. Hierbei kann im Schritt des Bereitstellens ein von einem Sitzplatz des Fahrzeuginsassen abhängiges Ansteuersignal bereitgestellt werden. Auch kann für jeden Fahrzeuginsassen des Fahrzeugs ein Ansteuersignal bereitgestellt werden. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass auch ein Sitzplatz eines jeweiligen Fahrzeuginsassen bei der Ansteuerung unter Verwendung einer maßgeschneiderten Rückhaltekraft berücksichtigt werden kann.
• Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
• Hierzu kann das Steuergerät zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EEPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
• Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
• In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt durch das Steuergerät eine Ansteuerung zumindest einer Insassenschutzeinrichtung, insbesondere zumindest eines Rückhaltemittels, einer Betriebsbremse oder dergleichen. Hierzu kann das Steuergerät beispielsweise auf Sensorsignale wie Bildsignale und Beschleunigungssignale, Modelldaten, Vorgabedaten und zusätzlich oder alternativ auf im Fahrzeug gespeicherte vordefinierte Werte zugreifen. Die Ansteuerung erfolgt über Aktoren wie Gurtstraffer, Airbag-Auslöseeinrichtungen, Betriebsbremsen und dergleichen.
• Es wird auch ein System zum Insassenschutz für ein Fahrzeug vorgestellt, wobei das System folgende Merkmale aufweist:
• eine Ausführungsform des vorstehend genannten Steuergerätes; und
• die zumindest eine Insassenschutzeinrichtung, wobei die zumindest eine Insassenschutzeinrichtung signalübertragungsfähig mit dem Steuergerät verbindbar oder verbunden ist.
• Somit kann bei dem System eine Ausführungsform des vorstehend genannten Steuergerätes vorteilhaft eingesetzt oder verwendet werden, um die zumindest eine Insassenschutzeinrichtung bei einer Kollision anzusteuern. Es kann auch zumindest eine Einrichtung oder Schnittstelle zum Empfangen oder Einlesen von Informationen für das Bestimmen der Eingangsdaten vorgesehen sein, wobei die zumindest eine Schnittstelle als ein Teil des Steuergerätes ausgeführt sein kann oder signalübertragungsfähig mit dem Steuergerät verbindbar oder verbunden sein kann.
• Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer, einem Steuergerät oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
• Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
• 1 eine schematische Darstellung eines Systems zum Insassenschutz gemäß einem Ausführungsbeispiel in einem Fahrzeug;
• 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Ansteuern gemäß einem Ausführungsbeispiel;
• 3 ein schematisches Zündzeitpunkt-Kreisfrequenz-Diagramm in Zusammenhang mit dem System aus 1 bzw. mit dem Verfahren aus 2; und
• 4 ein schematisches Amplituden-Kreisfrequenz-Diagramm in Zusammenhang mit dem System aus 1 bzw. mit dem Verfahren aus 2.
• Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele eingehender beschrieben werden, sollen zunächst lediglich beispielhaft Grundlagen und Hintergründe im Hinblick auf Ausführungsbeispiele kurz erläutert werden.
• Die kinetische Energie E eines bewegten Körpers lässt sich durch die Beziehung $\text{E}=\frac{1}{2}{\text{mv}}^{\text{2}}$

  

  ausdrücken, wobei m die Masse des Körpers und v seine Geschwindigkeit, auf ein bestimmtes Bezugssystem bezogen, ist. Durch den Begriff der Arbeit wird eine Beziehung zwischen einer wirkenden Kraft F und eines Weges s, auf dem die Kraft wirkt, mit dieser Energie E hergestellt. Dabei gilt, dass die Arbeit die geleistet werden muss, um diesen Körper in dem gewählten Bezugssystem zur Ruhe zu bringen, durch $\text{W}=\text{F}\cdot \text{s}=\frac{1}{2}{\text{mv}}^{\text{2}}=\text{E}$

  

  gegeben ist. Folglich ergibt sich dann, dass, um einen Insassen, der in einem Fahrzeug sitzt, welches in einer Kollision eine Geschwindigkeitsänderung v erleidet, auf die Geschwindigkeit v = 0 zu bringen, über den Weg s die Rückhaltekraft F notwendig ist. Falls s in diesem Fall der maximal für den Insassen zurücklegbare Weg ist, der sich aus der Deformation s_defo des Fahrzeuges und des im Innenraum des Fahrzeuges zur Verfügung stehenden Weges s_int zusammensetzt, ist dies auch die niedrigstmögliche auf den Insassen wirkende Kraft, die dies bewirken kann. Damit ergibt sich als Lösung der Aufgabe die notwendige Kraft gemäß dem Zusammenhang $\text{F}=\frac{\text{E}}{\text{s}}=\frac{\frac{1}{2}{\text{mv}}^{\text{2}}}{{\text{s}}_{\text{defo}}+{\text{s}}_{\text{int}}}$

  

  Einfach ausgedrückt beträgt die Kraft F, die aufzuwenden ist, um einen Körper aus einem Bewegungszustand in einen ruhenden Zustand zu bringen $\text{F}=\frac{\text{E}}{\text{s}},$

  

  wobei E die kinetische Energie des Körpers mit der Masse m ist und s der Weg, über dem die Kraft F anliegt.
• In einer Übertragung auf das Thema der passiven Sicherheit, wo sich die Aufgabe stellt, einem Insassen im Falle einer Kollision durch das Aufbringen einer Kraft durch das Rückhaltesystem zur Ruhe zu bringen, kann dieser Sachverhalt so ausgedrückt werden: $\overline{\text{F}}=\frac{{\text{E}}_{\text{occ}}}{{\text{s}}_{\text{defo}}+{\text{s}}_{\text{int}}}.$

  

  Dabei ist E_occ die Bewegungsenergie des Insassen, der zur Ruhe gebracht werden soll, s_defo die Deformation des oder der an der Kollision beteiligten Objekte, die für den Insassen zum sogenannten Ride Down Space beitragen, und s_int die nutzbare Vorverlagerung des Insassen im Innenraum. Die gesamte Wegstrecke, auf der die mittlere Rückhaltekraft F wirken kann, ist demnach s = s_defo + s_int. Da es sich bei der Energie des Insassen um dessen Bewegungsenergie handelt, die abgebaut werden soll, kann diese auch durch die Masse des Insassen m_occ und dessen abzubauende Geschwindigkeit Δv ausgedrückt werden: ${\text{E}}_{\text{occ}}=\frac{\text{1}}{\text{2}}{\text{m}}_{\text{occ}}\Delta {\text{v}}^2,$

  

  sodass der korrekte Ausdruck lautet: $\overline{\text{F}}=\frac{\frac{\text{1}}{\text{2}}{\text{m}}_{\text{occ}}\Delta {\text{v}}^2}{{\text{s}}_{\text{defo}}+{\text{s}}_{\text{int}}}.$

  

  Diese Formulierung ist als physikalisches Gesetz allgemein gültig und zutreffend. Allerdings bietet der Ausdruck ohne Weiteres keine Hinweise, wie sich daraus ein in der Praxis während eines Kollisionsvorganges anwendbares Verfahren zur Bestimmung der für die Rückhaltung des Insassen notwendigen Kraft, die auch ein Maß für die Unfallschwere ist, ergibt. Hier setzen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung an.
• In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
• 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems 110 zum Insassenschutz gemäß einem Ausführungsbeispiel in einem Fahrzeug 100. Bei dem Fahrzeug 100 handelt es sich um ein Kraftfahrzeug, beispielsweise einen Personenkraftwagen oder ein Nutzfahrzeug. Zwischen dem Fahrzeug und einem Kollisionsobjekt OBJ kommt es in der Darstellung von 1 zu einer Kollision. Bei dem Kollisionsobjekt OBJ handelt es sich beispielsweise um ein Fremdfahrzeug oder ein stationäres Objekt.
• Das Fahrzeug 100 weist ein Armaturenbrett 102, eine Sensoreinrichtung 104 und das System 110 zum Insassenschutz bzw. ein Insassenschutzsystem 110 auf. Ferner befindet sich in dem Fahrzeug 100 beispielhaft lediglich ein Fahrzeuginsasse OCC.
• Die Sensoreinrichtung 104 weist zumindest einen Fahrzeugsensor auf. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Sensoreinrichtung 104 eine Mehrzahl von Fahrzeugsensoren auf, wie es in 1 durch lediglich beispielhaft drei Einheiten innerhalb der Sensoreinrichtung 104 angedeutet ist. Dabei könne die Fahrzeugsensoren in dem Fahrzeug 100 verteilt angeordnet sein. Der zumindest eine Fahrzeugsensor der Sensoreinrichtung 104 ist ausgebildet, um ein Sensorsignal 105 bereitzustellen. Die Sensoreinrichtung 104 bzw. der zumindest eine Fahrzeugsensor der Sensoreinrichtung 104 ist zur Erfassung der Kollision, eines Umfelds des Fahrzeugs 100, eines Innenraums des Fahrzeugs 100, zumindest einer Eigenschaft des Fahrzeugs 100, von Fahrdaten des Fahrzeugs 100, zumindest einer Eigenschaft des Fahrzeuginsassen OCC und/oder zumindest einer Eigenschaft des Kollisionsobjekts OBJ ausgeführt. Es kann zumindest ein Fahrzeugsensor in Gestalt einer Kamera oder anderen optischen Erfassungseinrichtung vorgesehen sein.
  Das Insassenschutzsystem 110 weist zumindest eine Insassenschutzeinrichtung 120, 122 und ein Steuergerät 130 auf. Gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Insassenschutzsystem 110 beispielhaft lediglich eine Insassenschutzeinrichtung 120 und eine weitere Insassenschutzeinrichtung in Gestalt eines Airbags 122 auf. Die Insassenschutzeinrichtung 120, der Airbag 122 und das Steuergerät 130 sind hierbei signalübertragungsfähig miteinander verbunden.
• Die Insassenschutzeinrichtungen 120 und 122 sind ausgebildet, um den Fahrzeuginsassen OCC bei der Kollision zwischen dem Fahrzeug 100 und dem Kollisionsobjekt OBJ zu schützen. Dabei kann die Insassenschutzeinrichtung 120 zumindest ein Rückhaltemittel, zumindest eine einstellbare Absorbereinrichtung zum Absorbieren einer Kollisionsenergie, ein zurückziehbares Lenkrad, ein zurückziehbares Armaturenbrett, einen verfahrbaren Fahrzeugsitz und/oder eine Betriebsbremse des Fahrzeugs 100 aufweisen.
• Das Steuergerät 130 ist mindestens mit der Sensoreinrichtung 104 bzw. mit dem zumindest einen Fahrzeugsensor signalübertragungsfähig verbunden. Das Steuergerät 130 ist ausgebildet, um die Insassenschutzeinrichtungen 120 und 122 bei einer Kollision, beispielsweise bei der Kollision zwischen dem Fahrzeug 100 und dem Kollisionsobjekt OBJ anzusteuern. Dabei weist das Steuergerät 130 eine Bestimmungseinrichtung 132, eine Ermittlungseinrichtung 134 und eine Bereitstellungseinrichtung 136 auf.
• Die Bestimmungseinrichtung 132 des Steuergerätes 130 ist ausgebildet, um Eingangsdaten 133 zu bestimmen. Die Eingangsdaten 133 repräsentieren einen Zündzeitpunkt des Airbags 122 des Fahrzeugs 100, eine Kreisfrequenz der Kollision, einen verfügbaren Verlagerungsweg s_int eines Fahrzeuginsassen OCC relativ zu dem Fahrzeug 100, eine Masse m des Fahrzeuginsassen OCC des Fahrzeugs 100, einen Abstand Δs des Fahrzeuginsassen OCC zu dem Airbag 122 und eine Aufblaszeitdauer des Airbags 122.
• Die Ermittlungseinrichtung 134 des Steuergerätes 130 ist ausgebildet, um unter Verwendung der Eingangsdaten 133 von der Bestimmungseinrichtung 132 eine Rückhaltekraft F bzw. F zu ermitteln. Die Rückhaltekraft F repräsentiert eine mittels der Insassenschutzeinrichtung 120 bereitstellbare Kraft, die geeignet ist, um die Insassenenergie des Fahrzeuginsassen OCC bis zum Ende der Kollision zu minimieren.
• Die Bereitstellungseinrichtung 136 des Steuergerätes 130 ist ausgebildet, um ein Ansteuersignal 140 zum Ansteuern der Insassenschutzeinrichtung 120 bereitzustellen. Das Ansteuersignal 140 ist bzw. wird mittels des Steuergerätes 130 unter Verwendung der Rückhaltekraft F von der Ermittlungseinrichtung 134 erzeugt.
• Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Bestimmungseinrichtung 132 ausgebildet, um die Eingangsdaten 133 unter Verwendung des Sensorsignals 105 von zumindest einem Fahrzeugsensor der Sensoreinrichtung 104, unter Verwendung zumindest eines Modellparameters eines Fahrzeugmodells, eines Insassenmodells und/oder eines Kollisionsmodells und/oder unter Verwendung zumindest eines Vorgabewertes für die Eingangsdaten 133 zu bestimmen. Dabei kann die Bestimmungseinrichtung 132 ausgebildet sein, um den zumindest einen Modellparameter und/oder den zumindest einen Vorgabewert aus einer Speichereinrichtung des Fahrzeugs 100 und/oder des Steuergerätes 130 einzulesen.
• Auch ist die Bestimmungseinrichtung 132 gemäß einem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um die Kreisfrequenz der Kollision aus einer abhängig von einer erkannten Art der Kollision vordefinierten Mehrzahl von Vorgabewerten oder Wertebereichen zu bestimmen. Hierbei können Vorgabewerte und/oder vorgegebene Wertebereiche in einer Speichereinrichtung des Fahrzeugs 100 und/oder des Steuergerätes 130 hinterlegt sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Steuergerät 130 ausgebildet, um die Art der Kollision unter Verwendung zumindest eines Sensorsignals von zumindest einem Fahrzeugsensor zur Kollisionserfassung und/oder Umfelderfassung zu erkennen. Die erkannte Art der Kollision, beispielsweise Frontalaufprall, Seitenaufprall, Aufprall mit teilweiser Überdeckung oder dergleichen, ist dann mittels der Bestimmungseinrichtung 132 zur Bestimmung der Kreisfrequenz verwendbar.
• Ferner ist die Bestimmungseinrichtung 132 gemäß einem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um den Verlagerungsweg s_int und/oder den Abstand Δs als einen Vorgabewert beispielsweise von einer Speichereinrichtung des Fahrzeugs 100 und/oder des Steuergerätes 130 einzulesen. Zusätzlich oder alternativ ist die Bestimmungseinrichtung 132 hierbei ausgebildet, um den Verlagerungsweg s_int und/oder den Abstand Δs mittels zumindest eines Fahrzeugsensors der Sensoreinrichtung 104 zu bestimmen. Auch ist die Bestimmungseinrichtung 132 gemäß einem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um die Masse mittels einer Gewichtsbestimmungsvorrichtung des Fahrzeugs 100 zu bestimmen. Die Gewichtsbestimmungsvorrichtung kann Teil der Sensoreinrichtung 104 sein. Zudem ist die Bestimmungseinrichtung 132 gemäß einem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um den Zündzeitpunkt und/oder die Aufblaszeitdauer des mindestens einen Airbags 122, die im Fahrzeug 100 gespeicherte Werte repräsentieren, einzulesen.
• Die Bereitstellungseinrichtung 136 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um als das Ansteuersignal 140 ein Ansteuersignal 140 bereitzustellen, das abhängig von zumindest einer Schwellenwertentscheidung eine Ansteuerung zumindest einer Insassenschutzeinrichtung 120, 122 aus einer Mehrzahl von Insassenschutzeinrichtungen 120, 122 unterschiedlicher Art und/oder Position in dem Fahrzeug 100 bewirkt. Zusätzlich oder alternativ ist die Bereitstellungseinrichtung 136 gemäß einem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um als das Ansteuersignal 140 ein Ansteuersignal 140 bereitzustellen, das eine Ansteuerung zumindest einer Insassenschutzeinrichtung 120, 122 zu einem von zumindest einer Schwellenwertentscheidung abhängigen Zeitpunkt bewirkt.
• Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Bereitstellungseinrichtung 136 ausgebildet, um als das Ansteuersignal 140 ein Ansteuersignal 140 bereitzustellen, das eine Ansteuerung zumindest einer Insassenschutzeinrichtung 120, 122 mittels einer mathematischen Funktion der ermittelten Rückhaltekraft F bewirkt. Diese mathematische Funktion weist hierbei zumindest einen Parameter auf, der von einer Vorgabevorschrift, von mindestens einer erfassten Eigenschaft des Fahrzeuginsassen OCC und/oder von einer erfassten Temperatur in einem Innenraum des Fahrzeugs 100 und/oder in einer Umgebung des Fahrzeugs 100 abhängig ist.
• Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Ermittlungseinrichtung 134 ausgebildet, um die Rückhaltekraft F abhängig von einem Sitzplatz des Fahrzeuginsassen OCC zu ermitteln. Hierbei ist entsprechend die Bereitstellungseinrichtung 136 ausgebildet, um ein von einem Sitzplatz des Fahrzeuginsassen OCC abhängiges Ansteuersignal 140 bereitzustellen.
• 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200 zum Ansteuern gemäß einem Ausführungsbeispiel. Durch Ausführen des Verfahrens 200 zum Ansteuern ist zumindest eine Insassenschutzeinrichtung für ein Fahrzeug bei einer Kollision ansteuerbar. Das Verfahren 200 zum Ansteuern ist hierbei unter Verwendung des Steuergerätes aus 1 oder eines ähnlichen Steuergerätes und/oder in Verbindung mit dem Insassenschutzsystem aus 1 oder einem ähnlichen Insassenschutzsystem ausführbar.
• In einem Schritt 210 des Bestimmens werden bei dem Verfahren 200 zum Ansteuern Eingangsdaten bestimmt. Die Eingangsdaten repräsentieren einen Zündzeitpunkt eines Airbags des Fahrzeugs, eine Kreisfrequenz der Kollision, einen verfügbaren Verlagerungsweg eines Fahrzeuginsassen relativ zu dem Fahrzeug, eine Masse des Fahrzeuginsassen des Fahrzeugs, einen Abstand des Fahrzeuginsassen zu dem Airbag und eine Aufblaszeitdauer des Airbags.
• Nachfolgend wird bei dem Verfahren 200 zum Ansteuern in einem Schritt 220 des Ermittelns unter Verwendung der in dem Schritt 210 des Bestimmens bestimmten Eingangsdaten eine Rückhaltekraft ermittelt. Die Rückhaltekraft repräsentiert eine mittels der zumindest einen Insassenschutzeinrichtung bereitstellbare Kraft, die geeignet ist, um die Insassenenergie des Fahrzeuginsassen bis zum Ende der Kollision zu minimieren.
• Wiederum nachfolgend wird in einem Schritt 230 des Bereitstellens bei dem Verfahren 200 zum Ansteuern ein Ansteuersignal zum Ansteuern der zumindest einen Insassenschutzeinrichtung bereitgestellt. Das Ansteuersignal ist bzw. wird unter Verwendung der in dem Schritt 220 des Ermittelns ermittelten Rückhaltekraft erzeugt.
• Unter Bezugnahme auf die vorstehend beschriebenen 1 und 2 werden nachfolgend Ausführungsbeispiele und Vorteile von Ausführungsbeispielen nochmals zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt bzw. auch unter Bezugnahme auf die 3 und 4 vorgestellt.
• Das Verfahren 200 zum Ansteuern zeichnet sich insbesondere auch dadurch aus, dass es auf die explizite Verwendung der Größen Geschwindigkeitsänderung bei der Kollision Δv und Deformation s_defo verzichtet und stattdessen Größen verwendet, die auf einfachere Art und Weise schon in einer frühen Phase der Kollision bestimmbar sind. Dazu wird die allgemeingültige Gleichung $\overline{\text{F}}=\frac{\frac{\text{1}}{\text{2}}{\text{m}}_{\text{occ}}\Delta {\text{v}}^2}{{\text{s}}_{\text{defo}}+{\text{s}}_{\text{int}}}$

  

  durch einen Ausdruck ersetzt, der in exakter Weise insbesondere unter der Annahme gilt, dass der Kollisionsvorgang sich entsprechend einer Modellannahme verhält. Die Modellannahme, die hier zur Anwendung kommt, besagt, dass die Verzögerung des Fahrzeuges sich analog zu einem harmonischen Oszillator verhält und sich demnach die Beschleunigungs-Zeit-Charakteristik des Fahrzeuges a(t) entsprechend der Gleichung a(t) = A · sin(ωt) ergibt. Diese Modellannahme ist zwar bekannt, allerdings wurde daraus bisher noch keine technische Anwendung, wie sie im Folgenden beschrieben ist, abgeleitet. In einer Zwischenform gilt dann für die mittlere Kraft $\overline{\text{F}}\text{:}\overline{\text{F}}=\frac{\frac{\text{1}}{\text{2}}{\text{m}}_{\text{occ}}{\text{A}}^2}{\text{A}+{\mathrm{\omega }}^2{\text{s}}_{\text{int}}}.$

  

  Gemäß Ausführungsformen kann insbesondere auch das bei dieser Formulierung noch bestehende Problem der praktischen Anwendbarkeit gelöst werden. Insbesondere ist die maximale Amplitude des Beschleunigungssignals, A, mit der für eine Ansteuerung der Rückhaltemittel bzw. Insassenschutzeinrichtungen 120, 122 notwendigen Genauigkeit aus dem Beschleunigungssignal erst zu einem Zeitpunkt bestimmbar, bei der die Ansteuerung der Rückhaltemittel bzw. Insassenschutzeinrichtungen 120, 122 häufig schon erfolgt sein sollte.
• Daher verwendet das Verfahren 200 zum Ansteuern anstelle der Amplitude als Basis für die Ansteuerung eine Größe, die sich deutlich früher bestimmen lässt, den Zündzeitpunkt des zumindest einen Airbags 122 in einer besonderen Näherung. Wenn der sin in der obigen Formel als Reihenentwicklung angenähert wird, ergibt sich als ausreichend gute Näherung $\text{a}\left(\text{t}\right)=\text{A}\mathrm{\omega }\text{t}-\frac{\text{A}{\mathrm{\omega }}^3}{6}{\text{t}}^3.$

  

  Daraus kann ein Ausdruck für den korrekten optimalen Zündzeitpunkt TTF abgeleitet werden: $\text{TTF}=\sqrt[3]{\frac{6\Delta \text{s}}{\text{A}\mathrm{\omega }}}-\Delta \text{t},$

  

  wobei Δs die Entfernung des Insassen zu einer festen Position des Airbags und Δt die Aufblaszeit des Airbags ist. Dieser Ausdruck kann nach A aufgelöst werden: ${\left(\text{TTF}+\Delta \text{t}\right)}^3=\frac{6\Delta \text{s}}{\text{A}\mathrm{\omega }}.$

  

  Damit gilt $\text{A}=\frac{6\Delta \text{s}}{\mathrm{\omega }{\left(\text{TTF}+\Delta \text{t}\right)}^3}.$

  
• Dies kann nun in die Bestimmungsgleichung für die mittlere Rückhaltekraft F eingesetzt werden. Damit ergibt sich eine zentrale Gleichung des erfindungsmäßigen Verfahrens zu $$\overline{\text{F}}\left(\text{TTF},\mathrm{\omega }\mathrm{,}{\text{s}}_{\text{int}},{\text{m}}_{\text{occ}},\Delta \text{s},\Delta \text{t}\right)=\frac{\frac{\text{1}}{\text{2}}{\text{m}}_{\text{occ}}\cdot {\left(\frac{6\Delta \text{s}}{\mathrm{\omega }{\left(\text{TTF}+\Delta \text{t}\right)}^3}\right)}^2}{\frac{6\Delta \text{s}}{\mathrm{\omega }{\left(\text{TTF}+\Delta \text{t}\right)}^3}+{\mathrm{\omega }}^2{\text{s}}_{\text{int}}}.$$

  

  Somit ist die aufzubringende mittlere Rückhaltekraft F bzw. die Unfallschwere, da eine Korrelation zwischen der Rückhaltekraft und der Unfallschwere besteht, eine Funktion des Zündzeitpunkts TTF, der Kreisfrequenz ω, des für den Insassen zur Verfügung stehenden Vorverlagerungsraumes s_int , der Insassenmasse m_occ, der relativen Position des Insassen zum Airbag Δs und der Aufblaszeit Δt. Dieser Zusammenhang ist auch in 3 grafisch dargestellt.
• 3 zeigt ein schematisches Zündzeitpunkt-Kreisfrequenz-Diagramm 300 in Zusammenhang mit dem System aus 1 bzw. mit dem Verfahren aus 2. Hierbei ist an einer Abszissenachse ein Zündzeitpunkt TTF (Time To Fire) des zumindest einen Airbags des Fahrzeugs aufgetragen und ist an einer Ordinatenachse eine Kreisfrequenz ω einer Kollision des Fahrzeugs aufgetragen. Anders ausgedrückt zeigt 3 eine zweidimensionale Darstellung eines Zusammenhanges zwischen dem Zündzeitpunkt TTF und der Kreisfrequenz ω für eine gegebene Kombination des für den Insassen zur Verfügung stehenden Vorverlagerungsraumes s_int , der Insassenmasse m_occ, der relativen Position des Insassen zum Airbag Δs und der Aufblaszeit Δt des Airbags. Die durchgezogenen Linien sind Linien gleicher Rückhaltekraft F , angegeben in Newton. Zur Orientierung sind zusätzlich noch Lokalisationen für bestimmte Standardunfallsituationen angegeben, hier lediglich beispielhaft veranschaulicht durch FF (Full Frontal), AZT (Allianz Zentrum für Technik) und ODB (Offset Deformable Barrier) für bestimmte Geschwindigkeiten in Kilometern pro Stunde.
• Unter Bezugnahme auf die vorstehend beschriebenen 1 bis 3 werden nachfolgend Ausführungsbeispiele und Vorteile von Ausführungsbeispielen weiter zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt bzw. auch unter Bezugnahme auf 4 vorgestellt.
• Die Aufblaszeit Δt ist eine airbagspezifische Konstante und lässt sich in einer Speichereinrichtung zur Verwendung durch das Steuergerät 130 ablegen. Der verfügbare Vorverlagerungsraum s_int und der airbagrelevante Abstand Δs lassen sich mittels eines Innenraumsensierungssystems der Sensoreinrichtung 104 beispielsweise mittels Video, RADAR, Sitzpositionssensor, Ultraschall usw., bestimmen. Falls kein Sensierungssystem zur Verfügung steht, kann eine Standardposition angenommen und verwendet werden. Die wirksame Insassenmasse m_occ, die nicht notwendigerweise der realen Masse des Insassen OCC zu entsprechen braucht, kann durch eine Gewichtsbestimmungsvorrichtung der Sensoreinrichtung 104 bestimmt werden. Gegebenenfalls kann ein so erhaltener Wert noch durch eine Beaufschlagung mit einem Faktor oder durch eine Abbildung über eine andere vorgebbare Rechenvorschrift transformiert werden. Der Zündzeitpunkt TTF des Airbags 122 kann durch ein beliebiges geeignetes Verfahren, z. B. AIDA Algorithmus oder dergleichen, bestimmt werden, sollte allerdings der allgemeinen Beziehung, wie sie in der theoretischen Gleichung für TTF angegeben ist, genügen.
• Die Kreisfrequenz ω kann ebenso aus beliebigen geeigneten, zur Verfügung stehenden Daten, bestimmt werden. Insbesondere kann ω bei Vorliegen einer Kollision gegen ein Objekt OBJ mit voller Überdeckung auf einen Wert ω₁ gesetzt werden, bei Vorliegen einer Kollision, bei der nur eine Teilüberdeckung von Fahrzeugfronten stattfindet, auf einen Wert ω₂. Dabei kann der Wert von ω₁ so gewählt werden, dass er beispielsweise im Intervall zwischen z. B. $20\frac{1}{\text{s}}>{\mathrm{\omega }}_1>30\frac{1}{\text{s}}$

  

  zu liegen kommt, also z. B. $\mathrm{\omega =24}\frac{1}{s}\cdot {\mathrm{\omega }}_2$

  

  kann beispielsweise im Intervall zwischen $12\frac{1}{\text{s}}>{\mathrm{\omega }}_2>20\frac{1}{\text{s}}$

  

  gewählt werden, also z. B. ${\mathrm{\omega }}_2=14\frac{1}{\text{s}}.$

  

  Natürlich können hier auch andere Intervallgrenzen und Werte gewählt werden. Insbesondere kann es günstig sein, ein drittes Intervall für eine weitere Kreisfrequenz ω₃ zu definieren, die beispielsweise im Bereich $18\frac{1}{\text{s}}>{\mathrm{\omega }}_3>21\frac{1}{\text{s}}$

  

  angesiedelt sein kann, also z. B. ${\mathrm{\omega }}_3=20\frac{1}{\text{s}}.$

  

  Die Grenzen der anderen Intervalle sind dann entsprechend anzupassen. Das dritte Intervall ist insbesondere günstig für Unfallsituationen, bei denen leicht schräg und mit Teilüberdeckung eine Kollision mit einem anderen Gegenstand OBJ oder Fahrzeug OBJ stattfindet. Zusätzliche Intervalle für andere Unfallkonstellationen sind ebenfalls umsetzbar wie beispielsweise für Kollisionen mit geringer Überdeckung (Small Overlap-Situationen). Die Bestimmung, welche Kreisfrequenz ω ausgewählt wird, kann auf der Basis einer Offseterkennung nach dem Stand der Technik, z. B. durch Upfrontsensorik, durch Kombinationen von Signalen 105 verschiedener Sensoren nach bestimmten Verfahren oder auf der Basis von Precrashsensorik erfolgen. Falls Sensorik mit ausreichender Genauigkeit zur Verfügung steht, kann auch eine feinere Unterteilung der Kreisfrequenz ω bzw. der Wertebereiche vorgenommen werden.
• Das beschriebene Verfahren 200 zum Ansteuern basiert wie insbesondere auch auf folgenden Erkenntnissen:
• Die Kenntnis eines Zündzeitpunktes TTF des Airbags 122 erlaubt für sich genommen zwar noch keine Bestimmung der Rückhaltekraft F bzw. Unfallschwere. Jedoch hängt der Zündzeitpunkt TTF mit dem Produkt Aω aus Amplitude und Kreisfrequenz zusammen. Dieses Produkt erlaubt im Allgemeinen keinen Rückschluss auf die Rückhaltekraft F bzw. Unfallschwere. Anschaulich steht es für die initiale Steigung des Beschleunigungssignals im Ursprung. Eine grafische Darstellung der beiden Funktionen $\overline{\text{F}}=\frac{\frac{1}{2}{\text{m}}_{\text{occ}}{\text{A}}^{\text{Z}}}{A+{\mathrm{\omega }}^2{\text{s}}_{\text{int}}}\text{ und TTF}=\sqrt[3]{\frac{6\Delta \text{s}}{\text{A}\mathrm{\omega }}}-\Delta \text{t}$
  
  zeigt dies anschaulich, wie es in 4 dargestellt ist.
• 4 zeigt ein schematisches Amplituden-Kreisfrequenz-Diagramm 400 in Zusammenhang mit dem System aus 1 bzw. mit dem Verfahren aus 2. Hierbei ist an einer Abszissenachse Amplitude einer Kollision des Fahrzeugs aufgetragen und ist an einer Ordinatenachse eine Kreisfrequenz ω einer Kollision des Fahrzeugs aufgetragen. Durchgezogene Linien repräsentieren Linien gleicher Rückhaltekraft F , angegeben in Newton. Gepunktete Linien repräsentieren Linien gleicher Zündzeitpunkte TTF in Sekunden. Anders ausgedrückt zeigt 4 eine Darstellung von Rückhaltekräften F (durchgezogene Linien) und Zündzeitpunkten TTF (gepunktete Linie) über der Amplitude A und der Kreisfrequenz ω. Es wird deutlich, dass die Zündzeitpunkte TTF unabhängig von den Rückhaltekräften F sind. Zur Orientierung sind auch hier Lokalisationen für bestimmte Standardunfallsituationen angegeben, lediglich beispielhaft veranschaulicht durch FF (Full Frontal), AZT (Allianz Zentrum für Technik) und ODB (Offset Deformable Barrier) für bestimmte Geschwindigkeiten in Kilometern pro Stunde.
• Unter Bezugnahme auf die vorstehend beschriebenen 1 bis 4 werden nachfolgend Ausführungsbeispiele und Vorteile von Ausführungsbeispielen weiter zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt.
• Falls die Kreisfrequenz ω bekannt ist, kann für eine gegebene Kreisfrequenz ω eine eindeutige Abbildung des Zündzeitpunktes TTF auf die Rückhaltekraft F , also die Unfallschwere, gefunden werden. Dies ist die bereits vorstehend angegebene Funktion: $$\overline{\text{F}}\left(\text{TTF},\mathrm{\omega }\mathrm{,}{\text{s}}_{\text{int}},{\text{m}}_{\text{occ}},\Delta \text{s},\Delta \text{t}\right)=\frac{\frac{\text{1}}{\text{2}}{\text{m}}_{\text{occ}}\cdot {\left(\frac{6\Delta \text{s}}{\mathrm{\omega }{\left(\text{TTF}+\Delta \text{t}\right)}^3}\right)}^2}{\frac{6\Delta \text{s}}{\mathrm{\omega }{\left(\text{TTF}+\Delta \text{t}\right)}^3}+{\mathrm{\omega }}^2{\text{s}}_{\text{int}}}.$$

  

  Da der Zündzeitpunkt TTF einfach bestimmt werden kann und Aussagen über die Kreisfrequenz ω frühzeitig im Kollisionsfall auf getroffen werden können, ist es durch Anwendung dieser Funktion möglich, die Unfallschwere schnell und präzise zu bestimmen. Da als Ausgangsgröße mit der Rückhaltekraft F eine kontinuierliche physikalische Größe vorliegt, kann auf dieser Basis eine Vielzahl von Aktoren ohne zusätzlichen Anpassungsaufwand und Applikationsaufwand dieser Kernbestimmungsmethode, angesteuert werden. Für eine Funktionsweise einer Anwendung dieser Gleichung ist es unerheblich, auf welche Weise die Eingangsgrößen bzw. Eingangsdaten 133 bestimmt werden. Sie kann also ohne Änderungsaufwand mit allen möglichen Kombinationen von Messsensorik im Fahrzeug 100 betrieben werden. Dadurch wird ein Anpassungsaufwand an verschiedene Fahrzeugtypen minimiert.
• Mit Hilfe der individuellen Unfallschwere in Gestalt der Rückhaltekraft bzw. mittleren Rückhaltekraft F kann gemäß einem Ausführungsbeispiel eine Ansteuerung der Insassenschutzeinrichtungen 120, 122 bzw. Rückhaltemittel unter Verwendung von Schwellen bzw. Schwellenwerte erfolgen. Ist z.B. F > Thd₁, wird ein Rückhaltemittel A aktiviert, bei F > Thd₂ wird ein Rückhaltemittel B aktiviert, usw. Auf ähnliche Weise kann unter Verwendung der individuellen Unfallschwere bzw. mittleren Rückhaltekraft F ein Zeitpunkt einer Ansteuerung oder Aktivierung von Insassenschutzeinrichtungen 120, 122 bzw. Rückhaltemitteln gesteuert werden: Ist z. B. F > Thd_t1, wird eine Insassenschutzeinrichtung 120, 122 zu einem ersten Zeitpunkt t₁ aktiviert. Ist F > Thd_t2 wird eine Insassenschutzeinrichtung 120, 122 zu einem zweiten Zeitpunkt t₂ aktiviert, usw.
• Alternativ oder ergänzend kann eine Aktivierungszeit einer Insassenschutzeinrichtung 120, 122 bzw. eines Rückhaltemittels oder Rückhaltesystems direkt aus dem Wert der mittleren Rückhaltekraft F errechnet werden. Durch eine Funktion TTF_RHS = f(F) wird hierbei direkt eine Auslösezeit errechnet. Ein Beispiel für die Funktion ist TTF_RHS = F/a, wobei a eine beliebige einstellbare Zahl ist. So kann es z. B. sinnvoll sein, einen Gurtkraftbegrenzer beispielsweise zur Zeit F/100 ms von einem hohen Kraftwert auf einen niedrigeren zu schalten. Für eine solche Funktion braucht a aber nicht genau den Wert 100 anzunehmen, sondern a kann auch von anderen Größen, wie z. B. einer Insassenfigur, einer Temperatur oder anderen für den Schutz von Insassen relevanten Größen abhängen. Die Funktion kann aber auch durch Polynome, trigonometrische Abbildungen oder andere, beliebige mathematische Funktionen realisiert sein, wobei in besonderen Fällen die Eigenschaften der Funktion von verschiedenen applizierbaren Konstanten verändert werden können. Eigenschaften der Funktion oder eine Wahl zwischen verschiedenen Funktionen kann in Abhängigkeit von anderen Größen erfolgen.
• Die Bestimmung der Unfallschwere in Gestalt der mittleren Rückhaltekraft F kann gemäß einem Ausführungsbeispiel individuell für verschiedene Sitzplätze im Fahrzeug 100 durchgeführt werden. Dies ist auf einfache Weise durch mehrfache Verwendung der Bestimmungsgleichung für die mittlere Rückhaltekraft F oder von Teilen davon, mit unterschiedlichen Variablen für eine Insassenposition und Insassencharakteristik sowie entsprechender Kenngrößen für die Insassenschutzeinrichtungen 120, 122 bzw. Rückhaltemittel möglich.
• Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• DE 102014000842 B4 [0002]
• DE 102014010200 A1 [0002]

Claims (14)

1. Verfahren (200) zum Ansteuern zumindest einer Insassenschutzeinrichtung (120, 122) für ein Fahrzeug (100) bei einer Kollision, wobei das Verfahren (200) folgende Schritte aufweist: Bestimmen (210) von Eingangsdaten (133), wobei die Eingangsdaten (133) einen Zündzeitpunkt (TTF) eines Airbags (122) des Fahrzeugs (100), eine Kreisfrequenz (ω) der Kollision, einen verfügbaren Verlagerungsweg (s_int) eines Fahrzeuginsassen (OCC) relativ zu dem Fahrzeug (100), eine Masse des Fahrzeuginsassen (OCC) des Fahrzeugs (100), einen Abstand (Δs) des Fahrzeuginsassen (OCC) zu dem Airbag (122) und eine Aufblaszeitdauer des Airbags (122) repräsentieren; Ermitteln (220) einer Rückhaltekraft F unter Verwendung der Eingangsdaten (133), wobei die Rückhaltekraft F eine mittels der zumindest einen Insassenschutzeinrichtung (120, 122) bereitstellbare Kraft repräsentiert, die geeignet ist, um eine Insassenenergie des Fahrzeuginsassen (OCC) bis zum Ende der Kollision zu minimieren; und Bereitstellen (230) eines Ansteuersignals (140) zum Ansteuern der zumindest einen Insassenschutzeinrichtung (120, 122), wobei das Ansteuersignal (140) unter Verwendung der Rückhaltekraft F erzeugt ist.
2. Verfahren (200) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Ermittelns (220) die Rückhaltekraft F unter Verwendung eines Zusammenhangs der Form $$\overline{\text{F}}\left(\text{TTF},\mathrm{\omega }\mathrm{,}{\text{s}}_{\text{int}},{\text{m}}_{\text{occ}},\Delta \text{s},\Delta \text{t}\right)=\frac{\frac{\text{1}}{\text{2}}{\text{m}}_{\text{occ}}\cdot {\left(\frac{6\Delta \text{s}}{\mathrm{\omega }{\left(\text{TTF}+\Delta \text{t}\right)}^3}\right)}^2}{\frac{6\Delta \text{s}}{\mathrm{\omega }{\left(\text{TTF}+\Delta \text{t}\right)}^3}+{\mathrm{\omega }}^2{\text{s}}_{\text{int}}}$$

   

   ermittelt wird, wobei F die Rückhaltekraft repräsentiert, TTF den Zündzeitpunkt repräsentiert, ω die Kreisfrequenz repräsentiert, s_int den Verlagerungsweg repräsentiert, m_occ die Masse repräsentiert, Δs den Abstand repräsentiert und Δt die Aufblaszeitdauer repräsentiert.
3. Verfahren (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (210) des Bestimmens die Eingangsdaten (133) unter Verwendung zumindest eines Sensorsignals (105) von zumindest einem Fahrzeugsensor (104), unter Verwendung zumindest eines Modellparameters eines Fahrzeugmodells, eines Insassenmodells und/oder eines Kollisionsmodells und/oder unter Verwendung zumindest eines Vorgabewertes für die Eingangsdaten (133) bestimmt werden.
4. Verfahren (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Bestimmens (210) die Kreisfrequenz (ω) aus einer abhängig von einer erkannten Art der Kollision vordefinierten Mehrzahl von Vorgabewerten oder Wertebereichen bestimmt wird.
5. Verfahren (200) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Art der Kollision unter Verwendung zumindest eines Sensorsignals (105) von zumindest einem Fahrzeugsensor (104) zur Kollisionserfassung und/oder Umfelderfassung erkannt wird.
6. Verfahren (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Bestimmens (210) der Verlagerungsweg (s_int) als ein Vorgabewert eingelesen und/oder mittels zumindest eines Fahrzeugsensors (104) bestimmt wird, der Abstand (Δs) als ein Vorgabewert eingelesen und/oder mittels zumindest eines Fahrzeugsensors (104) bestimmt wird, die Masse mittels einer Gewichtsbestimmungsvorrichtung des Fahrzeugs (100) bestimmt wird, der Zündzeitpunkt (TTF) als ein im Fahrzeug (100) gespeicherter Wert eingelesen wird und/oder die Aufblaszeitdauer als ein im Fahrzeug (100) gespeicherter Wert eingelesen wird.
7. Verfahren (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (230) des Bereitstellens ein Ansteuersignal (140) bereitgestellt wird, das abhängig von zumindest einer Schwellenwertentscheidung eine Ansteuerung zumindest einer Insassenschutzeinrichtung (120, 122) aus einer Mehrzahl von Insassenschutzeinrichtungen (120, 122) unterschiedlicher Art und/oder Position in dem Fahrzeug (100) bewirkt.
8. Verfahren (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (230) des Bereitstellens ein Ansteuersignal (140) bereitgestellt wird, das eine Ansteuerung zumindest einer Insassenschutzeinrichtung (120, 122) zu einem von zumindest einer Schwellenwertentscheidung abhängigen Zeitpunkt bewirkt.
9. Verfahren (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (230) des Bereitstellens ein Ansteuersignal (140) bereitgestellt wird, das eine Ansteuerung zumindest einer Insassenschutzeinrichtung (120, 122) mittels einer mathematischen Funktion der ermittelten Rückhaltekraft F bewirkt, wobei die mathematische Funktion zumindest einen Parameter aufweist, der von einer Vorgabevorschrift, von mindestens einer Eigenschaft des Fahrzeuginsassen (OCC) und/oder von einer Temperatur in einem Innenraum des Fahrzeugs (100) und/oder in einer Umgebung des Fahrzeugs (100) abhängig ist.
10. Verfahren (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Ermittelns (220) die Rückhaltekraft F abhängig von einem Sitzplatz des Fahrzeuginsassen (OCC) ermittelt wird, wobei im Schritt (230) des Bereitstellens ein von einem Sitzplatz des Fahrzeuginsassen (OCC) abhängiges Ansteuersignal (140) bereitgestellt wird.
11. Steuergerät (130), das eingerichtet ist, um Schritte des Verfahrens (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche in entsprechenden Einheiten (132, 134, 136) auszuführen.
12. System (110) zum Insassenschutz für ein Fahrzeug (100), wobei das System (110) folgende Merkmale aufweist: das Steuergerät (130) gemäß Anspruch 11; und die zumindest eine Insassenschutzeinrichtung (120, 122), wobei die zumindest eine Insassenschutzeinrichtung (120, 122) signalübertragungsfähig mit dem Steuergerät (130) verbindbar oder verbunden ist.
13. Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist, das Verfahren (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 auszuführen.
14. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 13 gespeichert ist.

Images