Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen eines Fußgangerauf- pralls

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkennen des Aufpralls eines Objekts auf ein Fahrzeug, wobei mittels einer Sensoreinrichtung an der Sto߬ stange die durch einen Aufprall verursachten Drücke und/oder Verformungen gemessen und durch ein Mittel zum Auswerten aus dem Ausgangssignal der Sensoreinrichtung ein erstes Kriterium für die Entscheidung, ob ein Fußgängeraufprall vorliegt, ge¬ bildet wird, in Abhängigkeit dessen eine Auslöseentscheidung für ein Schutzsystem getroffen wird.

Verfahren zum Erkennen eines Fußgängeraufpralls auf ein Per— sonenkraftfahrzeug sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Um bei einem Aufprall eines Fußgängers auf die Frontseite eines Fahrzeuges den Fußgänger gegen schwere Ver- letzungen zu schützen, ist es bekannt, auf der Motorhaube o- der an der Windschutzscheibe ein oder mehrere Airbags vorzu¬ sehen, welche beim Aufprall des Fußgängers ausgelöst werden. Eine andere bekannte Schutzmaßnahme bei einem Fußgängerauf— prall besteht darin, die Motorhaube schräg anzustellen, um den Fußgänger aufzufangen.

Die Auslösung der genannten Schutzeinrichtungen wird davon abhängig gemacht, dass der Aufprall eines Fußgängers sicher erkannt wird und von Aufprallen anderer Objekte eindeutig un- terschieden werden kann. Für die Erkennung eines Fußgänger¬ aufpralls wird z.B. die prinzipielle Kinematik des Fußgängers bei einem Aufprall auf die Vorderseite eines Personenkraftwa¬ gens ausgenutzt. In der Regel ist die erste Kontaktstelle ei- nes Fußgängers beim Aufprall auf ein Fahrzeug die Stoßstange. Deshalb befindet sich eine Sensoreinrichtung, die auf Kraft¬ einwirkung oder Verformung reagiert, an der Stoßstange des Fahrzeuges. Durch den Kontakt mit der Stoßstange erhält der Fußgänger einen Rotationsimpuls, der ihn auf die Motorhaube schleudert.

Ein zuverlässiger Schutz des Fußgängers ist jedoch nur dann gewährleistet, wenn die Sensoreinrichtung und das ihr nachge- schaltete Mittel zum Auswerten der von der Sensoreinrichtung gelieferten Signale zuverlässig arbeiten. Ein Fehler der Sen¬ soreinrichtung oder des Mittels zum Auswerten der Sensorsig— nale könnte zu einem versehentlichen Auslösen des Schutz— systemes führen, so dass dieses seine Schutzfunktion nicht mehr wahrnehmen könnte.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Ver¬ fahren sowie eine Vorrichtung der eingangs genannten Art an¬ zugeben, welche auf einfache Weise eine möglichst hohe Zuver- lässigkeit des Schutzsystems gewährleisten.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Patent¬ ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich jeweils aus den abhängigen Patentansprüchen.

Die Sicherheit des eingangs beschriebenen Fußgängerschutzsys— tems kann mit Vorteil dadurch erhöht werden, dass die von dem Mittel zum Auswerten der Sensorsignale der Sensoreinrichtung ermittelten Ergebnisse lediglich ein erstes Kriterium für die Entscheidung, ob ein Fußgängeraufprall vorliegt, bilden. Er¬ findungsgemäß wird die Auslöseentscheidung vom Eintreffen ei¬ nes zweiten Kriteriums abhängig gemacht, das durch ein von der Sensoreinrichtung unterschiedliches physikalisches Prin¬ zip ermittelt wird.

Zu diesem Zweck weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erkennen des Aufpralls eines Fußgängers eine Auswerteeinheit auf, die dazu eingerichtet ist, ein von einem Sensor gelie¬ fertes Signal und ein von dem Mittel zum Auswerten errechne¬ ten Wert zu verarbeiten, um daraus das zweite Kriterium für die Entscheidung, ob ein Fußgängeraufprall vorliegt, zu bil- den, in Abhängigkeit dessen dann eine weitere Auslöseent— Scheidung für das Schutzsystem getroffen wird, wobei für den Fußgängeraufprall entschieden wird, wenn sowohl das erste als auch das zweite Entscheidungskriterium erfüllt sind.

Dadurch, dass neben dem ersten bekannten Entscheidungskrite— rium noch ein weiteres, zweites Entscheidungskriterium, das auf der Basis eines anderen physikalischen Prinzips ermittelt wurde, und die Entscheidung von beiden Entscheidungskriterien abhängig gemacht wird, kann mit hoher Zuverlässigkeit verhin— dert werden, dass das Schutzsystem aufgrund eines Fehlers in der Sensoreinrichtung oder dem nachgeschalteten Mittel zum Auswerten ausgelöst wird.

Es ist vorteilhaft, wenn das zweite Kriterium aus einer Be- wertung zwischen einem ersten und einem zweiten Geschwindig— keitswert resultiert- Der erste Geschwindigkeitswert kann da¬ bei vorteilhafterweise durch einen von der Sensoreinrichtung unabhängigen Sensor ermittelt werden. Hierzu kann vorteil— hafterweise derjenige Geschwindigkeitssensor herangezogen werden, dessen Signale zur Darstellung der Fahrzeuggeschwin¬ digkeit in dem Fahrzeug ausgewertet werden. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass der von der Sensoreinrichtung unabhängi¬ ge Sensor kein zusätzliches Bauteil darstellt, sondern ein ohnehin in jedem Kraftfahrzeug vorhandener Sensor verwendet werden kann. Das von dem Sensor abgegebene Signal liegt übli¬ cherweise auf einem Bus zur weiteren Auswertung an und kann für die Verarbeitung durch die Auswerteeinheit herangezogen werden.

Der zweite Geschwindigkeitswert könnte durch einen weiteren Geschwindigkeitswert bereitgestellt werden. Besonders vor¬ teilhaft ist es jedoch, wenn der zweite Geschwindigkeitswert durch das Mittel zum Auswerten aus dem von der Sensoreinrich¬ tung abgegebenen Ausgangssignal errechnet wird. Der Begriff des "AusgangsSignals" umfasst dabei auch mehrere Signalwerte eines physikalischen Werts oder mehrerer physikalischer Wer¬ te. Diese Vorgehensweise ermöglicht den Verzicht auf zusätz— liehe, ebenfalls fehlerbehaftete, Bauelemente.

Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn zum Errechnen des zweiten Geschwindigkeitswertes die von dem Mittel zum Auswer¬ ten ermittelte oder gemessene Intrusionsgeschwindigkeit des Kollisionsobjektes herangezogen wird. Die Ermittlung der Intrusionsgeschwindigkeit ist durch den Einsatz von Sensor¬ einrichtungen möglich, die dazu eingerichtet sind, den zeit¬ lichen Verlauf der Kollision zu erfassen und an das Mittel zum Auswerten zu übertragen- Bevorzugt kommen als Sensorein— Dichtungen hierbei faseroptische Sensoren mit druckabhängiger oder deformationsabhängiger LichtübertragungsCharakteristik oder eine Vielzahl an längs der Stoßstange zueinander beabstandeten Drucksensoren in Betracht. Neben diesen expli¬ zit aufgeführten Sensortypen sind natürlich all diejenigen Sensoreinrichtungen einsetzbar, mit welchen aus den von der Sensoreinrichtung übertragenen Signalen die Errechnung oder Messung der Intrusionsgeschwindigkeit möglich ist. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Bewerten des ersten und des zweiten Geschwindigkeitswerts die Überprü¬ fung, ob der zweite Geschwindigkeitswert in einem um den ers¬ ten Geschwindigkeitswert liegenden Toleranzbereich liegt. Das Bewerten des ersten und zweiten Geschwindigkeitswerts stellt damit nicht lediglich einen Vergleich des errechneten mit dem gemessenen Wert dar. Vielmehr wird um den von dem von Sensor ermittelten ersten Geschwindigkeitswert ein vorher, z.B. durch Versuche ermittelter, loleranzbereich gelegt. Dies er- möglicht im Falle einer Kollision die Berücksichtigung der sich schnell ändernden Fahrzeuggeschwindigkeit, die z.B. durch starkes Bremsen des Fahrzeuges verursacht sein kann. Die Größe des Toleranzbereiches ist abhängig von der Aktuali¬ sierungsrate des Sensors, der den ersten Geschwindigkeitswert als Signal abgibt. Dabei gilt, je größer die Abstände zwi¬ schen der Aktualisierung der Signalwerte sind, desto größer muss der Toleranzbereich gewählt werden.

Zweckmäßigerweise ist das Mittel zum Auswerten dazu einge- richtet, aus dem von der Sensoreinrichtung gelieferten Aus¬ gangssignal die Intrusionsgeschwindigkeit des Kollisionsob¬ jektes zu ermitteln, um aus dieser die Fahrzeuggeschwindig¬ keit zu ermitteln und als zweiten Geschwindigkeitswert an die Auswerteeineinheit zu übertragen.

Die Erfindung kann somit darin gesehen werden, die Zuverläs¬ sigkeit eines Fußgängerschutzsystems dadurch zu erhöhen, dass für die Entscheidung, ob das Schutzsystem ausgelöst wird, zwei Kriterien erfüllt sein müssen. Das erste Kriterium wird durch die Sensoreinrichtung und das ihr nachgeschaltete Mit¬ tel zum Auswerten ermittelt. Auf welche Weise das Mittel zum Auswerten zu seinem Ergebnis, ob ein Fußgängeraufprall vor¬ liegt, kommt, d.h. welche Signale (Druck, Verformung, Be- schleunigung, Intrusionsgeschwindigkeit , Impuls , Deformati— onsarbeit , usw . ) herangezogen werden, ist dabei unerheblich . Das zweite Kriterium wird nach einem anderen physikalischen Prinzip ermittelt . Im vorliegenden Fall geschieht dies bevor- zugt durch die Bewertung zweier Geschwindigkeitswerte, wovon das eine aufgrund eines Messwertes und das andere aufgrund einer Berechnung- durch das Mittel zum Auswerten bereitge¬ stellt wird.

Weitere Merkmale , Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert . Es zeigen :

Figur 1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Erken- nen eines Fußgängeraufpralls und

Figur 2 ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zum Erkennen eines Fuß ganger auf prall s .

In der Figur 1 ist ein Blockschaltbild einer Vorrichtung und in Figur 2 ein Ailaufdiagramm eines Verfahrens , mit dem ein Fußgängeraufpral.1 erkannt werden kann, dargestellt . Mit dem Bezugszeichen 1 ist eine Sensoreinrichtung bezeichnet , die prinzipiell beliebig ausgestaltet sein kann, jedoch dazu ein- gerichtet sein rtvus s , den zeitlichen Verlauf einer Kollision zu erfassen und ein entsprechendes Signal oder entsprechende Signale a an ein Mittel 2 zum Auswerten zu übertragen . Bei der Sensoreinrichtung kann es sich beispielsweise um einen faseroptischen Sensor mit druckabhängiger oder def ormations- abhängiger LichtÜbertragungscharakteristik handeln . Derartige Sensoren sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt , so dass auf eine genauere Beschreibung verzichtet werden kann . Denkbar ist auch, die Sensoreinrichtung 1 durch eine Vielzahl an längs einer Stoßstange des Kraftfahrzeuges zuein¬ ander beabstandeten Drucksensoren auszubilden, so dass der erforderliche zeitliche Verlauf einer Kollision detektierbar ist. Auch solche Sensoreinrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Das Mittel 2 zum Auswerten errechnet aus dem oder den von der Sensoreinrichtung übertragenen Signal oder Signalen, ob eine Kollision mit einem Fußgänger oder einem anderen Objekt, z.B. einem Stein, einem Ball oder einem ande¬ ren Kraftfahrzeug, vorliegt. Ergibt die Bewertung, dass es sich bei den kollidier-enden Objekt um einen Fußgänger han¬ delt, so wird ein Signal Si, das die Information zum Auslösen eines Schutzsystems 3 trägt, an eine Logikeinheit 6 übermit¬ telt. Die in dem Signal Si codierte Information führt jedoch alleine noch nicht zu einem Auslösen des Schutzsystems 3.

Um eine Fehlauslösung des Schutzsystems 3, z.B. aufgrund ei¬ ner fehlerhaften Sensoreinrichtung oder eines Fehlers in dem Mittel 2 zum Auswerten, zu verhindern, muss die Entscheidung zur Auslösung durch eine Auswerteeinheit 5 "bestätigt" wer— den. Die Auswerteeinheit 5 ist mit dem Mittel 2 zum Auswerten verbunden und empfängt von diesem einen Geschwindigkeitswert V2. Der Geschwindigkeit:swert Vz repräsentiert eine errechnete FahrzeuggeschwindigkezLt. Die Berechnung erfolgt innerhalb des Mittels 2 zum Auswerten aus der Intrusionsgeschwindigkeit, mit der das kollidierende Objekt in den Stoßfänger des Fahr¬ zeuges eindringt. Die Intrusionsgeschwindigkeit kann aus den von der Sensoreinrichtung 1 übermittelten Signalen a errech¬ net oder direkt gemessen worden sein. Die Ermittlung der Intrusionsgeschwindigkeit erfolgt abhängig von dem verwende- ten Sensor. Da dies aus dem stand der Technik bekannt ist, wird auf eine detaillierte Beschreibung an dieser Stelle ver¬ zichtet. Die Auswerteeinheit 5 und die Logikeinheit 6 können bei¬ spielsweise in einem gemeinsamen Steuergerät ausgebildet sein.

Die durch die Auswerteeinheit 5 zu treffende Entscheidung, ob ein Fußgängeraufprall vorliegt, erfolgt durch die Bewertung des errechneten Geschwindigkeitswerts v2 mit einem von einem Sensor 4 gemessenen Geschwindigkeitswert V1. Bei dem Sensor 4 kann es sich um den in jedem Fahrzeug vorhandenen Geschwin— digkeitssensor handeln, der z.B. über einen Bus (denkbar ist der derzeit gebräuchliche CAN-Bus) an eine (in der Figur nicht dargestellte) Recheneinlieit einen Geschwindigkeitswert überträgt, der dann auf dem Tachometer zur Anzeige gebracht wird.

Die Bewertung der beiden Gescliwindigkeitswerte erfolgt der¬ art, dass um den gemessenen Geschwindigkeitswert vi ein Tole¬ ranzbereich gelegt wird, der vorzugsweise symmetrisch um den gemessenen Geschwindigkeitswe:rt vi streut. Die Breite des To- leranzbereiches bemisst sich danach, mit welcher Aktualisie— rungsrate gemessene Geschwindigkeitswerte vi an die Auswerte¬ einheit 5 übertragen werden. Je größer der Abstand zwischen zwei aktualisierten Geschwindigkeitswerten V1 ist, desto grö¬ ßer muss der Toleranzbereich ausgelegt werden. Die Entschei- düng, dass ein Fußgängeraufprall vorliegt, ist nämlich nur dann positiv, wenn der errechnete Geschwindigkeitswert v2 in¬ nerhalb dieses Toleranzbereiches liegt. Durch den Toleranzbe¬ reich wird somit verhindert, dass durch einen starken Brems¬ vorgang und einem eventuell noch nicht aktualisierten Ge- schwindigkeitswert V1 auf "kein Fußgängeraufprall" entschie¬ den wird, obwohl in Wirklichkeit ein solcher vorliegt. Das Ergebnis der Bewertung wird durch die Auswerteeinheit 5 an die Logikeinheit 6 übertragen (Signal s;>) . Nur wenn die Signale S1, S2 übereinstimmen auf "Fußgängeraufprall" gesetzt sind, wird von der Logikeinheit 6 ein Signal S3 an das Schutzsystem 3 übertragen, wodurch dieses ausgelöst wird. Welche Art von Schutzsystem dabei zum Einsatz kommt, ist für die Erfindung von nachrangiger Bedeutung.

Das Ablaufdiagramm der Figur 2 verdeutlicht den beschriebenen Vorgang in einer anderen Darstellung. Durch die Sensorein¬ richtung 1 werden verschiedene Eingangsgrößen (Sensorsignale) 12,13 ermittelt. Aus diesen kann das Mittel 2 zum Auswerten als weitere Eingangsgröße 14 eine Intrusionsgeschwindigkeit Vintr ermitteln. Die Intrusionsgeschwindigkeit vIntr kann auch eine direkte Eingangsgröße darstellen, wenn diese durch die Sensoreinrichtung unmittelbar gemessen werden kann. Sowohl die nicht näher bezeichneten Eingangsgrößen 12,13 als auch die Eingangsgröße 14 können von dem Mittel 2 zum Auswerten dazu herangezogen werden, eine Entscheidung zu treffen, ob ein Fußgängeraufprall vorliegt (Bezugszeichen 18) . Ergebnis der Bewertung 18 ist ein erstes Kriterium 19, das einer UND— Verknüpfung 20 zugeführt wird. Die als Eingangsgröße 14 er¬ mittelte Intrusionsgeschwindigkeit vIntr wird in dem mit dem Bezugszeichen gekennzeichneten Schritt 15 in eine Geschwin- digkeit v? umgerechnet. Der errechnete Geschwindigkeitswert V2 und ein gemessener Geschwindigkeitswert Vi (Bezugszeichen 11) werden im Schritt 16 einer Bewertung unterzogen. Ergebnis dieser Bewertung ist ein zweites Kriterium (Bezugszeichen 17), das ebenfalls der UND-Verknüpfung 20 zugeführt wird. Nur in dem Fall, in dem sowohl das erste als auch das zweite Kri¬ terium einem Fußgängeraufprall entsprechen, wird im Schritt 21 ein Signal ausgegeben, so dass ein Schutzsystem aktiviert werden kann.