Verfahren zum Schutz eines Fahrzeuginsassen, Steuergerät zur Ansteuerung einer Aktuatorik zum Schutz eines Fahrzeuginsassen und System mit einem solchen Steuergerät und einer entsprechenden Aktuatorik

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schutz eines Fahrzeuginsassen beziehungsweise ein Steuergerät zur Ansteuerung einer Aktuatorik zum Schutz eines Fahrzeuginsassen nach der Gattung der unabhängigen Patentansprüche.

Aus EP 1 633 606 Bl ist ein sitzbasiertes Rückhaltemittel beschrieben, dass durch eine schnelle Verstellung den Sitz in eine crashoptimale Position bringt. Baumann et al: Pre-safe Pulse, die Erweiterung des Insassenschutzes durch Nutzung der Vorunfallphase, Technischer Kongress 2010, VDA beschreibt das Prinzip des aktiven Voranstoßes vor dem Aufprall. Dieser Voranstoß soll den zu schützenden Insassen schon vor dem eigentlichen Aufprall in die Richtung bewegen, in die er beim Hauptanstoß über das Rückhaltesystem ohnehin gestoßen wird. Dies soll die Verletzungsfolgen für den Fahrzeuginsassen hindern.

Offenbarung der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Schutz eines Fahrzeuginsassen das erfindungsgemäße Steuergerät zur Ansteuerung einer Aktuatorik zum Schutz einer Fahrzeuginsassen mit dem Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass nunmehr eine optimierte Ansteuerung der Aktuatorik möglich ist, um die Fahrzeuginsassen vor dem Crash in die Crashrichtung zu bewegen. Erfindungswesentlich zeigt sich dabei die Einbeziehung des Bremsvorgangs in die Ansteuerung der Aktuatorik. Damit kann dann beginnende Bewegung des Fahrzeuginsassen durch den Bremsvorgang bei der optimalen Positionierung und Stabilisierung des Fahrzeuginsassen für den eigentlichen Crash berücksichtigt werden. Dies führt zu einem erhöhten Insassenschutz. Damit kann dann gewährleistet werden, dass der Insasse in der richtigen Position sitzt und die gewünschte Vorbeschleunigung durch die Bewegung vor dem eigentlichen Crash aufweist. Dafür kann dann ein

Sensorsignal verwendet werden, das den Bremsvorgang charakterisiert und üblicherweise sowieso vorhanden und beispielsweise über den CAN-Bus leicht abrufbar ist.

Der Schutz des Fahrzeuginsassen bedeutet vorliegend, dass der

Fahrzeuginsasse gegen einen Aufprall geschützt wird, in dem er möglichst keine oder nur geringere Verletzungen davonträgt.

Die Aktuatorik hat die Aufgabe, den Fahrzeuginsassen in die Crashrichtung vor dem eigentlichen Crash zu bewegen. Daher muss die Aktuatorik genügend Kraft aufwenden zu können, um einen Fahrzeuginsassen bewegen zu können. Dies kann elektromotorisch, pneumatisch oder gar pyrotechnisch erfolgen.

Die Crashrichtung ist die Richtung, die die Kraftwirkung des Crashs beschreibt. Beim Frontcrash ist die Crashrichtung in Richtung auf das Fahrzeugheck gerichtet. Bei einem Seitencrash in die Richtung, mit welcher das Crashobjekt in das Fahrzeug eindringt. In diese Richtung werden üblicherweise die

Rückhaltemittel den Fahrzeuginsassen sowieso bewegen. Crash oder Aufprall oder Kollision sind vorwiegend Synonyme.

Mit dem Sensorsignal kann -wie aus den abhängigen Ansprüchen hervorgeht, beispielsweise ein Verzögerungssignal analog oder digital aber auch andere Signale gemeint sein. Das Sensorsignal kann insbesondere auch eine Multiplex von Signalen umfassen.

Die Abhängigkeit, mit der die Aktuatorik vom Sensorsignal angesteuert wird, kann verschiedene Ausprägungen erfahren. Beispielsweise kann das

Sensorsignal zunächst ausgewertet werden, beispielsweise Schwellwertvergleiche und dann in Abhängigkeit diesen Auswerteergebnissen die Ansteuerung der Aktuatorik erfolgen. Es ist jedoch auch eine unmittelbare Ansteuerung möglich, in gewissen Werten des Sensorsignals eine bestimmte Aktion beziehungsweise Ansteuerung der Aktuatorik zugewiesen wird. Der Ansteuerung wird vorliegend die Aktivierung der Aktuatorik gemeint, nämlich dass sich die Aktuatorik bestimmungsgemäß bewegt.

Der Bremsvorgang ist durch die Betätigung des Bremspedals entweder durch den Fahrzeuginsassen oder durch das Fahrzeug selbst charakterisiert. Das heißt, so bald die Fahrzeugbremse betätigt wird, beginnt der Bremsvorgang. Dies kann beispielweise durch eine Schwellwertabfrage der Verzögerung erfasst werden. Aber auch ein Bremsschalter, der die Betätigung der Bremse erfasst, usw. kann hierfür verwendet werden, um den Beginn des Bremsvorgangs zu erkennen. Auch ein Pedalweggeber kann vorliegend eingesetzt werden.

Bei dem Steuergerät handelt es sich um ein elektrisches Gerät, das

Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Ansteuersignale für die Ansteuerung der Aktuatorik zum Schutz der Fahrzeuginsassen ausgibt. Dafür weist das Steuergerät Schnittstellen auf, die zur Bereitstellung von

Sensorsignalen oder bereits verarbeiteten Signalen dienen. Diese Schnittstellen können hard- oder softwaremäßig ausgeprägt sein. Liegt eine hardwaremäßige Ausbildung vor, kann dies als eigenes Bauteil vorliegen oder als Teil eines größeren integrierten Schaltkreises.

Bei dem Controller handelt es sich üblicherweise um einen Mikrocontroller, es sind jedoch auch andere Prozessoren und Rechenwerke möglich.

Mit dem Ansteuersignal wird ein Signal verstanden, das angibt, wie die Aktuatorik zu bewegen ist. Dies kann beispielsweise durch einen Befehl erreicht werden, den das Signal aufweist, oder determiniert über einen oder mehrere

Signalparameter.

Mit dem System ist eine Kombination aus dem Steuergerät und der Aktuatorik gemeint. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Verfahren zum Schutz eines Fahrzeuginsassen beziehungsweise des Steuergerät zur Ansteuerung einer Aktuatorik zum Schutz des Fahrzeuginsassen möglich.

Vorteilhaft ist, dass das Sensorsignal die Verzögerung, das ist die negative Beschleunigung durch die Bremsung angibt. Insbesondere konnte dies dadurch erfolgen, dass das Sensorsignal Beschleunigungswerte angibt, die auch durch den Bremsvorgang hervorgerufen wurden. Dadurch sind dann

Beschleunigungssensoren zu verwenden, die solch niedrigere Beschleunigung erfassen und üblicherweise in einem Fahrdynamiksteuergerät oder auch im modernen Airbagsteuergeräten vorhanden sind. Weitere ist es vorteilhaft, dass die Aktuatorik zeitgleich mit dem Beginn des

Bremsvorgangs angesteuert wird. Damit kann dann die Zeit ausgenutzt werden bis zum eigentlichen Zünden des Airbags, um den Fahrzeuginsassen optimal zu positionieren. Der Beginn des Bremsvorgangs wird durch ein Sensorsignal charakterisiert, beispielsweise in dem die Beschleunigungssignale eine gewisse Schwelle überschreiten oder über die eine Schalter erkennt, dass der

Bremsvorgang eingeleitet wird. Auch andere Schwellwertabfragen von

Schwellwertsignalen sind hier möglich, beispielsweise von Pedalweggebern.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, dass die Aktuatorik nach einem vorgegebenen Zeitversatz nach dem Bremsvorgang angesteuert wird. Diese Vorgabe dieses

Zeitversatzes kann feststehen oder sie kann sich aus den ermittelten

Sensorsignalen ergeben. Auch andere Bedingungen wie die verfügbare

Rechenzeit usw. können in diesem Zeitversatz berücksichtigt werden. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass als Aktuatorik ein elektromotorisch

ansteuerbarer Gurtstraffer verwendet wird. Mit einem solch elektromotorisch ansteuerbaren Gurtstraffer ist es möglich, in kurzer Zeit eine relativ hohe Kraft auf den Fahrzeuginsassen aufzuwenden und ihn damit diesen sogenannten Vorimpuls gezielt zu geben. Eine elektromotorisch ansteuerbare Gurtstraffer ist in dieser Form aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Zusätzlich oder anstatt kann die Aktuatorik auch eine Sitzkomponente nämlich eine kippbare Sitzfläche und eine zumindest schwenkbare Sitzlehne sein. Auch die Sitzfläche kann einen Beitrag zu diesem Vorimpuls auf den

Fahrzeuginsassen leisten und die Sitzlehne wird derart positioniert, dass der Fahrzeuginsasse für den Airbag in andere pyrotechnisch oder anders aktivierbare Rückhaltemittel optimal positioniert wird.

Es ist auch vorteilhaft, dass bei der Ansteuerung der Aktuatorik eine von einem Pre-cash-Signal abgeleitete Information über eine Aufprallzeitpunkt berücksichtigt wird. Pre-cash-Signale sind für eine frühzeitige Aktivierung von Insassenschutzmitteln äußert hilfreich, so dass sie bereits im Vorfeld

Aufprallprojekte erkennen und charakterisieren. Die Auswertung der

Sensorsignale von solchen Pre-cash-Sensoriken wie Radar, Ultraschall, Video usw. ist es möglich, einen Aufprall vorherzusagen und insbesondere den Aufprallzeitpunkt. Dieser wird dann auch im englischen als time-to-impact bezeichnet. Diese Information kann vom Airbagsteuergerät selbst bestimmt werden oder auch von einer anderen intelligenten Auswertung, beispielsweise einem Kamerasteuergerät usw.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Zeichnung dargestellt und werden in der folgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Steuergeräts mit angeschlossenen Komponenten,

Figur 2 ein Zeitablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Figur 3 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens

Figur 1 zeigt ein Steuergerät ECU mit angeschlossenen Komponenten. Das Steuergerät ECU weist beispielsweise ein Gehäuse aus Kunststoff und/oder Metall auf, in dem sich verschiedene mechanische und elektronische Komponenten befinden. Dargestellt sind jedoch nur die Komponenten, die für das Verständnis der Erfindung notwendig sind. Die anderen Komponenten sind der einfachheithalber weggelassen. An eine erste Schnittstelle I F1 des

Steuergeräts ECU sind sogenannte Nieder-g-Beschleunigungssensoren lowg angeschlossen. Dieser Nieder-g-Beschleunigungssensoren lowg erfassen Beschleunigung in einem Bereich bis zu 3 oder 4g und können so die

Verzögerung, die durch Bremsvorgänge auftreten, ausreichend erfassen. Solche Nieder-g-Sensoren lowg können im Steuergerät ECU selbst vorhanden sein, in einem Sensorsteuergerät oder einer Sensorbox oder einem Sensorcluster oder auch einem ESP-Steuergerät. Die Nieder-g-Beschleunigungssensoren lowg übertragen digital ihre Daten zur Schnittstelle I Fl. Es sind jedoch auch alle anderen Übertragungsformen möglich, beispielsweise eine drahtlose

Übertragung, die, wie auch die kabelgebundene auch analog ausgeführt sein kann. Auch eine Vorverarbeitung kann bereits außerhalb des Steuergeräts ECU erfolgreich sein. Die Schnittstelle I Fl, die vorwiegend hardwaremäßig

ausgebildet ist, kann Teil eines großen integrierten Schaltkreises sein oder auch Teil des Mikrocontrollers iC selbst. Auch eine softwaremäßige Ausprägung dieser Schnittstelle I F1 oder der anderen Schnittstellen ist möglich.

Über eine zweite Schnittstelle IF2 erhält das Steuergerät ECU Daten von einer Fahrdynamikregelung. Diese können beispielsweise die Daten von den Nieder-g- Sensoren lowg plausibilisieren oder aber auch andere Daten wie

beispielsweise bezüglich eines Schleuderns usw.

Über eine dritte Schnittstelle IP3 erhält das Steuergerät ECU von einer Pre- Crash-Sensorik PC ein Precrashsignal, das mögliche Kollisionsgegner charakterisiert, beispielsweise hinsichtlich ihrer Bewegung und eines möglichen Kontaktzeitpunkts mithin des Aufprallzeitpunkts oder Crashzeitpunkts. Auch diese Daten können vorverarbeitet oder als Rohdaten über die Schnittstelle I F3 an den Mikrocontroller iC übertragen werden. Über eine vierte Schnittstelle schließlich I F4 hält der Mikrocontroller iC Daten von einem Sitz SIS

beispielsweise in welcher Stellung sich die unterschiedlichen Sitzkomponenten S befinden. Der Mikrocontroller μθ führt nun das erfindungsgemäße Verfahren aus, indem er anhand der Nieder-g-Signale ermittelt, ob ein Bremsvorgang vorliegt und dies beispielsweise anhand von ESP-Daten plausibilisiert. Ist dies der Fall, dann können in der erfindungsgemäßen Weise über den Ansteuerbaustein FLIC die Sitzkomponenten S beziehungsweise den Gurtstraffer MSB erfindungsgemäß ansteuern. Aus dem Pre-Crash Signal erkannt der Mikrocontroller μθ, wann es zu einem Aufprall kommen wird. Aus den Daten der Sitzkomponenten S erfährt der Mikrocontroller μθ, in welcher Position sich die Sitzkomponenten befinden. Mit all diesen Daten ist es dann dem Mikrocontroller μθ möglich, wie, mit welcher Geschwindigkeit und wann die einzelnen Sitzkomponenten und der Gurtstraffer zu betätigen sind, um den Fahrzeuginsassen optimal zu positionieren und mit dem Vorimpuls zu versehen.

Auch der Ansteuerbaustein FLIC, für den das Ansteuersignal an die

Sitzkomponenten S beziehungsweise den Gurtstraffer MSB übertragen wird, kann auf einem großen integrierten Schaltkreis als Teil vorhanden sein.

Figur 2 erläutert in einem Zeitablaufdiagramm das erfindungsgemäße Verfahren. Zum Zeitpunkt tl wird der Beginn des Bremsvorgangs in der oben beschriebenen Weise erkannt. In Folge des Bremsvorgangs und der Trägheit bewegt der Fahrzeuginsasse mit der Kraft Fg nach vorne. Vorliegend wird mit einem

Zeitversatz die Aktuatorik Akt angesteuert. Dabei wird die Sitzlehne 22 nach hinten bewegt, der Gurtstraffer aktiviert und die Sitzfläche vorne nach oben gehoben, um in der Richtung 21 den Fahrzeuginsassen mit dem Vorimpuls zu versehen. Die Bewegung der Sitzlehne ist mit 22 bezeichnet und die der

Sitzfläche mit 20. Zum Zeitpunkt tO ist dann der Fahrzeuginsasse optimal positioniert und zum Zeitpunkt ttf erfolgt dann die Zündung der Rückhaltemittel wie Airbags und der pyrotechnischen Gurtstraffer.

Figur 3 erläutert in einem Flussdiagramm das erfindungsgemäße Verfahren. Im Verfahrensschritt 300 werden die Nieder-g-Signale erfasst und im

Verfahrensschritt 301 einer Auswertung beispielsweise einer Schwellwertabfrage beziehungsweise Integration unterworfen. Im Verfahrensschritt 302 wird geklärt, ob ein Bremsvorgang vorliegt oder nicht. Ist das nicht der Fall, wird zum

Verfahrensschritt 300 zurückgesprungen. Ist das jedoch der Fall, dann wird im Verfahrensschritt 303 das Pre-Crash Signal dahingehend untersucht, wann der Aufprall vorliegt. Es wird also eine Prognose über den Aufprallzeitpunkt gegeben. Mit dieser Prognose wird Verfahrensschritt 304 geklärt, dass ein Aufprall vorliegen wird. Ist das der Fall, wird im Verfahrensschritt 305 die Aktuatorik Akt in der erfindungsgemäßen Art und Weise betätigt. Ist das jedoch nicht der Fall, wird zu Verfahrensschritt 300 zurückgesprungen. Nachdem die Aktuatorik Akt getätigt wurde wird im Verfahrensschritt 306 auch der Airbag usw. aktiviert.