WO1990002952A1 - Auswerteverfahren für sensorausgangssignale - Google Patents

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Werner Nitschke
Wolfgang Drobny
Hugo Weller
Peter Taufer
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Robert Bosch Gmbh
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    • G—PHYSICS
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    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
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    • B60R2021/01322—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting collisions, impending collisions or roll-over responsive to vehicle motion parameters, e.g. to vehicle longitudinal or transversal deceleration or speed value comprising variable thresholds, e.g. depending from other collision parameters

Definitions

  • the invention is based on an evaluation method for output signals of a sensor according to the preamble of the main claim.
  • the method according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that very large amounts of data can be reliably recorded and processed and that, in the event of an emergency being avoided, a false and timely activation of the restraint systems takes place in an emergency.
  • Advantageous developments and refinements of the method mentioned in claim 1 are possible due to the features listed in the subclaims.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a restraint system for vehicle occupants for carrying out the method according to the invention
  • FIG. 2 shows a first pulse diagram
  • FIG. 3 shows a second pulse diagram
  • FIG. 4 shows graphical representations of the sensor output signal as a function of time
  • FIG. 8 and FIG. 9 flow diagrams to illustrate the process flow in various exemplary embodiments of the invention.
  • FIG. 1 A block diagram of a restraint system for vehicle occupants is shown in FIG. 1.
  • the restraint system comprises at least one acceleration-sensitive sensor 10, which is connected to an evaluation circuit 11 for detecting and evaluating the output signal Sa output by the sensor 10.
  • a plurality of restraint devices 12a, 12b, 12c are connected to the output of the evaluation circuit 11, which can be inflatable gas bags (airbags) and / or belt tensioners.
  • the acceleration-sensitive sensor 10 emits a preferably acceleration-proportional output signal Sa, which is detected and evaluated by the evaluation circuit 11 in order to determine whether an accident situation is present.
  • An accident situation that the Vehicle occupants could become dangerous, for example, announces that the acceleration acting on the vehicle exceeds a certain limit value.
  • evaluation circuit 11 detects such an accident situation by evaluating the output signal Sa of the sensor 10, it activates the restraint means 12a, 12b, 12c in order to protect the vehicle occupants.
  • state-of-the-art evaluation circuits 11 comprise digital signal processing means, for example digital computers, which further process the output signal Sa which is emitted by the sensor 10 and is in analog form after conversion into digital form. Since extremely large amounts of data are generated during signal processing; but only a computer with limited performance is available, it is expedient not to record and process the output signals Sa of the sensor 10 continuously, but only after relatively long time intervals T, 2T, 3T.
  • a large part of the existing computer capacity can be made available exclusively for the acquisition and evaluation of the sensor output signals Sa, while in the intervening periods in which no sensor signal is evaluated, the free computer capacity for other purposes, for example for checking all components of the restraint system, is available.
  • This mode of operation is characteristic of an uncritical operating state of the restraint system in which there is no emergency situation.
  • This mode of operation is schematically explained by the pulse plan shown in FIG.
  • Each time after a relatively long time interval T, 2T, 3T a detection and evaluation process of the sensor output signal Sa is carried out, which lasts for a certain time, which is indicated by the hatched bars of the pulse diagram. In the time intervals not occupied by the hatched bars, the entire computing capacity is available for other purposes.
  • a detection and evaluation process of the output signal Sa of the sensor 10 is carried out, as indicated in the illustration in FIG. During this evaluation process, certain parameters are used to recognize that a critical operating state is emerging and that an accident process is imminent. For better detection and evaluation of the output signals Sa of the sensor 10 which are relevant for the triggering means 12a, 12b, 12c, it is then caused that these output signals Sa are detected and evaluated in second, shorter time intervals T ', 2T', 3T '. The evaluation times after these shorter intervals are identified by the double-hatched bars of the pulse diagram in FIG. 3.
  • the amplitude of the output signal Sa of the sensor 10 is evaluated as a critical parameter in accordance with FIG. 4 of the drawing. If, for example, on the basis of the detection and evaluation of the sensor output taking place after the time interval T. signals Sa is determined by the evaluation circuit 11 that the sensor output signal Sa exceeds a predeterminable amplitude al, the subsequent evaluation and detection of the sensor output signal Sa is carried out after shorter time intervals T ', 2T', 3T '.
  • the amplitude of the sensor output signal Sa which exceeds the predefinable limit value a1, is an indication that there is a crash situation which is characterized by a high acceleration load on the vehicle.
  • sequence step 71 a time sequence is monitored and it is determined whether the end of the time interval T has been reached.
  • T the detection and evaluation of the sensor output signal Sa begins (step 72). If it is determined in step 73 that the amplitude of the sensor output signal Sa has exceeded the predetermined limit value a1, the detection and evaluation is carried out after shorter time cycles T ', 2T', 3T '(step 74).
  • FIG. 5 again shows the representation of the sensor output signal Sa as a function of the time t.
  • a limit value al is specified and when the sensor output signal Sa is acquired and evaluated, which begins at time T, it is determined whether the amplitude of the sensor output signal Sa exceeds this limit value al. in the 5, the limit value al is exceeded at time T0.
  • the sensor output signal Sa when the sensor output signal Sa is recorded and evaluated, it is checked whether the gradient of the tangent TA1, TA2 to the curve of the sensor output signal Sa exceeds a predefinable limit value (FIG. 6, FIG. 9).
  • a steep tangent indicates a rapid change in the amplitude of the output signal Sa from the sensor 10 and reveals a trend toward increasing the amplitude, which is an indication of a high acceleration load on the vehicle. It can be seen from the illustration in FIG. 6 that, at time T0, the tangent TA2 applied to the curve of the sensor output signal Sa runs substantially steeper, that is to say has a greater slope than that applied to the curve Sa at an earlier time Tangent TA1.
  • the slope of the tangent TA2 can be determined in a relatively simple manner by known mathematical methods by forming the difference guotient, in that the difference in temporally successive function values of the sensor output signal Sa by the difference of the assigned ones Abscissa values (time t) is divided.
  • a combination of the above-described parameters can be selected in further more complex exemplary embodiments of the invention in order to find a criterion for changing the detection and evaluation interval of the sensor output signal Sa.

Abstract

Bei einem Auswerteverfahren für Ausgangssignale eines beschleunigungsempfindlichen Sensors (10) bei Rückhaltesystemen für Fahrzeuginsassen werden die Ausgangssignale (Sa) des Sensors (10) periodisch erfaßt und ausgewertet. In einem normalen, unkritischen Betriebszustand erfolgt die Auswertung nach relativ langen Zeitintervallen (T). Deuten Anzeichen auf einen kritischen Betriebszustand, also einen Unfall, hin, erfolgt die Auswertung der Ausgangssignale (Sa) des Sensors (10) in kürzeren Zeitintervallen (T').

Description

Auswerteverfahren für Sensorausganσssignale
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Auswerteverfahren für Ausgangssignale eines Sensors nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Aus der US-A- 3 701 903 ist ein Auswerteverfahren für Ausgangssignale eines beschleunigungsempfindlichen Sensors bei Rückhaltesystemen für Fahrzeuginsassen bekannt, bei dem die Sensorausgangssignale nach einer Amplitudenbegrenzung aufintegriert werden und eine Endstufe auslösen, wenn der aufintegrierte Wert einen Schwellwert überschreitet.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß sehr große Datenmengen zuverlässig erfaßt und verarbeitet werden können und daß bei Vermeiden von Fehlauslösungen eine zuverlässige und rechtzeitige Aktivierung der Rückhaltesysteme im Notfall erfolgt. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des in Anspruch 1 genannten Verfahrens möglich.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein Blockschaltbild eines RückhalteSystems für Fahrzeuginsas- sen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Figur 2 ein erstes Impulsdiagramm, Figur 3 ein zweites Impulsdiagramm, Figur 4, Figur 5 und Figur 5 graphische Darstellungen des Sensorausgangssignals als Funktion der Zeit, Figur 7, Figur 8 und Figur 9 Ablaufdia- gramme zur Verdeutlichung des Verfahrensablaufs bei verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Ein Blockschaltbild eines Rückhaltesystems für Fahrzeuginsassen ist in Figur 1 dargestellt. Das Rückhaltesystem umfaßt mindestens einen beschleunigungsempfindlichen Sensor 10, der mit einer Auswerteschaltung 11 zur Erfassung und Auswertung des vom Sensor 10 abgegebenen Ausgangssignals Sa verbunden ist. Mit dem Ausgang der Auswerteschaltung 11 sind mehrere Rückhaltemittel 12a, 12b, 12c verbunden, bei denen es sich um aufblasbare Gassäcke (Airbag) und/oder Gurtstraffer handeln kann. Bei Einwirkung einer Beschleunigung auf das Fahrzeug gibt der beschleunigungsempfindliche Sensor 10 ein vorzugsweise beschleunigungsproportionales Ausgangssignal Sa ab, das von der Auswerteschaltung 11 erfaßt und ausgewertet wird, um festzustellen, ob eine Unfallsituation vorliegt. Eine Unfallsituation (Crash), die den Fahrzeuginsassen gefährlich werden könnte, kündigt sich beispielsweise dadurch an, daß die auf das Fahrzeug einwirkende Beschleunigung einen bestimmten Grenzwert überschreitet. Wenn die Auswerteschaltung 11 durch Auswertung des Ausgangssignals Sa des Sensors 10 eine solche Unfallsituation erkennt, werden von ihr die Rückhaltemittel 12a, 12b, 12c aktiviert, um die Fahrzeuginsassen zu schützen. Auswerteschaltungen 11 nach dem neuesten Entwicklungsstand umfassen digitale SignalVerarbeitungsmittel, z.B. Digitalrechner, die das vom Sensor 10 abgegebene, in analoger Form vorliegende Ausgangssignal Sa nach Umwandlung in digitale Form weiterverarbeiten. Da bei der Signalverarbeitung außerordentlich große Datenmengen anfallen; aber nur ein Rechner begrenzter Leistungsfähigkeit zur Verfügung steht, ist es zweckmäßig, die AusgangsSignale Sa des Sensors 10 nicht kontinuierlich, sondern nur nach relativ langen Zeitintervallen T, 2T, 3T zu erfassen und weiterzuverarbeiten. Dabei kann ein großer Teil der vorhandenen Rechnerkapazität ausschließlich für die Erfassung und Auswertung der Sensorausgangssignale Sa bereitgestellt werden, während in den dazwischenliegenden Zeiträumen, in denen also kein Sensorsignal ausgewertet wird, die freie Rechnerkapazität für andere Zwecke, beispielsweise für die Uberpufung aller Komponenten des Rückhaltesystems, zur Verfügung steht. Diese Arbeitsweise ist charakteristisch für einen unkritischen Betriebszustand des Rückhaltesystems, bei dem keine Notfallsituation vorliegt. Diese Arbeitsweise ist schematigch durch den in Figur 2 dargestellten Impulsplan erläutert. Jeweils nach Ablauf eines relativ langen Zeitintervalls T, 2T, 3T wird ein Erfassungs- und Auswertungsvorgang des Sensorausgangssignals Sa durchgeführt, der eine gewisse Zeit andauert, die durch die schraffierten Balken des Impulsdiagramms angedeutet ist. In den nicht von den schraffierten Balken belegten Zeitintervallen steht die gesamte Rechnerkapazität für andere Zwecke zur Verfügung. Sobald nun aber bei der Auswertung des Sensorausgangssignals Sa anhand von nachfolgend noch weiter erläuterten Kenngrößen auf einen kritischen Betriebszustand des RückhalteSystems, d.h. auf eine zu einem Unfall führende Notfallsituation zu schließen ist, werden Erfassung und Auswertung des Sensorausgangssignals Sa in kürzeren Zeitintervallen T', 2T', 3T' durchgeführt, um möglichts aktuelle Daten des sich ankündigenden Unfallgeschehens verwerten zu können. Hierdurch wird dafür gesorgt, daß die vorhandene Rechnerkapazität im Vergleich zur NormalSituation in verstärktem Umfang zur Auswertung der Sensorausgangssignale Sa zur Verfügung steht. Diese Betriebsweise des Rückhaltesystems wird anhand des Impulsdiagramms der Figur 3 schematisch dargestellt. Zum Zeitpunkt t=o, beispielsweise beim Start eines mit dem Rückhaltesystem ausgerüsteten Kraftfahrzeugs werde das Rückhaltesystem in Betrieb genommen. Nach Ablauf eines ersten Zeitintervalls T, wird, genau wie in der Darstellung gemäß Figur 2, angedeutet durch einen einfach schräg schraffierten Balken, ein Erfassungs- und Auswertevorgang des Ausgangssignals Sa des Sensors 10 durchgeführt. Während dieses Auswertevorgangs wird anhand gewisser Kenngrößen erkannt, daß sich ein kritischer Betriebszustand abzeichnet und ein Unfallvorgang droht. Zur besseren Erfassung und Auswertung der für die Auslösemittel 12a, 12b, 12c relevanten Ausgangssignale Sa des Sensors 10 wird daraufhin veranlaßt, daß diese Ausgangssignale Sa in zweiten, kürzeren Zeitintervallen T', 2T', 3T' erfaßt und ausgewertet werden. Die Auswertungszeiten nach diesen kürzeren Intervallen sind durch die doppeltschraffierten Balken des Impulsdiagramms der Figur 3 gekennzeichnet. In einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird gemäß Figur 4 der Zeichnung als kritische Kenngröße die Amplitude des Ausgangssignals Sa des Sensors 10 ausgewertet. Wenn beispielsweise anläßlich der nach dem Zeitintervall T ablaufenden Erfassung und Auswertung des Sensorausgangs signals Sa von der Auswerteschaltung 11 festgestellt wird, daß das Sensorausgangssignal Sa eine vorgebbare Amplitude al überschreitet, wird die anschließende Auswertung und Erfassung des Sensorausgangssignals Sa nach Ablauf kürzerer Zeitintervalle T', 2T', 3T' durchgeführt. Die den vorgebbaren Grenzwert al übersteigende Amplitude des Sensorausgangssignals Sa ist nämlich ein Hinweis darauf, daß eine Crashsituation vorliegt, die durch eine starke Beschleunigungsbeanspruchung des Fahrzeugs gekennzeichnet ist. Zur weiteren Erläuterung des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung dient das Ablaufdiagramm gemäß Figur 7. Im Ablaufschritt 70, der dem Zeitpunkt t=0 der Figur 3 entspricht, wird das Rückhaltesystem durch Inbetriebnahme des Fahrzeugs eingeschaltet. Im Abiaufschritt 71 wird ein Zeitablauf überwacht und festgestellt, ob das Ende des Zeitintervalls T erreicht ist. Bei Erreichen von T beginnt die Erfassung und Auswertung des Sensorausgangssignals Sa (Schritt 72). Wenn dabei im Schritt 73 festgestellt wird, daß die Amplitude des Sensorausgangssignals Sa den vorgegebenen Grenzwert al überschritten hat, wird die Erfassung und Auswertung nach Ablauf kürzerer Zeittakte T', 2T', 3T' durchgeführt (Schritt 74). Hierbei kann es allerdings vorkommen, daß infolge nur einer kurzzeitig andauernden Störung die Amplitude des Sensorausgangssignals Sa den Grenzwert al übersteigt, obwohl keine Notfallsituation vorliegt. Diese nachteilige Situation wird mit einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung bewältigt, das in folgendem unter Bezugnahme auf Figur 5 und das Ablaufdiagramm von Figur 8 beschrieben wird.
Figur 5 zeigt wiederum die Darstellung des Sensorausgangssignals Sa als Funktion der Zeit t. Es ist wiederum ein Grenzwert al vorgegeben und bei der Erfassung und Auswertung des Sensorausgangssignals Sa, die zum Zeitpunkt T beginnt, wird festgestellt, ob die Amplitude des Sensorausgangssignals Sa diesen Grenzwert al überschreitet. Im Diagramm nach Figur 5 wird der Grenzwert al zum Zeitpunkt T0 überschritten. Dieses weitere Ausführungsbeispiel der Erfindung begnügt sich nun nicht ausschließlich mit der Überwachung der Amplitude des Sensorausgangssignals Sa und der Überprüfung, ob die Amplitude dieses Signals den Grenzwert al überschreitet, sondern sieht eine zusätzliche Zeitüberwachung vor und überprüft, ob die Überschreitung des Grenzwertes al mindestens für ein Zeitintervall Δ T=T0-T1, das also zum Zeitpunkt T0 beginnt, andauert. Erst wenn dies der Fall ist, wenn also die Amplitude des Sensorausgangssignals Sa den Grenzwert al länger als das vorgebbare Zeitintervall Δ T überschreitet, wird die Erfassung und Auswertung des Sensorausgangssignals Sa in kürzeren Zeitabständen T', 2T', 3T' durchgeführt. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß kurzzeitige, eher zufällige Überschreitungen des Grenzwerts al durch die Amplitude des Sensorausgangssignals Sa nicht zu einer Änderung des normalen Auswerteablaufs führen. Der Verfahrensablauf bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel ergibt sich auch aus den in Figur 8 dargestellten Ablaufsehritten 80 bis 84.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird bei der Erfassung und Auswertung des Sensorausgangssignals Sa überprüft, ob die Steigung der Tangente TA1, TA2 an den Kurvenverlauf des Sensorausgangssignals Sa einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet (Figur 6, Figur 9). Eine steil verlaufende Tangente deutet auf eine schnelle Amplitudenänderung des Ausgangssignals Sa des Sensors 10 hin und läßt einen Trend zur Amplitudenvergrößerung erkennen, der ein Anzeichen für eine starke Beschleunigungsbeanspruchung des Fahrzeugs ist. Aus der Darstellung der Figur 6 geht hervor, daß zum Zeitpunkt T0 die an den Kurvenverlauf des Sensorausgangssignals Sa gelegte Tangente TA2 wesentlich steiler verläuft, also eine größere Steigung hat, als die zu einem früheren Zeitpunkt an die Kurve Sa gelegte Tangente TA1. Da die Steigung der Tangente TA2 einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt, wird auf das Vorhandensein eines kritischen Betriebszustands geschlossen und die Erfassung und Auswertung des Sensorausgangssignals Sa in kürzeren Zeitintervallen T', 2T', 3T' (vgl. Figur 3) durchgeführt. Wie aus dem Ablaufplan der Figur 9 hervorgeht, der dieses dritte Ausführungsbeispiel erläutert, kann die Steigung der Tangente TA auf relativ einfache Weise nach bekannten mathematischen Methoden durch Bildung des Differenzenguotienten ermittelt werden, indem die Differenz zeitlich aufeinanderfolgender Funktionswerte des Sensorausgangssignals Sa durch die Differenz der zugeordneten Abszissenwerte (Zeit t) dividiert wird.
Falls erforderlich, kann in weiteren komplexeren Ausführungsbeispielen der Erfindung eine Kombination der zuvor beschriebenen Kenngrößen gewählt werden, um ein Kriterium für den Wechsel des Erfassungs- und Auswertungsintervalls des Sensorausgangssignals Sa zu finden.

Claims

Ansprüche
1. Auswerteverfahren für Ausgangssignale eines Sensors, insbesondere eines beschleunigungsempfindlichen Sensors bei Rückhaltesystemen für Fahrzeuginsassen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale (Sa) des Sensors (10) periodisch erfaßt und ausgewertet werden, wobei die Erfassung und Auswertung der Ausgangssignale (Sa) in einem unkritischen Betriebszustand jeweils nach Ablauf eines ersten Zeitintervalls (T, 2T, 3T ...) und in Abhängigkeit von auf einen kritischen Betriebszustand hindeutenden Kenngrößen jeweils schon nach Ablauf eines zweiten, kürzeren Zeitintervalls (T', 2T', 3T') durchgeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassung und Auswertung der Ausgangssignals (Sa) dann in kürzeren Zeit¬ intervallen (T', 2T', 3T', ...) durchgeführt werden, wenn die Amplitude des Ausgangssignals (Sa) des Sensors (10) einen vorgebbaren Grenzwert (al) überschreitet.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassung und Auswertung der Ausgangssignale (Sa) des Sensors (10) dann in kürzeren Zeitintervallen (T', 2T', 3T', ...) durchgeführt werden, wenn die Amplitude des Ausgangssignals (Sa) des Sensors (10) einen vorgebbaren Grenzwert (al) während eines vorgebbaren Zeitintervalls (T1-T0= T) überschreitet.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassung und Auswertung des Ausgangssignals (Sa) des Sensors (10) dann in kürzeren Zeitintervallen (T', 2T', 3T', ...) durchgeführt werden, wenn die Steigung der Tangente (TA1, TA2) an die Kurve des Ausgangssignales (Sa) des Sensors (10) einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet.
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EP0670248A2 (de) * 1994-03-04 1995-09-06 Delco Electronics Corporation Steuerungsvorrichtung einer ergänzenden, aufblasbaren Rückhaltevorrichtung
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