(57)【要約】  本発明は、車体の振動を検出する少なくとも１つのバルク波センサ（４）、このバルク波センサから送出されるバルク波信号（ｓ１）を評価して衝突対象物に関する情報および／または衝突特性を送出する評価装置（２）、および、この衝突対象物に関する情報および／または衝突特性に依存して操作される人員保護システム（３）を有しており、評価装置は、各周波数帯域について信号エネルギを求めてこの信号エネルギを正規化することにより、バルク波信号（ｓ１）に含まれる周波数を分析する、車両の人員保護システムの制御装置に関する。ここで本発明によれば、評価装置は、正規化の際に複数の周波数帯域の信号エネルギと所定の基準周波数帯域の信号エネルギとの比を形成し、比特性と設定閾値とを比較するように構成されている。
2008542087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体の振動を検出する少なくとも１つのバルク波センサ（４）、該バルク波センサから送出されたバルク波信号（ｓ１）を評価して衝突対象物に関する情報および／または衝突特性を送出する評価装置（２）、および、該衝突対象物に関する情報および／または該衝突特性に依存して操作される人員保護システム（３）を有しており、
評価装置は、バルク波信号の所定の信号セクタに含まれる周波数スペクトルを複数の周波数帯域へ分割し、各周波数帯域について信号エネルギを求めて該信号エネルギを正規化することにより、バルク波信号に含まれる周波数を分析するように構成されている、
車両の人員保護システムの制御装置において、
評価装置は、正規化の際に各周波数帯域の信号エネルギと所定の基準周波数帯域の信号エネルギとの比を形成し、該比から得られた比特性と設定閾値とを比較するように構成されている
ことを特徴とする車両の人員保護システムの制御装置。
【請求項２】
評価装置は周波数スペクトルを基準周波数帯域のほか少なくとも２つの周波数帯域へ分割し、正規化の際に少なくとも１つの第１の比特性および第２の比特性を取得するように構成されている、請求項１記載の装置。
【請求項３】
評価装置は第１の比特性と第１の閾値との比較に基づいて人員保護システムを作動するか否かを決定するように構成されている、請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
評価装置は第２の比特性と第２の閾値との比較に基づいて歩行者保護装置（７）を作動するか否かを決定するように構成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
評価装置は第２の比特性と第３の閾値との比較に基づいて乗員保護装置（８）を作動するか否かを決定するように構成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
第１の閾値、第２の閾値および第３の閾値は当該の車両の車体構造に依存して設定される、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
【請求項７】
評価装置（２）はバルク波信号に含まれる周波数スペクトルの時間特性を分析するように構成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
【請求項８】
評価装置はバルク波信号のうち高周波数成分の存在する持続時間を検出するように構成されている、請求項７記載の装置。
【請求項９】
評価装置は種々の時間窓において所定の信号セクタに含まれる平均信号エネルギを求め、該平均信号エネルギの相互の比を形成するように構成されている、請求項７または８記載の装置。
【請求項１０】
時間窓のうち１つに対する正規化が行われる、請求項９記載の装置。
【請求項１１】
バルク波センサは衝突の際に変形を起こす車両構造部に配置されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１２】
付加的に衝突センサ（５）が設けられており、該衝突センサの出力信号が評価装置へ供給され、該衝突センサの出力信号に基づいて評価装置により人員保護システムのトリガに関する決定が行われ、ここで歩行者保護装置（７）または乗員保護装置（８）のいずれを作動すべきかの決定はバルク波センサのセンサ信号（ｓ１）に基づいて行われる、請求項１から１１までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１３】
車体の振動を検出する少なくとも１つのバルク波センサ（４）、該バルク波センサから送出されるバルク波信号（ｓ１）を評価して衝突対象物に関する情報および／または衝突特性を送出する評価装置（２）、および、該衝突対象物に関する情報および／または該衝突特性に依存して操作される人員保護システム（３）を有しており、
評価装置は、バルク波信号の所定の信号セクタに含まれる周波数スペクトルを複数の周波数帯域へ分割し、各周波数帯域について信号エネルギを求めて該信号エネルギを正規化することにより、バルク波信号に含まれる周波数を分析する、
車両の人員保護システムの制御方法において、
評価装置は、正規化の際に各周波数帯域の信号エネルギと所定の基準周波数帯域の信号エネルギとの比を形成し、該比から得られた比特性と設定閾値とを比較する
ことを特徴とする車両の人員保護システムの制御方法。
【請求項１４】
評価装置により、周波数スペクトルを基準周波数帯域のほか少なくとも２つの周波数帯域へ分割し、正規化の際に少なくとも１つの第１の比特性および第２の比特性を取得する、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
評価装置により、第１の比特性と第１の閾値との比較に基づいて人員保護システムを作動するか否かを決定する、請求項１３または１４記載の方法。
【請求項１６】
評価装置により、第２の比特性と第２の閾値との比較に基づいて歩行者保護装置を作動するか否かを決定する、請求項１３から１５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１７】
評価装置により、第２の比特性と第３の閾値との比較に基づいて乗員保護装置を作動するか否かを決定する、請求項１３から１６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１８】
評価装置により、人員保護システムないしは歩行者保護装置または乗員保護装置を作動するか否かの決定を、関連する閾値が設定された回数だけ超過されたことに基づいて行う、請求項１３から１７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１９】
評価装置により、バルク波信号に含まれる周波数スペクトルの時間特性を分析する、請求項１３から１８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２０】
評価装置により、バルク波信号に高周波数成分の存在する持続時間を検出する、請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
評価装置により、種々の時間窓において所定の信号セクタに含まれる平均信号エネルギを求め、該平均信号エネルギの相互の比を形成する、請求項１９または２０記載の方法。
【請求項２２】
衝突に続く第１の時間窓に対して正規化を行う、請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
車両と対象物との衝突を検出する少なくとも１つの衝突センサ（５）および車体の振動を検出する少なくとも１つのバルク波センサ（４）を含むセンサシステム（１）、該センサシステムから送出されるセンサ信号（ｓ１，ｓ２）を評価して衝突対象物に関する情報および／または衝突特性を送出する評価装置（２）、および、該衝突対象物に関する情報および／または該衝突特性に依存して衝突状況に応じて操作される人員保護システム（３）を有している、
車両の人員保護システムの制御装置において、
評価装置は歩行者衝突とクラッシュとを区別するためにバルク波センサ（４）から出力されるバルク波信号（ｓ１）の周波数スペクトルを評価するように構成されており、評価の際にはバルク波信号の周波数スペクトルの高周波数成分と低周波数成分とが比較される
ことを特徴とする車両の人員保護システムの制御装置。
【請求項２４】
バルク波信号の評価は衝突センサによる衝突の検出後に行われる、請求項２３記載の装置。
【請求項２５】
バルク波センサは車両の堅固な車体構造部に配置されている、請求項２３または２４記載の装置。
【請求項２６】
バルク波センサは衝突の際に変形を起こす車両構造部に配置されている、請求項２３または２４記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は請求項１，２３の上位概念記載の車両の人員保護システムの制御装置に関する。
【０００２】
本発明は請求項１３の上位概念記載の車両の人員保護システムの制御方法に関する。
【０００３】
本発明で云う人員保護システムとは、共通にまたは個別に車両に配置することのできる歩行者保護装置と乗員保護装置とを含むものであると理解されたい。
【０００４】
本発明で云う歩行者とは車両以外の交通加入者を広く含むものであると理解されたい。したがってここでの歩行者には、もちろん、自転車に乗った人、スケートシューズを履いた人その他も含まれる。
【０００５】
独国公開第１０３０９２２７号明細書から車両の人員保護システムの制御装置が公知である。ここでは、センサ信号を評価して衝突対象物に関する情報および／または衝突特性を送出する評価装置が設けられている。評価装置は、センサ信号の所定の信号セクタに含まれる周波数スペクトルを複数の周波数帯域へ分割し、各周波数帯域について信号エネルギを求めてこの信号エネルギを正規化することにより、センサ信号に含まれる周波数を分析するように構成されている。衝突対象物に関する情報および／または衝突特性に依存して人員保護システムが操作される。
【０００６】
前述の明細書には車両の乗員保護手段に対して衝突（特に側方衝突）を識別する装置が記載されている。こうした手法では加速度センサの出力信号のうち所定の信号セクタに含まれる周波数が連続的に分析される。
【０００７】
公知の方法では、種々の非トリガ状況が考慮されている。すなわち縁石への側方衝突、車両へのハンマー打撃、ドア開閉の衝撃その他のいわゆる"誤用"状況が必須トリガ状況の振幅と同程度の大きさの振幅の出力信号を形成するという事実が考慮されている。ただし、必須トリガ状況とは異なり、非トリガ状況は、車体の振動、室内の振動、センサの固定位置の共振など、車両構造によって求められる１つまたは２つの典型的な周波数しか有さない。これに対して、必須トリガ状況は、対象物の車両内への侵入すなわちサイドメンバの変形により特徴づけられる。こうした変形は車両構造部の変形または損壊をもたらし、加速度センサの出力信号において多くの周波数の広いスペクトルを生じる。
【０００８】
加速度センサの出力信号における周波数分布は必須トリガ状況の識別指標として用いられる。このために、所定の信号セクタに含まれる周波数スペクトルが適切な数の周波数帯域へ分割される。続いて各周波数帯域について生じている信号エネルギが求められる。その後、観察されている信号セクタの部分信号エネルギと全信号エネルギとの比が形成される。このようにして得られた種々の周波数帯域の相対作用が場合により固定に設定された閾値と比較される。
【０００９】
当該の公知の手法の欠点は、保護システムの制御が乗員保護装置の作動に制限されてしまうことである。特に、センサのタイプにより、それぞれ異なる質量を有する対象物との衝突を区別し、適切な保護装置を作動させることができない。
【００１０】
さらに、従来技術からは、バルク波センサにより車体の振動を検出し、評価装置においてこれを評価する手法が知られる。こうした手法は例えば独国公開第１００３４５２４号明細書、独国公開第１９８５５４５２号明細書または国際公開第２００５／０３５３１８号明細書に見られる。
【００１１】
独国公開第１９８５５４５２号明細書には、車両と対象物との衝突を検出するセンサシステムを利用した人員保護システムの制御装置が記載されている。評価装置はセンサシステムから送出される信号を評価して衝突対象物に関する情報および／または衝突特性を送出する。人員保護システムは衝突対象物に関する情報および／または衝突特性に依存して操作される。当該のセンサシステムは車両と対象物との衝突を検出する少なくとも１つの衝突センサと車体の振動を検出する少なくとも１つのバルク波センサとを含む。評価装置は、側方衝突と前方衝突とを区別するために、バルク波センサから出力されるバルク波信号の周波数スペクトルを評価し、衝突状況に適した保護装置を作動させる。
【００１２】
独国公開第１０２３１３６４号明細書には、車両と対象物との衝突を検出するセンサシステムとこのセンサシステムから送出される信号を評価して衝突対象物に関する情報および／または衝突特性を送出する評価装置とを有する人員保護システムの制御装置が記載されている。人員保護システムは衝突対象物に関する情報および／または衝突特性に依存して操作される。センサシステムは車両と対象物との衝突を検出する少なくとも１つの衝突センサと車両の減速度を検出する少なくとも１つの加速度センサとを含む。ここでは、評価装置は、歩行者衝突とクラッシュとを区別するために車両の減速度を評価し、車両の減速度または衝突状況に適した保護装置を作動させる。
【００１３】
こうした従来技術から出発して、本発明の基礎とする課題は、人員保護システムの制御方法および人員保護システムの制御装置を改善し、特に歩行者衝突とクラッシュとを確実に区別できるようにすることである。
【００１４】
本発明は、車体の振動を検出する少なくとも１つのバルク波センサ、このバルク波センサから送出されるバルク波信号を評価して衝突対象物に関する情報および／または衝突特性を送出する評価装置、および、衝突対象物に関する情報および／または該衝突特性に依存して操作される人員保護システムを有しており、評価装置は、バルク波信号の所定の信号セクタに含まれる周波数スペクトルを複数の周波数帯域へ分割し、各周波数帯域について信号エネルギを求めてこの信号エネルギを正規化することにより、バルク波信号に含まれる周波数を分析するように構成されている、車両の人員保護システムの制御装置に関する。本発明によれば、評価装置は、正規化の際に各周波数帯域の信号エネルギと所定の基準周波数帯域の信号エネルギとの比を形成し、この比から得られた比特性と設定閾値とを比較するように構成されている。
【００１５】
バルク波センサは例えば容量性加速度測定原理または圧電測定原理に基づいて動作する。車体の振動を検出するバルク波センサを多数設け、監視すべき面積を空間的に分割することもできる。フィルムセンサを用いれば唯一のバルク波センサであっても空間的に広がりを持ったセンサ面を形成することができる。
【００１６】
各周波数帯域の信号エネルギを下方周波数帯域の信号エネルギに対して正規化し、設定閾値と比較することにより、衝突対象物が歩行者、他車両または質量の大きな他の物体のいずれであるかについて、簡単かつ迅速に、精度の高い判別を行うことができる。また本発明の制御装置によれば誤用状況の識別も行うことができる。これにより人員保護システムを状況に適合させて作動することができる。
【００１７】
本発明の基礎とする原理は、従来技術から公知の装置と同様に、バルク波センサから送出されるバルク波信号のスペクトル分析を行うということである。試行に基づいて、種々の衝突対象物または種々の状況、すなわち誤用状況、歩行者衝突状況またはクラッシュ状況から、それぞれ異なる周波数スペクトルが発生し、各周波数スペクトルを衝突対象物のインジケータとして利用できることがわかっている。車両が縁石にぶつかったとき、ハンマー打撃があったときまたはボールがぶつかったときなどには僅かな高周波数振動を有する周波数スペクトルが発生するが、この振動は迅速に減衰する。これに対して、歩行者衝突は高周波数振動の大きな成分を有し、この振動は長く持続する。他車両や樹木などの対象物が車内へ侵入してくると、変形してゆく車両構造が高周波数領域の周波数スペクトルを発生し、この周波数スペクトルは変形の持続時間にわたって持続する。前述した手法での正規化により確実な識別が行われ、人員保護システムの状況に応じた作動が可能となる。
【００１８】
本発明の有利な実施形態によれば、評価装置は周波数スペクトルを基準周波数帯域のほか少なくとも２つの周波数帯域へ分割し、正規化の際に少なくとも１つの第１の比特性および第２の比特性を取得するように構成されている。正規化により２つの比特性が得られれば、誤用状況、歩行者衝突状況およびクラッシュ状況の確実な識別にとっては充分である。第１の比特性は有利には中間周波数帯域の信号エネルギと基準周波数帯域の信号エネルギとの比から求められる。第２の比特性は有利には高周波数帯域の信号エネルギと基準周波数帯域の信号エネルギとの比から求められる。
【００１９】
本発明の有利な実施形態によれば、評価装置は第１の比特性と第１の閾値との比較に基づいて人員保護システムを作動するか否かを決定するように構成されている。
【００２０】
本発明の有利な実施形態によれば、評価装置は第２の比特性と第２の閾値との比較に基づいて歩行者保護装置を作動するか否かを決定するように構成されている。
【００２１】
本発明の有利な実施形態によれば、評価装置は第２の比特性と第３の閾値との比較に基づいて乗員保護装置を作動するか否かを決定するように構成されている。
【００２２】
評価装置においては、正規化から求められた比特性とそれぞれの閾値とを比較することにより、評価が行われる。第１の比特性と第１の閾値とを比較することにより、バルク波センサから出力されるバルク波信号が誤用状況から生じたものであるか否かが判別される。第２の比特性と第２の閾値とを比較することにより、歩行者衝突状況とクラッシュ状況とが区別される。この区別に依存して評価装置は歩行者保護装置を作動するか否かを決定する。第１の比特性が設定された回数だけ第１の閾値を上回ると、第２の比特性と第２の閾値との比較が行われる。さらに第２の比特性が第２の閾値よりも大きい第３の閾値と比較され、衝突の重大度が推論される。これにより乗員保護装置を作動させるべきか否かの決定が行われる。
【００２３】
当該の手法は、例えば他車両や重量の大きな他の物体と衝突する状況においては、乗員保護のために歩行者保護装置のトリガを行わないほうが有利であるという知識を基礎としている。バルク波センサから送出されるバルク波信号は衝突対象物のタイプを求めるのに用いられるだけでなく、歩行者保護装置をトリガすべきか否か、またこれから独立に、乗員保護装置をトリガすべきか否かを決定するためにも用いられる。歩行者保護装置のトリガはバルク波信号から歩行者衝突が導出された場合にのみ行われる。
【００２４】
閾値超過の基準となる設定回数は任意に設定することができる。装置の構成に応じて、いちど閾値の超過が生じると、歩行者衝突またはクラッシュがあったものと解釈することができる。しかし、評価の敏感性を低減するために、閾値の複数回の超過をさらなる評価の基準とすると有利である。
【００２５】
第１の閾値、第２の閾値および第３の閾値は車体構造に依存して設定される。これらの閾値は試行から求めてもよい。閾値の大きさは特に車両の剛性、質量および変形特性によって調整される。
【００２６】
本発明の有利な実施形態によれば、評価装置はバルク波信号に含まれる周波数スペクトルの時間特性を分析するように構成されている。バルク波信号に含まれる周波数スペクトルの時間特性を評価することにより、評価の信頼性がさらに高められる。当該の有利な実施形態は、衝突対象物の質量が大きくなるにつれて高周波数振動の成分が大きくなりかつ高周波数振動の持続時間が長くなるという知識を基礎としている。したがって、有利には、評価装置はバルク波信号のうち高周波数成分の存在する持続時間を検出するように構成されている。
【００２７】
このために、評価装置は種々の時間窓において所定の信号セクタに含まれる平均信号エネルギを求め、これらの平均信号エネルギの相互の比を形成するように構成されている。有利には、評価の記述能を高めるために、時間窓のうちの１つに対する正規化が行われる。
【００２８】
人員保護システムのトリガまでに利用できる時間すなわち約１０ｍｓ〜約１５ｍｓのあいだに衝突対象物を求めるために信頼性の高い評価を行うには、バルク波センサが衝突の際に変形を起こす車両構造部、特にバンパカバーに配置されていると有利である。
【００２９】
付加的に衝突センサ、例えば変形センサが設けられ、衝突センサの出力信号が評価装置へ供給されることにより、衝突センサの出力信号に基づいて評価装置により人員保護システムのトリガに関する決定が行われる。ここで歩行者保護装置または乗員保護装置のいずれを作動するかの決定はバルク波センサのセンサ信号に基づいて行われる。これにより衝突対象物の識別の信頼性がさらに高められる。
【００３０】
本発明の人員保護システムの制御方法は本発明の人員保護システムの制御装置と同様の利点を有する。
【００３１】
本発明の有利な実施形態によれば、正規化の際に周波数帯域ごとの信号エネルギと所定の基準周波数帯域、特に下方周波数帯域の信号エネルギとの比が形成され、この比から得られる比特性が設定閾値と比較される。"下方周波数帯域"とは、バルク波信号に含まれる周波数スペクトルのうち最も低い周波数を含む定義された低周波数帯域であると理解されたい。
【００３２】
この手段により、歩行者衝突状況、クラッシュ状況または誤用状況が人員保護システムのトリガまでの利用可能時間すなわち約１０ｍｓ〜約１５ｍｓのあいだに識別される。衝突対象物が確実に識別された後、本発明の方法によれば、人員保護システムのうち適切な保護装置が作動される。誤用状況では人員保護システムのトリガは遮断される。歩行者衝突状況では歩行者保護装置が作動され、乗員保護装置のトリガは遮断される。他車両、壁または樹木などとの衝突であるクラッシュ状況では歩行者保護装置のトリガは遮断され、乗員保護装置のみが作動される。歩行者保護装置の非トリガにより車体構造の弱化が起こらないので、車両の乗員の保護作用が高められる。
【００３３】
本発明の有利な実施形態によれば、周波数スペクトルは基準周波数帯域のほか少なくとも２つの周波数帯域へ分割され、正規化の際に少なくとも１つの第１の比特性および第２の比特性が取得される。周波数帯域の数および周波数の具体的な範囲は任意に選定可能であり、例えば試行により定めることができる。
【００３４】
第１の比特性と第１の閾値とを比較することにより、人員保護システムを作動すべきか否かが決定される。第１の閾値が上方超過されない場合、誤用状況が生じていることになる。第１の閾値が１回または複数回超過される場合、歩行者衝突状況またはクラッシュ状況の発生が推論される。
【００３５】
ついで第２の比特性と第２の閾値とを比較することにより、歩行者保護装置を作動すべきか否かが判別される。さらに第２の比特性と第３の閾値とを比較することにより、乗員保護装置を作動すべきか否かが判別される。第２の比特性と第２の閾値および第３の閾値とを比較することにより、人員保護システムのうち状況に適した保護装置をトリガすることができる。
【００３６】
本発明の方法の有利な実施形態によれば、人員保護システムないしは歩行者保護装置または乗員保護装置を作動するか否かの決定は関連する閾値が設定された回数だけ超過されたことに基づいて行われる。当該の回数は任意に設定することができ、これにより応答の敏感性が低減される。
【００３７】
有利には、さらに、バルク波信号に含まれる周波数スペクトルの時間特性が分析され、信頼性がさらに高められる。
【００３８】
このとき特にバルク波信号のうち高周波数成分の存在する持続時間の長さが分析される。衝突対象物の質量が増大するにつれて高周波数振動が大きくなりかつ高周波数振動が減衰するまでの時間が増大することがわかっているので、こうして衝突対象物のタイプを推論することができる。有利には、種々の時間窓において所定の信号セクタに含まれる平均信号エネルギが求められ、これらの平均信号エネルギの相互の比が形成される。
【００３９】
歩行者衝突状況とクラッシュ状況とを判別するために、本発明ではさらに、車両と対象物との衝突を検出する少なくとも１つの衝突センサおよび車体の振動を検出する少なくとも１つのバルク波センサを含むセンサシステムが設けられる。ここで、評価装置は、バルク波センサから出力されるバルク波信号の周波数スペクトルを評価し、衝突状況または衝突対象物に応じた人員保護システムを操作するように構成されている。
【００４０】
周波数スペクトルの評価は信号の高周波数成分と低周波数成分との比較に基づいて行われる。本発明の装置では、バルク波センサは衝突の際に変形を起こす車両構造部にだけでなく、堅固な車体構造部にも取り付けることができる。バルク波センサが衝突位置から離れて配置されていると、例えば誤用状況においては衝突センサによる衝突の検出後にバルク波センサにより高周波数の振動が全く検出されない。このときには人員保護システムのトリガは行われない。バルク波信号は、衝突センサが例えば変形ひいては何らかの対象物との衝突を検出したが、衝突対象物が歩行者であって車体中央構造部に振動が発生しないときにも検出されない。この場合、歩行者保護装置の作動がトリガされ、乗員保護装置のトリガは遮断される。変形に基づいて車体構造部に高周波数振動が存在する場合には、大きくて重い対象物との衝突が推論され、乗員の安全が損なわれるおそれが大きいので、乗員保護装置が作動される。
【００４１】
本発明の第２の実施例の人員保護システムの制御装置では、特に歩行者衝突状況とクラッシュ状況とを区別するために、対象物との衝突を検出する少なくとも１つの衝突センサと車両の減速度を検出する少なくとも１つの加速度センサとを用いることもできる。このとき評価装置は車両の減速度を評価し、衝突状況ひいては車両状況に相応する保護装置を作動させる。衝突センサは有利には関連する車体構造部の変形に基づいて衝突を検出する変形センサである。衝突センサが衝突を識別すると、さらに車両の減速度が評価される。加速度センサによりクラッシュ状況と歩行者衝突状況とにおいて異なる質量比が求められる。歩行者衝突では車両に比べて歩行者の質量が小さいので、車両の減速はさほど大きくならない。したがって車両が減速していない場合または減速度がきわめて小さい場合には、歩行者保護装置が作動される。大きく減速している場合、例えば当該の車両に適合化された固定の閾値と比較して大きな減速度が検出された場合には、歩行者保護装置のトリガは遮断され、乗員保護装置がトリガされる。
【００４２】
本発明は、対象物が衝突の際に車体構造部、特にバンパカバーの変形を起こしたときに種々の周波数スペクトルが観察されるという知識を基礎としている。例えば種々の非トリガ状況（誤用状況）は低周波数振動を引き起こす。歩行者衝突状況では中間周波数帯域の振動が生じるので、歩行者保護装置がトリガされる。クラッシュ状況では車体構造部に高周波数振動が生じる。特に衝突の影響を受ける車体構造部にバルク波センサを取り付けることにより、当該の周波数スペクトルを正確に検出することができる。周波数スペクトルの分析および正規化による評価は、検出された信号を複数の周波数帯域へ分割し、基準周波数帯域に関連づけ、その後、閾値と比較することにより行われる。
【００４３】
衝突センサおよびバルク波センサないしは加速度センサを組み合わせることにより、人員保護システムのローバスト性およびトリガ精度を高めることができる。ここで、バルク波センサまたは加速度センサから送出される信号は、一方では人員保護システムのトリガ操作に用いられ、他方では人員保護システムの所望のトリガを可能にする衝突タイプに関する情報を得るために用いられる。
【００４４】
以下に本発明の実施例を図に則して詳細に説明する。図１には本発明の人員保護システムの制御装置の第１の実施例が示されている。図２には中間周波数を有する周波数帯域を基準周波数帯域に対して正規化した比特性が示されている。図３には高周波数を有する周波数帯域を基準周波数帯域に対して正規化した比特性が示されている。図４にはハンマー打撃および歩行者衝突によるバルク波信号の時間特性と複数回の測定によって得られた比の値とが示されている。図５には本発明の人員保護システムの制御装置の第２の実施例が示されている。
【００４５】
図１には本発明の人員保護システムの制御装置の第１の実施例の概略図が示されている。センサシステム１は衝突を検出し衝突対象物を識別するバルク波センサ４を含み、このバルク波センサは衝突の際に検出したバルク波信号ｓ１を評価装置２へ伝送する。バルク波センサ４は有利には対象物との衝突の際に変形を起こす車体構造部に取り付けられている。例えばバルク波センサ４はバンパカバーに取り付けることができる。これにより、衝突に起因する車体構造部の振動が減衰なく直接にバルク波センサによって検出されることが保証される。
【００４６】
信号検出のために容量性加速度測定原理に基づくバルク波センサが用いられる。センサシステムはこのタイプのバルク波センサを少なくとも１つ、有利には３つまたはそれ以上有する。このタイプのバルク波センサ４は直接にバンパカバーに取り付けられる。これに代えて圧電測定原理に基づくバルク波センサを使用することもできる。例えばフィルムセンサとして構成されるバルク波センサは唯一のセンサエレメントしか有さないが、空間的な広がりを持ったセンサ面が車両に取り付けられることにより、対象物の衝突位置に依存せずに良好な信号検出ないしは信号伝送を保証することができる。
【００４７】
評価装置２は人員保護システム３へ結合されており、この人員保護システム３は評価装置２によって制御される。人員保護システム３は歩行者保護装置７と乗員保護装置８とを含む。歩行者保護装置７および乗員保護装置８は評価装置２により個別にそれぞれ信号ｓ３，ｓ４を介して駆動される。歩行者保護装置７は例えばボンネット跳ね上げ装置を含む。ボンネットの跳ね上げにより歩行者衝突時に約７０ｍｍの自由空間が得られ、特に歩行者の頭部領域での衝突が緩和される。乗員保護装置は複数のエアバッグ、シートベルトテンショナー、アクティブヘッドレストなどを含み、それぞれ所望に応じて評価装置２により駆動される。
【００４８】
対象物との衝突、特に他車両、壁または樹木とのクラッシュに際してならびに歩行者衝突に際して車両の乗員を最良に保護するには、評価装置２によりできるかぎり正確に衝突対象物を識別する必要がある。評価装置は例えばハンマー打撃またはボール衝撃などの状況を識別し、当該の状況では人員保護システム３をトリガしないように構成されていなければならない。
【００４９】
衝突対象物の識別は、バルク波センサ４から出力されるバルク波信号ｓ１を評価装置２において評価することにより行われる。そのために、最大で衝突検出時点から人員保護システムのトリガ決定時点までの長さの信号セクタまたはこれより短い信号セクタが観察される。周波数スペクトルの評価はスペクトル分析および正規化を含む。評価装置２に伝送されるバルク波信号ｓ１は複数の周波数帯域へ分割される。ここでは、３つの周波数帯域、すなわち、低周波数を含む基準周波数帯域、中間周波数を含む第１の周波数帯域および高周波数を含む第２の周波数帯域へ分割されれば充分である。第１の周波数帯域および第２の周波数帯域と低周波数を含む基準周波数帯域との比が形成される。すなわちそれぞれの信号エネルギの比が時間に関して求められ、閾値と比較される。
【００５０】
図２には基準周波数帯域と中間周波数帯域との比特性が、図３には基準周波数帯域と高周波数帯域との比特性が示されている。図示の実施例では基準周波数帯域は１ｋＨｚ〜５ｋＨｚの範囲、中間周波数帯域は５ｋＨｚ〜１０ｋＨｚの範囲、高周波数帯域は１６ｋＨｚ〜２１ｋＨｚの範囲である。
【００５１】
図２にはハンマー打撃、歩行者衝突、第１のクラッシュおよび第２のクラッシュの比特性が時間に関して示されている。基準周波数帯域に対して正規化された周波数帯域ごとに少なくとも１つの閾値が設定され、衝突によって得られた比特性と比較される。ここで閾値は図では第１の閾値，第２の閾値，第３の閾値となっている。図３において中間周波数帯域について計算された比特性が第１の閾値を上回っているが、図２において高周波数帯域について計算された比特性が第２の閾値を上回っていない場合、歩行者衝突が推論される。高周波数帯域について計算された比特性が第２の閾値を上回っている場合、クラッシュ状況が生じており、評価装置２は歩行者保護装置７のトリガを遮断し、乗員保護装置８を作動する。
【００５２】
人員保護システムのトリガ決定の感度は、比特性が関連する閾値をいったん上方超過すれば前述した推論が導出されるように定めることができる。しかし、評価装置２は、所定の人員保護システム（歩行者保護装置７または乗員保護装置８）をトリガするために、関連する閾値が複数回上方超過されたことを検出しなければならないように構成することもできる。比較のほか、比特性および閾値に対して基本的に任意の重みづけを行うことができる。
【００５３】
図２，図３では、車両乗員を保護するために乗員保護装置をトリガしなければならない欧州ＮＣＡＰ規格に準拠したクラッシュに相応する比特性が第１のクラッシュとして示されている。第１のクラッシュとは異なり、第２のクラッシュとして示されている比特性は他車両との衝突ではあるが乗員保護装置８をトリガする必要のない状況を表している。この場合、乗員保護装置をトリガしても乗員の保護能は高められず、システム全体をもういちど利用可能状態へ戻すのにコストがかかるだけである。第１のクラッシュと第２のクラッシュとを区別するために図２に示されている第３の閾値が導入され、衝突の重大度に依存して状況に適した乗員保護装置８の作動が行われる。
【００５４】
衝突対象物の評価の確実性および精度は、バルク波信号の高周波数成分がどれだけの時間にわたって存在するかを観察することにより、さらに高められる。ハンマー打撃などの誤用状況ではバルク波信号は迅速に指数関数に似た形状で減衰にいたる。これに対して歩行者衝突では高周波数成分は格段に長く続く。この識別は、図４に示されているように、バルク波信号を２つの連続する時間窓において評価することにより行われる。図４の左方にはハンマー打撃および歩行者衝突によってバルク波センサから出力されたバルク波信号の時間特性が示されている。図４の右方には全部で６回のテスト測定において比の形成から得られた比の値が示されている。各テスト測定が１回の衝突に相応する。各測定値を求めるために、時間範囲０ｍｓ〜６ｍｓにおける振幅および時間範囲６ｍｓ〜１２ｍｓにおける振幅が積算され平均される。
【００５５】
図５には本発明の人員保護システムの制御装置の第２の実施例の概略図が示されている。図１に示されている実施例に加えて、センサシステム１は衝突センサ５を有している。衝突センサ５は例えば光ファイバ状の変形センサの形態に構成される。衝突対象物の識別にバンパカバーに直接に取り付けられたバルク波センサのみを用いる図１の第１の実施例とは異なり、図５の第２の実施例では衝突センサを車体構造部、例えばシャーシに取り付けることができる。第２の実施例では特に歩行者衝突とクラッシュとが明確に区別される。衝突センサ５が変形を検出するとバルク波センサ４が作動され、バルク波信号ｓ１を評価装置２へ伝送する。バルク波信号の評価は高周波数成分と低周波数成分との単純な比較に基づいて行われる。高周波数成分が支配的である場合、クラッシュ状況が生じている。低周波数成分が支配的である場合には、歩行者衝突状況が生じている。このことは、誤用状況によっては衝突センサの応答をもたらす規模の変形は生じないという前提から出発している。
【００５６】
バルク波センサ４が容量性加速度測定原理に基づいている場合、このバルク波センサを衝突に起因する加速度の検出に用いることもできる。この場合、評価装置２によりクラッシュおよび歩行者衝突においてそれぞれ異なる質量比が評価される。歩行者衝突では歩行者の質量と車両の質量とが大きく異なるため車両は大きくは減速せず、変形が検出されると歩行者保護装置７がトリガされる。そうでない場合には変形の検出の際にきわめて大きな減速度が検出され、大きな質量を有する衝突対象物が推論される。これにより歩行者保護装置７のトリガは遮断され、乗員保護装置８が作動される。
【００５７】
もちろん、相応に適合化されたバルク波センサ４に代えて、減速度を検出するために別の加速度センサを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の人員保護システムの制御装置の第１の実施例を示す図である。
【図２】中間周波数帯域を基準周波数帯域に対して正規化した比特性を示す図である。
【図３】高周波数帯域を基準周波数帯域に対して正規化した比特性を示す図である。
【図４】ハンマー打撃および歩行者衝突によるバルク波信号の時間特性を示すグラフおよび複数回の測定によって得られた比の値を示すグラフである。
【図５】本発明の人員保護システムの制御装置の第２の実施例を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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