(57)【要約】  本発明は、車両乗員を位置検出するための装置を有する車両乗員用のセーフティシステム１００に関する。車両乗員の位置検出を行うために状態オブザーバ２１が設けられており、この状態オブザーバ２１に、車両の加速度および車両乗員の重量を検出するセンサ１，５の出力信号が供給される。さらに本発明は、セーフティシステムを制御する方法にも関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両乗員に対するセーフティシステム（１００）であって、
車両乗員の位置を検出するための装置を有する形式のものにおいて、
該車両乗員の位置を検出するために少なくとも１つの状態オブザーバ（２１）を有し、
車両の加速度および／または該車両乗員の重量および／または該車両乗員の質量重心を検出するセンサ（１，５）の出力信号が該状態オブザーバ（２１）に供給されるように構成されていることを特徴とする、セーフティシステム。
【請求項２】
第２の状態オブザーバ（２２）が設けられており、
該第２の状態オブザーバ（２２）に、前記車両の加速度を測定するためのセンサ（５）の出力信号が供給される、請求項１記載のセーフティシステム。
【請求項３】
先験的な構造を有する状態オブザーバ、たとえばルーエンバーガー型オブザーバが設けられている、請求項１または２記載のセーフティシステム。
【請求項４】
事後的な構造を有する状態オブザーバ（２１，２２）、たとえばカルマンフィルタが設けられている、請求項１から３までのいずれか１項記載のセーフティシステム。
【請求項５】
制御装置（４）が設けられており、
該制御装置（４）に前記状態オブザーバ（２１，２２）の出力信号が供給され、該出力信号からいわゆる「キープアウトゾーン」が検出される、請求項１から４までのいずれか１項記載のセーフティシステム。
【請求項６】
センサの信号からサイドクラッシュおよび／またはロールオーバクラッシュの有無を求める機能モジュール（４．１）が設けられている、請求項１から５までのいずれか１項記載のセーフティシステム。
【請求項７】
前記制御装置（４）および前記機能モジュール（４．１）の出力信号を処理するための機能モジュール（１０）が設けられている、請求項１から６までのいずれか１項記載のセーフティシステム。
【請求項８】
前記機能モジュール（４．１）と機能モジュール（１０）との間に保持素子（１１）が設けられている、請求項１から７までのいずれか１項記載のセーフティシステム。
【請求項９】
車両乗員に対するセーフティシステム（１００）を制御するための方法であって、
拘束手段（９）のトリガは該車両乗員の位置に依存する形式の方法において、
該車両乗員の位置を少なくとも１つの状態オブザーバ（２１）によって検出し、
該状態オブザーバ（２１）によって、車両の加速度および／または該車両乗員の重量および／または該車両乗員の質量重心を検出するセンサ（１，５）のセンサ信号を評価することを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記車両乗員の位置を２つの状態オブザーバによって検出し、
該２つの状態オブザーバのうち第１の状態オブザーバ（２１）は、前記車両の加速度および該車両乗員の重量を検出するセンサの出力信号を評価し、
第２の状態オブザーバ（２２）は該車両の加速度を検出する、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも１つの状態オブザーバ（２１，２２）を使用してセンサ（１，５）の出力信号を評価し、
該出力信号の評価に依存して、乗員の保護のための拘束手段を制御する、請求項９または１０記載の方法。
【請求項１２】
乗員の挙動をモデルに基づいて検出し、
該モデルでは、該乗員の重量と、該乗員の質量重心の動きと、該乗員と車両との結合とを考慮する、請求項９から１１までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
未知のモデル量ないしは検出困難なモデル量をパラメータ識別によって求める、請求項９から１２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
前記パラメータ識別をシチュエーションに依存して遮断する、請求項９から１３までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
従来技術
本発明は、請求項１の上位概念によるセーフティシステム、および請求項９の上位概念によるセーフティシステムの制御方法に関する。上位概念の形式のセーフティシステムは、車両において車両乗員の保護のために使用される。
【０００２】
車両乗員の保護のためのセーフティシステムはたとえば、W. Suchowerskyjによる論文『Evolution en matiere de detecteurs de choc』（1141 Ingenieurs de l'Automobile (1982) No.6、第６９〜７７頁、パリ）から公知である。このようなセーフティシステムでは基本的に、加速度感知式のセンサを衝突センサとして使用する。加速度感知式のセンサの出力信号の評価によって、危険な衝突を可能な限り早期に識別できるようにし、危険性のある場合には、たとえばとりわけ、車両乗員に対する拘束手段のトリガ等である保護手段を開始しなければならない。しかし残念なことに、エアバッグの使用後にも、比較的低い速度にもかかわらず、車両乗員が重傷を負うか、または死に至る傷害を負ってしまうことが度々発生する。その際、たいていは車両乗員はベルトによって締められていないか、ないしは、拘束手段として使用されるエアバッグモジュールの前方に非常に近くに位置していた。したがって、事故の場合に車両乗員に対して最適な保護を実現するためには、エアバッグの点火前に車両乗員の上体の位置および頭部の位置を把握しなければならない。いわゆるＩＯＳセンサ（ビデオカメラ、ＯＣマット、力測定ピン、ストレインゲージ等）を使用することによって車両乗員の位置および動きの動特性を検出し、これらから、乗員に作用するｘ方向およびｙ方向の加速度の知識によって（ＤＩＮ ７００００）乗員を分類することがすでに公知である（ＤＥ１０２３３０９８）。さらに、同一の情報（乗員の動特性および加速度）を使用して、乗員の軌跡を予測することもできる（ＤＥ１０２４６２５５）。
【０００３】
発明の利点
本発明は、公知のセーフティシステムを改善し、自動車の車内スペースにおける出来事をより精確に検出し、これに基づいてたとえば、拘束手段として設けられたエアバッグのインフレーション特性を変化できるようにする。このことにより、乗員がエアバッグのインフレーション領域内に存在する場合には、状況に基づいてエアバッグを攻撃的にインフレーションしないか、または比較的攻撃的にインフレーションしないことが可能になる。
【０００４】
このことはとりわけ、事故前にすでに、より信頼できる乗員に関する情報およびエアバッグに対する該乗員の位置に関する情報を検出することによって実現される。これを認識することにより、エアバッグを個別に、ひいては最適に、事故の種類（フロントクラッシュ、サイドクラッシュ、リアクラッシュ等）かつ該当の乗員に適合することができる。こうするためには、乗員を分類および位置検出するための新規の方法を使用する。本発明の特長はとりわけ、車両乗員の位置検出をより精確に行うことによって、少なくとも最新の乗用車では新規のセンサ系に係る付加的なコストが発生することなく、より良好な乗員保護を行えることである。このような車両は現在、クラッシュセンシングに必要な加速度センサと、車両乗員の重量を検出するためのセンサとをすでに有している。さらには、このような拘束システムを有する車両は負傷の危険性が比較的低く、ひいては回復コストが比較的低いので、保険が将来、このような車両をより有利な保険クラスに分類することすら考えられる。特に有利には、車両乗員の位置を状態オブザーバによって検出し、センサの出力信号を評価する。
【０００５】
図面
以下で、図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。
【０００６】
図面
図１は、セーフティシステムのブロック回路図を示す。
図２は、パラメータ識別をシチュエーションに依存して遮断するための別のブロック回路図である。
図３は、フロントクラッシュを説明するための別のブロック回路図である。
図４は、サイドクラッシュおよび／またはロールオーバクラッシュを説明するための別のブロック回路図である。
【０００７】
実施例の説明
図１は、セーフティシステム１００のブロック回路図を示す。セーフティシステム１００は、車両乗員の重量を検出する少なくとも１つのセンサ１を有する。こうするためには、センサ１は有利には車両の座席内に配置されている。さらにセーフティシステム１００は、加速度を感知する少なくとも１つのセンサ２を有する。センサ１および２は、該センサ１，２の信号を評価する機能モジュール３に接続されている。この評価はとりわけ、車両乗員の位置検出および分類に基づいている。機能モジュール３は制御装置４に接続されている。制御装置４には別のセンサ５，６，７，８が接続されている。これらのセンサは車両の運転特性量を測定し、たとえばとりわけ加速度および車両軸を中心とする回転速度を検出する。さらに、これらのセンサは車両のフロント領域またはサイド領域またはリア領域において、該車両との衝突を検出する。制御装置４はさらに拘束手段９に接続されている。この拘束手段９はたとえばエアバッグおよびシートベルトテンショナ等である。クリティカルな事故状況では、制御装置４はセンサ１，２，５，６，７，８の出力信号の他に、機能モジュール３の出力信号も考慮する。この機能モジュールは、車両乗員に関する情報および該車両乗員の位置に関する情報を供給する。これらの情報を使用して、たとえばサイドクラッシュが発生した場合には、エアバッグを作動するか否か、またはエアバッグを部分的にのみインフレーションするか否かを決定することができる。本発明は次の認識に基づいている。すなわち、乗員のモデリングと、ばね緩衝系による該乗員と車両との結合と、ばね緩衝系による該乗員と座席内に取り付けられた重量センサとの結合とに基づいて、力センサおよび加速度センサを使用し、かつ少なくとも１つのオブザーバを使用して、乗員の現時点では未知の位置を従来よりも格段に精確に評価できるという認識に基づいている。有利には、前記オブザーバは先験的な構造で実現され、たとえばルーエンバーガー型オブザーバの種類で実現されるか、または事後的な構造を有するオブザーバとして実現され、たとえばカルマンフィルタとして実現される。ここでは、カルマンフィルタの数式が帰納的な数式であるため、マイクロコントローラ上の実装にはカルマンフィルタが特に適している。このようにしてオブザーバは、モデリング精度と、たとえば乗員と車両のサイドドアとの衝突等の妨害量を補償することができる。有利には、未知のモデル量または検出するのが非常に困難なモデル量をパラメータ識別によって検出し、乗員の位置を可能な限り良好に評価できるようにする。こうするためには、図２に示された機能モジュール２０が設けられる。図２に示されたブロック図から分かるように、有利には状態オブザーバ２１の他に付加的に、このパラメータ評価部を動作させ、シチュエーションに依存して遮断することもできる。
【０００８】
以下でセーフティシステム１００の動作を、いくつかの典型的な事故シチュエーションに基づいて説明する。図３を参照すると、まずはフロントクラッシュ時の経過が観測される。フロントクラッシュでは、車両に負の強い加速度が生じる。加速度を感知するセンサ５によって出力信号が生成される。車両の減速に起因して、車両乗員が前方に動く。車両乗員のこの動きによってｚ方向の力Ｆ（ｔ）が変化し、該乗員が着座している座席にこの力Ｆ（ｔ）が作用する。この力は重量センサ１によって測定される。センサ１および５の出力信号は状態オブザーバ２１に供給される。座席内のセンサ５およびセンサ１からの情報に基づいて、乗員の位置が状態オブザーバ２１によって評価される。状態オブザーバ２１によって検出された乗員の位置は、制御装置４へ供給される。制御装置４には、センサ５の出力信号も供給される。制御装置４はその際には、たとえば加速度信号を積分して所定の閾値と比較することにより、拘束手段９の精確な点火時点を求める。
【０００９】
以下で、図４に示されたダイアグラムを参照して、サイドクラッシュおよび／またはロールオーバクラッシュ時のセーフティシステム１００の動作を説明する。このような事故発生時に発生した加速度も、加速度感知式のセンサ５によって検出される。側方を攻撃する力によって発生した車両乗員の側方の動きが、センサ１によって検出される。センサ１および５の出力信号は状態オブザーバ２１に供給され、状態オブザーバ２１は、車両乗員の側方の方向の動きの第１のモデルを生成する。状態オブザーバ２１の出力信号は制御装置４に供給される。制御装置４はここでも、拘束手段９のトリガを制御する。しかし乗員が、制御装置４によって下すべきトリガ決定の時点でいわゆる「キープアウトゾーン」に存在する場合には、拘束手段９、たとえばエアバッグをトリガしてはいけない。「キープアウトゾーン」とは、車両乗員がこの領域内に滞在する場合、拘束手段の使用が有効であるとはあまり考えられない車内空間の領域を指す。このことで、使用するのがあまり有効でないと考えられる理由は、拘束手段は車両乗員の保護にほとんど寄与しないか、または車両乗員を危険にさらすことすらあるからだ。たとえば、同乗者エアバッグのトリガによって、フロントガラスの方向に真っ直ぐに前傾して座っている同乗者が非常に危険にさらされる可能性がある。ここで有利には、第２の状態オブザーバ２２を使用して「キープアウトゾーン」の検出を行う。しかしこの第２の状態オブザーバ２２は、センサ５の信号すなわち車両の加速度のみを考慮し、センサ１の信号すなわち車両乗員の重量は考慮しない。車両乗員の質量重心の動きを使用して「キープアウトゾーン」を検出する解決手段は、質量重心の位置を２つの状態オブザーバ２１，２２によって、２つの異なる方式を使用して推定できることを基礎とする。一方の方式は、第１の状態オブザーバ２１を使用して乗員の位置を検出する方式である。この状態オブザーバ２１はたとえば、乗員と車両のドアとの衝突を識別し、実際の位置を出力する。第１の状態オブザーバ２１の推定に並行して、車両の加速度のみを考慮し重量センサの出力信号を考慮しない第２の状態オブザーバ２２によって第２の推定を行う場合、この第２の推定では、たとえばドアとの衝突等である外部の妨害によって変化した車両乗員の位置を補正することはできない。この場合、両推定法は異なる結果を出す。機能モジュール４．１において、両推定法（状態オブザーバ２１，２２）の結果を相互に比較する。この比較の結果は有利には、設定された閾値と比較される。この閾値を超えた場合、車両乗員は「キープアウトゾーン」内に存在することが推定される。この場合、拘束手段９のトリガは引き起こされない。しかし、閾値に達しない場合には、拘束手段９のトリガが引き起こされる。
【００１０】
サイドクラッシュおよび／またはロールオーバクラッシュの識別は機能モジュール４．１によって実施される。この機能モジュール４．１は有利には、制御装置４の構成部分とすることもできる。拘束手段９をトリガするかまたはトリガしないかを決定する両決定手段間の結合は有利には、機能モジュール１０において論理ＡＮＤ結合によって実施される。このようなシステム構成によって有利には、拘束手段９とりわけエアバッグを遅延してトリガすることもできる。乗員がたとえば、サイドクラッシュまたはロールオーバクラッシュの有無に関してトリガ決定が行われる間に「キープアウトゾーン」内に存在したが、その後に短時間、ドアでの激しい衝突によって該ドアから離れた場合、乗員が「キープアウトゾーン」を離れたら直ちに、乗員が「キープアウトゾーン」を再び離れたら直ちに、時間遅延されてサイドエアバッグは点火される。こうするためには、機能モジュール４．１の出力端におけるトリガ決定を、比較的長い時間にわたって保持素子１１によって保持される。さらに、将来２段式のサイドエアバッグを使用する場合、この方法によってサイドエアバッグを完全に抑圧する代わりに、たとえばサイドエアバッグの第２段のみを抑圧することも考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】セーフティシステムのブロック回路図を示す。
【図２】パラメータ識別をシチュエーションに依存して遮断するための別のブロック回路図である。
【図３】フロントクラッシュを説明するための別のブロック回路図である。
【図４】サイドクラッシュおよび／またはロールオーバクラッシュを説明するための別のブロック回路図である。
【符号の説明】
【００１２】
１  センサ
２  センサ
３  機能モジュール
４  制御装置
５  センサ
６  センサ
７  センサ
８  センサ
９  拘束手段
１０  機能モジュール
１１  保持素子
２０  機能モジュール
２１  状態オブザーバ
２２  状態オブザーバ
１００  セーフティシステム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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