ES2343427T3

ES2343427T3 - Sistema de seguridad.

Info

Publication number: ES2343427T3
Application number: ES05823537T
Authority: ES
Inventors: Armin Kohler; Reiner Marchthaler; Thomas Lich; Frank Mack
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-02-02
Filing date: 2005-12-19
Publication date: 2010-07-30
Anticipated expiration: 2025-12-19
Also published as: WO2006081897A1; US20100063686A1; EP1846271A1; US8108107B2; DE502005009502D1; EP1846271B1; JP2008528377A; DE102005004742A1

Abstract

Sistema de seguridad (100) para pasajeros del vehículo con un mecanismo para la determinación de posición de un pasajero del vehículo, caracterizado porque el sistema de seguridad (100) comprende al menos un observador de estado (21) para determinar la posición del pasajero del vehículo, en donde al observador de estado (21) se alimentan las señales de salida de sensores (1, 5), que detectan la aceleración del vehículo y el peso y/o el centro de masas del pasajero del vehículo.

Description

Sistema de seguridad.

La invención se refiere a un sistema de seguridad según el preámbulo de la reivindicación 1 y a un procedimiento para el control de un sistema de seguridad según el preámbulo de la reivindicación 9. Los sistemas de seguridad del género expuesto se usan en vehículos para la protección de los pasajeros del vehículo.

Se conoce un sistema de seguridad para la protección de los pasajeros del vehículo por ejemplo de artículo de W. Suchowerskyj, "Evolution en matiere de detecteurs de choc", en 1141 Ingenieurs de l'Automobile (1982) nº 6, páginas 69-77, París. En un sistema de seguridad de este tipo se usan fundamentalmente sensores sensibles a la aceleración como sensores de colisión. La valoración de sus señales de salida pretende hacer posible el reconocimiento lo más a tiempo posible de colisiones peligrosas para, en el caso de peligro, producir medidas de seguridad, como en especial la activación de medios de retenida para los pasajeros del vehículo. Incluso después de la implantación del airbag se han producido sin embargo por desgracia una y otra vez, a pesar de una velocidad relativamente reducida, lesiones graves o incluso mortales de los pasajeros del vehículo. Aquí casi siempre los pasajeros del vehículo no estaban atados o estaban situados muy cerca delante del módulo de airbag usado como medio de retenida. Para garantizar a los pasajeros del vehículo una protección óptima en el caso de un accidente, es por ello necesario, antes del encendido del airbag conocer la posición del torso y de la cabeza de los pasajeros del vehículo. Ya se conoce detectar la posición y la dinámica de movimiento de pasajeros del vehículo mediante el uso de los llamados sensores IOS (cámara de vídeo, esterilla OC, perno manométrico, tira medidora de extensión, etc.) y de aquí clasificar los pasajeros, con ayuda del conocimiento de las aceleraciones que actúan sobre los pasajeros en dirección x e y (DIN 70000) (documento DE 102 33 098). Aparte de esto también es posible, con ayuda de las mismas informaciones (dinámica del pasajero y las aceleraciones) prever la trayectoria de un pasajero (documento DE 10246255).

El documento DE 19546297 se considera el estado de la técnica más próximo y muestra las particularidades del preámbulo de la reivindicación independiente 1.

La invención hace posible una mejora de los sistemas de seguridad conocidos, que ahora se convierten en capaces de detectar todavía con mayor precisión lo que sucede en el interior de un vehículo de motor y en consecuencia, por ejemplo, modificar el comportamiento de inflado de un airbag previsto como medio de retenida. De este modo el airbag, obligado por la situación, puede no inflarse o hacerlo de forma menos agresiva, si un pasajero se encuentra en la región de inflado del airbag.

Esto se consigue en especial por medio de que, ya antes de un accidente, se detectan informaciones más fiables sobre los pasajeros y su posición con relación a un airbag. Con ayuda de este reconocimiento existe después la posibilidad de adaptar el airbag, individualmente y con ello óptimamente, a la clase de accidente (colisión frontal, lateral, trasera, etc.) y a los pasajeros implicados. Para esto se usa un nuevo método para la clasificación y localización de pasajeros. Las ventajas estriban en especial en que se hace posible una mejor protección de los pasajeros mediante una determinación de posición más precisa de un pasajero del vehículo, sin que, al menos en los vehículos de pasajeros modernos, se produzcan costes adicionales para un nuevo sistema de sensores. Estos vehículos poseen actualmente ya los necesarios sensores de aceleración para detectar colisiones y los sensores para determinar el peso de los pasajeros del vehículo. Puede pensarse incluso en que los seguros de futuros vehículos con estos sistemas de retenida, a causa del menor riesgo de lesiones y de los costes de recuperación con ello menores, se clasifiquen en clases de seguro más ventajosas. La posición de pasajeros del vehículo puede detectarse de forma especialmente ventajosa mediante observadores de estado que valoren las señales de salida de sensores.

A continuación se explican ejemplos de ejecución de la invención, haciendo referencia al dibujo. Con ello muestran:

la figura 1 un esquema de conexiones en bloques de un sistema de seguridad;

la figura 2 otro esquema de conexiones en bloques para la desconexión, dependiendo de la situación, de la identificación de parámetros;

la figura 3 otro esquema de conexiones en bloques para la explicación de una colisión frontal;

la figura 4 otro esquema de conexiones en bloques para la explicación de una colisión frontal y/o por vuelco.

La figura 1 muestra un esquema de conexiones en bloques de un sistema de seguridad 100. El sistema de seguridad 100 comprende al menos un sensor 1, que detecta el peso de pasajeros del vehículo. Con este fin el sensor 1 está dispuesto de forma preferida en un asiento del vehículo. Asimismo el sistema de seguridad 100 comprende al menos un sensor 2, que es sensible a la aceleración. Los sensores 1 y 2 están unidos a un módulo de función 3, que valora las señales de los sensores 1, 2. Esta valoración se refiere en especial a la localización y clasificación de pasajeros del vehículo. El módulo de función 3 está unido a un aparato de control 4. Al aparato de control 4 están unidos otros sensores 5, 6, 7, 8. Estos sensores miden valores característicos operativos del vehículo, como en especial aceleración y velocidades de giro alrededor de los ejes del vehículo. Asimismo estos sensores detectan un impacto contra el vehículo, en la región frontal, lateral o trasera del vehículo. El aparato de control 4 está unido asimismo a medios de retenida 9, como airbags, tensores de cinturón, etc. En el caso de una situación crítica de accidente el aparato de control 4 tiene en cuenta, aparte de las señales de salida de los sensores 1, 2, 5, 6, 7, 8, también la señal de salida del módulo de función 3. Este módulo de función pone a disposición informaciones sobre los pasajeros del vehículo y su posición. Mediante la valoración de estas informaciones puede decidirse por ejemplo, en el caso de producirse una colisión lateral, si se activan en realidad airbags o sólo se inflan en parte. La invención se basa con ello en el reconocimiento de que, a causa de un modelado de los pasajeros y su acoplamiento mediante sistemas de amortiguación elástica en el vehículo y los sensores de peso instalados en el asiento, puede estimarse con bastante más precisión que hasta ahora, con ayuda de sensores de fuerza y aceleración y mediante al menos un observador, la posición en principio desconocida del pasajero. Estos observadores pueden materializarse de forma ventajosa con una estructura a priori, por ejemplo a modo de un observador de Luenberger, o bien como observadores con una estructura a posteriori, por ejemplo como filtro de Kalman. Con ello el filtro de Kalman es especialmente adecuado, a causa de sus fórmulas recursivas, para una implementación en microcontroladores. El observador es después capaz de compensar imprecisiones de modelado así como magnitudes de perturbación, como por ejemplo el choque de los pasajeros con la puerta lateral del vehículo. De forma ventajosa se determinan magnitudes de modelado desconocidas, o que sólo pueden determinarse con dificultad mediante una identificación de parámetros, para hacer posible la mejor valoración posible de la posición de los pasajeros. Para esto está previsto el módulo de función 20 representado en la figura 2. Como puede verse en el diagrama en bloques representado en la figura 2, esta estimación de parámetros puede llevarse a cabo de forma ventajosa adicionalmente a un observador de estado 21 y, dependiendo de la situación, también desconectarse.

A continuación se explica el modo de funcionamiento del sistema de seguridad 100 con base en algunas situaciones normales de accidente. Haciendo referencia a la figura 3 se contempla en primer lugar el desarrollo en el caso de una colisión frontal. En el caso de la colisión frontal, el vehículo sufre una fuerte aceleración negativa. Un sensor 5 sensible a la aceleración genera una señal de salida. Como consecuencia del retardo del vehículo los pasajeros del vehículo se mueven hacia adelante. Este movimiento de los pasajeros del vehículo produce una modificación de la fuerza en la dirección z F(t), que actúa sobre el asiento en el que se sienta el pasajero. Esta fuerza se mide mediante el sensor de peso 1. Las señales de salida de los sensores 1 a 5 se alimentan al observador de estado 21. Con el apoyo de la información procedente del sensor 5 y del sensor 1 en el asiento puede estimarse la posición del pasajero con ayuda del observador de estado 21. La posición del pasajero establecida por el observador de estado 21 se transmite después al aparato de control 4. Al aparato de control 4 se alimenta también la señal de salida del sensor 5. El aparato de control 4 establece después, por ejemplo mediante la integración de la señal de aceleración y mediante una comparación con un valor umbral prefijable, el momento de encendido exacto para el medio de retenida 9.

A continuación se describe, haciendo referencia al diagrama representado en la figura 4, el modo de funcionamiento del sistema de seguridad 100 en el caso de una colisión lateral y/o por vuelco. La aceleración que se produce en el caso de este proceso de accidente es detectada a su vez por un sensor 5 sensible a la aceleración. El movimiento lateral del pasajero, producida como consecuencia de la fuerza que actúa lateralmente, es detectado por el sensor 1. Las señales de salida de los sensores 1 y 5 se alimentan a un observador de estado 21, que genera un primer modelo del movimiento dirigido lateralmente de los pasajeros del vehículo. La señal de salida del observador de estado 21 se alimenta al aparato de control 4. El aparato de control 4 controla a su vez la activación de medios de retenida 9. Sin embargo, si el pasajero se encuentra en el momento de la decisión de activación, que debe tomarse mediante el aparato de control 4, en una llamada "keep out zone", no debe activarse el medio de retenida 9, por ejemplo un airbag. Por "keep out zone" se entiende una región de la cabina de pasajeros que parece dar menos sentido al uso de un medio de retenida, si un pasajero del vehículo se encuentra en esta región. Por ello un uso puede parecer poco conveniente, porque el medio de retenida casi no contribuye nada a la protección de un pasajero del vehículo o incluso lo pone en peligro. Por ejemplo, la activación de un airbag de copiloto pondría en grave peligro a un copiloto sentado inclinado precisamente hacia delante en dirección al parabrisas frontal. Con ello se produce con ello la determinación de la "keep out zone" con ayuda de un segundo observador de estado 22, que sin embargo tiene en cuenta sólo las señales del sensor 5, es decir la aceleración del vehículo pero no las señales del sensor 1, es decir por lo tanto el peso del pasajero del vehículo. La solución para determinar la "keep out zone" con ayuda del movimiento del centro de masas se basa en que la posición del centro de masas puede estimarse mediante dos observadores de estado 21, 22 con dos procedimientos diferentes. Uno de los procedimientos determina con ayuda del primer observador de estado 21 la posición del pasajero. Este observador de estado 21 reconoce por ejemplo el impacto del pasajero contra la puerta del vehículo y emite después la posición real. Si en paralelo a la estimación del primer observador de estado 21 se lleva a cabo una segunda estimación con un segundo observador de estado 22, que sólo tiene en cuenta la aceleración del vehículo, pero no las señales de salida de los sensores de peso, con esta segunda estimación no puede corregirse la posición del pasajero del vehículo, modificada a causa de una perturbación exterior, como por ejemplo el impacto contra la puerta. En este caso los dos procedimientos de estimación entregan diferentes resultados.

En el módulo de función 4.1 se comparan entre sí los resultados de los dos procedimientos de estimación (observadores de estado 21, 22). El resultado de esta comparación se compara de forma preferida con un valor umbral prefijable. Si se supera este valor umbral, se supone que el pasajero del vehículo se encuentra en la "keep out zone". En este caso no se produce una activación de medios de retenida 9. Sin embargo, si no se alcanzara el valor umbral, se produce una activación de los medios de retenida 9.

El reconocimiento de una colisión lateral y/o por vuelco se lleva a cabo mediante un módulo de función 4.1, que de forma preferida puede formar también parte del aparato de control 4. El enlace entre las dos alternativas de decisión, activación o no activación del medio de retenida 9, se produce de forma ventajosa mediante un enlace lógico Y en el módulo de función 10. Con este diseño de sistema también es posible, de forma ventajosa con retardo, activar los medios de retenida 9, en especial un airbag. Si el pasajero se encontrara en la "keep out zone", por ejemplo durante la decisión de activación sobre la presencia de una colisión lateral o por vuelco, pero poco después de ello a causa del violento impacto contra la puerta se separara de nuevo de la misma, puede encenderse el airbag lateral, con retardo de tiempo, en cuanto el pasajero ha abandonado de nuevo la "keep out zone". Para esto se mantiene la decisión de activación a la salida del módulo de función 4.1 mediante un elemento de sujeción 11, durante un periodo de tiempo mayor. Asimismo puede pensarse, en el caso de que en el futuro se usaran airbags laterales de dos etapas, con este procedimiento en lugar de una supresión completa del airbag lateral, por ejemplo suprimir solamente la segunda etapa del airbag lateral.

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Lista de símbolos de referencia

1: Sensor

2: Sensor

3: Módulo de función

4: Aparato de control

5: Sensor

6: Sensor

7: Sensor

8: Sensor

9: Medio de retenida

10: Módulo de función

11: Elemento de sujeción

20: Módulo de función

21: Observador de estado

22: Observador de estado

100: Sistema de seguridad

Claims

1. Sistema de seguridad (100) para pasajeros del vehículo con un mecanismo para la determinación de posición de un pasajero del vehículo, caracterizado porque el sistema de seguridad (100) comprende al menos un observador de estado (21) para determinar la posición del pasajero del vehículo, en donde al observador de estado (21) se alimentan las señales de salida de sensores (1, 5), que detectan la aceleración del vehículo y el peso y/o el centro de masas del pasajero del vehículo.

2. Sistema de seguridad según la reivindicación 1, caracterizado porque está previsto un segundo observador de estado (22), al que se alimentan las señales de salida de sensores (5) que miden la aceleración del vehículo.

3. Sistema de seguridad según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque está previsto un observador de estado con una estructura a priori, en especial un observador de Luenberger.

4. Sistema de seguridad según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque está previsto un observador de estado (21, 22) con una estructura a posteriori, en especial un filtro de Kalman.

5. Sistema de seguridad según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque está previsto un aparato de control (4), al que se alimentan las señales de salida de los observadores (21, 22), y que establece a partir de estas señales de salida la llamada "keep out zone".

6. Sistema de seguridad según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque está previsto un módulo de función (4.1), que a partir de señales de sensores establece la presencia de una colisión lateral y/o por vuelco.

7. Sistema de seguridad según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque está previsto un módulo de función (10) para el tratamiento de las señales de salida del aparato de control (4) y del módulo de función (4.1).

8. Sistema de seguridad según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque entre el módulo de función (4.1) y el módulo de función (10) está previsto un elemento de sujeción (11).

9. Procedimiento para el control de un sistema de seguridad (100) para pasajeros del vehículo, en el que la activación de medios de retenida (9) depende de la posición del pasajero del vehículo, caracterizado porque la posición del pasajero del vehículo es detectada por al menos un observador de estado (21), que valora señales sensoriales de sensores (1, 5) que detectan la aceleración del vehículo y el peso del pasajero del vehículo y/o su centro de masas.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque la posición del pasajero del vehículo es detectada por dos observadores de estado, en donde el primer observador de estado (21) valora las señales de salida de sensores, que detectan la aceleración del vehículo y el peso del pasajero del vehículo y en donde el segundo observador de estado (22) detecta la aceleración del vehículo.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 9 a 10, caracterizado porque con ayuda de al menos un observador de estado (21, 22) se valoran señales de salida de sensores (1, 5) y, dependiendo de esta valoración, se controlan medios de retenida para la protección de pasajeros.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque el comportamiento de un pasajero se detecta por modelado, en donde en el modelo se tienen en cuenta al menos el peso del pasajero, el movimiento de su centro de masas y un acoplamiento del pasajero al vehículo.

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque se determinan magnitudes de modelado desconocidas o que difícilmente pueden establecerse, mediante una identificación de parámetros.

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones 9 a 13, caracterizado porque la identificación de parámetros puede desconectarse dependiendo de la situación.