Forschungsbericht 2010 - Hochschule Ingolstadt

Kompetenzfeld
Fahrzeugmechatronik
CISS.S — Seitencrasherkennung mit Crash Impact Sound Sensing
MotiVAtion
Moderne Fahrzeuge verfügen über eine Vielzahl an verteilten
Sensoren, die eine Crasherkennung in allen Fällen
ermöglichen sollen. Neben der Auswertung der Starrkörperverzögerung,
d. h. dem Verzögern des Fahrzeugs
aufgrund ungewollter äußerer Krafteinwirkung, wurde
am Institut für Angewandte Forschung (IAF) zusammen
mit industriellen Partnern, im Besonderen Continental
als Systemlieferant für Airbag-Systeme, das Messprinzip
der Strukturschwingung zur Crasherkennung grundlegend
erforscht und zur Serienumsetzung entwickelt. Das
Crash Impact Sound System (CISS) wertet die Körperschallschwingung
des Fahrzeugs aufgrund äußerer Belastungen,
die auf das Fahrzeug einwirken, aus [1, 2, 4].
Mit dem Golf VI begann 2008 die Integration der Körperschalltechnologie
zur Crasherkennung in großen
Fahrzeugplattformen. Neue Fahrzeugentwicklungen verschiedener
Hersteller berücksichtigen die Verwendung
von Crash Impact Sound Sensing zur Airbag-Auslösung.
Damit hält ein neues Sensorkonzept Einzug in die Fahrzeugsicherheit.
Mit zunehmender Verbreitung von Crash Impact Sound
Sensing ist es zwingend notwendig, die Möglichkeiten
der Verwendung sowie weiterer Potenziale des Systems
zu beleuchten. Bisher stand die Frontalcrasherkennung
im Vordergrund. Neue Statistiken zeigen jedoch, dass im
Besonderen Kollisio-
nen, die das Fahr-
zeug seitlich treffen,
zu einer sehr hohen
Zahl Verunglückter
führen. Entsprechend
stellt sich seitens der
Forschung und Wei-
terentwicklung der
Crash Impact Sound
Sensing Technologie
die Aufgabe, die
bereits vorhandenen
Sensorsysteme hin-
sichtlich ihres Crash-
erkennungspotenzials
im Seitencrash zu be-
werten.
Abbildung 1
Modellierung der Körperschallausbreitung eines Seitencrashs
durch das Fahrzeug hin zum Airbag-Steuergerät (ECU)
Seitencrashsituationen stellen für den Insassen wegen
des sehr geringen Deformationsraums ein hohes Risiko
dar. Die deutlich geringere Knautschzone zwingt das Airbag-System
zu einer sehr schnellen Aktivierungsentscheidung
[3]. Zum Vergleich: Kommen moderne Frontalairbagauslegungen
mit bis zu 30 ms in schnellen Lastfällen
aus, muss der kritischste Seitenlastfall, das Eindringen
eines Pfahls, was in etwa der Kollision mit einem Baum
entspricht, bereits nach 5 ms aktiviert werden.
Hier zeigt sich die hohe Systemanforderung an die
Seitencrasherkennung. Körperschall besitzt eine Aus-
breitungsgeschwindigkeit von ca. 1000 m / s auf Fahrzeugstrukturen.
Bei der Heranziehung von Körperschall
ist demnach zu bedenken, dass auf dem Weg vom Entstehungsort
der Strukturschwingung in der Kollisionszone,
beispielsweise innerhalb der Türstruktur bis hin zum
Airbag-Steuergerät, in welchem die Strukturschwingung
aufgezeichnet wird, bereits 2 bis 3 ms vergehen.
Erste Untersuchungen und Auswertungen von vier unabhängigen
Fahrzeugplattformen von bis zu 50 Crashversuchen
pro Plattform zeigen erste wichtige Erkenntnisse
auf dem Weg zur Serienumsetzung von Crash Impact
Sound Sensing in der Seitencrasherkennung (CISS.S).
1) Körperschallinformationen sind innerhalb der geforderten
Zündzeiten nahe der Crashzone im Seiten-
wagenbereich über alle Fahrzeugplattformen mess-
bar.
2) Eine Reduzierung der Sensoranzahl und deren resultierende
Performance der Crasherkennung unter
Verwendung von Körperschallinformationen korreliert
stark mit der Fahrzeugplattform. Herstellerspezifische
Eigenheiten sind hierbei nicht signifikant.
3) Körperschallinformationen lassen sich sehr gut für
die Abgrenzung von Misuse-Lastfällen verwenden,
woraus ein gesteigertes Potenzial für CISS.S im
Rahmen der Crashplausibilisierung entsteht: Jede
Airbag-Zündentscheidung muss vor der Zündfreigabe
durch einen unabhängigen Sensor validiert werden.
Diese Absicherung wird Plausibilisierung genannt.
Es hat sich bei vorangegangenen Untersuchungen im
Frontalcrash gezeigt, dass sich die Fahrzeugkonstruktion
stark auf die erzeugbaren und messbaren Körperschallsignale
auswirkt. Daher gilt es, die seitliche Fahrzeugrahmenstruktur
konstruktiv im Sinne der körperschallbasierten
Crasherkennung zu optimieren und mit Hilfe
der Projektpartner zu konstruieren, aufzubauen und zu
testen.