CN101522477B - 车辆安全系统以及用于探测车辆的侧面碰撞的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于探测侧面碰撞的车辆安全系统以及用于探测车辆的侧面碰撞的方法，所述系统包括至少一个用于探测与所述车辆偏航率有关的一个或多个参数和提供输出的传感器，所述输出依赖于侧面碰撞沿车辆的纵向位置。

Description

车辆安全系统以及用于探测车辆的侧面碰撞的方法

技术领域

本发明涉及一种车辆安全系统，并且尤其涉及用于探测侧面碰撞并启动例如安全气囊或膨胀式气帘的被动碰撞保护装置的系统，以响应探测到的碰撞。

背景技术

用于触发被动安全装置，例如安装在车门或车座位上的安全气囊或膨胀式气帘，的传统车辆侧面碰撞探测系统，通常被配置成探测撞击车辆前门或后门或者B柱的物体。这样的探测装置典型地包括安装在前侧或后侧门或者B柱上的一个或多个加速计和/或压力传感器。特别地，在其中能够探测到碰撞的区域在A柱和C柱之间，并且在该区域发生的碰撞称为“区域内”的碰撞。

然而，可以理解，包括物体在A柱前面或C柱后面撞击车辆的“区域外”的侧面碰撞可能会比较严重，并且通常不能被传统侧面碰撞探测器探测到。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够改进一个或多个上述问题的车辆侧面碰撞探测系统。

因此，本发明的一个方面提供用于探测侧面撞击的车辆安全系统，所述系统包括至少一个传感器，所述传感器用于探测与车辆的偏航率有关的一个或多个参数并且还提供取决于侧面碰撞沿车辆的纵向位置的输出。

有利地，所述车辆安全系统还包括处理器，如果由所述至少一个参数确定侧面碰撞正在发生或已经发生，则所述处理器输出启动信号以启动车辆安全系统。

优选地，如果探测到的偏航率高于预定阈值，则输出所述启动信号。

便利地，如果车辆的角加速度高于预定阈值，则输出所述启动信号。

有利地，如果确定车辆的偏航率和角加速度都高于各自的阈值，则输出所述启动信号。

优选地，如果确定车辆的角速度变化率高于预定阈值，则输出所述启动信号。

便利地，如果确定与车辆的横向加速度有关的参数超出预定阈值，则输出所述启动信号。

有利地，如果确定车辆的横向加速度超过预定阈值，则输出所述启动信号。

优选地，如果确定正在发生或已经发生了区域外的侧面碰撞，则处理器输出启动信号，并且其中所述安全系统还能够确定区域内侧面碰撞是否正在发生或已经发生。

便利地，如果确定区域内或区域外的侧面碰撞正在发生或已经发生，则输出所述启动信号。

有利地，如果确定区域内侧面碰撞正在发生或已经发生，则区域内启动信号被输出，并且如果确定区域外侧面碰撞正在发生或已经发生，则区域外启动信号被输出。

优选地，处理器用于确定侧面碰撞沿车辆的纵向位置。

便利地，所述至少一个传感器包括陀螺仪。

有利地，所述至少一个传感器包括至少两个加速计。

优选地，所述加速计相对于彼此设置(displaced from one another)在基本平行于车辆的纵轴的方向上。

便利地，所述加速计相对于彼此设置在基本垂直于车辆纵轴的方向上。

有利地，所述加速计对垂直于连接所述加速计的直线的加速度敏感。

优选地，加速计对平行于连接所述加速计的直线的加速度敏感。

便利地，至少一个传感器包括陀螺仪和至少两个加速计，并且其中与车辆偏航有关的参数由通过所述两个加速计感测的加速度以及还由所述陀螺仪确定。

本发明的另一方面提供用于探测车辆侧面碰撞的方法，包括以下步骤：探测与车辆偏航率有关的一个或多个参数；和基于所述至少一个或多个参数提供输出，所述参数依赖于侧面碰撞沿车辆的纵向位置。

有利地，所述方法还包括如果由所述至少一个参数确定侧面碰撞正在发生或已经发生，则输出启动信号以启动被动碰撞保护装置的步骤。

优选地，所述方法还包括确定侧面碰撞沿车辆的纵向位置的步骤。

本发明的另一方面提供包含当在计算机上运行时可以执行上述方法的所有步骤的计算机程序代码的计算机程序。

本发明的另一方面提供根据上述方法在计算机可读介质上实施的计算机程序。

附图说明

为了更容易理解本发明，现在参考附图通过实例的方式描述本发明的实施例，其中：

图1和2是受到区域外侧面碰撞的车辆的原理图；和

图3到图8是可以结合本发明使用的用于探测侧面碰撞的算法原理图。

具体实施方式

首先参考图1，图1示出了车辆1的原理图。本领域技术人员可以理解，在图1中，所述车辆的前进方向是向右，所述车辆具有左边和右边的A柱2、B柱3和C柱4。每一侧B柱3和C柱4之间的距离是x₁。

A柱2、B柱3和C柱4中的每个设有一个或多个加速计并且所述加速计可探测A柱2、B柱3和C柱4的在与车辆的纵轴平行的方向(也就是，平行于向前行驶的方向)上的以及垂直于该方向上的加速度。

车辆1还可以具有陀螺仪偏航传感器，所述陀螺仪偏航传感器可以位于车辆中的任意位置，但是在图1示出的实施例中，所述陀螺仪偏航传感器位于车辆的重心6前面的位置。可以想象，可以为了例如导航或车辆控制(例如，ESP)的另一目的在车辆中设置陀螺仪传感器，并且优选地，来自单个陀螺仪的信号被用于上述两种目的。

在右手边C柱4的后面的点7处，车辆1受到区域外的侧面碰撞。通过碰撞对车辆产生角动量并且因此车辆绕其偏航轴(所述偏航轴为穿过车辆1的重心6的垂直轴)以顺时针方向旋转。

由于区域外的侧面碰撞有可能不能被位于A柱2和C柱4之间区域中的任意碰撞传感器探测到，因此实施本发明的安全系统依赖于与车辆偏航有关的参数的探测以确定是否发生了侧面碰撞。

可以通过陀螺仪偏航传感器探测偏航率Ω_z，或者实际上如果没有使用这样的传感器，则可以由在B柱3和C柱4处探测到的平行于车辆纵轴的加速度得到偏航率Ω_z：

$a_{\mathrm{LBx}}-a_{\mathrm{LCx}}=x_1\·{\mathrm{\Ω}}_Z^2$

其中，a_LBx和a_LCx是分别在B柱3和C柱4处探测到的加速度(应该注意，这仅是在如果所述加速计被设置在离车辆纵轴具有相同横向距离的位置处的情况下)。

可选地，Ω_z可以由分别在B柱3和C柱4处探测到的垂直于车辆纵轴的方向上的加速度得到：

$a_{\mathrm{LBy}}-a_{\mathrm{LCy}}=x_1\·{\stackrel{\·}{\mathrm{\Ω}}}_Z$

${\mathrm{\Ω}}_Z=\∫{\stackrel{\·}{\mathrm{\Ω}}}_Z\∂t$

其中，a_LBy和a_Lcy分别是在左手边B柱3和C柱4处探测到的加速度。同样，这仅是在所述加速计被设置在离车辆的纵轴具有相同横向距离的位置处的情况下。

可以理解，传感器的输出依赖于侧面碰撞沿车辆的纵向位置。

应该注意，优选不利用在受到碰撞的车辆侧面探测到的加速度来探测偏航率。这是因为受到碰撞的车辆侧面会发生一些变形，并且因此获得的结果可能不可靠。离碰撞最远的车辆侧面也可能会产生不太严重的振动。为了确定受到碰撞的车辆侧面，可以考虑车辆的平均横向加速度。

在本发明的实施例中，如图2所示，还可以在车辆1的重心6处或附近设置一个或多个加速计，同样能够探测平行于或垂直于车辆正常前行方向上的车辆的加速度。y₁是车辆1的重心6与右边或左边B柱3之间的距离。

在这样的实施例中，Ω_z可以如下所示由探测到的加速度确定：

$a_{\mathrm{LBx}}-a_{0x}={-y}_1\·{\stackrel{\·}{\mathrm{\Ω}}}_Z$ 或

$a_{\mathrm{LBy}}-a_{0y}=y_1\·{\mathrm{\Ω}}_Z^2$

其中，a_ox和a_oy分别是在车辆1的重心6处探测到的在平行于和垂直于车辆纵轴方向上的加速度。应该注意到，这仅是在所述加速计具有相同纵向位置的情况下。

为了确定是否发生了保证被动侧面碰撞保护装置启动的充分严重的侧面碰撞，所述安全系统可以将探测到的偏航率与阈值比较，并且如果所述偏航率超过所述阈值，则输出信号以启动适当的侧面碰撞保护装置。

可选地或此外，可以将车辆的角加速度(也就是，偏航率的变化率)与阈值比较，并且如果所述角加速度超过所述阈值，则启动安全装置。

作为另外一种可能，作为上面两种情况的替代选择或者与上面两种情况中的每种或两种结合，可以利用提供角“急动度”测量的角加速度的变化率。

参考图3，图3示出了可以结合本发明使用的算法的原理图。

如果加速计被设置在位于车辆重心的左手边的B柱3和C柱4处，则从位于该位置的加速计收集数据，并且还能够可选地从陀螺仪收集数据。所述传感器的输出被发送到处理器，所述处理器如上所示计算角加速度。

处理器还对计算得到的角加速度关于时间进行积分以计算偏航率，(所述偏航率还可以由陀螺仪输出的信号确定)并且还可以可选地计算角加速度关于时间的导数以获得角加速度的变化率。

然后，把所述角加速度与阈值比较。如果所述角加速度超过所述阈值，则安全系统输出启动信号，以启动被动侧面碰撞保护系统。如将在下面的详细讨论，这种被动系统的展开模式随着碰撞发生位置的变化而变化。

然而，优选地，至少一个确认标准(confirmation criterion)被用于提高所述系统的可靠性并且减小被动侧面碰撞保护系统被不正确展开的可能性。

在本例子中，作为一个确认标准，将通过对角加速度关于时间积分获得的偏航率与阈值比较，并且如果所述偏航率低于所述阈值，则不启动所述被动侧面碰撞保护系统。尽管在特定情况下瞬间角加速度相对较高，所述偏航率可以保持较低，并且在这种情况下，很可能侧面碰撞不是很严重以至于不能确保被动侧面碰撞保护系统被启动，或者实际上没有发生侧面碰撞。

可以通过把在左手边B柱3探测到的横向加速度(所述加速度在垂直于车辆正常向前行驶的方向上)与预定阈值比较而设置另一确认标准，并且如果所述加速度没有超过所述阈值，则不会启动所述被动侧面碰撞保护装置。可以认为能够确保被动侧面碰撞保护装置启动的充分严重的侧面碰撞将会引起整个车辆的横向加速度，并且如果确定所述横向加速度低于特定阈值，则可能启动安全装置是不合适的。

如果左手边B柱3的角加速度变化率、偏航率和横向加速度都超过各自的阈值，则被动侧面碰撞保护装置将被启动。

通常，偏航率、角加速度或角加速度变化率中的至少一个被分析以确定是否发生了或者正在发生侧面碰撞，并且这些量中的至少又一个和/或另一个参数(例如，车辆的横向加速度)被分析成确认标准。

在本发明的优选实施例中，安全系统将以不同方式抵制被确定为发生在区域内(也就是，车辆的A柱2和C柱4之间)的侧面碰撞，和被确定为发生在区域外的侧面碰撞。这是因为在区域内碰撞的情况下，保护乘客本身不受碰撞是首要关注的问题，并且由此例如碰撞点和车辆乘客之间的安全气囊和膨胀式气帘的被动侧面碰撞保护装置会被展开。然而，在区域外侧面碰撞情况下，碰撞本身不会直接伤害车辆乘客，但是由此产生的车辆旋转会伤害车辆乘客。例如，在如图1示出的区域外侧面碰撞的情况下，其中物体撞击车辆的右手侧C柱4的后面，车辆1将绕其重心6顺时针旋转，并且坐在左手边前座位上的乘客被抛靠在左手边的前门上-在这种情况下，侧面安全气囊或膨胀式侧面气帘需要在左手边前门和左手边前座位上的乘客之间被展开，并且所述安全气囊和膨胀式气帘位于离碰撞点一段距离的位置。因此，被动保护系统被启动以响应区域外侧面碰撞的方式可以不同于所述系统在发生区域内碰撞的情况下展开的方式。还可以想象，启动的方式可以随着引起车辆顺时针或逆时针旋转的碰撞而不同。

图4和图5示出了可以用于确定是否需要启动区域内或区域外保护模式的算法的原理图。

转到图4，从陀螺仪确定偏航率，并且通过计算偏航率关于时间的导数确定角加速度变化率。如果偏航率和角加速度变化率都超过各自的阈值，并且横向角加速度也超过预定阈值(作为前面讨论的确认标准)，则安全系统将输出启动信号以采用区域外模式启动一个或多个被动碰撞保护装置。

转到图5，在右手边B柱3处探测到的加速度被探测到，并且所述探测到的加速度被关于时间积分以获得右手边B柱的横向速度。如果所述速度超过预定阈值，并且(作为确认标准)左手边B柱的加速度也超过预定阈值，则安全系统将断定已经发生了区域内碰撞并输出启动信号以采用区域内模式启动至少一个被动侧面碰撞保护装置。

如图7所示，可以同时执行不同的算法，并且如果满足了必要的标准每个算法触发适当的保护模式。可以理解，这可以导致启动两种保护模式。

可选地，如图6所示，所述安全系统可以仅具有一个侧面碰撞保护模式，所述侧面碰撞保护模式可以被通过图3或4的区域外碰撞确认算法触发，或者被通过例如图5示出的区域内碰撞探测算法触发。

图8是从感测到的偏航率和横向加速度确定是否被动车辆侧面碰撞保护系统应该被以区域外模式、区域内模式或者两者实施的算法的原理图。偏航率和横向加速度被根据严重性分类，用Ω_T1表示最不严重的偏航率，用Ω_T2表示比Ω_T1严重的偏航率，和用Ω_T3表示比Ω_T2更严重的偏航率。类似地，a_T1表示最不严重的加速度，a_T2表示比a_T1严重的加速度，和a_T3表示比a_T2更严重的加速度。当横向加速度是a_T1或者更高并且偏航率是Ω_T2或更高时，第一AND门接收信号，当横向加速度是a_T2或更高并且偏航率为Ω_T1或更高时，第二AND门接收信号。

当第一AND门输出是1或者偏航率是Ω_T3时，第一OR门接收信号。当第二AND门输出是1或所述加速度是a_T3时，第二OR门接收信号。

可以理解，因此当不存在角旋转时，仅当所述横向加速度是a_T3时，启动区域内保护模式。

当偏航率是Ω_T1时，当所述横向加速度是a_T2或a_T3时，启动所述区域内保护模式。

当偏航率是Ω_T2时，当所述横向加速度是a_T1、a_T2或a_T3时，启动区域外保护模式，并且如果所述横向加速度是a_T3或a_T3，另外地触发区域内保护模式。

最后，当偏航率是Ω_T3时，始终触发区域外保护模式，并且如果所述角加速度是a_T2或a_T3，另外地触发区域内保护模式。

可以理解，本发明的实施例可以提供适应的和响应的车辆安全系统，所述车辆安全系统用于以适合正在发生或已经发生的碰撞类型的方式启动被动侧面保护系统。还可以理解，与车辆的偏航有关的参数可以被用于区分前门碰撞和后门碰撞。

Claims (22)

1.一种用于探测侧面碰撞的车辆安全系统，所述系统包括至少一个传感器，所述传感器用于探测与所述车辆(1)的偏航率有关的一个或多个参数，所述车辆安全系统依赖于所述参数确定是否发生了侧面碰撞，所述传感器还提供输出，所述输出依赖于侧面碰撞沿所述车辆(1)的纵向位置。

2.根据权利要求1所述的车辆安全系统，还包括处理器，如果由所述一个或多个参数确定侧面碰撞正在发生或已经发生，则所述处理器输出启动信号以启动车辆安全系统。

3.根据权利要求2所述的车辆安全系统，其特征在于，如果探测到的偏航率高于预定阈值，则所述启动信号被输出。

4.根据权利要求2所述的车辆安全系统，其特征在于，如果所述车辆(1)的角加速度高于预定阈值，则所述启动信号被输出。

5.根据权利要求2所述的车辆安全系统，其特征在于，如果确定所述车辆(1)的偏航率和角加速度高于各自的阈值，则所述启动信号被输出。

6.根据权利要求2所述的车辆安全系统，其特征在于，如果确定所述车辆(1)的角加速度变化率高于预定阈值，则所述启动信号被输出。

7.根据权利要求2所述的车辆安全系统，其特征在于，如果确定与所述车辆(1)的横向加速度有关的参数超过预定阈值，则所述启动信号被输出。

8.根据权利要求7所述的车辆安全系统，其特征在于，如果确定所述车辆(1)的横向加速度超过预定阈值，则所述启动信号被输出。

9.根据权利要求2所述的车辆安全系统，其特征在于，如果确定区域外侧面碰撞正在发生或已经发生，则所述处理器输出所述启动信号，而且所述安全系统还能够确定是否区域内侧面碰撞正在发生或已经发生。

10.根据权利要求9所述的车辆安全系统，其特征在于，如果确定区域内或区域外的侧面碰撞正在发生或已经发生，则所述启动信号被输出。

11.根据权利要求9所述的车辆安全系统，其特征在于，如果确定区域内侧面碰撞正在发生或已经发生，则区域内启动信号被输出，如果确定区域外侧面碰撞正在发生或已经发生，则区域外启动信号被输出。

12.根据权利要求2所述的车辆安全系统，其特征在于，所述处理器用于确定侧面碰撞沿所述车辆(1)的纵向位置。

13.根据前述任一项权利要求所述的车辆安全系统，其特征在于，所述至少一个传感器包括陀螺仪。

14.根据权利要求1-12中任意一项所述的车辆安全系统，其特征在-于，所述至少一个传感器包括至少两个加速计。

15.根据权利要求14所述的安全系统，其特征在于，所述加速计相对于彼此设置在实质上平行于所述车辆(1)的纵轴方向上。

16.根据权利要求14所述的车辆安全系统，其特征在于，所述加速计相对于彼此设置在实质上垂直于所述车辆(1)的纵轴方向上。

17.根据权利要求14所述的车辆安全系统，其特征在于，所述加速计对垂直于连接所述加速计的直线的加速度敏感。

18.根据权利要求14所述的车辆安全系统，其特征在于，所述加速计对平行于连接加速计的直线的加速度敏感。

19.根据权利要求1-12中任意一项所述的车辆安全系统，其特征在于，所述至少一个传感器包括陀螺仪和至少两个加速计，并且其中与所述车辆的偏航率有关的参数由通过所述两个加速计感测的加速度确定以及还由所述陀螺仪确定。

20.一种用于探测车辆的侧面碰撞的方法，包括以下步骤：

探测与所述车辆(1)的偏航率有关的一个或多个参数；和

至少基于所述一个或多个参数确定是否发生了侧面碰撞，提供输出，所述输出依赖于侧面碰撞沿所述车辆(1)的纵向位置。

21.根据权利要求20所述的方法，还包括步骤：

如果由所述一个或多个参数确定侧面碰撞正在发生或已经发生，则输出启动信号以启动被动碰撞保护装置。

22.根据权利要求20或21所述的方法，还包括步骤：确定侧面碰撞沿所述车辆(1)的纵向位置。

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