CN101734158A - 用于三维燃油停送系统的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维车辆燃油停送系统和实现该系统的方法。所述系统包含至少一个纵向和横向加速度传感器，至少一个左右摇晃率和前后颠簸率传感器，至少一个卫星纵向和横向加速度传感器，约束控制模块，以及由约束控制模块所使用的运算法则。本发明利用描述车辆三维模型的运算法则、对已感知到的碰撞事件做出响应、将不同强度的稳健燃油停送信号传输到燃油输送泵的方法和系统，已感知到的碰撞事件通过车辆左右摇晃、前后颠簸、横向、纵向和垂直加速度因子的传感器输入传达。

Description

用于三维燃油停送系统的方法和设备

技术领域

本发明涉及在感知的碰撞事件(crash events)过程中控制车辆燃油输送(fuel delivery)的领域。具体地，本发明涉及利用提供燃油停送阈值(fuelcut-off thresholds)的稳健控制的运算法则控制燃油输送。具体地，本发明涉及一种利用描述车辆三维模型的运算法则、对已感知到的碰撞事件做出响应、将不同强度的稳健燃油停送信号传输到燃油输送泵的方法和系统，已感知到的碰撞事件通过车辆左右摇晃、前后颠簸、横向、纵向和垂直加速度因子的传感器输入传达。阅读了说明书后，本发明的这些和其它方面将变得显而易见。

背景技术

车辆行驶过程中，由于碰撞所导致的左右摇晃或前后颠簸，会导致输油管道破裂和渗漏，如遇到明火或电气短路，撞击火花案，极易引发火灾，给车辆安全带来隐患。因此，需要一种在车辆碰撞时停止燃油输送的方法和装置，以避免安全事故的发生。

发明内容

一方面，本发明涉及一种燃油停送系统，包含：

至少一个纵向和横向加速度传感器；

至少一个左右摇晃率和前后颠簸率传感器；

至少一个卫星纵向和横向加速度传感器；

约束控制模块，其接收来自加速度传感器、左右摇晃率和前后颠簸率传感器以及卫星加速度传感器的数据；

以及由约束控制模块所使用的运算法则，用以在传感器指示车辆超出预先确定的前后颠簸和前后颠簸率、左右摇晃和左右摇晃率、横向或纵向加速度阈值时部署不同强度的燃油停送信号。运算法则最好利用车辆前后颠簸和前后颠簸率、车辆左右摇晃和左右摇晃率或者纵向和横向加速度中的至少一个确定燃油停送。当燃油停送阈值中的一个为零时，燃油停送不能重置。运算法则存在于控制器中，最好存在于约束控制模块中，并且可以利用存储器中填充有预先确定的车辆的纵向、横向、前后颠簸和左右摇晃方向的数据点以及用于该确定的三维模型的等式的地图或表格。燃油停送系统运算法则最好利用以预先确定的车辆的纵向、横向、垂直方向、前后颠簸和左右摇晃方向连同因此而确定的三维等式为基础填充的查找表格。

在另一个实施例中，燃油停送系统运算法则可以利用接收自纵向和横向加速度传感器的数据证实车辆碰撞状况已经发生。

当已经检测到碰撞事件超过预先确定的阈值时，通过具有控制器的电控燃油泵输送的燃油，根据与感知到的碰撞事件相关的传感器输入，允许不同程度或强度的燃油停送发生，其中控制器具有存储器和存在于其中的燃油输送数据。运算法则尤其适合与约束中心模块一起使用，当碰撞传感器感知到达到或超过由运算法则使用的燃油停送阈值的车辆碰撞事件时，约束中心模块控制信号输出到车辆燃油泵，其中燃油停送阈值总体上是三维的。

在另一个实施例中，当以下情况中的至少一种发生时，感知到碰撞事件，即：偏离法向平面的前后颠簸和前后颠簸率预先超过确定阈值、偏离法向平面的左右摇晃和左右摇晃率超过预先确定阈值、横向加速度超过预先确定的阈值或者纵向加速度超过预先确定的阈值时。在另一个实施例中，控制燃油停送的运算法则利用横向、垂直、前后颠簸和左右摇晃方向的输入并且将它们与预先确定的阈值比较，从而确定是否停止燃油输送。运算法则总体上利用以三维输入以及确定上述三维的等式为基础填充的数据地图或查找表格。

在另一个实施例中，本发明涉及一种控制燃油输送并将信号输出到车辆燃油泵的方法。在一个实施例中，该方法包含利用车辆约束中心模块中的运算法则，当碰撞传感器感知到达到或超过由运算法则使用的燃油停送阈值的车辆碰撞条件时，运算法则部署燃油停送信号，其中燃油停送阈值是三维的。

在另一个实施例中，运算法则可以访问查找表格，该查找表格以预先确定的三维模型中速度和转动率变化的最小值和最大值为基础填充有数据，其中三维模型由车辆的横向、垂直、前后颠簸和左右摇晃方向连同用于三维模型的等式分别确定。

阅读了以下对本发明的详细说明后，这些和其它实施例将显而易见。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的用于三维燃油停送系统的设备的示意图(schematic representation)；

图2A是表示横向和纵向行驶方向的车辆连同由此而确定的椭圆的示意图的俯视图，其中车辆被分成四个象限；

图2B是加在详细说明垂直、纵向、横向方向以及前后颠簸和左右摇晃矢量的坐标系上的车辆的立体图；

图3是表示用于左右摇晃、前后颠簸和FSRI(前、侧和后冲击)碰撞情况的燃油停送逻辑之间关系的高层流程图；

图4A是根据燃油停送确定值详细说明左右摇晃率和左右摇晃角的部分软件流程图的示意图；

图4B是根据燃油停送确定值详细说明前后颠簸率和前后颠簸角的本发明的一个实施例的部分软件流程图的示意图；

图4C是根据燃油停送确定值详细说明纵向加速度和横向加速度的本发明的一个实施例的部分软件流程图的示意图；

图5是表示车辆转动的简化模型的示意图；

图6是角和角速率之间的关系的示意图。

具体实施方式

现在转到附图，其中相同的数字指代相同的结构，具体到图1，表示根据本发明的系统的一个实施例的设备的示意图。

具体地，设备或者系统10包含动力控制模块(power control module)12和约束控制模块(restraint control module)14，它们通过控制器局域网(Controller Area Network(CAN))16相互电子通信。动力控制模块和约束控制模块具有其中存在操作规程的存储器(memory)。动力控制模块与智能燃油中继泵(fuel relay pump)22电子通信，燃油中继泵是配有微型芯片的中继泵，其中微型芯片具有存储器和指令，以根据从动力控制模块接收的信号、或者对于感知到碰撞事件而言从约束控制模块接收的信号，从而以下文将要描述的方式控制燃油的输送。

存在于约束控制模块中的是燃油停送运算法则26。约束控制模块通过CAN接收来自车辆传感器的输入，并且将从远程传感器(remotesensors)接收到的信号与存储器中所储存的阈值数据(threshold data)相比较，从而确定碰撞事件是否已经发生。车辆碰撞传感器以本技术领域公知的方式传输与横向、纵向和垂直加速度和减速度以及行驶方向相关的数据。系统包括卫星传感器(satellite sensors)24，其向车辆约束控制模块提供有关纵向和横向加速度、与车辆前后颠簸和左右摇晃姿态相关的前后颠簸率和左右摇晃率的传感器数据输入。如果至少一个、最好是不止一个来自传感器的输入超过约束控制模块中存储器中预先确定的阈值，则通过电连接18将事件通知信号(ENS)传输到不同强度的智能燃油中继泵，并且智能燃油中继泵中的微控制器可以依据所感知到的车辆状况执行不同强度燃油的停送。在另一个实施例中，多余的信号也可以从动力控制模块传输到智能燃油中继泵。

图2A是表示横向和纵向以及因此而形成的椭圆的车辆的俯视图。就这一点而言，共同未决的公布号为2007/0203615A的美国专利申请的全部内容以参考的方式结合于此，犹如在此处全部详细列出。基本上，该系统包括以碰撞事件的严重程度为根据停止燃油供应，碰撞事件的严重程度通过利用沿车辆纵向和横向的加速度的椭圆阈值来估计。系统进一步利用车辆的前后颠簸和左右摇晃，这是US2007/0203615A中描述的系统的改进，其中，除了二维维模型之外，其还包括左右摇晃和前后颠簸角信息以根据三维模型控制燃油停送。

具体地，转到图2B，其表示用于车辆28的左右摇晃和前后颠簸转动的简化模型。加在上面的是垂直轴44、横轴46和纵轴48。前后颠簸49沿横轴，重心51在前述轴的交叉点处，左右摇晃50沿纵轴48。如图5所示，转动轴，即枢轴，在左下角处，而不是在中心CG处。同时考虑图2B和图5，就可以理解，车辆在具有β度倾角的路基上转动α度。通常，

$\mathrm{\δ}=\arctan \left(\frac{B}{A}\right)---\left(1\right)$

其中，A等于左右摇晃翻车事件中车宽的一半，以及前后颠簸翻车事件中前保险杠和重心(CG)之间的距离。B分别等于左右摇晃翻车事件中从地面到CG的距离以及前后颠簸翻车事件中从前保险杠的下缘到CG的距离。

由转动传感器测量的左右摇晃和前后颠簸率可以用来计算左右摇晃和前后颠簸角。阈值计算基于能量守恒定律，

KE＝PE

                                                   (2)

其中，KE指转动动能(rotational kinetic energy)，PE表示势能。

转动动能可以用其转动惯量(moment of inertia)表示。其中N个质点质量m_i以速度v_i移动，转动动能KE等于，

$\mathrm{KE}=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{2}{m}_i{v}_i^2=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{2}{m}_i{(\mathrm{\ω}\·r_i)}^2=\frac{1}{2}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{m}_i\·r_i^2\·{\mathrm{\ω}}^2=\frac{1}{2}\·I_{\mathrm{pivot}}\·{\mathrm{\ω}}^2---\left(3\right)$

其中，ω是共同的角速度。

转动惯量应当从重心处移动到枢轴的位置，即等式

I_枢轴＝I_中心+m(A²+B²)    (4)

其中，I_中心由左右摇晃和前后颠簸转动惯量I_xx和I_yy相应地代替。

车辆的势能由以下关系式给出，

PE＝mg·Δh    (5)

其中，m是质量，g表示地球的重力加速度。Δh是车辆稳定临界重心位置CG和CG的当前位置之差，可以表示为

$\mathrm{\Δh}=\sqrt{A^2+B^2}-\sin (\mathrm{\α}+\mathrm{\β}+\mathrm{\δ})\sqrt{A^2+B^2}=(1-\sin (\mathrm{\α}+\mathrm{\β}+\mathrm{\δ}))\·\sqrt{A^2+B^2}---\left(6\right)$

利用等式2到等式6，出于稳定平衡考虑，左右摇晃角和左右摇晃率的关系可以表示为，

$(1-\sin (\mathrm{\α}+\mathrm{\β}+\mathrm{\δ}))\·\sqrt{A^2+B^2}\·\mathrm{mg}=\frac{1}{2}(I_{\mathrm{center}}+m\·(A^2+B^2))\·{\mathrm{\ω}}_x^2---\left(7\right)$

如果使ω_x＝0，则

α_max＝(90-δ)-β

                              (8)

如果使α＝0，则

${\mathrm{\ω}}_{\max }=\sqrt{\frac{(1-\sin (\mathrm{\β}+\mathrm{\δ}))\·\sqrt{A^2+B^2}\·\mathrm{mg}}{\frac{1}{2}(I_{\mathrm{center}}+m\·(A^2+B^2))}}---\left(9\right)$

以上等式可以应用回归方法进一步简化为一次多项式。该一次多项式可以表示为

α+β＝α·ω+b

其中

α＝-(α_max+β)/ω_maxand

b＝α_max+β    (10)

等式10描述图6中的线条27，表示角和角速率之间的关系。

燃油停送控制运算法则的目的是仅当车辆遭受严重碰撞事件时使燃油供应停止。当与用于乘客保护的车辆左右摇晃运算法则相比时，其目的是进一步等待直到其得到指示严重碰撞事件发生的相关强信号。为了筛选出弱信号，将附加系数引入到简化的公式中以确保触发运算法则时，车辆将要左右摇晃或者前后颠簸。经修改的公式为，

α+β＝a·ω_x+b.c    (11)

其中，c是可调整的系数。

角和角速率之间经修改的关系如图6中的29所示。类似的情况和计算应用于车辆前后颠簸的情况，其中A等于前保险杠和CG之间的距离，B等于前保险杠下缘和CG之间的距离，等式3到11中的左右摇晃率ω_x用车辆前后颠簸率ω_y代替，并且I_xx用I_yy代替。

图3是三维燃油停送控制运算法则96的方块图。信号处理器100通过应用各种不同数值方法(numeric means)处理接收自传感器98的信号。然后，信号被发送到下一个阶段以估计左右摇晃碰撞102、前后颠簸碰撞104和FSRI碰撞106是否超过各自阈值。逻辑回路(Logic loop)108利用来自之前的阶段102、104和106的信息处理所有决定。最后，停止的燃油供应110执行最终决定。

转到图4A到图4C，表示详细说明根据本发明的一个实施例的非限制方法的一个软件流程图。每一个软件流程图相互同时发生，使得约束控制模块和动力控制模块可以基于与接收自碰撞传感器的纵向、横向、垂直、左右摇晃或者前后颠簸数据输入相关的输入确定何时或者是否对智能燃油中继泵启动事件通知信号。图4A与图3的102相关，图4B与图3的104相关，并且图4C与图3的106相关。

具体地，如图4A中所示，方法52从确定左右摇晃率的步骤54和确定左右摇晃角的步骤56以及将那些确定值输入到限制控制模块或动力控制模块开始。步骤58确定左右摇晃角或左右摇晃率是否超过预先确定的左右摇晃角-左右摇晃率阈值。如果没有超过，步骤60则继续正常的燃油输送。如果超过，将控制转到步骤72。步骤68及步骤70与步骤54及步骤56同时发生，步骤68确定车辆的横向加速度，步骤70确定车辆的垂直加速度。步骤72确定横向或垂直加速度是否超过预先确定的横向或垂直加速度阈值。如果超过，软件转到步骤66，中止以预先确定的强度级别供应燃油。如果没有超过，软件返回步骤60。

图4A中所描述的事件发生的同时，如图4B所示，步骤69确定车辆前后颠簸率，步骤71确定车辆前后颠簸角。步骤73确定车辆前后颠簸率或前后颠簸角是否超过预先确定的前后颠簸率-前后颠簸角阈值。如果没有超过，正常的燃油操作在步骤60中继续。如果超过，将控制转到步骤82。与前面所述的事件同步，步骤78确定车辆悬架状况，步骤80确定车辆垂直加速度。步骤82确定车辆悬架状况和/或车辆垂直加速度是否超过预先确定的垂直悬架状况或垂直加速度阈值。如果没有超过，软件转到步骤60。如果超过，软件转到步骤66。

转到图4C，步骤84确定纵向加速度，步骤86确定横向加速度。步骤88确定纵向和横向加速度是否超过预先确定的椭圆阈值。如果没有超过，软件返回步骤60。如果超过，软件转到步骤94。同时，在步骤84和86发生时，步骤90确定来自车辆纵轴的卫星加速度计波形，步骤92确定来自车辆横轴的卫星加速度计波形。步骤94确定来自车辆纵轴或横轴的波形是否超过预先确定的阈值。如果超过，软件返回步骤66。如果没有超过，软件返回步骤60。

尽管已经详细说明了不同的实施例，但本领域的技术人员应当认识到所使用的词语是说明性的词语，而不是限制性的词语。在不背离所附权利要求所详细说明的本发明范围和精神的情况下会存在许多改变和修饰。

Claims (10)

1.一种燃油停送系统，其特征在于包含：

至少一个纵向和横向加速度传感器；

至少一个左右摇晃率和前后颠簸率传感器；

至少一个卫星纵向和横向加速度传感器；

约束控制模块，其接收来自加速度传感器、左右摇晃率和前后颠簸率传感器以及卫星加速度传感器的数据；

由约束控制模块所使用的运算法则，用以在传感器指示车辆超出预先确定的前后颠簸和前后颠簸率、左右摇晃和左右摇晃率、横向或纵向加速度阈值时部署不同强度的燃油停送信号。

2.根据权利要求1所述的燃油停送系统，其特征在于，所述运算法则利用车辆前后颠簸和前后颠簸率、车辆左右摇晃和左右摇晃率或者车辆纵向和横向加速度中的至少一个确定燃油停送。

3.根据权利要求1所述的燃油停送系统，其特征在于，所述运算法则利用以预先确定的车辆的纵向、横向、前后颠簸和左右摇晃方向连同因此确定的三维等式为基础填充有数据点的查找表格。

4.根据权利要求1所述的燃油停送系统，其特征在于，所述运算法则利用来自纵向和横向加速度传感器的数据确定车辆碰撞状况已经发生。

5.根据权利要求1所述的燃油停送系统，其特征在于，燃油由具有控制器的电控燃油泵输送，其中控制器具有存储器并且燃油输送数据存在于存储器中。

6.一种与约束中心模块一起使用的运算法则，其在车辆碰撞传感器感知到达到或超过由运算法则使用的燃油停送阈值的车辆碰撞事件时，控制信号输出到车辆燃油泵，其中燃油停送阈值总体上是三维的。

7.根据权利要求6所述的运算法则，其特征在于，所述燃油停送阈值包含横向加速度、纵向加速度、前后颠簸和前后颠簸率、左右摇晃和左右摇晃率。

8.根据权利要求7所述的运算法则，其特征在于，所述纵向和横向加速度阈值由椭圆阈值确定。

9.一种控制燃油输送并将信号输出到车辆燃油泵的方法，其特征在于，该方法包含：

利用车辆约束中心模块中的运算法则，当碰撞传感器感知到达到或超过由运算法则使用的燃油停送阈值的车辆碰撞条件时，运算法则部署燃油停送信号，其中燃油停送阈值是三维的。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述运算法则可以访问查找表格，该查找表格以预先确定的三维模型中速度和转动率变化的最小值和最大值为基础填充有数据，其中三维模型由车辆的横向、纵向、前后颠簸和左右摇晃方向连同用于三维模型的等式分别确定。

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