CN104401285A - 一种自动适应车内乘员类型的约束系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明创造提供一种自动适应车内乘员类型的约束系统及其控制方法，包括各部位气囊、安全带、前方碰撞检测传感器、侧方碰撞检测传感器、车内实时图像采集系统、车辆状态及车速接口、座椅前部传感器、座椅后部传感器和数据处理、分析及控制单元；所述数据处理、分析及控制单元的输入端分别与各传感器、车内实时图像采集系统相连接，所述数据处理、分析及控制单元的输出端分别与各部位气囊的启动控制装置以及安全带预紧控制装置相连接。本发明创造的优点是：根据乘员类型对安全带预紧量、限力阈值、气囊充气量和充气快慢等进行合理控制，使乘员约束系统对各类型乘员都能提供最大限度的缓冲和保护功效。

Description

一种自动适应车内乘员类型的约束系统及其控制方法

技术领域

本发明创造属于车辆安全技术领域，尤其是涉及一种能够自动适应车内不同乘员类型的乘员约束系统及其控制方法。

背景技术

乘用车辆在道路交通过程中发生可能危害乘员安全的碰撞时，其车内安全气囊将会自动打开、安全带将会自动预紧和限力，通过气囊和安全带这些乘员约束系统的合理响应保护内部乘员免受剧烈冲击和碰撞。车辆在设计过程中对气囊大小、展开时间、充气速度、安全带预紧时间、预紧力、最大限制力等参数进行了合理匹配，以保证车辆在发生道路交通事故时，能够最大限度的保护乘员安全。

目前乘用车辆在设计中仅针对标准乘员进行了安全气囊、安全带等约束系统的设计和匹配，在事故突发时，乘员约束系统并不能针对内部乘员的不同身高、体重、体型等因素进行自动调节，当车内乘员如果与标准乘员差异较大时，导致乘员约束系统不能较好保护乘员，甚至会加重乘员的伤害情况。

发明内容

本发明创造要解决的问题是提供一种自动适应车内乘员类型的约束系统及其控制方法，以保证在实际交通事故中根据乘员身高、体重以及其他方面的差异调节气囊充气量，最大限度的保证内部乘员安全。

为解决上述技术问题，本发明创造采用的技术方案是：一种自动适应车内乘员类型的约束系统，包括正面气囊、腿部气囊、侧面气囊、侧面气帘和安全带，所述正面气囊、腿部气囊、侧面气囊、侧面气帘和安全带设置在车辆常规位置，还还包括前方碰撞检测传感器、侧方碰撞检测传感器、车内实时图像采集系统、车辆状态及车速接口、座椅前部传感器、座椅后部传感器和数据处理、分析及控制单元；

所述车辆状态及车速接口内部包括车辆行驶状态传感器和车辆行驶速度传感器；

所述前方碰撞检测传感器置于车体头部，所述侧方碰撞检测传感器置于车体侧壁，所述车内实时图像采集系统置于车厢内前端上部且与驾驶员相对的位置，所述车辆状态及车速接口固定在驾驶控制面板上，所述座椅前部传感器和座椅后部传感器分别固定在座椅的前部和后部，所述数据处理、分析及控制单元设置在车厢内部；

所述数据处理、分析及控制单元的输入端分别与前方碰撞检测传感器、侧方碰撞检测传感器、车内实时图像采集系统、座椅前部传感器、座椅后部传感器、车辆状态及车速接口内的车辆行驶状态传感器和车辆行驶速度传感器相连接，所述数据处理、分析及控制单元的输出端分别与正面气囊、腿部气囊、侧面气囊、侧面气帘的启动控制装置以及安全带预紧控制装置相连接。

一种自动适应车内乘员类型的约束系统控制方法，所述座椅前部传感器和座椅后部传感器测量座椅上乘员的质量M和臀部距座椅滑轨最前端距离BL；所述车内实时图像采集系统实时测量乘员胸部与气囊间距CL、头部与气囊间距HL、上半身高度UL和肩部距侧面B柱间距SL；所述车辆行驶状态传感器测量车辆是否处于工作状态，如果是则输出信号1，不是则输出信号0；所述前方碰撞检测传感器检测车辆前方是否发生碰撞，如果有则输出FT＝1，如果没有则输出FT＝0；所述侧方碰撞检测传感器检测车辆侧方是否发生碰撞，如果有则输出ST＝1，如果没有则输出ST＝0；

通过测量乘员体重M和上半身高度UL根据中国人体征特点医学统计表推算乘员大腿长度，根据乘员大腿长度、臀部距座椅滑轨最前端距离BL和座椅仪表板间距可以计算得出乘员膝部距仪表板相对间距KL；

通过测得乘员体重M和上半身高度UL推算乘员体型，根据车辆行驶速度V和乘员体型，通过查询新车安全标定设定表得出发生交通事故时对该乘员保护最有利的气囊起爆时间点，及这时胸部距安全气囊间距CLX、头部距安全气囊间距HLX、膝部距膝部气囊间距KLX和肩部距侧方B柱间距SLX，并将这四个参数输入数据处理、分析及控制单元内对应的判断器；

通过车辆行驶速度是否大于约束系统启动底线值V0的判断信号和前方碰撞检测传感器是否测得碰撞信号给出气囊和安全带是否允许起爆的信号，并且车辆只要处于工作状态，该气囊和安全带允许起爆的信号一旦给出将被一直保持；

如果上述实时测得KL一旦小于KLX，且座椅测得乘员体重M>0，且正碰已经发生，气囊允许起爆信号已经给出，该腿部气囊将被起爆；

如果上述实时一旦测得CL小于CLX或者HL小于HLX，且座椅测得乘员体重M>0，且正碰已经发生，气囊允许起爆信号已经给出，该正面气囊将被起爆；

通过测得乘员体重M和上半身高度UL推算乘员体型大小，根据车辆行驶速度V和乘员体型大小查表得出发生交通事故时对该成员保护最有利的安全带限力值，且一旦发生前方碰撞安全带允许起爆信号已经给出，且座椅测得乘员体重M>0，则该安全带限力将被设定为查表所得最佳限力值；

一旦车辆发生前方碰撞，安全带允许起爆信号被给出，且座椅测得乘员体重M>0，则该安全带预紧装药将被起爆；

通过侧方碰撞检测传感器检测是否发生侧面碰撞，一旦车辆发生侧方碰撞，且座椅测得乘员体重M>0，侧面气囊允许起爆信号将被给出，该信号一旦给出后只要座椅上还有乘员即M>0，则该信号一直被保持；如果上述实时测得SL小于SLX，且侧面气囊允许起爆信号已经给出，该对应的侧面气囊将被起爆。

本发明创造具有的优点和积极效果是：本发明创造能够调节安全带和安全气囊等约束系统在最佳时刻进行预紧和充气，并且根据乘员类型对安全带预紧量、限力阈值、气囊充气量和充气快慢等进行合理控制，使乘员约束系统对各类型乘员都能提供最大限度的缓冲和保护功效，该控制方法的使用有益于降低道路交通事故中人员伤亡比例和乘员伤害程度。

附图说明

图1是本发明创造内部配置示意图；

图2是本发明创造原理示意图；

图3是本发明创造控制方法逻辑框图；

图中：1-前方碰撞检测传感器，2-侧方碰撞检测传感器，3-车内实时图像采集系统，4-车辆状态及车速接口5-座椅前部传感器，6-座椅后部传感器，7-数据处理、分析及控制单元，8-正面气囊，9-腿部气囊，10-侧面气囊，11-侧面气帘，12-安全带。

具体实施方式

下面结合附图对本发明创造的具体实施例做详细说明。

如图1所示，一种自动适应车内乘员类型的约束系统，包括正面气囊8、腿部气囊9、侧面气囊10、侧面气帘11和安全带12，所述正面气囊8、腿部气囊9、侧面气囊10、侧面气帘11和安全带12设置在车辆常规位置，还包括前方碰撞检测传感器1、侧方碰撞检测传感器2、车内实时图像采集系统3、车辆状态及车速接口4、座椅前部传感器5、座椅后部传感器6和数据处理、分析及控制单元7；

所述车辆状态及车速接口4内部设有车辆行驶状态传感器和车辆行驶速度传感器；

所述前方碰撞检测传感器1置于车体头部，所述侧方碰撞检测传感器2置于车体侧壁，所述车内实时图像采集系统3置于车厢内前端上部且与驾驶员相对的位置，以能够检测到车内实时情况及驾驶员基本资料的位置为准，所述车辆状态及车速接口4固定在驾驶控制面板上，所述座椅前部传感器5和座椅后部传感器6分别固定在座椅的前部和后部，所述数据处理、分析及控制单元7设置在车厢内部；

所述数据处理、分析及控制单元7的输入端分别与前方碰撞检测传感器1、侧方碰撞检测传感器2、车内实时图像采集系统3、座椅前部传感器5、座椅后部传感器5、车辆状态及车速接口4内的车辆行驶状态传感器和车辆行驶速度传感器相连接，所述数据处理、分析及控制单元7的输出端分别与正面气囊8、腿部气囊9、侧面气囊10、侧面气帘11的启动控制装置以及安全带12预紧控制装置相连接。

如图2所示，本发明创造的设计原理为：通过座椅前部传感器5和座椅后部传感器6实时监测乘员体重和乘员乘坐位置；通过车内实时图像采集系统3收集数据，该数据包括乘员头部和胸部距气囊的位置间距、乘员侧方肩部距车门的位置间距等，将数据传输至数据处理、分析及控制单元内的判断器内进行数据分析；通过车辆行驶状态传感器和车辆行驶速度传感器以及前方碰撞检测传感器1和侧方碰撞检测传感器2实时检测车辆状态；根据上述装置所获得的信息通过数据分析计算得出乘员身体各部位与各气囊间的间距，通过对采集得到的乘员姿态信息和车辆是否发生碰撞等信息确定气囊和安全带的起爆时刻和限力等级，以达到乘员约束系统对各类乘员都能得到最大限度的缓冲和保护功效。

如图3所示，一种自动适应车内乘员类型的约束系统控制方法，所述座椅前部传感器5和座椅后部传感器6测量座椅上乘员的质量M和臀部距座椅滑轨最前端距离BL；所述车内实时图像采集系统3实时测量乘员胸部与气囊间距CL、头部与气囊间距HL、上半身高度UL和肩部距侧面B柱间距SL；所述车辆行驶状态传感器测量车辆是否处于工作状态，如果是则输出信号1，不是则输出信号0；所述前方碰撞检测传感器1检测车辆前方是否发生碰撞，如果有则输出FT＝1，如果没有则输出FT＝0；所述侧方碰撞检测传感器2检测车辆侧方是否发生碰撞，如果有则输出ST＝1，如果没有则输出ST＝0；

通过测量乘员体重M和上半身高度UL推算乘员大腿长度，根据乘员大腿长度、臀部距座椅滑轨最前端距离BL和座椅仪表板间距可以计算得出乘员膝部距仪表板相对间距KL；

通过测得乘员体重M和上半身高度UL推算乘员体型，根据车辆行驶速度V和乘员体型，通过查表得出发生交通事故时对该乘员保护最有利的气囊起爆时间点，及这时胸部距安全气囊间距CLX、头部距安全气囊间距HLX、膝部距膝部气囊间距KLX和肩部距侧方B柱间距SLX，并将这四个参数输入数据处理、分析及控制单元内对应的判断器；

通过车辆行驶速度是否大于约束系统启动底线值V0的判断信号和前方碰撞检测传感器1是否测得碰撞信号给出气囊和安全带是否允许起爆的信号，并且车辆只要处于工作状态，该气囊和安全带允许起爆的信号一旦给出将被一直保持；

如果上述实时测得KL一旦小于KLX，且座椅测得乘员体重M>0，且正碰已经发生，气囊允许起爆信号已经给出，该腿部气囊9将被起爆；

如果上述实时一旦测得CL小于CLX或者HL小于HLX，且座椅测得乘员体重M>0，且正碰已经发生，气囊允许起爆信号已经给出，该正面气囊8将被起爆；

通过测得乘员体重M和上半身高度UL推算乘员体型大小，根据车辆行驶速度V和乘员体型大小查表得出发生交通事故时对该成员保护最有利的安全带限力值，且一旦发生前方碰撞安全带允许起爆信号已经给出，且座椅测得乘员体重M>0，则该安全带限力将被设定为查表所得最佳限力值；

一旦车辆发生前方碰撞，安全带允许起爆信号被给出，且座椅测得乘员体重M>0，则该安全带预紧装药将被起爆；

通过侧方碰撞检测传感器2检测是否发生侧面碰撞，一旦车辆发生侧方碰撞，且座椅测得乘员体重M>0，侧面气囊10允许起爆信号将被给出，该信号一旦给出后只要座椅上还有乘员即M>0，则该信号一直被保持；如果上述实时测得SL小于SLX，且侧面气囊10允许起爆信号已经给出，该对应的侧面气囊10将被起爆。

以上控制方法根据乘员类型对安全带预紧量、限力阈值、气囊充气量和充气快慢等进行合理控制，达到乘员约束系统对各类型乘员都能提供最大限度的缓冲和保护功效的设计目的。

以上对本发明创造的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明创造的专利涵盖范围之内。

Claims (2)

1.一种自动适应车内乘员类型的约束系统，包括正面气囊、腿部气囊、侧面气囊、侧面气帘和安全带，所述正面气囊、腿部气囊、侧面气囊、侧面气帘和安全带设置在车辆常规位置，其特征在于：还包括前方碰撞检测传感器、侧方碰撞检测传感器、车内实时图像采集系统、车辆状态及车速接口、座椅前部传感器、座椅后部传感器和数据处理、分析及控制单元；

所述车辆状态及车速接口内部包括车辆行驶状态传感器和车辆行驶速度传感器；

所述前方碰撞检测传感器置于车体头部，所述侧方碰撞检测传感器置于车体侧壁，所述车内实时图像采集系统置于车厢内前端上部且与驾驶员相对的位置，所述车辆状态及车速接口固定在驾驶控制面板上，所述座椅前部传感器和座椅后部传感器分别固定在座椅的前部和后部，所述数据处理、分析及控制单元设置在车厢内部；

所述数据处理、分析及控制单元的输入端分别与前方碰撞检测传感器、侧方碰撞检测传感器、车内实时图像采集系统、座椅前部传感器、座椅后部传感器、车辆状态及车速接口内的车辆行驶状态传感器和车辆行驶速度传感器相连接，所述数据处理、分析及控制单元的输出端分别与正面气囊、腿部气囊、侧面气囊、侧面气帘的启动控制装置以及安全带预紧控制装置相连接。

2.一种自动适应车内乘员类型的约束系统控制方法，其特征在于：

所述座椅前部传感器和座椅后部传感器测量座椅上乘员的质量M和臀部距座椅滑轨最前端距离BL；所述车内实时图像采集系统实时测量乘员胸部与气囊间距CL、头部与气囊间距HL、上半身高度UL和肩部距侧面B柱间距SL；所述车辆行驶状态传感器测量车辆是否处于工作状态，如果是则输出信号1，不是则输出信号0；所述前方碰撞检测传感器检测车辆前方是否发生碰撞，如果有则输出FT＝1，如果没有则输出FT＝0；所述侧方碰撞检测传感器检测车辆侧方是否发生碰撞，如果有则输出ST＝1，如果没有则输出ST＝0；

通过测量乘员体重M和上半身高度UL推算乘员大腿长度，根据乘员大腿长度、臀部距座椅滑轨最前端距离BL和座椅仪表板间距可以计算得出乘员膝部距仪表板相对间距KL；

通过测得乘员体重M和上半身高度UL推算乘员体型，根据车辆行驶速度V和乘员体型，通过查表得出发生交通事故时对该乘员保护最有利的气囊起爆时间点，及这时胸部距安全气囊间距CLX、头部距安全气囊间距HLX、膝部距膝部气囊间距KLX和肩部距侧方B柱间距SLX，并将这四个参数输入数据处理、分析及控制单元内对应的判断器；

通过车辆行驶速度是否大于约束系统启动底线值V0的判断信号和前方碰撞检测传感器是否测得碰撞信号给出气囊和安全带是否允许起爆的信号，并且车辆只要处于工作状态，该气囊和安全带允许起爆的信号一旦给出将被一直保持；

如果上述实时测得KL一旦小于KLX，且座椅测得乘员体重M>0，且正碰已经发生，气囊允许起爆信号已经给出，该腿部气囊将被起爆；

如果上述实时一旦测得CL小于CLX或者HL小于HLX，且座椅测得乘员体重M>0，且正碰已经发生，气囊允许起爆信号已经给出，该正面气囊将被起爆；

通过测得乘员体重M和上半身高度UL推算乘员体型大小，根据车辆行驶速度V和乘员体型大小查表得出发生交通事故时对该成员保护最有利的安全带限力值，且一旦发生前方碰撞安全带允许起爆信号已经给出，且座椅测得乘员体重M>0，则该安全带限力将被设定为查表所得最佳限力值；

一旦车辆发生前方碰撞，安全带允许起爆信号被给出，且座椅测得乘员体重M>0，则该安全带预紧装药将被起爆；

通过侧方碰撞检测传感器检测是否发生侧面碰撞，一旦车辆发生侧方碰撞，且座椅测得乘员体重M>0，侧面气囊允许起爆信号将被给出，该信号一旦给出后只要座椅上还有乘员即M>0，则该信号一直被保持；如果上述实时测得SL小于SLX，且侧面气囊允许起爆信号已经给出，该对应的侧面气囊将被起爆。