CN104670145A - 提供汽车安全缓冲的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及汽车安全技术，特别涉及在汽车发生碰撞时向车内乘员提供安全缓冲的方法和装置。按照本发明一个实施例的汽车安全缓冲装置包括：第一～第三气囊，其分别设置于汽车的前部构件内、侧部构件内以及前部构件与侧部构件之间的构件内；加速度测量装置，用于提供汽车的加速度测量信号；与所述加速度测量装置耦合的控制器，其配置为从所述加速度测量信号得到汽车在前向、横向以及前向与横向之间的设定方向上的加速度，并且在所述前向、横向以及设定方向上的加速度小于各自的阈值时，分别触发所述第一、第二和第三气囊。

Description

提供汽车安全缓冲的方法和装置
技术领域
本发明涉及汽车安全技术，特别涉及在汽车发生碰撞时向车内乘员提供安全缓冲的方法和装置。
背景技术
汽车安全缓冲装置或辅助可充气约束系统作为车身被动安全性的辅助装置，愈来愈多地在汽车上采用。研究表明，安装该装置的汽车能够有效降低乘员的死亡率。
汽车安全缓冲装置一般包括传感器、控制器、气体发生器和气囊。传感器和控制器用于判断碰撞的程度，并且产生和输出相应的控制信号；气体发生器根据控制器的输出信号产生点火动作，点燃燃料以向气囊充气，使后者快速膨胀。典型地，气囊被设置在车内前方（正副驾驶位）以及车内前排和后排侧方，此外还可以在车顶也设置气囊。汽车与障碍物之间的碰撞被称为一次碰撞，随后发生的乘员与车内构件的碰撞则被称为二次碰撞。气囊被设计为在一次碰撞之后并且在二次碰撞之前迅速充满气体，以缓和乘员受到的冲击并且吸收碰撞能量，由此减少乘员的伤害程度。
按照车身前部与障碍物的交叠程度可以将一次碰撞分为中等交叠程度碰撞和低度交叠程度碰撞。图1A和1B分别示出了汽车发生中等和低度交叠程度碰撞的示意图。如图1A所示，在发生中等交叠程度碰撞时，车身前部与障碍物的撞击区域分布在一个较大的范围内；如图1B所示，在发生低度交叠程度碰撞时，只有车身前部的边缘部分与障碍物发生撞击。
现有技术的汽车安全缓冲装置一般是针对中等交叠程度碰撞而设计的，其并不适合于低度交叠程度碰撞。碰撞试验结果表明，当发生低度交叠程度碰撞时，大部分车辆的汽车安全缓冲装置都无法提供足够的安全防护。然而，低度交叠程度碰撞是一种经常发生的事故类型并且可能会对乘员造成严重的伤害甚至导致死亡。
可见，迫切需要一种能够提供防护性能更佳的汽车安全缓冲方法和装置。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种使汽车安全缓冲防护性能更佳的控制器。
按照本发明一个实施例的控制器，包括：
输入单元，其配置为接收汽车的加速度测量信号；
输出单元，其配置为输出用于触发第一～第三气囊的控制命令，所述第一～第三气囊分别设置于汽车的前部构件内、侧部构件内以及前部构件与侧部构件之间的构件内；以及
与所述输入单元和输出单元耦合的处理单元，其配置为从所述加速度测量信号得到汽车在前向、横向以及前向与横向之间的设定方向上的加速度，并且在所述前向、横向以及设定方向上的加速度小于各自的阈值时，分别生成触发所述第一、第二和第三气囊的控制命令。
优选地，在上述控制器中，所述设定方向包含第一和第二设定方向，它们分别位于所述前向的左右两侧。
本发明的还有一个目的是提供一种具有更佳防护性能的汽车安全缓冲装置。
按照本发明一个实施例的汽车安全缓冲装置，包括：
第一～第三气囊，其分别设置于汽车的前部构件内、侧部构件内以及前部构件与侧部构件之间的构件内；
加速度测量装置，用于提供汽车的加速度测量信号；
与所述加速度测量装置耦合的控制器，其配置为从所述加速度测量信号得到汽车在前向、横向以及前向与横向之间的设定方向上的加速度，并且在所述前向、横向以及设定方向上的加速度小于各自的阈值时，分别触发所述第一、第二和第三气囊。
优选地，在上述汽车安全缓冲装置中，所述前部构件为汽车方向盘和前面板，所述侧部构件为前车门和后车门，所述前部构件与侧部构件之间的构件为前挡风玻璃与前车门之间的立柱。
优选地，在上述汽车安全缓冲装置中，所述加速度测量装置包括分别提供汽车在前向和横向上的加速度测量信号的传感器。
优选地，在上述汽车安全缓冲装置中，所述设定方向包含第一和第二设定方向，它们分别位于所述前向的左右两侧。
优选地，在上述汽车安全缓冲装置中，所述加速度测量装置包括分别提供汽车在所述第一和第二设定方向上的加速度测量信号的传感器。
优选地，在上述汽车安全缓冲装置中，所述第一和第二设定方向被设置为与前向的夹角在30度～60度之间。
本发明的还有一个目的是提供一种具有更佳防护性能的汽车安全缓冲装置。
在按照本发明一个实施例的通过气囊为汽车提供安全缓冲的方法中，所述气囊包括第一、第二和第三气囊，其分别设置于汽车的前部构件内、侧部构件内以及前部构件与侧部构件之间的构件内，所述方法包括下列步骤：
利用加速度测量装置获取汽车的加速度测量信号；
从所述加速度测量信号得到汽车在前向、横向以及前向与横向之间的设定方向上的加速度；以及
如果确定汽车在所述前向、横向以及设定方向上的加速度小于各自的阈值，则分别触发所述第一、第二和第三气囊。
附图说明
本发明的上述和/或其它方面和优点将通过以下结合附图的各个方面的描述变得更加清晰和更容易理解，附图中相同或相似的单元采用相同的标号表示。
图1A和1B分别示出了汽车发生中等和低度交叠程度碰撞的示意图。
图2为按照本发明一个实施例的汽车安全缓冲装置的示意框图。
图3示出了图2所示第一～第三气囊在汽车前排区域内的布局。
图4为按照本发明另一个实施例的提供汽车安全缓冲方法的流程图。
附图标号列表
20 汽车安全缓冲装置
211 第一气囊
212 第二气囊
213 第三气囊
220 加速度测量装置
230 控制器
231 输入单元
232 处理单元
233 输出单元
240 气体发生器
30 前部构件
40 侧部构件
50 前部构件与侧部构件之间的构件
A 汽车行进方向
B 垂直于汽车行进方向的方向
O 1 和O 2   设定方向。
具体实施方式
下面参照其中图示了本发明示意性实施例的附图更为全面地说明本发明。但本发明可以按不同形式来实现，而不应解读为仅限于本文给出的各实施例。给出的上述各实施例旨在使本文的披露全面完整，从而使对本发明保护范围的理解更为全面和准确。
诸如“包含”和“包括”之类的用语表示除了具有在说明书和权利要求书中有直接和明确表述的单元和步骤以外，本发明的技术方案也不排除具有未被直接或明确表述的其它单元和步骤的情形。
诸如“第一”和“第二”之类的用语并不表示单元在时间、空间、大小等方面的顺序而仅仅是作区分各单元之用，并且对于单元的数量也无限定作用。
以下借助附图具体描述本发明的实施例。
图2为按照本发明一个实施例的汽车安全缓冲装置的示意框图。
如图2所示，按照本实施例的汽车安全缓冲装置20包括第一～第三气囊211、212和213、加速度测量装置220、控制器230和气体发生器240。
图3示出了图2所示第一～第三气囊在汽车前排区域内的布局。如图3所示，除了在汽车的前部构件30和侧部构件40内分别设置第一和第二气囊211、212之外，还在前部构件与侧部构件之间的构件50内增设第三气囊213。需要指出的是，这里所述的“构件”应当广义理解为汽车的各种部件，其既包括构成车身的结构件（例如前后车门、车顶和立柱等），也包括设置在汽车内部的功能性部件（例如方向盘、前面板和仪表板等）。
还需要指出的是，上述“第一气囊”、“第二气囊”和“第三气囊”表示气囊的种类，同一构件内设置的气囊的数量可以是一个、两个或更多个。例如可以将多个第一气囊211设置于汽车前排区域内的方向盘和前面板内，多个第二气囊212设置于两扇前车门内，并且将多个第三气囊213设置于前挡风玻璃与前车门之间的两根立柱（A-立柱）内。在汽车后排区域，多个第二气囊212被设置于两扇后车门内。此外，第一～第三气囊可以被单独开启，也可以组合的方式开启；而且对于同一类型的气囊，其同样可以被单独开启或以组合方式开启。
加速度测量装置220测量汽车的加速度并且将测量信号提供给控制器230。为了测量汽车在整个水平面内的加速度，加速度测量装置220包含两个正交方向上的加速度传感器。例如加速度测量装置220可以配备两个加速度传感器，分别测量汽车沿前进方向或前向（例如图3中箭头所指示的方向A）上和沿垂直于前进方向的横向（例如图3中箭头所指示的方向B）上的加速度。可选地，这两个加速度传感器也可以测量汽车沿其它成对的正交方向（例如图3中箭头所指示的两个方向O 1 和O 2 ）上的加速度。
控制器230与加速度测量装置220耦合，其根据加速度测量信号生成开启第一～第三气囊211-213中的任意一个的控制命令并且提供给气体发生器240。
如图2所示，控制器230包括输入单元231、处理单元232和输出单元233。输入单元231与加速度测量装置220耦合以接收汽车的加速度测量信号。输出单元233与气体发生器240耦合以将处理单元232生成的控制命令传送至气体发生器240，从而触发第一～第三气囊的开启。处理单元232与输入单元231和输出单元233耦合，其根据输入单元231接收的加速度测量信号判断是否需要触发第一～第三气囊211-213中的任意一个，并且当需要触发时，生成相应的控制命令并经输出单元233传送至气体发生器240，从而对相应的气囊进行充气。
以下进一步描述图2所示汽车安全缓冲装置的工作原理。
当汽车安全缓冲装置20进入工作状态后，加速度测量装置220将周期性地测量汽车在两个正交方向上的加速度，并将测量信号发送至控制器230的输入单元231。
在控制器230处，处理单元232将对前向、横向以及前向与横向之间的设定方向上的汽车加速度进行监测，如果有任一方向上的加速度小于一个取值为负数的阈值，则表明汽车极有可能因为碰撞而急剧减速，因此为减缓乘员在该方向上与汽车结构件的撞击，控制器230将借助于气体发生器240触发相应的气囊。具体而言，如果处理单元232判断汽车的前向加速度小于第一阈值TH1，则生成使气体发生器240对第一气囊211进行充气的控制命令并经输出单元233输出至气体发生器240；如果控制器230判断汽车的横向加速度小于第二阈值TH2，则生成使气体发生器240对第二气囊212进行充气的控制命令并经输出单元233输出至气体发生器240；如果控制器230判断汽车在设定方向上的加速度小于第三阈值TH3，则生成使气体发生器240对第三气囊213进行充气的控制命令并经输出单元233输出至气体发生器240。
在本实施例中，设定方向包含如图3箭头所示的第一和第二设定方向O 1 和O 2 ，它们分别位于前向A的左右两侧。优选地，第一和第二设定方向O 1 和O 2 可设置为与前向A的夹角在30度～60度之间。更好地，该夹角取值为45度。
如上所述，在本实施例中，加速度测量装置220配备了两个传感器，分别测量汽车的前向和横向加速度。对于沿设定方向O 1 和O 2 的汽车加速度，通过对汽车前向和横向加速度施行几何变换即可得到。可选地，所配备的两个传感器也可以设置为测量沿设定方向O 1 和O 2 的汽车加速度。或者可选地，可以配备更多的传感器以分别测量汽车的前向、横向和设定方向上的加速度。
在本实施例中，根据实际应用的需要，第一～第三阈值可以取相同的数值，也可以取不同的数值。
图4为按照本发明另一个实施例的提供汽车安全缓冲方法的流程图。为阐述方便起见，这里假设借助图2所示的汽车安全缓冲装置实现本实施例的方法。但是需要指出的是，本发明的原理并不局限于上面描述的汽车安全缓冲装置的具体结构和细节。
如图4所示，在步骤S401中，加速度测量装置220开始测量汽车的加速度并将加速度测量信号提供给控制器230的输入单元231。在本实施例中，加速度测量装置220测量汽车沿两个正交方向上的加速度。正交方向例如可以是图3中箭头所指示的方向A（也即汽车行进方向）和方向B（也即垂直于行进方向的横向），或者图3中箭头所指示的方向O 1 和O 2 。这里假设测量的是汽车在方向A和B上的加速度。
随后执行步骤S402，控制器230的处理单元232根据方向A和B上的加速度测量信号计算得到汽车在方向O 1 和O 2 上的加速度信号。
接着进入步骤S403，处理单元232判断汽车在行进方向A上的加速度是否小于取值为负数的第一阈值TH1。如果确定小于第一阈值TH1，则进入步骤S404；否则，则进入步骤S405。
在步骤S404中，处理单元232经输出单元233向气体发生器240发送控制命令，从而触发设置在汽车前部构件30内的第一气囊211，随后进入步骤S405。
在步骤S405中，处理单元232判断汽车在横向B上的加速度是否小于取值为负数的第二阈值TH2。如果确定小于第二阈值TH2，则进入步骤S406；否则，则进入步骤S407。
在步骤S406中，处理单元232经输出单元233向气体发生器240发送控制命令，从而触发设置在汽车侧部构件40内的第二气囊212，随后进入步骤S407。
在步骤S407中，处理单元232判断汽车在方向O 1 和O 2 中的任意一个上的加速度是否小于取值为负数的第三阈值TH3。如果确定小于第三阈值TH3，则进入步骤S408；否则，则返回步骤S401。
在步骤S408中，处理单元232经输出单元233向气体发生器240发送控制命令，从而触发设置在汽车构件50内的第三气囊213，随后返回步骤S401。
虽然已经展现和讨论了本发明的一些方面，但是本领域内的技术人员应该意识到：可以在不背离本发明原理和精神的条件下对上述方面进行改变，因此本发明的范围将由权利要求以及等同的内容所限定。

Claims (14)

1.一种控制器，其特征在于，包括：
输入单元，其配置为接收汽车的加速度测量信号；
输出单元，其配置为输出用于触发第一～第三气囊的控制命令，所述第一～第三气囊分别设置于汽车的前部构件内、侧部构件内以及前部构件与侧部构件之间的构件内；以及
与所述输入单元和输出单元耦合的处理单元，其配置为从所述加速度测量信号得到汽车在前向、横向以及前向与横向之间的设定方向上的加速度，并且在所述前向、横向以及设定方向上的加速度小于各自的阈值时，分别生成触发所述第一、第二和第三气囊的控制命令。
2.如权利要求1所述的控制器，其中，所述设定方向包含第一和第二设定方向，它们分别位于所述前向的左右两侧。
3.一种汽车安全缓冲装置，其特征在于，包括：
第一～第三气囊，其分别设置于汽车的前部构件内、侧部构件内以及前部构件与侧部构件之间的构件内；
加速度测量装置，用于提供汽车的加速度测量信号；
与所述加速度测量装置耦合的控制器，其配置为从所述加速度测量信号得到汽车在前向、横向以及前向与横向之间的设定方向上的加速度，并且在所述前向、横向以及设定方向上的加速度小于各自的阈值时，分别触发所述第一、第二和第三气囊。
4.如权利要求3所述的汽车安全缓冲装置，其中，所述前部构件为汽车方向盘和前面板，所述侧部构件为前车门和后车门，所述前部构件与侧部构件之间的构件为前挡风玻璃与前车门之间的立柱。
5.如权利要求3所述的汽车安全缓冲装置，其中，所述加速度测量装置包括分别提供汽车在前向和横向上的加速度测量信号的传感器。
6.如权利要求3所述的汽车安全缓冲装置，其中，所述设定方向包含第一和第二设定方向，它们分别位于所述前向的左右两侧。
7.如权利要求6所述的汽车安全缓冲装置，其中，所述加速度测量装置包括分别提供汽车在所述第一和第二设定方向上的加速度测量信号的传感器。
8.如权利要求6所述的汽车安全缓冲装置，其中，所述第一和第二设定方向被设置为与前向的夹角在30度～60度之间。
9.一种通过气囊为汽车提供安全缓冲的方法，其中，所述气囊包括第一、第二和第三气囊，其分别设置于汽车的前部构件内、侧部构件内以及前部构件与侧部构件之间的构件内，其特征在于，所述方法包括下列步骤：
利用加速度测量装置获取汽车的加速度测量信号；
从所述加速度测量信号得到汽车在前向、横向以及前向与横向之间的设定方向上的加速度；以及
如果确定汽车在所述前向、横向以及设定方向上的加速度小于各自的阈值，则分别触发所述第一、第二和第三气囊。
10.如权利要求9所述的通过气囊为汽车提供安全缓冲的方法，其中，所述前部构件为汽车方向盘和前面板，所述侧部构件为前车门和后车门，所述前部构件与侧部构件之间的构件为前挡风玻璃与前车门之间的立柱。
11.如权利要求9所述的通过气囊为汽车提供安全缓冲的方法，其中，所述加速度测量测量信号包括汽车在前向和横向上的加速度测量信号。
12.如权利要求9所述的通过气囊为汽车提供安全缓冲的方法，所述设定方向包含第一和第二设定方向，它们分别位于所述前向的左右两侧。
13.如权利要求12所述的通过气囊为汽车提供安全缓冲的方法，所述加速度测量信号包括汽车在所述第一和第二设定方向上的加速度测量信号。
14.如权利要求12所述的通过气囊为汽车提供安全缓冲的方法，其中，所述第一和第二设定方向被设置为与前向的夹角在30度～60度之间。
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