CN106314343A - 一种基于翻滚保护的乘用车车外安全气囊及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于翻滚保护的乘用车车外安全气囊及其控制方法，包括第一安全气囊组件、第二安全气囊组件、第三安全气囊组件、第四安全气囊组件、倾角传感器、控制器和侧翻速度传感器，所述第一安全气囊组件和第三安全气囊组件分别安装在车辆两侧的防撞梁A柱上，所述第二安全气囊组件和第四安全气囊组件分别安装在车辆两侧防撞梁C柱上，所述倾角传感器安装在车架重心的刚性部件上，所述侧翻速度传感器安装在车顶两侧，所述控制器与倾角传感器和侧翻速度传感器连接，本发明在车辆上外安装安全气囊组件，当发生侧翻时，通过控制器控制安全气囊组件启动，减轻车身侧翻造成对乘员的伤害。

Description

一种基于翻滚保护的乘用车车外安全气囊及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种基于翻滚保护的乘用车车外安全气囊，尤其适用于乘用车被动安全技术领域。
背景技术
根据NTHSA美国高速公路管理局的的统计数据，翻滚是非常危险的事故形式，比其他类型的碰撞事故有更高的死亡率。在2010年，910万轿车、SUV、皮卡和货车，翻滚事故的发生率仅仅有2.1％。但是翻滚事故的所引起的死亡率却占整个交通事故的35％。仅仅2010年一年，超过有7600人在翻滚事故中死亡，其中有69％的人没有佩戴安全带。
根据2010年交通事故统计，事故形态-四项数据统计：2010年发生翻滚事故5440起，占总数2.48％。但是死亡人数3570，占总数的5.47％。
近年来国内兴起SUV热潮，车身重心高的SUV发生翻滚几率更大，车速的提高和SUV的占有量的增加将会使得国内翻滚发生概率越来越高。
虽然汽车翻车造成的事故在全部交通事故中的比例不大，但由翻车引起的人员伤亡却相当严重。
车顶强度对于车身的侧翻中，对乘员的伤害有着重要影响。目前国内外对于乘用车车顶强度有相关的法规标准，美国的FMVSS 216和国内的GB 2161314-2012对车顶强度有着明确的标准。
国内外的相关标准能够保证车顶强度，但是对于车顶强度能否保护车内乘员的在翻滚过程中的安全国内外还没有明确的结论，因此本设计针对乘用车的车身结构在车外强度较高的A和C柱安装安全气囊在车身翻滚时对车身进行支撑，保护乘员。
发明内容
针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种基于翻滚保护的乘用车车外安全气囊及其控制方法，解决减轻车身侧翻造成对乘员的伤害。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种基于翻滚保护的乘用车车外安全气囊，其特征在于，包括第一安全气囊组件、第二安全气囊组件、第三安全气囊组件、第四安全气囊组件、倾角传感器、控制器和侧翻速度传感器，所述第一安全气囊组件和第三安全气囊组件分别安装在车辆两侧的防撞梁A柱上，所述第二安全气囊组件和第四安全气囊组件分别安装在车辆两侧防撞梁C柱上，所述倾角传感器安装在车架重心的刚性部件上，所述的倾角传感器用于检测车辆倾斜角度值；所述侧翻速度传感器安装在车顶两侧，所述的侧翻速度传感器用于检测传感器与地面的距离变化值；所述倾角传感器和侧翻速度传感器均与控制器连接，控制器根据倾角传感器检测的倾斜角度值判断车辆倾斜角度，根据侧翻速度传感器检测到的所述检测传感器与地面的距离变化值计算出侧翻速度，并对比车辆倾斜角度、侧翻速度与预设的车辆侧翻速度和倾斜角度，控制第一安全气囊组件与第二安全气囊组件或者第三安全气囊组件与第四安全气囊组件启动。
进一步，第一安全气囊组件、第二安全气囊组件、第三安全气囊组件、第四安全气囊组件的安全气囊展开后为三角柱形。
进一步，还包括气囊盖板，所述气囊盖板安装在车辆两侧防撞梁A柱和C柱上。
进一步，所述气囊盖板为塑料制成。
进一步，侧翻速度传感器数量为4个，即第一侧翻速度传感器、第二侧翻速度传感器、第三侧翻速度传感器和第四侧翻速度传感器，所述第一侧翻速度传感器和第三侧翻速度传感器安装在车辆两侧的防撞梁A柱与车顶连接处，所述第二侧翻速度传感器和第四侧翻速度传感器安装在车辆两侧的防撞梁C柱与车顶连接处，控制器与第一侧翻速度传感器、第二侧翻速度传感器、第三侧翻速度传感器和第四侧翻速度传感器连接，当发生侧翻时通过控制器控制第一安全气囊组件与第二安全气囊组件或者第三安全气囊组件与第四安全气囊组件启动顺序。
进一步，基于翻滚保护的乘用车车外安全气囊的控制方法：
S1.在控制器中设定侧翻的临界角度α0为第一预设值，用来判断是否达到车辆侧翻的条件；设定车辆侧翻时临界速度V0为第二预设值，用来判断是否达到车辆侧翻的速度条件；设定车辆侧翻时A柱和C柱临界速度的绝对差值△V0为第三预设值，用来判断车辆侧翻时A柱和C柱是否同时落地的条件。
S2.通过倾角传感器测量出倾斜角度为α；通过第一侧翻速度传感器和第三侧翻速度传感器测量出A柱与地面的实时距离变化值，并通过控制器计算出侧翻速度分别为VA1和VA3；通过第二侧翻速度传感器和第四侧翻速度传感器测量出C柱与地面的实时距离变化值，并通过控制器计算出侧翻速度分别为VC2和VC4。
S3.根据倾斜角度α、VA1、VA3、VC2和VC4，控制器按照以下的逻辑关系来控制第一安全气囊组件与第二安全气囊组件或者第三安全气囊组件与第四安全气囊组件启动顺序：
a.当α＞0，且︱α︱＞α0时，
如果VA1＞VC2，且VA1＞V0，且︱VA1－VC2︱＞△V0时，则控制器先启动第一安全气囊组件，然后延时启动第二安全气囊组件；
如果VA1＜VC2，且VC2＞V0，且︱VA1－VC2︱＞△V0时，则控制器先启动第二安全气囊组件，然后延时启动第一安全气囊组件；
如果VA1＞V0或者VC2＞V0，且︱VA1－VC2︱＜△V0时，则控制器同时启动第二安全气囊组件和第一安全气囊组件；
b.当α＜0，且︱α︱＞α0时，
如果VA3＞VC4，且VA3＞V0，且︱VA3－VC4︱＞△V0时，则控制器先启动第三安全气囊组件，然后延时启动第四安全气囊组件；
如果VA3＜VC4，且VC4＞V0，且︱VA3－VC4︱＞△V0时，则控制器先启动第三安全气囊组件，然后延时启动第四安全气囊组件；
如果VA3＞V0或者VC4＞V0，且︱VA3－VC4︱＜△V0时，则控制器同时启动第三安全气囊组件和第四安全气囊组件。
本发明的有益效果在于：
1.本发明所述的基于翻滚保护的乘用车车外安全气囊，通过在车辆上安装倾角传感器、侧翻速度传感器和安全气囊组件，当发生侧翻时，通过控制器根据倾角传感器和侧翻速度传感器检测的信号控制安全气囊组件启动，减轻车身侧翻造成对乘员的伤害。
2.本发明所述的基于翻滚保护的乘用车车外安全气囊，在乘用车翻滚的时候吸收翻滚能量，减小车体变形，有效减小或阻碍翻滚事故。配合车内原有安全系统能够有效减小汽车在翻滚过程中的乘员伤害。
附图说明
图1为本发明所述气囊组件和传感器安装位置分布图。
图2为本发明所述气囊侧翻时展开效果图。
图3为本发明所述气囊外形图。
图4为本发明所述气囊盖板在门柱位置图。
图中：
1-第一侧翻速度传感器；2-第一安全气囊组件；3-第二安全气囊组件；4-第二侧翻速度传感器；5-侧倾角传感器；6-门柱；7-气囊盖板；8-A柱，9-B柱，10-C柱。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1所示，本发明所述的基于翻滚保护的乘用车车外安全气囊，包括第一安全气囊组件2、第二安全气囊组件3、第三安全气囊组件、第四安全气囊组件、倾角传感器5、控制器和侧翻速度传感器，所述第一安全气囊组件2和第三安全气囊组件分别安装在车辆两侧的防撞梁A柱8上，所述第二安全气囊组件3和第四安全气囊组件分别安装在车辆两侧防撞梁C柱10上，所述倾角传感器5安装在车架重心的刚性部件上，所述侧翻速度传感器安装在车顶两侧，所述的倾角传感器5用于检测车辆倾斜角度值，倾斜角度值用于控制器判断车辆倾斜角度，即倾斜方向，所述的侧翻速度传感器用于检测传感器与地面的距离变化值，通过控制器计算出侧翻速度，所述控制器与倾角传感器5和侧翻速度传感器连接，通过与控制器中预设的车辆侧翻速度和倾斜角度对比，进行逻辑判断，控制第一安全气囊组件2与第二安全气囊组件3或者第三安全气囊组件与第四安全气囊组件启动。
工作过程：当乘用车发生侧翻的瞬间，车辆上安装的倾角传感器5和侧翻速度传感器反馈侧翻速度和倾斜角度同时分别超过第二预设值和第一预设值，控制器同时启动第一安全气囊组件2与第二安全气囊组件3或者第三安全气囊组件和第四安全气囊组件，气囊接触地面的时候安全气囊处于泄气状态，在汽车翻滚过程中起到支撑和吸能效果，减小车身变形并保护乘员。
图2和图3所示，为了保证侧翻时减少玻璃与地面的碰撞，第一安全气囊组件2、第二安全气囊组件3、第三安全气囊组件、第四安全气囊组件的安全气囊展开后为三角柱形。
如图4所示，本发明还包括气囊盖板7，所述气囊盖板安装在车辆两侧防撞梁A柱和C柱上。当发生碰撞的时候，气囊盖板7会被气囊炸开而脱离汽车A柱和C柱。所述气囊盖板7可以采用塑料材料。
结合图1和图2，本发明还可以放置在车顶的侧翻速度传感器数量为4个，即第一侧翻速度传感器1、第二侧翻速度传感器4、第三侧翻速度传感器和第四侧翻速度传感器，所述第一侧翻速度传感器1和第三侧翻速度传感器安装在车辆两侧的防撞梁A柱与车顶连接处，所述第二侧翻速度传感器4和第四侧翻速度传感器安装在车辆两侧的防撞梁C柱与车顶连接处，控制器与第一侧翻速度传感器1、第二侧翻速度传感器4、第三侧翻速度传感器和第四侧翻速度传感器连接。
当发生侧翻时，控制器按照下面的控制步骤，判断第一安全气囊组件2与第二安全气囊组件3或者第三安全气囊组件与第四安全气囊组件启动顺序：
S1.在控制器中设定侧翻的临界角度α0为第一预设值，用来判断是否达到车辆侧翻的条件；设定车辆侧翻时临界速度V0为第二预设值，用来判断是否达到车辆侧翻的速度条件；设定车辆侧翻时A柱和C柱临界速度的绝对差值△V0为第三预设值，用来判断车辆侧翻时A柱和C柱是否同时落地的条件。
S2.通过倾角传感器5测量出倾斜角度为α；通过第一侧翻速度传感器1和第三侧翻速度传感器测量出A柱与地面的实时距离变化值，并通过控制器计算出侧翻速度分别为VA1和VA3；通过第二侧翻速度传感器4和第四侧翻速度传感器测量出C柱与地面的实时距离变化值，并通过控制器计算出侧翻速度分别为VC2和VC4。
S3.根据倾斜角度α、VA1、VA3、VC2和VC4，控制器按照以下的逻辑关系来控制第一安全气囊组件2与第二安全气囊组件3或者第三安全气囊组件与第四安全气囊组件启动顺序：
a.当α＞0，且︱α︱＞α0时，
如果VA1＞VC2，且VA1＞V0，且︱VA1－VC2︱＞△V0时，则控制器先启动第一安全气囊组件2，然后延时启动第二安全气囊组件3。
如果VA1＜VC2，且VC2＞V0，且︱VA1－VC2︱＞△V0时，则控制器先启动第二安全气囊组件3，然后延时启动第一安全气囊组件2。
如果VA1＞V0或者VC2＞V0，且︱VA1－VC2︱＜△V0时，则控制器同时启动第二安全气囊组件3和第一安全气囊组件2。
b.当α＜0，且︱α︱＞α0时，
如果VA3＞VC4，且VA3＞V0，且︱VA3－VC4︱＞△V0时，则控制器先启动第三安全气囊组件，然后延时启动第四安全气囊组件。
如果VA3＜VC4，且VC4＞V0，且︱VA3－VC4︱＞△V0时，则控制器先启动第三安全气囊组件，然后延时启动第四安全气囊组件。
如果VA3＞V0或者VC4＞V0，且︱VA3－VC4︱＜△V0时，则控制器同时启动第三安全气囊组件和第四安全气囊组件。
不同的汽车结构不同，抗翻滚能力不同。本发明所涉及的气囊开启的条件需要考虑车身倾斜角度和汽车的侧翻速度。具体倾斜角度的大小和侧翻速度的大小需通过对不乘用车的车身结构的评估和实验来决定。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于翻滚保护的乘用车车外安全气囊，其特征在于，包括第一安全气囊组件(2)、第二安全气囊组件(3)、第三安全气囊组件、第四安全气囊组件、倾角传感器(5)、控制器和侧翻速度传感器，所述第一安全气囊组件(2)和第三安全气囊组件分别安装在车辆两侧的防撞梁A柱(8)上，所述第二安全气囊组件(3)和第四安全气囊组件分别安装在车辆两侧防撞梁C柱(10)上，所述倾角传感器(5)安装在车架重心的刚性部件上，所述的倾角传感器5用于检测车辆倾斜角度值；所述侧翻速度传感器安装在车顶两侧，所述的侧翻速度传感器用于检测传感器与地面的距离变化值；所述倾角传感器(5)和侧翻速度传感器均与控制器连接，控制器根据倾角传感器(5)检测的倾斜角度值判断车辆倾斜角度，根据侧翻速度传感器检测到的所述检测传感器与地面的距离变化值计算出侧翻速度，并对比车辆倾斜角度、侧翻速度与预设的车辆侧翻速度和倾斜角度，控制第一安全气囊组件(2)与第二安全气囊组件(3)或者第三安全气囊组件与第四安全气囊组件启动。
2.根据权利要求1所述基于翻滚保护的乘用车车外安全气囊，其特征在于，第一安全气囊组件(2)、第二安全气囊组件(3)、第三安全气囊组件、第四安全气囊组件的安全气囊展开后为三角柱形。
3.根据权利要求1所述基于翻滚保护的乘用车车外安全气囊，其特征在于，还包括气囊盖板(7)，所述气囊盖板安装在车辆两侧防撞梁A柱和C柱上。
4.根据权利要求3所述基于翻滚保护的乘用车车外安全气囊，其特征在于，所述气囊盖板(7)为塑料制成。
5.根据权利要求1所述基于翻滚保护的乘用车车外安全气囊，其特征在于，所述侧翻速度传感器数量为4个，即第一侧翻速度传感器(1)、第二侧翻速度传感器(4)、第三侧翻速度传感器和第四侧翻速度传感器，所述第一侧翻速度传感器(1)和第三侧翻速度传感器安装在车辆两侧的防撞梁A柱与车顶连接处，所述第二侧翻速度传感器(4)和第四侧翻速度传感器安装在车辆两侧的防撞梁C柱与车顶连接处，控制器与第一侧翻速度传感器(1)、第二侧翻速度传感器(4)、第三侧翻速度传感器和第四侧翻速度传感器连接，当发生侧翻时通过控制器根据逻辑判断，控制第一安全气囊组件(2)与第二安全气囊组件(3)或者第三安全气囊组件与第四安全气囊组件启动顺序。
6.基于翻滚保护的乘用车车外安全气囊的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.在控制器中设定侧翻的临界角度α0为第一预设值，用来判断是否达到车辆侧翻的条件；设定车辆侧翻时临界速度V0为第二预设值，用来判断是否达到车辆侧翻的速度条件；设定车辆侧翻时A柱和C柱临界速度的绝对差值△V0为第三预设值，用来判断车辆侧翻时A柱和C柱是否同时落地的条件。
S2.通过倾角传感器(5)测量出倾斜角度为α；通过第一侧翻速度传感器(1)和第三侧翻速度传感器测量出A柱与地面的实时距离变化值，并通过控制器计算出侧翻速度分别为VA1和VA3；通过第二侧翻速度传感器(4)和第四侧翻速度传感器测量出C柱与地面的实时距离变化值，并通过控制器计算出侧翻速度分别为VC2和VC4。
S3.根据倾斜角度α、VA1、VA3、VC2和VC4，控制器按照以下的逻辑关系来控制第一安全气囊组件(2)与第二安全气囊组件(3)或者第三安全气囊组件与第四安全气囊组件启动顺序：
a.当α＞0，且︱α︱＞α0时，
如果VA1＞VC2，且VA1＞V0，且︱VA1－VC2︱＞△V0时，则控制器先启动第一安全气囊组件(2)，然后延时启动第二安全气囊组件(3)；
如果VA1＜VC2，且VC2＞V0，且︱VA1－VC2︱＞△V0时，则控制器先启动第二安全气囊组件(3)，然后延时启动第一安全气囊组件(2)；
如果VA1＞V0或者VC2＞V0，且︱VA1－VC2︱＜△V0时，则控制器同时启动第二安全气囊组件(3)和第一安全气囊组件(2)；
b.当α＜0，且︱α︱＞α0时，
如果VA3＞VC4，且VA3＞V0，且︱VA3－VC4︱＞△V0时，则控制器先启动第三安全气囊组件，然后延时启动第四安全气囊组件；
如果VA3＜VC4，且VC4＞V0，且︱VA3－VC4︱＞△V0时，则控制器先启动第三安全气囊组件，然后延时启动第四安全气囊组件；
如果VA3＞V0或者VC4＞V0，且︱VA3－VC4︱＜△V0时，则控制器同时启动第三安全气囊组件和第四安全气囊组件。
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