CN106926806B - 一种安全气囊控制系统及具有该系统的车辆 - Google Patents

一种安全气囊控制系统及具有该系统的车辆 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种安全气囊控制系统及具有该系统的车辆，可避免车内乘员由于安全气囊瞬间膨胀而造成的伤害。所述系统包括中央控制器及与中央控制器连接的外部加速度传感器、乘员约束设备、乘员状态判断模块、乘员距离测量模块及内部加速度传感器。中央控制器根据外部加速度传感器检测的车辆加速度判断是否发生碰撞事故；碰撞事件开始时，中央控制器发出控制信号至乘员约束设备，执行安全带预紧；中央控制器内存储有安全气囊舒展后边沿到安装位置的距离以及安全气囊完全舒展所用的时间，且根据乘员移动的时间和距离、乘员身体的移动方向和速度，中央控制器计算得出安全气囊展开的时间点。

Description

一种安全气囊控制系统及具有该系统的车辆
技术领域
本发明涉及汽车安全气囊控制技术，具体而言，涉及一种安全气囊控制系统及具有该系统的车辆。
背景技术
在车辆发生事故时，安全气囊会以极快的速度和极大地能量瞬间膨胀。如果人员与安全气囊的距离过近，安全气囊不仅无法起到对人员的保护作用，反而会对人员造成巨大伤害。
现有技术中，安全气囊控制器通过获得车辆相对地面的加速度，而未考虑乘员对于车身产生的加速度，然而，车辆对乘员产生的伤害主要取决于身体在车内的冲击。
为避免气囊击伤乘员，安全气囊控制器使用座椅位置作为安全气囊起爆时间的参考。然而，安装在坐垫上的乘员识别传感器造价高昂，且只能获得乘员臀部的相对位置，不能准确判断乘员的前倾趋势，也不能准确推断乘员与安全气囊接触的位置。此外，由于乘员不同的坐姿会改变其身体在车内的相对位置，因此，座椅位置不能准确反应身体在车内的相对位置，修正能力非常有限。当获取信息不足时，安全气囊控制器只能取消安全气囊的功能以避免气囊的伤害，但同时也就取消了气囊的保护作用。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种安全气囊控制系统及具有该系统的车辆，其把乘员身体与安全气囊所在位置的实际距离作为参考条件来调整安全气囊的起爆时机。
根据本发明的一个方面，提供了一种安全气囊控制系统，用于控制车辆安全气囊的爆破，其特征在于，所述控制系统包括中央控制器及与中央控制器连接的外部加速度传感器、乘员约束设备、乘员状态判断模块、乘员距离测量模块及内部加速度传感器，其中，外部加速度传感器用于检测车辆相对于外部环境的加速度，中央控制器根据外部加速度传感器检测的车辆加速度判断是否发生碰撞事故；乘员状态判断模块，用以计算乘员移动的时间和距离；乘员距离测量模块包括一个或多个距离传感器，用以测量乘员身体到安全气囊安装位置的距离；内部加速度传感器，其用于判断乘员身体的移动方向和速度；碰撞事件开始时，中央控制器发出控制信号至乘员约束设备，执行安全带预紧；乘员状态判断模块进行计算乘员移动的时间和距离，内部加速度传感器判断乘员身体的移动方向和速度，并将上述乘员移动的时间和距离、乘员身体的移动方向和速度发送至中央控制器；中央控制器内存储有安全气囊舒展后边沿到安装位置的距离以及安全气囊完全舒展所用的时间，中央控制器计算得出安全气囊展开的时间点，所述时间点满足在安全气囊完全舒展的时间内，身体移动的距离小于身体到安全气囊安装位置与安全气囊舒展距离的差。
作为一种可选的实现方案，所述乘员约束设备包括安全带及安全带预紧装置。
作为一种可选的实现方案，所述安全气囊控制系统用于包括安全带、方向盘和/或扶手箱的车辆，所述乘员距离测量模块包括分别安装于安全带、方向盘和/或扶手箱上的距离传感器。
作为一种可选的实现方案，所述乘员距离测量模块包括安装于安全带上的红外线反射材料和安装于方向盘和/或扶手箱的红外距离传感器。
作为一种可选的实现方案，所述乘员距离测量模块包括两个距离传感器，在方向盘上和/或扶手箱上分别安装一个红外距离传感器。
作为一种可选的实现方案，所述内部加速度传感器安装于安全带上，且内部加速度传感器位于安全带上的位置为安全气囊爆破后与乘员接触的位置。
作为一种可选的实现方案，所述内部加速度传感器和/或距离传感器位置可调节地安装于安全带。
作为一种可选的实现方案，所述安全气囊起爆条件为(ap Td 2)/2+Dd<Ds，其中，Td为安全气囊完全舒展所用的时间，Dd为安全气囊舒展后边沿到安装位置的距离、Td为安全气囊完全舒展所用的时间，ap为身体移动的距离、Ds为乘员身体到安全气囊安装位置的距离。
作为一种可选的实现方案，当不满足条件(ap Td 2)/2+Dd<Ds时，中央控制器禁止安全气囊起爆。
本发明的另一目的在于提供一种车辆，其包括以上任一项所述的安全气囊控制系统。
在本发明的可选技术方案中，所述的安全气囊控制系统及具有该系统的车辆直接获取身体到安全气囊的距离并计算安全范围，可避免车辆碰撞事故中，车内乘员由于安全气囊瞬间膨胀而造成的伤害。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明较佳实施例的安全气囊控制系统示意图；及
图2是根据本发明较佳实施例的安全气囊控制系统的工作流程图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明基于现有技术存在的问题，在引爆安全气囊之前，把乘员身体与安全气囊所在位置的实际距离作为参考条件来调整安全气囊的起爆时机，可以使安全气囊达到更理想的保护效果并避免膨胀对人身的伤害。本发明提供一种具有上述功能的安全气囊控制系统，并提供一种具有该安全气囊控制系统的车辆。
具体地，请参阅图1，本发明的安全气囊控制系统包括中央控制器及与中央控制器连接的外部加速度传感器、乘员约束设备、乘员状态判断模块、乘员距离测量模块及内部加速度传感器。所述外部加速度传感器、乘员约束设备、乘员状态判断模块、乘员距离测量模块及内部加速度传感器与中央控制器之间具有信号传输。
其中，外部加速度传感器用于检测车辆相对于外部环境的加速度，中央控制器根据外部加速度传感器检测的车辆加速度判断是否发生碰撞事故。
乘员约束设备包括安全带及安全带预紧装置。
乘员状态判断模块，用以计算乘员移动的时间和距离。
乘员距离测量模块包括一个或多个距离传感器，用以测量乘员身体到安全气囊安装位置的距离Ds。乘员距离测量模块也可以包括分别安装于安全带、方向盘和/或扶手箱上的距离传感器。在本发明的一个实施例中，乘员距离测量模块包括安装于安全带上的红外线反射材料和安装于方向盘和/或扶手箱的红外距离传感器。可以理解，红外线反射材料用于提高红外距离传感器的感知精度。较佳地，乘员距离测量模块包括两个距离传感器，即，在方向盘上和/或扶手箱上分别安装一个红外距离传感器，两个传感器用于测量距离校正和提高采样频率，且两个传感器相互修正测量结果，交替采样以降低测量周期。
内部加速度传感器，其用于判断乘员身体相对于车体的移动方向和速度。乘员身体相对于车体向前移动的加速度ap，通过该内部加速度传感器获得。如图2所示，本实施例中，内部加速度传感器安装于安全带上，较佳地，内部加速度传感器位于安全带上的位置为安全气囊爆破后与乘员接触的位置。该内部加速度传感器和/或距离传感器可调节地安装于安全带，以使内部加速度传感器在安全带上的位置可以调整，以便不同的乘员使用时可以将内部加速度传感器的位置调至其与安全气囊接触的适当位置，例如胸部位置。
中央控制器内存储有安全气囊舒展后边沿到安装位置的距离Dd以及安全气囊完全舒展所用的时间Td，所述距离Dd和时间Td分别由安全气囊的产品参数及实验获得。
乘员距离测量模块获得乘员身体到安全气囊安装位置的距离Ds，并将距离Ds发送至中央控制器。中央控制器通过计算获得乘员身体前倾或向前移动的距离Dp，且保证在安全气囊完全舒展的时间Td内，身体相对车体移动的距离Dp要小于身体到安全气囊安装位置的距离Ds与安全气囊舒展距离Dd的差，以及乘员身体向前移动的时间Tp不大于安全气囊完全舒展所用的时间Td。当Tp＝Td时，要求Dp<Ds-Dd。
假定碰撞开始前，身体相对车辆为静止状态，则
Dp＝(ap Tp 2)/2＝(ap Td 2)/2；
由此可推，安全气囊完全舒展所用的时间Td在符合(ap Td 2)/2+Dd<Ds这一条件时，可避免安全气囊舒展过程中与乘员身体接触。其中Dd、Td为常量，ap、Ds为测量量。
当条件不满足时，应当禁止安全气囊起爆。上述Dp、ap的值为负时代表身体向座椅方向移动，本公式依然适用。
请进一步结合图2，本发明所述的安全气囊控制系统的工作流程如下：
步骤S1：收集车辆加速度，由外部加速传感器来检测车辆加速度。
步骤S2：判断碰撞事件开始。中央控制器根据外部加速传感器检测的车辆加速度判断是否为碰撞事件，若是，进入步骤S3；若否，返回步骤S1，继续收集车辆加速度。
步骤S3：收集乘员状态信息，包括乘员移动的时间和距离、乘员身体的移动方向和速度。在本步骤中，碰撞事件开始时，中央控制器发出控制信号至乘员约束设备，执行安全带预紧。乘员状态判断模块进行计算乘员移动的时间和距离，内部加速度传感器判断乘员身体的移动方向和速度，并将上述乘员移动的时间和距离、乘员身体的移动方向和速度发送至中央控制器。
步骤S4：收集乘员距离。乘员距离测量模块获得乘员身体到安全气囊安装位置的距离Ds，并将距离Ds发送至中央控制器。
步骤S5：计算得出安全气囊展开的时间点。本步骤中，需满足条件(ap Td 2)/2+Dd<Ds。当乘员相对车体前倾较快或乘员身体到安全气囊安装位置的距离Ds较近时，提前收紧安全带、提前展开安全气囊。当条件不满足时，禁止安全气囊起爆。当乘员前倾较慢或乘员身体到安全气囊安装位置的距离Ds较远时，延迟安全气囊展开或提前安全气囊的第二级展开。此处的第二级展开适用于二级气囊，即二阶段非常规气囊，其具有第一级展开和第二级展开功能，有两个点火器分别予以不同的点火时间，安全气囊根据碰撞时间、碰撞车速、碰撞力度来控制调整安全气囊展开的速度和充气时间。如果撞击时车速较低，力度不猛烈，执行安全气囊第一级展开；发生更强烈撞碰时会引发安全气囊的第二级展开。
从另一个角度，本发明还提供一种具有上述安全气囊控制系统的车辆。
综上所述，本发明所述的安全气囊控制系统及具有该系统的车辆直接获取身体到安全气囊的距离并计算安全范围，可避免车辆碰撞事故中，车内乘员由于安全气囊瞬间膨胀而造成的伤害。本发明可以替代座椅位置传感器和乘员感知传感器在被动安全系统中的应用。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种安全气囊控制系统，用于控制车辆安全气囊的爆破，其特征在于，所述控制系统包括中央控制器及与中央控制器连接的外部加速度传感器、乘员约束设备、乘员状态判断模块、乘员距离测量模块及内部加速度传感器，其中，
外部加速度传感器用于检测车辆相对于外部环境的加速度，中央控制器根据外部加速度传感器检测的车辆加速度判断是否发生碰撞事故；
乘员状态判断模块，用以计算乘员移动的时间和距离；
乘员距离测量模块包括一个或多个距离传感器，用以测量乘员身体到安全气囊安装位置的距离；
内部加速度传感器，其用于判断乘员身体的移动方向和速度；
所述乘员约束设备包括安全带及安全带预紧装置；碰撞事件开始时，中央控制器发出控制信号至乘员约束设备，执行安全带预紧；乘员状态判断模块进行计算乘员移动的时间和距离，内部加速度传感器判断乘员身体的移动方向和速度，并将上述乘员移动的时间和距离、乘员身体的移动方向和速度发送至中央控制器；
中央控制器内存储有安全气囊舒展后边沿到安装位置的距离以及安全气囊完全舒展所用的时间，中央控制器计算得出安全气囊展开的时间点，所述时间点满足在安全气囊完全舒展的时间内，身体移动的距离小于身体到安全气囊安装位置与安全气囊舒展距离的差。
2.根据权利要求1所述的安全气囊控制系统，其特征在于，所述安全气囊控制系统用于包括安全带、方向盘和/或扶手箱的车辆，所述乘员距离测量模块包括分别安装于安全带、方向盘和/或扶手箱上的距离传感器。
3.根据权利要求2所述的安全气囊控制系统，其特征在于，所述乘员距离测量模块包括安装于安全带上的红外线反射材料和安装于方向盘和/或扶手箱的红外距离传感器。
4.根据权利要求2所述的安全气囊控制系统，其特征在于，所述乘员距离测量模块包括两个距离传感器，在方向盘上和/或扶手箱上分别安装一个红外距离传感器。
5.根据权利要求2所述的安全气囊控制系统，其特征在于，所述内部加速度传感器安装于安全带上，且内部加速度传感器位于安全带上的位置为安全气囊爆破后与乘员接触的位置。
6.根据权利要求2所述的安全气囊控制系统，其特征在于，所述内部加速度传感器和/或距离传感器位置可调节地安装于安全带。
7.根据权利要求1所述的安全气囊控制系统，其特征在于，所述安全气囊起爆条件为(apTd 2)/2+Dd<Ds，其中，Td为安全气囊完全舒展所用的时间，Dd为安全气囊舒展后边沿到安装位置的距离、ap为乘员身体相对于车体向前移动的加速度、Ds为乘员身体到安全气囊安装位置的距离。
8.根据权利要求7所述的安全气囊控制系统，其特征在于，当不满足条件(ap Td 2)/2+Dd<Ds时，中央控制器禁止安全气囊起爆。
9.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括权利要求1-8任一项所述的安全气囊控制系统。
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