CN108367723A - 针对车辆的快速翻滚和慢速翻滚的加速度感测 - Google Patents

Abstract

一种用于在快速翻滚事件或慢速翻滚事件期间操作车辆中的约束装置的方法和系统包括侧向加速度传感器和角速率传感器。当车辆的角速率和竖直加速度预测到车辆侧翻时，系统对来自侧向加速度传感器的侧向加速度进行积分以获得翻滚速度。当侧向加速度大于快速侧向加速度阈值并且翻滚速度大于快速翻滚速度阈值时，系统提供快速翻滚事件输出。当侧向加速度小于快速侧向加速度阈值且大于慢速侧向加速度阈值同时翻滚速度大于慢速翻滚速度阈值时，系统提供慢速翻滚事件输出。系统基于翻滚事件操作约束装置。

Description

针对车辆的快速翻滚和慢速翻滚的加速度感测

技术领域

本发明涉及一种用于针对车辆确定快速翻滚事件（诸如，路缘绊倒侧翻事件）和慢速翻滚事件（诸如，泥土绊倒侧翻事件）的侧翻感测系统和方法。这些事件被用于控制侧气囊可充气帘和安全带预紧器。

背景技术

存在不同类型的侧翻事件。当车辆沿向前方向行驶时，车辆能够被卷入向上侧翻事件或者向下侧翻事件的任一者中。当车辆行驶并倾斜超过其稳定角度时，车辆能够被卷入非绊倒侧翻事件中。

当车辆侧向地滑动并撞到障碍物时，车辆能够被卷入绊倒侧翻事件中。例如，车辆能够被卷入泥土绊倒侧翻事件或路缘绊倒侧翻事件中。当车辆初始地在道路上行驶，并开始滑动使得车辆离开道路时，发生泥土绊倒或慢速侧翻事件。当车辆滑离道路时，车辆的车轮可接触非铺筑地面、草或泥土。泥土可在车辆的车轮附近积聚，并且形成泥土的唇状物或泥土墩。土墩可达到足够的大小或构型，使得其充当车辆越过的障碍，且因此，引起导致泥土绊倒侧翻事件的侧向加速度。当车辆初始地在道路上行驶，并且然后向侧旁滑动使一个或多个车轮撞击充当车轮越过的障碍的路缘，且因此引起大于在慢速翻滚事件期间的侧向加速度的侧向加速度，从而导致路缘绊倒侧翻事件时，发生快速或路缘绊倒侧翻事件。在这类情况下，侧向撞击力通常抵靠障碍物（诸如，路缘）被施加，其大于泥土绊倒事件的侧向撞击力。

一种现有技术布置使用时间阈值来禁止迟气囊展开。所述布置包括用于泥土与绊倒路缘两者的仅一个计时器。出于各种原因，基于时间的布置不受青睐。本发明的目标是提供一种用于确定并区分慢速翻滚事件和快速翻滚事件的布置。对于慢速翻滚事件，仅操作预紧器。对于快速翻滚事件，操作预紧器，并且展开侧气囊可充气帘。

发明内容

在一个实施例中，本发明提供一种在快速翻滚事件或慢速翻滚事件期间操作车辆中的至少一个约束装置的方法，所述方法包括：感测车辆的侧向加速度；感测车辆的竖直加速度；感测车辆的角速率；对侧向加速度进行积分以获得翻滚速度（roll rate velocity）；根据角速率和竖直加速度来预测车辆侧翻；当预测到车辆侧翻并且侧向加速度大于快速侧向加速度阈值且翻滚速度大于快速翻滚速度阈值时，设定快速翻滚事件输出；以及响应于快速翻滚事件输出来操作车辆的约束装置。

在一个实施例中，响应于快速翻滚事件输出来操作至少一个约束装置包括展开侧气囊、展开可充气帘和操作安全带预紧器。

在另一个实施例中，当预测到车辆侧翻并且侧向加速度小于快速侧向加速度阈值且大于慢速侧向加速度阈值且翻滚速度大于慢速翻滚速度阈值时，所述方法提供慢速翻滚事件输出，并且响应于慢速翻滚事件来操作约束装置包括操作安全带预紧器。

一个实施例当侧向加速度和翻滚速度既不产生快速翻滚事件输出也不产生慢速翻滚事件输出时提供合理性误差。

在另一个实施例中，响应于慢速翻滚事件输出来操作至少一个约束装置被限制为操作安全带预紧器。

在另一个实施例中，慢速翻滚事件是泥土绊倒侧翻事件且快速翻滚事件是路缘绊倒侧翻事件，并且对侧向加速度的感测包括根据翻滚速度的斜度来确定侧向加速度。

在另一个实施例中，本发明提供一种用于车辆中的至少一个约束装置的控制系统，所述系统包括：角速率传感器，其用于提供车辆的角速率；竖直加速度传感器，其用于提供车辆的竖直加速度；侧向加速度传感器，其用于提供车辆的侧向加速度；以及电子控制器，其包括处理器和存储器。处理器被配置成：基于角速率和竖直加速度来预测车辆侧翻；对侧向加速度进行积分以确定翻滚速度；当预测到车辆侧翻并且侧向加速度大于快速侧向加速度阈值且翻滚速度大于快速翻滚速度阈值时，提供快速翻滚事件输出；以及当角速率预测到车辆侧翻时，响应于快速翻滚事件输出来操作至少一个约束装置。

在一个实施例中，至少一个约束装置包括：可充气侧气囊；可充气帘；侧气囊和可充气帘控制器；以及安全带预紧器。

在另一个实施例中，当预测到车辆侧翻时，响应于快速翻滚事件输出来操作至少一个约束装置包括由侧气囊和可充气帘控制器来展开侧气囊和展开可充气帘；以及操作安全带预紧器。

在一个实施例中，电子控制器被配置成当侧向加速度小于快速侧向加速度阈值且大于慢速侧向加速度阈值且翻滚速度大于慢速翻滚速度阈值时做出决定，以提供慢速翻滚事件输出；并且其中，当预测到车辆侧翻时，操作至少一个约束装置由以下组成：在不操作侧气囊和可充气帘控制器的情况下响应于慢速翻滚事件输出来操作安全带预紧器。

在另一个实施例中，慢速翻滚事件输出对应于泥土绊倒侧翻事件，并且快速翻滚事件输出对应于路缘绊倒侧翻事件。

在一个实施例中，处理器被配置成当侧向加速度和翻滚速度既不产生快速翻滚事件输出也不产生慢速翻滚事件输出时，确定合理性误差。

在一个实施例中，本发明提供一种在快速翻滚事件或慢速翻滚事件期间操作车辆中的至少一个约束装置的方法，所述方法包括：用角速率传感器来感测车辆的角速率；用竖直加速度传感器来感测车辆的竖直加速度；用侧向加速度传感器来感测车辆的侧向加速度；对侧向加速度进行积分以获得翻滚速度；根据角速率和竖直加速度来预测车辆侧翻；当侧向加速度大于快速侧向加速度阈值且翻滚速度大于快速翻滚速度阈值时，提供快速翻滚事件输出；当侧向加速度小于快速侧向加速度阈值且大于慢速侧向加速度阈值且翻滚速度大于慢速翻滚速度阈值时，提供慢速翻滚事件输出；以及当预测到车辆侧翻时，响应于快速翻滚事件或慢速翻滚事件中的任一者来操作至少一个约束装置。

本发明的其他方面将通过考虑详细描述和附图而变得显而易见。

附图说明

图1是根据一个实施例的用于车辆中的约束装置的控制系统的框图。

图2是包括用于图1的约束装置的控制系统的车辆。

图3是用于操作用于约束装置的控制系统的方法的流程图。

图4是针对图3的方法的用于确定车辆的快速翻滚或慢速翻滚的方法的流程图。

具体实施方式

在详细解释本发明的任何实施例之前，应理解的是，本发明在其应用方面并不限于在以下描述中阐述或在以下附图中图示的部件的构造和布置的细节。本发明能够实现其他实施例，并且能够以各种方式被实践或实施。

如本领域普通技术人员也应显而易见的那样，附图中示出的系统是实际系统可能如此的模型。所描述的许多模块和逻辑结构能够在由微处理器或类似装置执行的软件中实施，或能够在使用多种部件的硬件中实施，所述部件包括例如专用集成电路（“ASIC”）。如“处理器”和“控制器”的术语可包括或指代硬件和/或软件两者。术语“存储器”可包括或指代易失性存储器、非易失性存储器或其组合，并且在各种构造中也可存储操作系统软件、应用程序/指令数据及其组合。

图1图示用于操作车辆（诸如四轮汽车或卡车）中的约束装置的控制系统10。控制系统10包括角速率传感器14、侧向加速度传感器18和竖直加速度传感器20。构想到额外的传感器，诸如车速传感器、倾斜角传感器等等。

此外，图1的示例中的控制系统10包括电子控制器26，所述电子控制器包括处理器30和存储器32。在一个实施例中，处理器30执行存储在存储器32中的程序。

在一些构造中，图1中所示的控制系统10包括提供传感器14、18、20与电子控制器26之间的通信的通信总线34。在一些实施例中，通信总线34是FlexRay总线或控制器局域网（CAN）总线。构想到其他通信布置。

图1中所示的控制系统10包括约束装置40。车辆的约束装置40包括用于预紧车辆中的一个或多个安全带的一个或多个安全带预紧器44。约束装置40包括与侧气囊可充气帘48和侧气囊49通信的侧气囊和可充气帘控制器46。如图1中所示，约束装置40经由通信总线34与电子控制器26通信。

图2图示包括控制系统10的车辆50。在这个实施例中，图示了电子控制器26和传感器单元52，所述传感器单元52包括用于感测角速率的角速率传感器14、用于感测车辆50的侧向加速度的侧向加速度传感器18和用于感测竖直加速度的竖直加速度传感器20。

操作

图3是图示一种方法的流程图60，在所述方法中，控制系统10监测快速翻滚事件或慢速翻滚事件以便控制至少一个约束装置40。图3中所示的步骤是出于说明的目的，且因此在许多情况中能够改变这些步骤的次序，同时对由电子控制器26执行程序没有影响。在一个实施例中，电子控制器26的处理器30被配置成执行图3中所示的步骤，连同出于其他目的的额外步骤。

电子控制器26从角速率传感器14获得角速率（AR）（步骤62）。电子控制器26也从竖直加速度传感器20获得竖直加速度（VA）（步骤63）。电子控制器26也从侧向加速度传感器18获得侧向“Y”加速度（LA）（步骤64），并且重复这些步骤。

处理器30然后确定是否根据角速率和竖直加速度预测到车辆侧翻（决策步骤68）。当处理器30未预测到车辆侧翻时，程序返回以获得角速率（步骤62）。

当预测到车辆侧翻时（步骤62），处理器30然后确定是发生快速翻滚事件还是慢速翻滚事件（步骤70）。如下文所讨论的在图4中详细示出该确定。在操作中，设定标识或所存储的输出以提供确定的快速翻滚事件输出或慢速翻滚事件输出，并且程序前进（步骤76）。

由处理器30执行的程序操作约束装置40（步骤76）。更具体地，处理器30寻找指示快速翻滚事件或慢速翻滚事件的标识或输出。当存在快速翻滚事件输出时，处理器30向安全带预紧器44提供输出以恰当地预紧至少一个安全带（步骤76）。此外，处理器30与侧气囊和可充气帘控制器46通信以致动侧气囊可充气帘48和侧气囊49（步骤76）。因此，当角速率和竖直加速度预测到车辆侧翻时，控制系统10响应于快速翻滚事件输出来操作至少一个约束装置40。更具体地，控制系统10响应于快速翻滚事件输出展开侧气囊可充气帘48、展开侧气囊49，并且操作安全带预紧器44。由侧气囊和可充气帘控制器46执行侧气囊可充气帘48和侧气囊49的展开。

当存在慢速翻滚事件输出时，处理器30仅向安全带预紧器44提供输出以恰当地预紧至少一个安全带（步骤76）。因此，由控制系统10进行的对慢速翻滚事件的响应由操作安全带预紧器44而不展开侧气囊可充气帘48或侧气囊49组成。构想到其他布置。

子例程

图4是执行算法的子例程或程序的流程图78。因此，图4详细阐述了电子控制器26在图3中在确定快速翻滚事件或慢速翻滚事件（步骤70）中的操作。电子控制器26的处理器30被配置成对感测到的侧向加速度进行积分以确定车辆50的翻滚速度（步骤80）。由车辆50侧向地移动到泥土上引起的慢速翻滚事件的侧向加速度导致泥土绊倒侧翻事件。侧向加速度在快速翻滚事件期间甚至更大，并且车轮撞击路缘导致路缘绊倒侧翻事件。因此，慢速翻滚事件输出对应于泥土绊倒侧翻事件，并且快速翻滚事件输出对应于路缘绊倒侧翻事件。

在一些实施例中，处理器30根据翻滚速度确定车辆50的侧向加速度（步骤81）。比如，能够根据翻滚速度的斜度或通过计算翻滚速度的导数来确定侧向加速度。在一些实施例中，所确定的侧向加速度具有比由侧向加速度传感器18感测到的原始加速度更平滑的值。也构想到用以确定经平滑的侧向加速度的其他处理。此外，在一些实施例中，可在无修改的情况下由处理器30利用感测到的原始加速度。

在确定侧向加速度（步骤81）之后，处理器30将感测到的侧向加速度与快速侧向加速度阈值相比较并将确定的翻滚速度与快速翻滚速度阈值相比较（决策步骤82）。在达到两个阈值（意味着感测到的或计算的侧向加速度大于快速侧向加速度阈值并且翻滚速度大于对应的快速翻滚阈值）的情况中，处理器30设定用于快速翻滚事件输出的标识（步骤84）。在一个实施例中，用于快速翻滚事件的两个阈值能够是预定的设定值。在另一个实施例中，查找表针对快速翻滚速度阈值具有取决于确定的侧向加速度的不同值。在另一个实施例中，查找表针对快速侧向加速度阈值具有取决于确定的翻滚速度的不同值。最后，基于确定的侧向加速度和确定的翻滚速度加权的计算可导致快速翻滚事件输出/标识的设定。在各种实施例中，以米/秒（m/sec.）为单位的快速翻滚速度阈值取决于车辆50的大小、型号、轮轴距和其他性质。同样地，以m/sec.²为单位的快速侧向加速度阈值随车辆显著变化。在设定快速翻滚事件输出（步骤84）时，完成图4中的例程，并且处理器30前进到图3中的选择性操作约束装置框（步骤76）。

在未检测到快速翻滚事件的情况中，图4中的例程然后将侧向加速度与慢速侧向加速度阈值相比较并将确定的翻滚速度与慢速翻滚速度阈值相比较（步骤86）。在达到两个阈值（意味着感测到的或计算的侧向加速度和翻滚速度大于对应的慢速翻滚阈值）的情况中，处理器30设定用于慢速翻滚事件输出的标识（步骤90）。用于慢速翻滚事件的两个阈值能够是针对具体车辆50的预定的设定值。在另一个实施例中，查找表针对慢速翻滚速度阈值具有取决于确定的侧向加速度的不同值。在另一个实施例中，查找表针对慢速侧向加速度阈值具有取决于确定的翻滚速度的不同值。最后，基于确定的侧向加速度和确定的翻滚速度加权的计算可导致设定慢速翻滚事件输出/标识。以m/s²为单位的慢速侧向加速度阈值和以m/s为单位的慢速翻滚速度阈值取决于车辆50的特性而变化。在设定慢速翻滚事件输出（步骤90）时，完成图4中的例程，并且处理器30前进到图3中的选择性操作约束装置框（步骤76）。

在未由图4中的例程检测到慢速翻滚事件的情况中，则系统中必然存在关于侧翻检测的一些类型的误差或合理性故障。处理器30清除先前存储的任何快速翻滚标识或慢速翻滚标识（步骤94），并且设定合理性误差。因此，当侧向加速度和翻滚速度既不产生快速翻滚事件也不产生慢速翻滚事件时，发生合理性误差。因此，不清楚是否发生任何侧翻事件，更不必说发生的侧翻事件的类型，并且合理性误差被设定或存储在电子控制器26中。以不同的方式控制约束装置40，或控制系统10执行误差检测程序或在一种情况中以其他方式尝试重设控制系统。在清除任何快速翻滚标识或慢速翻滚标识（步骤94）时，完成图4中所示的例程，并且处理器30返回图3中的选择性操作约束装置框（步骤76）。

在一个实施例中，仅侧向“Y”加速度确定正在发生快速翻滚事件还是慢速翻滚事件。另一个实施例在确定翻滚事件的类型时对侧向加速度进行一次积分。提供其他实施例，这些实施例用于对侧向加速度进行第二次积分以获得位移，所述位移被用于确定翻滚事件的类型。通过利用侧向加速度并且通过提供计算和/或查找表，这些实施例呈现用以确定翻滚事件的简化的方法。

在每个实施例中，快速侧向加速度阈值大于慢速翻滚加速度阈值。此外，快速翻滚速度阈值大于慢速翻滚速度阈值。因此，当侧向加速度小于快速侧向加速度阈值且大于慢速侧向加速度阈值并且翻滚速度大于慢速翻滚速度阈值时，提供慢速翻滚事件输出。在一个实施例中，相比于慢速翻滚事件，针对快速翻滚事件所需的更大的侧向加速度和翻滚速度导致针对快速翻滚事件在大约100-300毫秒内触发约束装置40（相比于针对慢速翻滚事件在大约600-800毫秒内）。

利用角速率和竖直加速度来触发约束装置40针对操作提供了第二传感器要求。因此，获得了合理性，原因在于单个传感器不能够错误地触发约束装置40。虽然公开了角速率结合竖直加速度，但是除角速率之外或代替角速率，其他感测到的性质也可触发约束装置。此外，当不能够确定快速翻滚事件或慢速翻滚事件时，控制系统10的合理性受到质疑。

因此，除了其他之外，本发明提供一种用于确定车辆50的快速翻滚事件或慢速翻滚事件以便改变约束系统的控制的方法和系统。在没有计时器装置的情况下确定快速翻滚事件和慢速翻滚事件。以下权利要求中阐述了本发明的各种特征和优点。

Claims (17)

1.一种在快速翻滚事件或慢速翻滚事件期间操作车辆中的至少一个约束装置的方法，所述方法包括：

感测所述车辆的侧向加速度；

感测所述车辆的竖直加速度；

感测所述车辆的角速率；

对所述侧向加速度进行积分以获得翻滚速度；

根据所述角速率和所述竖直加速度预测车辆侧翻；

当预测到车辆侧翻以及所述侧向加速度大于快速侧向加速度阈值并且所述翻滚速度大于快速翻滚速度阈值时，设定快速翻滚事件输出；以及

响应于所述快速翻滚事件输出来操作所述车辆的约束装置。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，响应于所述快速翻滚事件输出操作所述至少一个约束装置包括展开侧气囊、展开可充气帘和操作安全带预紧器。

3.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括：

当预测到车辆侧翻以及所述侧向加速度小于所述快速侧向加速度阈值且大于慢速侧向加速度阈值并且所述翻滚速度大于慢速翻滚速度阈值时，提供慢速翻滚事件输出，并且

响应于所述慢速翻滚事件操作所述约束装置包括操作安全带预紧器。

4.根据权利要求3所述的方法，当所述侧向加速度和所述翻滚速度既不产生快速翻滚事件输出也不产生慢速翻滚事件输出时，提供合理性误差。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，响应于所述慢速翻滚事件输出操作所述至少一个约束装置被限制为操作所述安全带预紧器。

6.根据权利要求3所述的方法，其中，所述慢速翻滚事件是泥土绊倒侧翻事件且所述快速翻滚事件是路缘绊倒侧翻事件，并且

其中，侧向加速度的感测包括根据翻滚速度的斜度确定所述侧向加速度。

7.一种用于车辆中的至少一个约束装置的控制系统，所述系统包括：

角速率传感器，其用于提供所述车辆的角速率；

竖直加速度传感器，其用于提供所述车辆的竖直加速度；

侧向加速度传感器，其用于提供所述车辆的侧向加速度；以及

电子控制器，其包括处理器和存储器，所述处理器被配置成：

基于所述角速率和所述竖直加速度来预测车辆侧翻；

对所述侧向加速度进行积分以确定翻滚速度；

当预测到车辆侧翻以及所述侧向加速度大于快速侧向加速度阈值并且所述翻滚速度大于快速翻滚速度阈值时，提供快速翻滚事件输出；以及

当所述角速率预测到车辆侧翻时，响应于所述快速翻滚事件输出来操作所述至少一个约束装置。

8.根据权利要求7所述的控制系统，所述至少一个约束装置包括：

可充气侧气囊；

可充气帘；

侧气囊和可充气帘控制器；以及

安全带预紧器，

其中，当预测到车辆侧翻时，响应于所述快速翻滚事件输出操作所述至少一个约束装置包括由所述侧气囊和可充气帘控制器展开所述侧气囊和展开所述可充气帘；以及操作所述安全带预紧器。

9.根据权利要求7所述的控制系统，其中，所述电子控制器被配置成：

当所述侧向加速度小于所述快速侧向加速度阈值且大于慢速侧向加速度阈值并且所述翻滚速度大于慢速翻滚速度阈值时做出决定以提供慢速翻滚事件输出；并且

其中，当预测到车辆侧翻时，操作所述至少一个约束装置由响应于所述慢速翻滚事件输出操作安全带预紧器而不操作所述侧气囊和可充气帘控制器组成。

10.根据权利要求9所述的控制系统，其中，所述处理器被配置成当所述侧向加速度和所述翻滚速度既不产生快速翻滚事件输出也不产生慢速翻滚事件输出时确定合理性误差。

11.根据权利要求9所述的控制系统，其中，所述慢速翻滚事件输出对应于泥土绊倒侧翻事件，并且所述快速翻滚事件输出对应于路缘绊倒侧翻事件。

12.一种在快速翻滚事件或慢速翻滚事件期间操作车辆中的至少一个约束装置的方法，所述方法包括：

用角速率传感器来感测所述车辆的角速率；

用竖直加速度传感器来感测所述车辆的竖直加速度；

用侧向加速度传感器来感测所述车辆的侧向加速度；

对所述侧向加速度进行积分以获得翻滚速度；

根据所述角速率和所述竖直加速度来预测车辆侧翻；

当所述侧向加速度大于快速侧向加速度阈值并且所述翻滚速度大于快速翻滚速度阈值时，提供快速翻滚事件输出；

当所述侧向加速度小于所述快速侧向加速度阈值且大于慢速侧向加速度阈值并且所述翻滚速度大于慢速翻滚速度阈值时，提供慢速翻滚事件输出；以及

当预测到车辆侧翻时，响应于所述快速翻滚事件或所述慢速翻滚事件中的任一者操作所述至少一个约束装置。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，响应于所述慢速翻滚事件输出操作所述至少一个约束装置被限制为操作安全带预紧器。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，响应于所述快速翻滚事件输出操作所述至少一个约束装置包括操作安全带预紧器、展开侧气囊和展开可充气帘。

15.根据权利要求12所述的方法，其中，所述慢速翻滚事件是泥土绊倒侧翻事件且所述快速翻滚事件是路缘绊倒侧翻事件。

16.根据权利要求12所述的方法，当所述侧向加速度和所述翻滚速度既不产生所述快速翻滚事件也不产生所述慢速翻滚事件和预测到车辆侧翻时，提供合理性误差。

17.根据权利要求12所述的方法，其中，侧向加速度的感测包括根据翻滚速度的斜度来确定所述侧向加速度。