CN108708636B - 机动车辆关闭装置的电子闩锁中的碰撞管理系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于机动车辆(3)的关闭装置(2)的电子闩锁组件(1)，电子闩锁组件(1)具有能够操作成用于关闭装置(2)的致动的致动器组(6)以及能够控制成驱动致动器组(6)的电动机(6d)；电子闩锁组件(1)具有备用能源(20)和控制单元(21)，控制单元(2)对电动机(6d)和备用能源(20)进行控制以在紧急操作情况期间提供备用电源电压(Vsc)。控制单元(21)配置成在检测到出现紧急操作情况时进入紧急模式以使对关闭装置(2)的致动失效以及在紧急操作情况期间保持使对关闭装置(2)的致动失效。

Description

机动车辆关闭装置的电子闩锁中的碰撞管理系统和方法
本申请为于2015年6月23日提交、申请号为201380067666.2、发明名称为“机动车辆关闭装置的电子闩锁中的碰撞管理系统和方法”的中国专利申请的分案申请。所述母案申请的国际申请日为2013年12月24日，国际申请号为PCT/EP2013/077988。
技术领域
本发明涉及机动车辆关闭装置的电子闩锁(通常被称为e闩锁)中的碰撞管理系统和方法。
背景技术
本申请要求于2012年12月24日提交的IT专利申请No.TO2012A001145、IT专利申请No.TO2012A001143、IT专利申请No.TO2012A001144以及于2013年1月2日提交的美国专利申请No.61/748,286、美国专利申请No.61/748,262、美国专利申请No.61/748,274的申请日的优先权和权益，每件这种申请的全部内容均通过引用合并且参引到本文中。
在以下描述和所附权利要求中，表述“关闭装置”将被用来在总体上指示能够在打开位置与关闭位置之间移动的、打开及关闭通向机动车辆的内隔室或其他封闭隔室的入口的任何元件，因此除了机动车辆的侧门以外，所述任何元件还包括行李箱、后车盖、引擎盖或者包括车窗升降调节器、天窗，下面的描述将仅以示例的方式明确提到机动车辆的侧门。
已知在机动车辆中设置有例如用于控制侧门的打开及关闭的电闩锁。
电门闩锁总体上设想了能够相对于固定至门柱的撞针选择性地旋转的棘轮以将门闩锁及解锁。电门闩锁包括选择性地接合棘轮以防止棘轮旋转的棘爪。电门闩锁包括电连接至车辆的主电源(例如电连接至该车辆的12V电池)的电动机，以经由电动操作的致动器来直接或间接地驱动棘爪。
如已知的，与电闩锁有关的常见问题是：即使在紧急状况的情况下，例如在涉及车辆的事故或碰撞的情况下，仍要控制车门的打开及关闭，这也是安全规范所要求的。
特别地，在车辆碰撞或其他紧急情况期间，车门必须独立于把手启动或者其他用户干预或外部干预而保持关闭，因此电闩锁应当处于所谓的“双锁定”状态，而在碰撞之后，应当可以打开车门，因此电闩锁应当迅速回到解锁状态。
在常规系统中，碰撞管理由车辆的主管理单元(也称为“车身计算机”)执行，主管理单元配置成通过碰撞传感器来检测碰撞情况并且向电闩锁(特别是向电闩锁的电动机)发出合适的控制信号，以在碰撞情况期间驱动双锁定，而且使电闩锁在碰撞之后解锁。
然而，在紧急情况期间，车辆的主电源可能会发生故障、或者车辆的主电源和/或主管理单元与电闩锁之间的电连接会中断或断开；而且，该车辆管理单元可能会在紧急情况期间受到损坏。
在这种情况下，闩锁管理程序可能会失灵，并且因此，不能确保电闩锁组件的可靠且安全的操作。
对于这个问题的可能的解决方案可以设想复杂的把手设计，以过滤由于碰撞期间的惯性或冲击而造成的加速度(或其他感测量)的峰值(被称为“惯性捕捉”的解决方案，其防止门在大的冲击载荷期间被解锁)。
然而，这种解决方案通常需要设置具有较大占用面积和重量以及额外成本的过多的机械机构，并且还表现出对车门设计的进一步约束。
如在例如US 2004/0124027 A1和US 2007/0199760 Al中公开的其他解决方案设想使用控制单元来对车门的电子锁装置的锁定/解锁进行管理，特别是在碰撞情况期间对车门的电子锁装置的锁定/解锁进行管理；控制单元安装在车门中并且耦接至电子锁装置。然而，这些解决方案不易实现，并且没有以任何方式处理车辆的主电源在碰撞期间可能出现故障的问题。
此外，US 2011/0175376 A1涉及应用于车辆中的手套箱隔室的解决方案，该解决方案设想使用电子控制的磁体来增大隔室的磁性关闭电阻并且避免该隔室在碰撞期间意外打开。然而，该解决方案不能应用于车门和车门的电子锁，并且此外，该解决方案没有以任何方式处理车辆的主电源在碰撞期间可能出现故障的问题。因此，除其他方面以外，本领域需要用于机动车辆中的电闩锁的优化且可靠的碰撞管理。
发明内容
因此，本发明的某些方面的目的是提供一种旨在满足上述需求的电子闩锁。
可以通过根据本发明的电子闩锁和相关的控制方法来实现这个目的。
根据本发明的一方面，提供了一种用于对机动车辆的关闭装置的电子闩锁组件进行控制的方法，所述方法包括在设置有控制单元和向所述控制单元提供备用电源电压(Vsc)的备用能源的所述电子闩锁组件内的所述控制单元中进行的如下步骤：检测紧急操作情况的发生；当检测到所述紧急操作情况的发生时进入紧急模式以使得对所述关闭装置的致动失效；以及在所述紧急操作情况期间保持使所述关闭装置的所述致动失效。
附图说明
将参照附图以示例的方式描述本发明的某些方面的优选的、非限制性的实施方式，在附图中：
图1是具有关闭装置和相关的e闩锁组件的机动车辆的示意图；
图2是图1中的e闩锁组件的电子控制电路的更详细的框图；
图3是与在图2中的电子控制电路中实施的碰撞管理程序有关的流程图；
图4示出图2中的电子控制电路中的碰撞信号产生模块的可能实施方式；以及
图5是嵌入图1中的e闩锁组件中的备用能源的实施方式的框图。
具体实施方式
图1和图2中的附图标记1总体上指示耦接至机动车辆3的门2的电子闩锁组件(下文中称为e闩锁组件1)(然而，再次强调，e闩锁组件1同样可以耦接至机动车辆3的任何类型的关闭装置)。
e闩锁组件1通过电连接元件5电连接至机动车辆3的主电源4，主电源4例如为提供12V的电池电压V电池的主电池，电连接元件5例如为电力电缆(主电源4同样可以包括机动车辆3内的不同的电能源，例如交流发电机)。
e闩锁组件1包括能够操作成控制对门2(或总的来说，车辆关闭装置)的致动的致动组6，致动组6包括电动机。
在可能的实施方式中，致动组6包括能够选择性地旋转以接合撞针6b(撞针6b以未详细示出的方式固定至机动车辆3的本体，例如，固定至所谓的“A柱”或“B柱”)的棘轮6a。当棘轮6a相对于撞针6b旋转至闩锁位置时，门2处于闭合的操作状态。棘爪6c选择性地接合棘轮6a以防止棘轮6a旋转，棘轮6a由电动机6d直接或间接地驱动以在接合位置与非接合位置之间移动。
e闩锁组件1还包括电子控制电路10，如下文中所详细讨论的，电子控制电路10例如包括微控制器或其他已知的计算单元，在可能的实施方式中，电子控制电路10连同e闩锁组件1的致动组6一起方便地嵌入且设置在同一外壳或壳体11(示意性地示出)中，从而提供集成的紧凑且易于组装的单元。
电子控制电路10耦接至致动组6并且给电动机6d提供合适的驱动信号Sd。
电子控制电路10经由电连接元件14如数据总线电耦接至车辆管理单元12以交换信号、数据、命令和/或信息，车辆管理单元12配置成对机动车辆3的一般操作进行控制。
车辆管理单元12还耦接至碰撞传感器13如加速度计或力传感器，碰撞传感器13提供信号如加速度信号或力信号，所述信号指示出现紧急情况如碰撞。
方便地，电子控制电路10还接收来自位置传感器(未示出)如霍尔传感器的关于闩锁致动的反馈信息，位置传感器配置成对操作位置如棘轮6a和/或棘爪6c的操作位置进行检测；电子控制电路10还(经由车辆管理单元12直接和/或间接地)接收来自把手传感器16的关于车辆(外部和/或内部)把手15的致动的信息，把手传感器16对机动车辆3的门2的内部和/或外部把手15的用户启动进行检测。
电子控制电路10还耦接至机动车辆3的主电源4以接收电池电压V电池；电子控制电路10能够检查电池电压V电池的值是否下降到低于预定阈值。
根据本解决方案的一方面，电子控制电路10包括嵌入且集成的备用能源20，备用能源20配置成在机动车辆3的主电源4出故障或中断的情况下向闩锁电动机6d和该电子控制电路10提供电能。
该备用能源20通常在正常操作期间通过主电源4保持处于充电状态，以在需要时例如在发生碰撞的情况下易于利用。
更详细地，电子控制电路10包括例如设置有微控制器、微处理器或类似的计算模块21a的控制单元21，控制单元21耦接至e闩锁组件1的致动组6和备用能源20(向它们提供驱动信号Sd)以控制它们的操作。
控制单元21具有耦接至计算模块21a的嵌入式存储器21b，如非易失性随机存取存储器，嵌入式存储器21b存储(例如以固件的形式)合适的程序和计算机指令。应当认识到，控制单元21可以替代性地包括分立部件的逻辑电路以实现计算模块21a和存储器21b的功能。
控制单元21以已知的方式(文中未详细讨论)配置成基于由把手传感器16检测到的例如指示用户意图打开机动车辆3的门2的信号以及基于从车辆管理单元12接收的例如指示携带合适认证装置(如便携式信息终端中)的用户的正确认证的信号来对用于控制对门2的致动的e闩锁组件1进行控制。
根据本解决方案的特别方面，控制单元21还配置成在没有车辆管理单元12的外部干预的情况下管理碰撞情况以及在e闩锁组件1处实施合适的控制算法来控制该e闩锁组件1。
特别地，控制单元21在从车辆管理单元12接收到指示发生紧急情况(如碰撞)的紧急信号Cs之后能够在e闩锁组件1内部启动碰撞管理程序以在预设量的时间期间防止机动车辆3的门2打开(从而导致把手15失效)。
由于e闩锁组件1内部设置有备用能源20，因此可以独立于机动车辆3的主电源4的可用性和电池电压V电池以及独立于该e闩锁组件1与车辆管理单元12之间的电连接的任何故障和/或独立于该车辆管理单元12的故障来执行碰撞管理程序。
在预设时间之后(如果不存在持续的紧急信号Cs)，再次由控制单元21决定能够使用把手15。
详细地并且如图3中所示，由控制单元21在e闩锁组件1处实施的碰撞管理程序设想第一步30，在第一步30中，控制单元21例如通过监控从车辆管理单元12接收的紧急信号Cs来等待紧急情况的发生。
紧急信号Cs可以由车辆管理单元12例如基于由碰撞传感器13检测到的信号以任何已知的方式产生。
有利地，紧急信号Cs在控制单元21的中断端口处被接收，以便由该控制单元21迅速且立刻进行处理。
在接收到紧急信号Cs之后，控制单元21启动碰撞管理程序并且进入碰撞模式，从而在步骤31中使机动车辆3的(外部和/或内部)把手15的操作失效，或使总的来说门2的打开的操作失效。
例如，e闩锁组件1被控制成独立于由把手传感器16感测的对把手15的用户致动而保持门2处于闭合的操作状态；为此，控制单元21配置成使致动组6对门2的撞针6b或对联接至门2的任何其他机械闩锁元件的致动失效，以及/或者使电动机6d对致动组6的驱动失效。在可能的解决方案中，控制单元21可以继续读取把手传感器16，并且，在碰撞模式期间，避免任何电动机或其他装置的致动(意在释放或打开门2)。
因而使把手15失效可以避免车门2由于碰撞期间的惯性或冲击而造成的任何不希望的释放(打开)。因此，即使在把手15或相关的电动开启开关在碰撞期间被启动的情况下，也不会发生对门2的释放。
由于安全性要求，在碰撞后，应当可以打开未碰撞的车辆侧的至少一个门2。
因此，由控制单元21实施的碰撞管理程序被设计成每当有下列两个备选情况之一发生时就退出碰撞模式：
-如在步骤32中所监控的，具有合适值的紧急信号Cs(或从车辆管理单元12接收的数据总线14上的另一不同的信号，总的来说为“退出信号”)用信号通知机动车辆3上的紧急情况结束；
-如在步骤34中所监控的，碰撞超时，即由控制单元21(经由内部时钟)计数的预设时间段到期，预设时间段例如为大约数秒，例如根据碰撞的类型(低速，翻转等)为5秒至20秒。
特别地，由上述情况中的先出现情况的发生来确定从碰撞模式的退出。
碰撞超时使得能够即使在e闩锁组件1与车辆管理单元12之间的电连接出现故障和/或该车辆管理单元12出现故障的情况下仍退出碰撞模式。
在预设时间段已到期之后，如果不存在持续的碰撞并且没有检测到新的紧急情况，则在步骤36中控制单元21可以自动地使把手15能够使用。
根据可能的解决方案，控制e闩锁组件1使其处于正常操作状态，从而再次使能够通过把手15进行致动并且导致e闩锁组件1中的对应动作。
嵌入e闩锁组件1的电子控制电路10中的备用能源20允许碰撞模式完全独立于该e闩锁组件1外部的任何车辆部件。碰撞程序必须仅由车辆管理单元12“启动”；随后，e闩锁组件1中的控制单元21能够自主管理碰撞模式。
在碰撞模式期间，控制单元21还可以配置成进入低功率模式，以在至主电源4的连接中断或该主电源4出现故障的情况下节省备用能量；例如，源自把手传感器16的唤醒条件可能失效(即由来自把手传感器16的检测信号导致的中断启动可能失效)。
图4示意性地示出了在e闩锁组件1的电子控制电路10的控制单元21中应用的碰撞信号产生模块41的可能的实施方式，碰撞信号产生模块41使得不需要对车辆管理单元12进行与碰撞信号Cs的产生有关的任何修改。
这种解决方案是有利的，因为该解决方案允许在不需要在机动车辆3中进行任何其他硬件修改的情况下安装改进的e闩锁组件1(具有嵌入式控制单元21)。
特别地，在文中，将车辆管理单元12耦接至e闩锁组件1的电连接元件14包括模拟信号线，所述模拟信号线可以存在于机动车辆3中并用14a、14b、14c表示：例如锁定信号线14a、解锁信号线14b以及双锁定信号线14c。这些线上的信号通常以文中没有详细讨论的已知方式被用来驱动锁定/解锁常规闩锁组件中的电动机。
为了用信号通知出现紧急情况，车辆管理单元12可以配置成将所有模拟信号线14a、14b、14c设定成高电平(在正常操作期间永远没有满足的条件)，例如，将所有模拟信号线14a、14b和14c设定成电池电压V电池，以使得控制单元21能够在于步骤30中检测到所有模拟信号线14a、14b、14c的高电平的情况下开启碰撞模式。
如图4中所示，碰撞信号产生模块41可以包括与逻辑门42，以产生从在模拟信号线14a、14b、14c上接收到的信号的值开始的、待在控制单元21的计算模块21a的中断端口处被接收的、作为逻辑信号的碰撞信号Cs。
与逻辑门42具有三个输入端子以及一个输出端子，所述三个输入端子中的每个输入端子耦接至模拟信号线14a、14b、14c中的相应的一条模拟信号线，输出端子耦接至计算模块21a的中断端口(或总的来说耦接至高优先级输入端)并且提供碰撞信号Cs。
一接收到高电平的碰撞信号Cs，控制单元21就可以因此进入碰撞模式、使能够使用备用能源20、使把手15失效并且开始对预设时间进行计数以在碰撞超时到期后自动退出碰撞模式。
现在参照图5讨论备用能源20的可能的实施方式。
备用能源20包括一组低电压超级电容器52(下文中为超级电容器组52)，超级电容器组52作为能量供给单元(或能量罐)即使在主电源4出现电源故障的情况下仍向e闩锁组件1提供电源备用。超级电容器可以包括电解双层电容器、准电容器或它们的组合。超级电容器有利地提供高能量密度、高输出电流能力并且没有记忆效应；此外，超级电容器尺寸小且易于集成、具有扩展的温度范围、长的使用期限并且可以经受住非常高次数的充电循环。超级电容器是无毒的并且不会引起爆炸或火灾危险，因此适于危险条件，例如用于汽车应用。
在可能的实施方式中，超级电容器组52可以包括串联连接的两个超级电容器单元，每个超级电容器单元在充电时均提供例如2.5V至2.7V的电压电平，以共同提供例如约3V至5V的超级电容器电压Vsc，在紧急情况下，当来自机动车辆3的主电源4的能量不可用时，超级电容器单元可以用作e闩锁组件1的备用电源。因此超级电容器单元是低电压型的并且还具有例如约16F至20F如18F的高电容。
备用能源20还包括充电模块54、均衡模块55和升压模块56。
充电模块54电耦接至超级电容器组52并且配置成当来自主电源4的电力可用时从电池电压V电池开始给超级电容器组52持续再充电，使得该超级电容器组52可以针对紧急情况提供满能量存储并且任何泄漏电流都得到补偿。
均衡模块55电耦接至超级电容器组52并且配置成确保两个超级电容器单元均具有期望的单元电压值，尤其是在操作期间具有相同的单元电压值(以实现平衡的操作条件)。均衡模块55还避免了超级电容器单元的单元电压超过最大的期望单元电压电平，从而防止超级电容器过充电。
升压模块56在其输入端处接收由超级电容器组52产生的超级电容器电压Vsc，并且升压模块56配置成将超级电容器电压Vsc的值升压即增加至汽车标准电压(例如9V至16V)，并且提供足够的输出电流能力来驱动标准汽车电动机，例如e闩锁组件1的电动机6d。
实际上，超级电容器电压Vsc可能太低而不能提供有效的备用电源以在紧急情况如机动车辆3的主电源4丢失或供电不足的情况下驱动电动机6d。因而升压模块56根据超级电容器电压Vsc而在其输出端(也是备用能源20的输出端)处提供升压过的电压V升压。
然后升压过的电压V升压由电子控制电路10的未示出的输出模块接收，输出模块例如包括集成H桥，输出模块的输出驱动e闩锁组件1的电动机6d。
备用能源20还包括诊断模块58，诊断模块58在工作上耦接至超级电容器组52并且配置成通过测量超级电容器的温度、电压值、电容值和/或内部等效电阻(DCR-直流电阻)来监控超级电容器在充电过程期间的健康状态。
诊断模块58还耦接至控制单元21以向控制单元21提供例如包括超级电容器电压Vsc的值的诊断信息。在未示出的可能的实施方式中，诊断模块58可以在控制单元21中实施为由控制单元21的微处理器或微控制器运行的诊断程序。
根据前面的描述，所讨论的解决方案的优点是清楚的。
特别地，可以实现涉及机动车辆3的碰撞或任何其他类型的紧急情况期间和之后的在碰撞管理方面的安全性的增强。
实际上，e闩锁组件1的电子控制电路10中的控制单元21能够独立于车辆管理单元12或该e闩锁组件1外部的任何车辆部件来管理碰撞模式。
因此，影响机动车辆3的主电源4和/或车辆管理单元12的任何故障即使在紧急情况期间也不影响对车辆关闭装置(例如门2)的适当管理。
超级电容器的使用可以使得能够实现高能量密度、高电容和高输出电流能力，并且避免记忆效应以及使消耗和再充电时间减至最小。超级电容器组的使用期限也非常长，因此允许超级电容器用作可靠的备用能源而无需额外的备用电源。例如市场上常见类型的低电压超级电容器的使用还可以允许降低系统成本并且改善系统的可维护性。
超级电容器的使用可以允许提供廉价、重量轻以及小型化封装的备用能源；备用能源的由此而来的尺寸和形状因数使得允许e闩锁组件与旨在管理紧急情况的相应的控制单元一起集成在相同的壳体内。
根据本说明书的实施方式可以不需要对车辆管理单元12或e闩锁组件1外部的任何车辆部件进行任何修改；可能仅需要在车辆管理单元12中进行适于旨在开启碰撞管理程序的碰撞信号Cs的产生的软件修改。
所讨论的解决方案可以允许实现机动车辆1的门2特别是关于门2的把手15的更简单且更便宜的设计。
特别地，电子闩锁内的备用电源和控制单元的设置弥补了紧凑且易于集成的解决方案，这还使得能够易于对现有车辆升级。
显然，在不背离所附权利要求中限定的范围的情况下可以对文中所描述和示出的实施方式进行改变。
特别地，再次强调，e闩锁组件1可以对机动车辆3内的不同于机动车辆3的门2的任何类型的关闭装置进行操作。
在紧急情况期间，使得对机动车辆3的(外部和/或内部)把手15的操作失效，或者使得总的来说对门2的打开的操作失效还可以由控制单元21通过对联接至机动车辆3的门2和/或把手15和/或致动组6的任何合适的物理失效装置(构造成机械地防止打开该门2的失效装置)进行控制来实现。

Claims (6)

1.一种用于对机动车辆(3)的关闭装置(2)的电子闩锁组件(1)进行控制的方法，所述方法包括在设置有控制单元(21)和向所述控制单元(21)提供备用电源电压的备用能源(20)的所述电子闩锁组件(1)内的所述控制单元(21)中进行的如下步骤：
检测紧急操作情况的发生；
当检测到所述紧急操作情况的发生时进入紧急模式以使得对所述关闭装置(2)的致动失效；以及
在所述紧急操作情况期间保持使所述关闭装置(2)的所述致动失效，
其中，在所述紧急操作情况期间，致动组不被驱动。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述进入以及保持的步骤由所述控制单元(21)独立于所述机动车辆(3)的外部主管理单元(12)以及独立于所述机动车辆(3)的主电源(4)的可用性在所述电子闩锁组件(1)处实施。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，检测所述紧急操作情况的发生包括在所述控制单元(21)中接收通信线(14)上的来自所述机动车辆(3)的外部主管理单元(12)的紧急信号。
4.根据权利要求3所述的方法，包括当下述情况中的先出现情况发生时退出所述紧急模式以使得能够实现对所述关闭装置(2)的致动：接收到所述通信线(14)上的来自所述机动车辆(3)的所述外部主管理单元(12)的退出信号，所述退出信号指示所述紧急操作情况结束；以及从所述紧急模式开始的预设时间段到期。
5.根据权利要求1或2或4所述的方法，包括当从所述紧急模式开始的预设时间段到期时退出所述紧急模式以使得能够实现对所述关闭装置(2)的致动。
6.根据权利要求3所述的方法，包括当从所述紧急模式开始的预设时间段到期时退出所述紧急模式以使得能够实现对所述关闭装置(2)的致动。
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