CN109050527A - 车辆碰撞侦测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆碰撞侦测系统，包括标定设备、主控模块和M个碰撞传感器模块，主控模块包括第一MCU和第一三轴加速传感器，每个碰撞传感器模块均包括第二MCU和第二三轴加速传感器，第一MCU分别与第一三轴加速传感器和各个第二MCU电连接，每个第二MCU均与对应的第二三轴加速传感器电连接，M≥4，第一MCU通过CAN接口分别与车辆上的CAN总线和标定设备连接。本发明具有碰撞侦测精度高的特点。

Description

车辆碰撞侦测系统

技术领域

本发明涉及车辆碰撞侦测技术领域，尤其是涉及一种碰撞侦测精度高的车辆碰撞侦测方法。

背景技术

现有技术中的车辆碰撞侦测方法采用三轴加速度传感器进行侦测，要求三轴加速度传感器的安装方向固定，安装限制条件多；单一的传感器达到阈值，即判定为有效碰撞，容易误判，无法判定传感器是否正常工作，碰撞侦测的精度低。

发明内容

本发明的发明目的是为了克服现有技术中的车辆碰撞侦测方法碰撞侦测精度低的不足，提供了一种检测精度高的车辆碰撞侦测方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种车辆碰撞侦测系统，包括标定设备、主控模块和M个碰撞传感器模块，主控模块包括第一MCU和第一三轴加速传感器，每个碰撞传感器模块均包括第二MCU和第二三轴加速传感器，第一MCU分别与第一三轴加速传感器和各个第二MCU电连接，每个第二MCU均与对应的第二三轴加速传感器电连接，M≥4，第一MCU通过CAN接口分别与车辆上的CAN总线和标定设备连接。

本发明适用于纯电动汽车、燃料电池汽车的车辆碰撞和侧倾的侦测。采用了多传感器协同，车辆信息辅助的形式来判定车辆的碰撞，可以有效提高碰撞侦测的准确度和精度。并以此为前提，对碰撞强度进行分级，同时还具有碰撞传感器异常检测功能。

本发明包含主控模块和碰撞传感器模块。根据车辆的不同，可包含多个碰撞传感模块和一个主控模块。碰撞传感器模块的安装位置主要由车辆的整体结构和易发生碰撞的点决定。

碰撞传感器模块安装位置要尽量在碰撞能量容易传导到的位置，建议是大梁和主要吸能结构位置。

由于车辆的侧倾侦测由主控模块实现，为了侦测更加准确，主控模块安装位置要尽量选择车辆的几何中心位置。

碰撞传感器只传输当前状态下采集到的最大加速度值而不管方向，同时主控模块内部也带有三轴加速度传感器，三轴加速度传感器可对三个方向进行加速度值侦测，为了使主控模块可任意方向安装，需要进行初始化标定，用以确定初始状态下的加速度值。通过初始状态标定流程可以实现所有模块的任意方向安装。

主控模块通过碰撞传感器接口给传感器模块供电，并接收传感器模块的信号。主控模块根据接收到的各个碰撞传感器的信号(当前加速度值)及主控模块本身通过三轴加速度传感器采集到的加速度值，再加上通过CAN采集的车辆数据(车速、制动信号等)确定当前状态车辆是否发生碰撞，并且划分碰撞等级(0～4级)。

4级为最严重碰撞，0级为未发生碰撞。车辆的执行设备接收到碰撞等级信号后，根据碰撞的等级执行相应的操作(断开高压、断开燃料电池电源、关闭氢气罐阀门等)。

所有的操作都由车辆制造商确定，碰撞侦测系统只负责给出碰撞等级信号。

主控模块可以通过车辆CAN总线接口采集一些车辆的行驶信息如车速、制动踏板信号等为碰撞做辅助判断。

作为优选，第一MCU通过M个碰撞传感器模块接口分别与各个第二MCU电连接，碰撞传感器模块接口上均包括电源线、PWM信号线和地线。

作为优选，还包括判定所述碰撞传感器模块异常的方法：

若第一MCU给碰撞传感器模块上电后2S内，在没有车速信号的情况下，第一MCU采集到的PWM信号一直为高，则判定碰撞传感器模块异常；

若第一MCU给碰撞传感器模块上电后2S内，没有车速信号的情况下，第一MCU采集到的PWM信号占空比一直大于55％，则判定碰撞传感器模块异常；

若第一MCU采集到的PWM信号占空比低于40％，或PWM信号一直为低信号，则判定碰撞传感器模块异常。

作为优选，还包括主控模块初始化标定过程：

先将车辆停放在无坡度的水平地面，标定设备通过OBD接口和CAN接口连接，标定设备发送指令让第一MCU进入标定模式，司机启动车辆匀速、直线行驶80米至150米，第一MCU记录下标定状态下的第一三轴加速度传感器的3个方向的加速度值。

作为优选，还包括车辆碰撞的判定方法：

第一MCU中设有碰撞阈值W，第一MCU通过CAN总线采集车辆的车速和制动信号；

(5-1)若在时刻t第一MCU采集的任意一个方向的加速度值≥W，并且时刻t前的5S内有车速和制动信号，则判定发生了碰撞，碰撞等级为4级；

(5-2)若在时刻t有4个及以上传感器模块的最大加速度值≥W，时刻t前的5S内有车速和制动信号，第一三轴加速传感器检测到加速度信号，第一三轴加速传感器检测到的所有方向的加速度值均＜W，则判定发生了碰撞，碰撞等级为4级；

(5-3)若在时刻t有2个及以上传感器模块的最大加速度值≥W，时刻t前的5S内有车速和制动信号，第一三轴加速传感器检测到加速度信号，第一三轴加速传感器检测到的所有方向的加速度值均＜W，则判定发生了碰撞，碰撞等级为3级；

(5-4)若在时刻t有2个及以上传感器模块的最大加速度值≥W，时刻t前的5S内有车速，第一三轴加速传感器检测到加速度信号，第一三轴加速传感器检测到的所有方向的加速度值均＜W，则判定发生了碰撞，碰撞等级为2级；

(5-5)若在时刻t有1个传感器模块的最大加速度值≥W，时刻t前的5S内有制动信号，第一三轴加速传感器检测到加速度信号，第一三轴加速传感器检测到的所有方向的加速度值均＜W，则判定发生了碰撞，碰撞等级为1级；

(5-6)若在时刻t有1个传感器模块的最大加速度值≥W，时刻t前的5S内有车速，第一三轴加速传感器检测到加速度信号，第一三轴加速传感器检测到的所有方向的加速度值均＜W，则判定发生了碰撞，碰撞等级为1级。

作为优选，车辆碰撞的判定方法还包括如下步骤：

若在时刻t所有传感器模块中只有1个传感器模块A没有采集到加速度值，时刻t前5S内传感器模块A正常，并且有车速和制动信号，判定为1级碰撞。

作为优选，还包括PWM信号控制步骤：

若每个碰撞传感器模块的第二三轴加速传感器未采集到加速度信号，第二MCU使PWM信号线中的PWM信号占空比为50％；

若第二MCU采集到的最大加速度值≥W，第二MCU使PWM信号线输出高电平信号并一直保持到第一MCU重新复位。

主控模块通过判断碰撞传感器模块的PWM占空比可以确定碰撞传感器模块是否在线或者工作是否正常，并且可以通过PWM的占空比得到当前的传感器模块的加速度值。

因此，本发明具有如下有益效果：

(1)通过对主控模块的初始化标定，避免了三轴加速度传感器需要按照某一固定方向安装的缺点。

(2)碰撞传感器模块和主控模块通过PWM信号传递信息，同时结合车辆速度信息，可以判定传感器是否工作正常。

(3)采用多传感器协同及车辆信息辅助的方式，减少了车辆碰撞的误侦测；即使碰撞传感器在碰撞发生没有发送信号时也可以判定碰撞发生。

(4)对碰撞强度进行分级，车辆制造商可以对不同等级的撞击定义不同的执行操作。

附图说明

图1是本发明的一种原理框图。

图中：标定设备1、主控模块2、碰撞传感器模块3、CAN接口4、CAN总线5、碰撞传感器模块接口6、第一MCU 21、第一三轴加速传感器22、第二MCU31、第二三轴加速传感器32。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1所示的实施例是一种车辆碰撞侦测系统，包括标定设备1、主控模块2和5个碰撞传感器模块3，主控模块包括第一MCU 21和第一三轴加速传感器22，每个碰撞传感器模块均包括第二MCU 31和第二三轴加速传感器32，第一MCU分别与第一三轴加速传感器和各个第二MCU电连接，每个第二MCU均与对应的第二三轴加速传感器电连接，第一MCU通过CAN接口4分别与车辆上的CAN总线5和标定设备连接。

第一MCU通过5个碰撞传感器模块接口6分别与各个第二MCU电连接，碰撞传感器模块接口上均包括电源线、PWM信号线和地线。

还包括判定所述碰撞传感器模块异常的方法：

若第一MCU给碰撞传感器模块上电后2S内，在没有车速信号的情况下，第一MCU采集到的PWM信号一直为高，则判定碰撞传感器模块异常；

若第一MCU给碰撞传感器模块上电后2S内，没有车速信号的情况下，第一MCU采集到的PWM信号占空比一直大于55％，则判定碰撞传感器模块异常；

若第一MCU采集到的PWM信号占空比低于40％，或PWM信号一直为低信号，则判定碰撞传感器模块异常。

还包括主控模块初始化标定过程：

先将车辆停放在无坡度的水平地面，标定设备通过OBD接口和CAN接口连接，标定设备发送指令让第一MCU进入标定模式，司机启动车辆匀速、直线行驶100米，第一MCU记录下标定状态下的第一三轴加速度传感器的3个方向的加速度值。

还包括车辆碰撞的判定方法：

第一MCU中设有碰撞阈值W，第一MCU通过CAN总线采集车辆的车速和制动信号；

(5-1)若在时刻t第一MCU采集的任意一个方向的加速度值≥W，并且时刻t前的5S内有车速和制动信号，则判定发生了碰撞，碰撞等级为4级；

(5-2)若在时刻t有4个及以上传感器模块的最大加速度值≥W，时刻t前的5S内有车速和制动信号，第一三轴加速传感器检测到加速度信号，第一三轴加速传感器检测到的所有方向的加速度值均＜W，则判定发生了碰撞，碰撞等级为4级；

(5-3)若在时刻t有2个及以上传感器模块的最大加速度值≥W，时刻t前的5S内有车速和制动信号，第一三轴加速传感器检测到加速度信号，第一三轴加速传感器检测到的所有方向的加速度值均＜W，则判定发生了碰撞，碰撞等级为3级；

(5-4)若在时刻t有2个及以上传感器模块的最大加速度值≥W，时刻t前的5S内有车速，第一三轴加速传感器检测到加速度信号，第一三轴加速传感器检测到的所有方向的加速度值均＜W，则判定发生了碰撞，碰撞等级为2级；

(5-5)若在时刻t有1个传感器模块的最大加速度值≥W，时刻t前的5S内有制动信号，第一三轴加速传感器检测到加速度信号，第一三轴加速传感器检测到的所有方向的加速度值均＜W，则判定发生了碰撞，碰撞等级为1级；

(5-6)若在时刻t有1个传感器模块的最大加速度值≥W，时刻t前的5S内有车速，第一三轴加速传感器检测到加速度信号，第一三轴加速传感器检测到的所有方向的加速度值均＜W，则判定发生了碰撞，碰撞等级为1级。

车辆碰撞的判定方法还包括如下步骤：

若在时刻t所有传感器模块中只有1个传感器模块A没有采集到加速度值，时刻t前5S内传感器模块A正常，并且有车速和制动信号，判定为1级碰撞。

还包括PWM信号控制步骤：

若每个碰撞传感器模块的第二三轴加速传感器未采集到加速度信号，第二MCU使PWM信号线中的PWM信号占空比为50％；

若第二MCU采集到的最大加速度值≥W，第二MCU使PWM信号线输出高电平信号并一直保持到第一MCU重新复位。

应理解，本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (7)

1.一种车辆碰撞侦测系统，其特征是，包括标定设备(1)、主控模块(2)和M个碰撞传感器模块(3)，主控模块包括第一MCU(21)和第一三轴加速传感器(22)，每个碰撞传感器模块均包括第二MCU(31)和第二三轴加速传感器(32)，第一MCU分别与第一三轴加速传感器和各个第二MCU电连接，每个第二MCU均与对应的第二三轴加速传感器电连接，M≥4，第一MCU通过CAN接口(4)分别与车辆上的CAN总线(5)和标定设备连接。

2.根据权利要求1所述的车辆碰撞侦测系统，其特征是，第一MCU通过M个碰撞传感器模块接口(6)分别与各个第二MCU电连接，碰撞传感器模块接口上均包括电源线、PWM信号线和地线。

3.根据权利要求1所述的车辆碰撞侦测系统，其特征是，还包括判定所述碰撞传感器模块异常的方法：

若第一MCU给碰撞传感器模块上电后2S内，在没有车速信号的情况下，第一MCU采集到的PWM信号一直为高，则判定碰撞传感器模块异常；

若第一MCU给碰撞传感器模块上电后2S内，没有车速信号的情况下，第一MCU采集到的PWM信号占空比一直大于55％，则判定碰撞传感器模块异常；

若第一MCU采集到的PWM信号占空比低于40％，或PWM信号一直为低信号，则判定碰撞传感器模块异常。

4.根据权利要求1所述的车辆碰撞侦测系统，其特征是，还包括主控模块初始化标定过程：

先将车辆停放在无坡度的水平地面，标定设备通过OBD接口和CAN接口连接，标定设备发送指令让第一MCU进入标定模式，司机启动车辆匀速、直线行驶80米至150米，第一MCU记录下标定状态下的第一三轴加速度传感器的3个方向的加速度值。

5.根据权利要求2所述的车辆碰撞侦测系统，其特征是，还包括车辆碰撞的判定方法：

第一MCU中设有碰撞阈值W，第一MCU通过CAN总线采集车辆的车速和制动信号；

(5-1)若在时刻t第一MCU采集的任意一个方向的加速度值≥W，并且时刻t前的5S内有车速和制动信号，则判定发生了碰撞，碰撞等级为4级；

(5-2)若在时刻t有4个及以上传感器模块的最大加速度值≥W，时刻t前的5S内有车速和制动信号，第一三轴加速传感器检测到加速度信号，第一三轴加速传感器检测到的所有方向的加速度值均＜W，则判定发生了碰撞，碰撞等级为4级；

(5-3)若在时刻t有2个及以上传感器模块的最大加速度值≥W，时刻t前的5S内有车速和制动信号，第一三轴加速传感器检测到加速度信号，第一三轴加速传感器检测到的所有方向的加速度值均＜W，则判定发生了碰撞，碰撞等级为3级；

(5-4)若在时刻t有2个及以上传感器模块的最大加速度值≥W，时刻t前的5S内有车速，第一三轴加速传感器检测到加速度信号，第一三轴加速传感器检测到的所有方向的加速度值均＜W，则判定发生了碰撞，碰撞等级为2级；

(5-5)若在时刻t有1个传感器模块的最大加速度值≥W，时刻t前的5S内有制动信号，第一三轴加速传感器检测到加速度信号，第一三轴加速传感器检测到的所有方向的加速度值均＜W，则判定发生了碰撞，碰撞等级为1级；

(5-6)若在时刻t有1个传感器模块的最大加速度值≥W，时刻t前的5S内有车速，第一三轴加速传感器检测到加速度信号，第一三轴加速传感器检测到的所有方向的加速度值均＜W，则判定发生了碰撞，碰撞等级为1级。

6.根据权利要求5所述的车辆碰撞侦测系统，其特征是，车辆碰撞的判定方法还包括如下步骤：

若在时刻t所有传感器模块中只有1个传感器模块A没有采集到加速度值，时刻t前5S内传感器模块A正常，并且有车速和制动信号，判定为1级碰撞。

7.根据权利要求5所述的车辆碰撞侦测系统，其特征是，还包括PWM信号控制步骤：

若每个碰撞传感器模块的第二三轴加速传感器未采集到加速度信号，第二MCU使PWM信号线中的PWM信号占空比为50％；

若第二MCU采集到的最大加速度值≥W，第二MCU使PWM信号线输出高电平信号并一直保持到第一MCU重新复位。