CN109435887A - 一种氢能汽车安全气囊弹出装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种氢能汽车安全气囊弹出装置及方法，其方法包括：当车辆发生碰撞时，电机控制器VCU接收来自碰撞传感器的触发信号，进而控制安全气囊供氢电磁阀和安全带供氢电磁阀打开，使高压氢气充入安全气囊和安全带预张紧装置，以弹出安全气囊，同时安全带预张紧装置启用；VCU控制氢燃料电池供氢电磁阀关闭，切断发动机的能源供应；同时，VCU发送请求指令至车身控制器BCM，以打开车窗和天窗。本发明的有益效果是：本发明的技术方案采用一种新方法弹出安全气囊，安全性更高，同时氢能汽车安全气囊只要有氢气就能使用，不存在时间久了失效的问题，可靠性更高。
Description
技术领域
本发明涉及新能源汽车领域，尤其涉及一种氢能汽车安全气囊弹出装置及方法。
背景技术
近些年来，有很多汽车发生车祸时，汽车的安全气囊没有弹出，造成车毁人亡；有的汽车在高速行驶时，没有发生碰撞，安全气囊却无故弹出，造成事故。这样的事情每年都会发生很多起，其中不乏国际名牌汽车，这些事故的发生是因为现有技术的安全气囊弹出方式不可靠，有很多不足之处，跟不上时代的发展。
当出现以下情况是，传统的安全气囊是有可能不弹出的：安全气囊长久失修，气体发生器失效、汽车遭受横向撞击，但是没有达到阈值时、汽车遭受后方碰撞时、汽车发生绕纵向轴线侧翻时、汽车纵向减速度未达到设定阈值时、在等红灯时被撞，等等。目前在对汽车的安全气囊做碰撞试验是，被碰撞物体都是用钢铁做成的平面，直立在前方，试验车是以设定的速度运行，碰撞所产生的减速值很强烈，试验车也会突然减速至零公里，碰撞和裂度传感器的参数也是在这样的试验下设定的。可是在实际情况中，汽车发生车祸时，被碰撞的物体基本不是平面的，而是各种各样的异型物体，所以汽车在发生车祸时，根本就没有硬碰硬的大面积钢铁平面给汽车撞，碰撞产生的减速度值也会很弱。这就极有可能造成传感器的阈值达不到而气囊不弹出。
新能源汽车是指使用非常规车用燃料(或使用常规车用燃料但装载新型动力装置)，具有新技术、新结构和先进技术原理的汽车。其中氢能汽车发展前景最为良好，也是目前国家大力推广和主要发展的新能源车型之一。
随着中国新能源汽车工业的告诉发展，越来越多的新能源汽车将投入市场，氢能汽车是一种具备经济、节能和环保等特点的新型汽车。近些年来，随着氢能汽车的技术的不断进步，越来越多的氢能汽车走进千家万户，而传统的安全气囊重量大，对于车辆轻量化和续航里程都有一定影响，另外时间长了气体发生器可能会失效，因此，如何在氢能汽车的现有条件下，发明一种适用于氢能汽车的安全气囊弹出方法，是一个很有工业现实性的问题。
发明内容
为了解决安全气囊重量大，对车辆轻量化和续航里程均有不同程度的影响问题和传统安全气囊的气体发生器使用久了容易失效，导致汽车在发生车祸时，安全气囊不能及时弹出的问题，本发明提供了一种氢能汽车安全气囊弹出装置及方法；一种氢能汽车安全气囊弹出装置，包括：碰撞传感器、安全气囊、安全带、安全带预张紧装置、安全气囊供氢电磁阀、氢燃料电池供氢电磁阀、氢罐、安全带供氢电磁阀、网关、车身控制器、电机控制器和氢燃料电池发动机；
碰撞传感器电性连接至电机控制器，电机控制器通过CAN总线连接至网关的输入接口，网关的输出接口通过CAN总线连接至车身控制器；
电机控制器的输出接口分别电性连接至安全气囊供氢电磁阀、氢燃料电池供氢电磁阀和安全带供氢电磁阀的控制端；
氢罐的三个出气口分别通过管路连接至安全气囊供氢电磁阀、氢燃料电池供氢电磁阀和安全带供氢电磁阀的输入口；安全气囊供氢电磁阀、氢燃料电池供氢电磁阀和安全带供氢电磁阀的输出口分别通过管路连接至安全气囊、氢燃料电池发动机和安全带预张紧装置。
进一步地，一种氢能汽车安全气囊弹出方法，应用于一种氢能汽车安全气囊弹出装置中，其特征在于：一种氢能汽车安全气囊弹出方法，包括以下步骤：
S101：当车辆发生碰撞时，碰撞传感器被触发，产生触发信号，并通过信号线将触发信号发送至电机控制器；
S102：电机控制器接收到所述触发信号后，控制安全气囊供氢电磁阀、和安全带供氢电磁阀的状态由关闭转为打开，氢罐中的高压氢气经管路分别向安全气囊和安全带预张紧装置中充入高压氢气，以弹出安全气囊和启用安全带预张紧装置；
S103：电机控制器通过CAN总线发送请求解锁信号至网关，网关将接收到的请求解锁信号通过CAN总线转发至车身控制器；
S104：车身控制器接收到所述请求解锁信号后，控制四个车窗玻璃和天窗同时打开，以排出安全气囊中泄露的氢气。
进一步地，所述安全带预张紧装置包括：固定部、绳、卷轴、压力腔、固定杆和活塞；
安全带供氢电磁阀的输出接口通过管路连接至压力腔的一端，压力腔的另一端连接有活塞，压力腔内壁的直径和形状与活塞的直径和形状均相同，活塞可在压力腔内滑动；
固定部固定安装在压力腔上，卷轴转动连接在固定部上，卷轴上设有与绳尺寸对应的凹槽；绳的一端固定连接至安全带上，中间部分缠绕在所述凹槽内，另一端穿过固定部连接至固定杆的一端，固定杆的所述一端程折弯状，另一端固定连接在活塞上。
进一步地，所述安全带预张紧装置还包括：第二电磁阀；第二电磁阀的输入端通过管路与压力腔连通，第二电磁阀的输出端连接有出气口，第二电磁阀的控制端通过信号线连接至电机控制器的输出口；电机控制器可通过控制第二电磁阀的开闭状态，排出压力腔内的高压氢气。
进一步地，所述一种氢能汽车安全气囊弹出装置还包括SRS警示灯，SRS警示灯连接在网关上；步骤S101中，电机控制器接收到所述触发信号后，控制SRS警示灯打开。
进一步地，步骤S102中，电机控制器接收到所述触发信号后，控制氢燃料电池供氢电磁阀的状态由打开转为关闭，以切断氢燃料电池发动机的氢气供应源。
进一步地，步骤S103中，网关的作用是在电机控制器网络和车身控制器网络之间进行信号转接。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：本发明的技术方案提出一种适用于氢能汽车的安全气囊保护方法，改变传统汽车电控加炸药的安全气囊弹出方式，本技术方案采用氢能汽车电控加电磁阀加高压氢气的方法弹出安全气囊，安全性更高，同时氢能汽车安全气囊只要有氢气就能使用，不存在时间久了失效的问题，可靠性更高。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例中一种氢能汽车安全气囊弹出装置的结构示意图；
图2是本发明实施例中一种氢能汽车安全气囊弹出装置的控制原理图；
图3是本发明实施例中一种氢能汽车安全气囊弹出方法的流程图；
图4是本发明实施例中安全带预张紧装置的结构示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
本发明的实施例提供了一种氢能汽车安全气囊弹出装置及方法。
请参考图1，图1是本发明实施例中一种氢能汽车安全气囊弹出装置的结构示意图，包括：碰撞传感器1、安全气囊2、安全带3、安全带预张紧装置4、安全气囊供氢电磁阀6、氢燃料电池供氢电磁阀7、氢罐8、安全带供氢电磁阀9、网关10、车身控制器11、电机控制器12和氢燃料电池发动机13；
请参考图2，图2是本发明实施例中一种氢能汽车安全气囊弹出装置的控制原理图，碰撞传感器1电性连接至电机控制器12，电机控制器12通过CAN总线网络连接至网关10的输入接口，网关10的输出接口通过CAN网络总线连接至车身控制器11；
电机控制器12的输出接口分别电性连接至安全气囊供氢电磁阀6、氢燃料电池供氢电磁阀7和安全带供氢电磁阀9的控制端；
氢罐8的三个出气口分别通过管路5连接至安全气囊供氢电磁阀6、氢燃料电池供氢电磁阀7和安全带供氢电磁阀9的输入口；安全气囊供氢电磁阀6、氢燃料电池供氢电磁阀7和安全带供氢电磁阀9的输出口分别通过管路连接至安全气囊2、氢燃料电池发动机13和安全带预张紧装置4；
请参考图3，为本发明实施例中安全带预张紧装置3的结构示意图，所述安全带预张紧装置4包括：固定部1-1、绳1-2、卷轴1-3、压力腔1-4、固定杆1-8和活塞1-9；
安全带供氢电磁阀9的输出接口通过管路连接至压力腔1-4的一端，压力腔1-4的另一端连接有活塞1-9，压力腔1-4内壁的直径和形状与活塞1-9的直径和形状均相同，活塞1-9可在压力腔1-4内滑动；
固定部1-1固定安装在压力腔1-4上，卷轴1-3转动连接在固定部1-1上，卷轴1-3上设有与绳1-2尺寸对应的凹槽；绳1-2的一端固定连接至安全带3上，中间部分缠绕在所述凹槽内，另一端穿过固定部1-1连接至固定杆1-8的一端，固定杆1-8的所述一端程折弯状，另一端固定连接在活塞1-9上。
所述安全带预张紧装置4还包括：第二电磁阀1-6；第二电磁阀1-6的输入端通过管路与压力腔1-4连通，第二电磁阀1-6的输出端连接有出气口1-7，第二电磁阀1-6的控制端通过信号线连接至电机控制器12的输出口；电机控制器12可通过控制第二电磁阀1-6的开闭状态，排出压力腔1-4内的高压氢气。
请参考图4，图4是本发明实施例中一种氢能汽车安全气囊弹出方法的流程图，具体包括如下步骤：
S101：当车辆发生碰撞时，碰撞传感器被触发，产生触发信号，并通过信号线将触发信号发送至电机控制器；
S102：电机控制器接收到所述触发信号后，控制安全气囊供氢电磁阀、和安全带供氢电磁阀的状态由关闭转为打开，氢罐中的高压氢气经管路分别向安全气囊和安全带预张紧装置中充入高压氢气，以弹出安全气囊和启用安全带预张紧装置；
S103：电机控制器通过CAN网络总线发送请求解锁信号至网关，网关将接收到的请求解锁信号通过CAN网络总线转发至车身控制器；
S104：车身控制器接收到所述请求解锁信号后，控制四个车窗玻璃和天窗同时打开，以排出安全气囊中泄露的氢气。
所述绳1-2为金属绳，本发明实施例中为钢丝绳。
所述安全带预张紧装置4的使用原理如下：
车辆正常状态下，安全带供氢电磁阀9和第二电磁阀1-6均为关闭状态；
当车辆发生碰撞时，碰撞传感器1产生触发信号，并将触发信号通过信号线传输至电机控制器12；电机控制器12接收到所述触发信号后，向安全带供氢电磁阀9发送控制信号，控制安全带供氢电磁阀9的状态由关闭转为打开，进而氢罐8内的高压氢气通过管路和安全带供氢电磁阀9输入压力腔1-4内；进而带动活塞1-9顺着压力腔1-4的内壁向前运动，活塞1-9运动带动绳1-2绕着卷轴1-3运动，进而带动安全带3运动，从而使安全带3拉紧，以起到保护乘客的作用；
后期可通过关闭安全带供氢电磁阀9，打开第二电磁阀1-6来排出压力腔1-4内的高压氢气。
所述氢能汽车还包括SRS(Supplement Restrain System)警示灯，其特征在于，步骤S101中，电机控制器12接收到碰撞传感器1的触发信号后，控制SRS警示灯打开。
步骤S102中，电机控制器12接收到所述触发信号后，控制氢燃料电池供氢电磁阀7的状态由打开转为关闭，以切断氢燃料电池发动机13的氢气供应源。
步骤S103中，网关10的作用是在电机控制器网络和车身控制器网络之间进行信号转接，将电机控制器网络中的CAN信号转换至车身控制器网络中。
本发明实施例将安全气囊(ECU)集成在电机控制器(VCU)里面，可减轻车辆的重量。
以下是本发明实施例中所涉及的设备名称及其功能：
氢罐---一种存储高压氢气的容器；
安全气囊供氢电磁阀----氢罐给安全气囊供氢管路上的开关电磁阀；
氢燃料电池供氢电磁阀----氢罐给氢燃料电池发动机供氢管路上的开关电磁阀；
安全带供氢电磁阀---氢罐给安全带预张紧装置供氢管路上的开关电磁阀；
安全带预张紧装置---通过高压氢气驱动，瞬间拉紧安全带；
管路---氢气供给的通道；
网关---一种将车辆各个网络信号进行转接的控制器；
电机控制器(VCU)---车辆动力电机的控制单元，同时集成了安全气囊ECU的功能；
碰撞传感器—一种监测车辆碰撞的传感器；
车身控制器(BCM)---一种车身控制器；
安全带---一种带预紧功能的保护装置；
SRS警示灯---组合仪表上的安全气囊故障指示灯，安全气囊有故障的时候点亮。
本发明的有益效果是：本发明的技术方案提出一种适用于氢能汽车的安全气囊保护方法，改变传统汽车电控加炸药的安全气囊弹出方式，本技术方案采用氢能汽车电控加电磁阀加高压氢气的方法弹出安全气囊，安全性更高，同时氢能汽车安全气囊只要有氢气就能使用，不存在时间久了失效的问题，可靠性更高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (7)
1.一种氢能汽车安全气囊弹出装置，包括：碰撞传感器(1)、安全气囊(2)、安全带(3)、安全带预张紧装置(4)、安全气囊供氢电磁阀(6)、氢燃料电池供氢电磁阀(7)、氢罐(8)、安全带供氢电磁阀(9)、网关(10)、车身控制器(11)、电机控制器(12)和氢燃料电池发动机(13)；
碰撞传感器(1)电性连接至电机控制器(12)，电机控制器(12)通过CAN总线连接至网关(10)的输入接口，网关(10)的输出接口通过CAN总线连接至车身控制器(11)；
电机控制器(12)的输出接口分别电性连接至安全气囊供氢电磁阀(6)、氢燃料电池供氢电磁阀(7)和安全带供氢电磁阀(9)的控制端；
氢罐(8)的三个出气口分别通过管路连接至安全气囊供氢电磁阀(6)、氢燃料电池供氢电磁阀(7)和安全带供氢电磁阀(9)的输入口；安全气囊供氢电磁阀(6)、氢燃料电池供氢电磁阀(7)和安全带供氢电磁阀(9)的输出口分别通过管路连接至安全气囊(2)、氢燃料电池发动机(13)和安全带预张紧装置(4)。
2.一种氢能汽车安全气囊弹出方法，应用于如权利要求1所述的一种氢能汽车安全气囊弹出装置中，其特征在于：所述一种氢能汽车安全气囊弹出方法：包括以下步骤：
S101：当车辆发生碰撞时，碰撞传感器被触发，产生触发信号，并通过信号线将触发信号发送至电机控制器；
S102：电机控制器接收到所述触发信号后，控制安全气囊供氢电磁阀、和安全带供氢电磁阀的状态由关闭转为打开，氢罐中的高压氢气经管路分别向安全气囊和安全带预张紧装置中充入高压氢气，以弹出安全气囊和启用安全带预张紧装置；
S103：电机控制器通过CAN总线发送请求解锁信号至网关，网关将接收到的请求解锁信号通过CAN总线转发至车身控制器；
S104：车身控制器接收到所述请求解锁信号后，控制四个车窗玻璃和天窗同时打开，以排出安全气囊中泄露的氢气。
3.如权利要求1所述的一种氢能汽车安全气囊弹出装置，其特征在于：所述安全带预张紧装置(4)包括：固定部(1-1)、绳(1-2)、卷轴(1-3)、压力腔(1-4)、固定杆(1-8)和活塞(1-9)；
安全带供氢电磁阀(9)的输出口通过管路连接至压力腔(1-4)的一端，压力腔(1-4)的另一端连接有活塞(1-9)，压力腔(1-4)内壁的直径和形状与活塞(1-9)的直径和形状均相同，活塞(1-9)可在压力腔(1-4)内滑动；
固定部(1-1)固定安装在压力腔(1-4)上，卷轴(1-3)转动连接在固定部(1-1)上，卷轴(1-3)上设有与绳(1-2)尺寸对应的凹槽；绳(1-2)的一端固定连接至安全带(3)上，中间部分缠绕在所述凹槽内，另一端穿过固定部(1-1)连接至固定杆(1-8)的一端，固定杆(1-8)的所述一端程折弯状，另一端固定连接在活塞(1-9)上。
4.如权利要求3所述的一种氢能汽车安全气囊弹出装置，其特征在于：所述安全带预张紧装置(4)还包括：第二电磁阀(1-6)；第二电磁阀(1-6)的输入端通过管路与压力腔(1-4)连通，第二电磁阀(1-6)的输出端连接有出气口(1-7)，第二电磁阀(1-6)的控制端通过信号线连接至电机控制器(12)的输出口；电机控制器(12)可通过控制第二电磁阀(1-6)的开闭状态，排出压力腔(1-4)内的高压氢气。
5.如权利要求2所述的一种氢能汽车安全气囊弹出方法，其特征在于：所述一种氢能汽车安全气囊弹出装置还包括SRS警示灯，SRS警示灯连接在网关上；步骤S101中，电机控制器接收到所述触发信号后，控制SRS警示灯打开。
6.如权利要求2所述的一种氢能汽车安全气囊弹出方法，其特征在于：步骤S102中，电机控制器接收到所述触发信号后，控制氢燃料电池供氢电磁阀的状态由打开转为关闭，以切断氢燃料电池发动机的氢气供应源。
7.如权利要求2所述的一种氢能汽车安全气囊弹出方法，其特征在于：步骤S103中，网关的作用是在电机控制器网络和车身控制器网络之间进行信号转接。
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