CN109532601A - 汽车座椅头枕后碰防护系统及汽车 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种汽车座椅头枕后碰防护系统，涉及电动汽车领域，包括信号采集模块、逻辑判断模块、控制模块和头枕调节模块；信号采集模块用于采集汽车行驶信息，并生成表示汽车行驶信息的电信号发送至逻辑判断模块；逻辑判断模块接收信号采集模块发送的电信号，判断汽车发生后碰的概率系数，并生成表示汽车后碰概率系数的电信号发送至控制模块；控制模块用于接收逻辑判断模块发送的电信号，并生成头枕调节信号发送至头枕调节模块；头枕调节模块用于接收头枕调节信号并执行头枕调节动作；本发明结构简单，通过对汽车行驶的数据监控，逻辑判断汽车发生后碰的概率系数，预先对头枕进行位置调节，减小后碰时乘客颈部受到的挥鞭伤。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车领域，尤其涉及一种汽车座椅头枕后碰防护系统及汽车。
背景技术
在汽车座椅头枕设计过程中，因为乘坐舒适性需求，需要头枕与乘员头部有一定间距，而在发生后碰的过程中，考虑到乘员颈部的保护，往往需要较小的头部间距。目前解决该问题的方案通常是采用碰撞触发的调节结构，在发生碰撞时触发调节机构减小头部间距，较大部分为一次性触发，碰撞后不可复原重复利用。而随着主动安全监测和控制技术的发展，可以利用主动安全监测的信号和控制策略，使主动头枕装置可以根据逻辑判断碰撞发生的概率系数和碰撞程度及时连续的调节座椅头枕，通过匹配标定，始终兼顾座椅头枕头部间距的舒适性和安全性能。
如CN201310041564.5公开的一种座椅系统头枕结构设计，该装置包括控制模块、触发机构、连杆机构和限位机构，控制模块和触发机构通过电路相连接，控制触发机构工作状态；连杆结构在触发后控制头枕的运动；限位机构为连杆机构提供动力和极限运动位置约束；控制模块包括加速度传感器、接触开关和单片机，加速度传感器可以实时监测汽车加速度以判定是否发生追尾碰撞，接触开关可以保证头部与头枕接触的时候，头枕不会展开；触发机构包括锁止杆、锁舌、电磁铁和电磁铁牵引头，通过ECU判定，电磁铁触发；但是实施完颈部保护后，需手动操作实现头枕的收拢和重复利用。
又如CN201510208754.0公开的一种根据在追尾碰撞中乘客头部的位置，来改变头枕移动距离，车辆安全头枕及其头枕控制器和控制方法，包括碰撞监测器单元，距离探测器单元，头枕驱动机构，以及控制回路，其中，所述碰撞监测器单元通信连接和/或电连接至控制回路，用于预测可能的追尾事故；所述距离探测器单元通信连接和/或电连接至控制回路，用于检测头枕与乘员头部的位置状态和接触状态；所述头枕驱动机构用于使座椅头枕的一部分或全部向乘员头部移动；所述控制回路控制连接至头枕驱动机构，用于控制头枕驱动机构的移动和锁止。
上述的用于汽车后碰的头枕控制，都不能提前逻辑判断好汽车发生后碰的概率系数，并提前进行头枕位置的调整，只能通过在后碰发生时触发或通过传感器检测，来进行头枕位置调节。
发明内容
本发明目的在于提供一种汽车座椅头枕后碰防护系统，属于智能汽车的一部分，通过对汽车发生碰撞的概率系数判断和碰撞强度的分析标定，可以在行车或者泊车时连续动态调节座椅头部间距。
为达成上述目的，本发明提出如下技术方案：一种汽车座椅头枕后碰防护系统，包括信号采集模块、逻辑判断模块、控制模块和头枕调节模块；
所述信号采集模块，用于采集汽车行驶信息，并生成表示汽车行驶信息的电信号发送至逻辑判断模块；
所述逻辑判断模块连接于信号采集模块，用于接收信号采集模块发送的电信号，通过逻辑判断计算汽车发生后碰的概率系数，并生成表示汽车后碰概率系数的电信号发送至控制模块；
所述控制模块连接于逻辑判断模块，用于接收逻辑判断模块发送的电信号，并生成头枕调节信号发送至头枕调节模块；
所述头枕调节模块连接于控制模块，用于接收控制模块发送的头枕调节信号并执行头枕调节动作。
进一步的，所述信号采集模块包括车距传感装置、车速传感装置和加速度传感装置；
所述车距传感装置用于检测当前汽车和汽车行驶方向后部汽车的车间距，并处理生成距离信号发送至逻辑判断模块；
所述车速传感装置用于检测当前汽车和汽车行驶方向后部汽车的行驶速度，并处理生成速度信号发送至逻辑判断模块；
所述加速度传感装置用于检测当前汽车和汽车行驶方向后部汽车的行驶加速度，并处理生成加速度信号发送至逻辑判断模块；
所述逻辑判断模块接收距离信号、速度信号和加速度信号，进行逻辑加工处理，逻辑判断当前汽车发生后碰的概率系数，并生成表示汽车后碰概率系数的电信号发送至控制模块。
进一步的，定义所述逻辑判断模块判断当前汽车发生后碰的概率系数为P，则：
P＝(v2/(2*a)-S)*i
其中，S为当前汽车和汽车行驶方向后部汽车的距离，v为汽车行驶方向后部汽车和当前汽车的相对速度，a为汽车行驶方向后部汽车和当前汽车的相对加速度，i为距离系数；
距离系数i的定义为，当车距传感装置感应当前汽车和汽车行驶方向后部汽车的距离S≥100m，则i＝0；当车距传感装置感应当前汽车和汽车行驶方向后部汽车的距离50m≤S<100m，则i＝0.25；当车距传感装置感应当前汽车和汽车行驶方向后部汽车的距离20m≤S<50m，则i＝0.5；当车距传感装置感应当前汽车和汽车行驶方向后部汽车的距离S<20m，则i＝1.25。
进一步的，所述控制模块接收逻辑判断模块发送的表示汽车后碰概率系数的电信号，并根据接收到的的电信号选择不同头枕调节模式，生成头枕调节信号发送至头枕调节模块；所述头枕调节模式包括舒适模式、安全模式和后碰模式；
当P＜0，控制模块控制头枕调节模块调节座椅头枕为舒适模式；
当0≤P＜2.5，控制模块控制头枕调节模块调节座椅头枕为安全模式；
当2.5≤P，控制模块控制头枕调节模块调节座椅头枕为后碰模式。
进一步的，所述头枕调节模块包括座椅头枕、头枕骨架、头枕骨架转轴、啮合齿轮、电机和靠背骨架；
所述座椅头枕安装在头枕骨架上部，头枕骨架转轴沿汽车宽度方向刚性连接于头枕骨架底部；所述头枕骨架转轴连接于靠背骨架，且具有在靠背骨架上轴向转动的自由度；所述头枕骨架转轴端部连接于第一齿轮；
所述电机连接于控制模块，电机输出轴连接于第二齿轮，第二齿轮与第一齿轮相互啮合；
所述电机启动，其输出轴带动第二齿轮啮合第一齿轮转动，进而带动与第一齿轮连接的头枕骨架转轴转动；所述头枕骨架转轴转动，带动座椅头枕在汽车长度方向前后移动。
进一步的，电机上设置有电机转速调节单元，电机转速调节单元包括若干电机转速档位，通过电机转速调节控制座椅头枕调节的时间。
进一步的，所述控制模块连接有若干头枕调节模块，有利于采用一个控制模块控制整车的座椅头枕，及时应对突发意外情况。
此外，本发明还提供一种汽车，所述汽车安装有上述的汽车座椅头枕后碰防护系统。
由以上技术方案可知，本发明的技术方案提供的汽车座椅头枕后碰防护系统获得了如下有益效果：
本发明公开的汽车座椅头枕后碰防护系统，包括信号采集模块、逻辑判断模块、控制模块和头枕调节模块；信号采集模块采集汽车行驶基本数据，经过在逻辑判断模块判断汽车发生后碰的概率系数，控制模块根据后碰概率系数发送不同情况的头枕调节指令，选择不同的座椅头枕调节模式；此外本发明的头枕调节模块采用电机带动转轴模式进行头枕调节，结构简单；通过对汽车行驶的数据监控，逻辑判断汽车发生后碰的概率系数，进而进行头枕位置调节，即调节头枕与乘坐者颈部之间的间距，减小后碰时乘客颈部受到的挥鞭伤。
本发明区别于传统头枕调节结构需要碰撞发生后作出应对措施，在后碰发生前调节头枕动作，对头部的保护更加精确有效；此外，头枕调节模块设置有舒适、安全和后碰三种调节模式，根据信号采集模块监控汽车行驶数据，使得控制模块始终动态持续的智能化调节座椅头枕的位置，并且通过匹配标定，在汽车后碰风险解除时，座椅头枕从其他模式恢复到的舒适模式，始终兼顾座椅头枕头部间距的舒适性和安全性能，是智能化汽车的亮点，并提高了汽车的市场竞争力。
应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。
结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。
附图说明
附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：
图1为本发明系统框图；
图2为本发明系统流程图；
图3为本发明头枕调节模块具体结构图；
图4为本发明头枕调节模块连接图。
图中，各标记的具体意义为：
1-信号采集模块，2-逻辑判断模块，3-控制模块，4-头枕调节模块，4.1-座椅头枕，4.2-头枕骨架，4.3-头枕骨架转轴，4.4-第一齿轮，4.5-第二齿轮，4.6-电机，4.7-靠背骨架。
具体实施方式
为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。
基于现有技术中，在汽车发生后碰时，座椅头枕多为在碰撞发生时动作，保护乘客颈部，这类装置虽然起到了一定的保护效果，但是不能完全避免挥鞭伤，也不能预先调整头枕位置，汽车后碰还是会造成乘客颈部的挥鞭伤害；因此本发明旨在提出一种在汽车行驶过程动态调节座椅头枕和乘客颈部位置的后碰防护系统，预先设置座椅头枕的位置，减少后碰对乘客造成的挥鞭伤。
下面结合附图所示的实施例，对本发明公开的减少汽车侧面柱碰侵入量的门槛结构作进一步具体介绍。
结合图1，一种汽车座椅头枕后碰防护系统，包括信号采集模块1、逻辑判断模块2、控制模块3和头枕调节模块4；所述信号采集模块1连接于逻辑判断模块2，用于采集汽车行驶信息，并生成表示汽车行驶信息的电信号发送至逻辑判断模块2；所述逻辑判断模块2连接于信号采集模块1，用于接收信号采集模块1发送的电信号，通过逻辑判断计算汽车发生后碰的概率系数，并生成表示汽车后碰概率系数的电信号发送至控制模块3；所述控制模块3连接于逻辑判断模块2，用于接收逻辑判断模块2发送的电信号，并生成头枕调节信号发送至头枕调节模块4；所述头枕调节模块4连接于控制模块3，用于接收控制模块3发送的头枕调节信号并执行头枕调节动作。
结合图2所示的实施例，所述信号采集模块1包括车距传感装置、车速传感装置和加速度传感装置；所述车距传感装置用于检测当前汽车和汽车行驶方向后部汽车的车间距，并处理生成距离信号发送至逻辑判断模块2；所述车速传感装置用于检测当前汽车和汽车行驶方向后部汽车的行驶速度，并处理生成速度信号发送至逻辑判断模块2；所述加速度传感装置用于检测当前汽车和汽车行驶方向后部汽车的行驶加速度，并处理生成加速度信号发送至逻辑判断模块2；逻辑判断模块2接收分别来自车距传感装置的距离信号、车速传感装置的速度信号和加速度传感装置的加速度信号，进行逻辑加工处理，经过逻辑判断得出当前汽车发生后碰的概率系数，并生成表示汽车后碰概率系数的电信号发送至控制模块3；某些实施例中，信号采集模块1还包括后置雷达、后置摄像头等信号采集工具，全面采集汽车行驶数据。
具体的逻辑判断过程为如下所示，定义所述逻辑判断模块2判断当前汽车发生后碰的概率系数为P，则：
P＝(v2/(2*a)-S)*i
其中，S为当前汽车和汽车行驶方向后部汽车的距离，v为汽车行驶方向后部汽车和当前汽车的相对速度，a为汽车行驶方向后部汽车和当前汽车的相对加速度，i为距离系数；距离系数i的定义为，当车距传感装置感应当前汽车和汽车行驶方向后部汽车的距离S≥100m，则i＝0；当车距传感装置感应当前汽车和汽车行驶方向后部汽车的距离50m≤S<100m，则i＝0.25；当车距传感装置感应当前汽车和汽车行驶方向后部汽车的距离20m≤S<50m，则i＝0.5；当车距传感装置感应当前汽车和汽车行驶方向后部汽车的距离S<20m，则i＝1.25。
所述控制模块3接收逻辑判断模块2发送的表示汽车后碰概率系数的电信号，并根据接收到的电信号选择不同头枕调节模式，生成头枕调节信号发送至头枕调节模块4；所述头枕调节模式包括舒适模式、安全模式和后碰模式，分别对应汽车不同行驶状态，并且本发明中各模式对应的头枕状态调整通过调整座头枕4.1和乘员头部之间间隙距离实现；其中，当P＜0，控制模块3控制头枕调节模块4调节座椅头枕4.1为舒适模式，所述舒适模式为座椅头枕与乘员头部间隙大于30mm，此时乘员头部轻微活动时不会感到头枕的约束；当0≤P＜2.5，控制模块3控制头枕调节模块4调节座椅头枕4.1为安全模式，所述安全模式为座椅头枕4.1与乘员头部间隙在10mm～30mm间，此时乘员后仰时会感到头枕的约束；当2.5≤P，控制模块3控制头枕调节模块4调节座椅头枕4.1为后碰模式，所述后碰模式为后碰发生不可避免，座椅头枕4.1与乘员头部间隙距离小于10mm，进而有效保护后碰过程中乘员的颈部。
一些实施例中，一个控制模块3连接有多个头枕调节模块4，一方面是为了节省生产成本，另一方面有利于在汽车发生紧急情况时可以同时驱动座椅头枕4.1动作，有效保护乘客颈部安全，减少颈部的挥鞭伤。
例如汽车正常行驶时，座椅头枕在保持舒适模式位置，当汽车逻辑判断模块逻辑判断发现当前汽车行驶方向后部的尾随车辆离本车越来越近，并且尾随车辆距离本车呈持续靠近趋势到达一定程度时，逻辑计算到当前汽车发生后碰的概率系数在0和2.5之间，则当前汽车可能发生碰撞，因此控制模块3发送表示安全模式的电信号给电机4.6，调节座椅头枕4.1和乘客颈部的间距，使座椅头枕4.1由舒适性能为主变为以安全性能为主；当尾随车身进一步靠近，逻辑判断模块逻辑判断追尾后碰无法避免时，即后碰概率系数大于2.5，控制模块3发送表示后碰模式的电信号给电机4.6，进一步调节座椅头枕4.1和乘客颈部的间距，使座椅头枕由安全性能为主变为后碰保护为主，保护乘员颈部在碰撞中受到较少伤害；即在汽车行进过程中，实时调整座椅头枕4.1和乘客颈部的间距，保证乘坐的舒适性和后碰主动安全性的兼顾。
结合图3所示，所述头枕调节模块4包括座椅头枕4.1、头枕骨架4.2、头枕骨架转轴4.3、第一齿轮4.4、第二齿轮4.5、电机4.6和靠背骨架4.7；所述座椅头枕4.1安装在头枕骨架4.2上部，头枕骨架转轴4.3沿汽车宽度方向设置在头枕骨架4.2底部，且与头枕骨架4.2刚性连接；所述头枕骨架转轴4.3连接于靠背骨架4.7，具有绕靠背骨架4.7轴向转动的自由度，且头枕骨架转轴4.3端部连接于第一齿轮4.4；所述电机4.6连接于控制模块3，电机4.6与靠背骨架4.7固定，电机输出轴连接于第二齿轮4.5，第二齿轮4.5与第一齿轮4.4相互啮合，通过齿轮啮合，当电机4.6启动，带动第二齿轮4.5转动，传动至第一齿轮4.4，进而带动头枕骨架转轴4.3和连接于头枕骨架转轴4.3的头枕骨架4.2转动；如图4所示，头枕骨架转轴4.3随电机4.6启动而转动，使头枕骨架4.2沿转轴发生转动，进而调节座椅头枕4.1与乘客头部的间隙距离。
第二齿轮4.5与第一齿轮4.4的齿数可调，通过调节啮合齿轮的传动比调节电机4.6与头枕骨架转轴4.3的传动比，进而调控头枕骨架转轴4.3的转速和力矩，并且通过所述电机正反转来调节座椅头枕4.1和乘客颈部的间距，附图所示的实施例中，电机4.6正转，带动头枕骨架转轴4.3正转，进而带动头枕骨架4.2连同座椅头枕4.1向靠近用户颈部方向移动；电机4.6反转，带动头枕骨架转轴4.3反转，进而带动头枕骨架4.2连同座椅头枕4.1向远离用户颈部方向移动。
为了进一步调整控制座椅头枕4.1在发生碰撞时能快速移动到设定的后碰模式中座椅头枕4.1的位置，通过在电机4.6上设置电机转速调节单元，电机转速调节单元包括若干电机转速档位，分别适用不同的座椅头枕4.1调节速度需求。
本发明还提供一种汽车，该汽车安装有上述的汽车座椅头枕后碰防护系统，在后碰实验中发现，座椅头枕能迅速根据汽车的行驶状况智能调整头枕位置，在汽车后碰时有效保护乘客的颈部；通过对后碰发生的预判，可以在行车或者泊车时连续动态调整座椅头枕4.1和乘客头部间距，而区别于传统头枕调节结构需要碰撞发生后作出应对措施，因为调节动作反应的时间提前，对头部的保护更加精确有效；且随着主动安全控制器的发展，对碰撞的判断和程度标定也越来越准确，也是本装置发挥乘员保护优势的前提；本发明装置实现座椅头枕4.1动态持续的智能化调整，在汽车后碰风险解除时，座椅头枕从其他模式恢复到的舒适模式，因此始终兼顾了乘坐舒适性和安全性，为智能化汽车的亮点。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (8)
1.一种汽车座椅头枕后碰防护系统，其特征在于，包括信号采集模块、逻辑判断模块、控制模块和头枕调节模块；
所述信号采集模块，用于采集汽车行驶信息，并生成表示汽车行驶信息的电信号发送至逻辑判断模块；
所述逻辑判断模块连接于信号采集模块，用于接收信号采集模块发送的电信号，通过逻辑判断计算汽车发生后碰的概率系数，并生成表示汽车后碰概率系数的电信号发送至控制模块；
所述控制模块连接于逻辑判断模块，用于接收逻辑判断模块发送的电信号，并生成头枕调节信号发送至头枕调节模块；
所述头枕调节模块连接于控制模块，用于接收控制模块发送的头枕调节信号并执行头枕调节动作。
2.根据权利要求1所述的汽车座椅头枕后碰防护系统，其特征在于，所述信号采集模块包括车距传感装置、车速传感装置和加速度传感装置；
所述车距传感装置用于检测当前汽车和汽车行驶方向后部汽车的车间距，并处理生成距离信号发送至逻辑判断模块；
所述车速传感装置用于检测当前汽车和汽车行驶方向后部汽车的行驶速度，并处理生成速度信号发送至逻辑判断模块；
所述加速度传感装置用于检测当前汽车和汽车行驶方向后部汽车的行驶加速度，并处理生成加速度信号发送至逻辑判断模块；
所述逻辑判断模块接收距离信号、速度信号和加速度信号，进行逻辑加工处理，逻辑判断当前汽车发生后碰的概率系数，并生成表示汽车后碰概率系数的电信号发送至控制模块。
3.根据权利要求2所述的汽车座椅头枕后碰防护系统，其特征在于，定义所述逻辑判断模块判断当前汽车发生后碰的概率系数为P，则：
P＝(v2/(2*a)-S)*i
其中，S为当前汽车和汽车行驶方向后部汽车的距离，v为汽车行驶方向后部汽车和当前汽车的相对速度，a为汽车行驶方向后部汽车和当前汽车的相对加速度，i为距离系数；
距离系数i的定义为，当车距传感装置感应当前汽车和汽车行驶方向后部汽车的距离S≥100m，则i＝0；当车距传感装置感应当前汽车和汽车行驶方向后部汽车的距离50m≤S<100m，则i＝0.25；当车距传感装置感应当前汽车和汽车行驶方向后部汽车的距离20m≤S<50m，则i＝0.5；当车距传感装置感应当前汽车和汽车行驶方向后部汽车的距离S<20m，则i＝1.25。
4.根据权利要求2所述的汽车座椅头枕后碰防护系统，其特征在于，所述控制模块接收逻辑判断模块发送的表示汽车后碰概率系数的电信号，并根据接收到的电信号选择不同头枕调节模式，生成头枕调节信号发送至头枕调节模块；所述头枕调节模式包括舒适模式、安全模式和后碰模式，其中：
当P＜0，控制模块控制头枕调节模块调节座椅头枕为舒适模式；
当0≤P＜2.5，控制模块控制头枕调节模块调节座椅头枕为安全模式；
当2.5≤P，控制模块控制头枕调节模块调节座椅头枕为后碰模式。
5.根据权利要求1所述的汽车座椅头枕后碰防护系统，其特征在于，所述头枕调节模块包括座椅头枕、头枕骨架、头枕骨架转轴、第一齿轮、第二齿轮、电机和靠背骨架；
所述座椅头枕安装在头枕骨架上部，头枕骨架转轴沿汽车宽度方向设置在头枕骨架底部，且刚性连接于头枕骨架；所述头枕骨架转轴连接于靠背骨架，且具有在靠背骨架上轴向转动的自由度；所述头枕骨架转轴端部连接于第一齿轮；
所述电机连接于控制模块，电机输出轴连接于第二齿轮，第二齿轮与第一齿轮相互啮合；
所述电机连接于控制模块，电机输出轴连接于啮合齿轮；
所述电机启动，其输出轴带动第二齿轮啮合第一齿轮转动，进而带动与第一齿轮连接的头枕骨架转轴转动；所述头枕骨架转轴转动，带动座椅头枕在汽车长度方向前后移动。
6.根据权利要求5所述的汽车座椅头枕后碰防护系统，其特征在于，所述电机上设置有电机转速调节单元，电机转速调节单元包括若干电机转速档位。
7.根据权利要求1所述的汽车座椅头枕后碰防护系统，其特征在于，所述控制模块连接有若干头枕调节模块。
8.一种汽车，其特征在于，包括权利要求1-7任意一项所述的汽车座椅头枕后碰防护系统。
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