CN109910799B - 一种汽车碰撞主控吸能防护装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车碰撞主控吸能防护装置，包括：内护板，其固定设置在汽车内层车身上；外护板，其固定设置在与所述内护板位置相对应的汽车外层车身上；其中，所述内护板的长度方向的两端分别设有端板，并通过所述端板分别与所述外护板的两端连接；两个基体，其可移动的对称设置在所述内护板与所述外护板之间；多个复位弹簧，其连接在所述基体和与所述基体相对应的端板之间；其中，所述两个基体上分别开设有多个通孔；记忆合金丝，其往复式的从两个基体之间的通孔中穿过；其中，所述记忆合金丝的两端分别连接有导电线，并且通过所述导电线连接电源。同时，本发明还提供了汽车碰撞主控吸能防护装置的控制方法。
Description
技术领域
本发明属于汽车主被动安全性能一体化技术领域，特别涉及一种汽车碰撞主控吸能防护装置及其控制方法。
背景技术
随着汽车保有量不断增加，交通环境没有得到明显改善和提升，市场对于汽车的安全性的要求越来越高。传统的单一被动安全性能，车身刚度较大，车身吸能结构吸能效果不好，对于不同的碰撞物没有甄别能力，虽然对于汽车或落石等障碍物碰撞时能保证本车不会有太大伤害，但当车辆和行人或非机动车碰撞时，往往由于车身刚度大造成行人严重的伤害。在被动安全和主动安全同时发展的前提下，主被动安全成为重点关注对象之一。在汽车碰撞方面，首先尽量避免碰撞的发生，一旦发生不可避免，通过改变车身结构性能，将尽可能保证本车和其他交通参与者的安全。
形状记忆材料作为一种常用的智能材料，具有刚度可调节且易于控制、冲击响应小等特点，以此作为车身碰撞吸能的主要结构件，结合汽车车身机械结构和电控单元可以实现汽车车身刚度可调，以适应碰撞不可避免情况下对于不同碰撞物调节不同的车身刚度以保护本车及其他交通参与者的安全。
发明内容
本发明提供了一种汽车碰撞主控吸能防护装置，其目的是在内护板与外护板之间设置可调节刚度的记忆合金丝，通过改变记忆合金丝的刚度来改变防护装置的刚度，以应对不同类型的碰撞。
本发明提供了一种汽车碰撞主控吸能防护装置的控制方法，根据汽车与预碰撞的交通参与者的碰撞时间、预碰撞的交通参与者类型和相对速度，控制对记忆合金丝增加的电流强度或者电流的占空比，从而改变汽车碰撞主控吸能防护装置的刚度，其目的是在减小本车受到损伤的前提下，尽量保证其他交通参与者的安全。
本发明提供的技术方案为：
一种汽车碰撞主控吸能防护装置，包括：
内护板，其固定设置在汽车内层车身上；
外护板，其固定设置在与所述内护板位置相对应的汽车外层车身上；
其中，所述内护板的长度方向的两端分别设有端板，并通过所述端板分别与所述外护板的两端连接；
两个基体，其可移动的对称设置在所述内护板与所述外护板之间；
多个复位弹簧，其连接在所述基体和与所述基体相对应的端板之间；
其中，所述两个基体上分别开设有多个通孔；
记忆合金丝，其往复式的从两个基体之间的通孔中穿过；
其中，所述记忆合金丝的两端分别连接有导电线，并且通过所述导电线连接电源。
优选的是，所述内护板和/或所述外护板上与所述基体上设有相匹配的滑动机构，使所述基体能够沿所述内护板和所述外护板的长度方向滑动。
优选的是，所述内护板和所述外护板上分别沿长度方向开设有多条滑槽，所述基体上设有与所述滑槽匹配滑动的凸起。
优选的是，所述汽车碰撞主控吸能防护装置还包括：
测温器，其用于测量所述记忆合金丝的温度；
控制器，其接收所述测温器检测到的温度，检测所述记忆合金丝的电阻值，并且控制通过所述记忆合金丝的电流。
优选的是，所述汽车碰撞主控吸能防护装置还包括：
多个雷达，其安装在车身上，用于检测汽车周围预碰撞的交通参与者与本车之间的距离及相对速度；
多个摄像头，其用于采集所述预碰撞的交通参与者的图像；
其中，所述雷达与所述摄像头分别电联所述控制器。
一种汽车碰撞主控吸能防护装置的控制方法，使用所述的汽车碰撞主控吸能防护装置，包括如下步骤：
步骤一、通过雷达采集预碰撞的交通参与者与本车之间的距离、预碰撞的交通参与者与本车的相对速度，通过摄像头获取所述预碰撞的交通参与者的图像及所述预碰撞的交通参与者对应的车身位置；
步骤二、控制器接收所述雷达和摄像头采集的信息，计算本车和预碰撞的交通参与者的碰撞时间，并且判断预碰撞的交通参与者的类型；
其中，所述碰撞时间的计算方法为：
式中，S为本车和所检测到的交通参与者的距离，Δv为本车和预碰撞的交通参与者的相对速度，Sn-1为上一检测周期内本车和预碰撞的交通参与者的距离；当Sn-1-S>0时，F(Sn-1-S)＝1，当Sn-1-S≤0时，F(Sn-1-S)＝-1；
步骤三、控制器根据所述碰撞时间及所述交通参与者的类型，确定是否对记忆合金丝增加电流以及增加的电流强度或电流占空比。
优选的是，在所述步骤三中，当TTC≤2.0秒时，控制器开启对所述记忆合金丝增加电流；
所述交通参与者包括三种类型，其中，
第一种交通参与者包括：行人、非机动车和宠物；
第二种交通参与者包括：机动车；
第三类交通参与者为第一种交通参与者和第二种交通参与者以外的其他交通参与者和交通设施。
优选的是，当预碰撞的交通参与者为第一种交通参与者时，对所述记忆合金丝增加的电流为0。
优选的是，当预碰撞的交通参与者为第二种交通参与者时，对所述记忆合金丝增加的电流强度为：
或者控制电流占空比为：
式中，m为记忆合金丝的质量，C为记忆合金丝的比热容，Δv为本车和预碰撞的交通参与者的相对速度，R为记忆合金丝的电阻值，T为记忆合金丝的当前温度，Im为采用调节电流占空比方式时的通过记忆合金丝的电流强度；K2和K′2为比例系数。
优选的是，当预碰撞的交通参与者为第三种交通参与者时，对所述记忆合金丝增加电流强度为：
或者电流占空比为：
其中，m为记忆合金丝的质量，C为记忆合金丝的比热容，Δv为本车和目标交通参与者的相对速度，R为记忆合金丝的电阻值，T为记忆合金丝的当前温度，Im为采用调节电流占空比方式时的通过记忆合金丝的电流强度；K3和K′3为比例系数，并且K3>K2，K′3>K′2。
本发明的有益效果是：
本发明提供的汽车碰撞主控吸能防护装置，能够通过改变记忆合金丝的电流来改变其刚度，进而改变车身的刚度，以适应不同的环境，既保护本车又不使得其他交通参与者有十分严重的伤害。
本发明提供的汽车碰撞主控吸能防护装置的控制方法，能够根据汽车与预碰撞的交通参与者的碰撞时间、预碰撞的交通参与者类型和相对速度，控制对记忆合金丝增加的电流强度或者电流的占空比，从而使预碰撞位置自适应的调节响应车身区域的结构刚度，在保证本车安全的前提下，尽量保证其他交通参与者的安全，有助于改善交通安全问题。
附图说明
图1为本发明所述的汽车碰撞主控吸能防护装置的结构示意图。
图2为本发明所述的汽车碰撞主控吸能防护装置的内部结构示意图。
图3为本发明所述的汽车碰撞主控吸能防护装置的控制方法示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1-2所示，本发明提供了一种汽车碰撞主控吸能防护装置，主要包括：内护板110、外护板120、基体130、复位弹簧140和记忆合金丝150。内护板110固定设置在汽车车身内层上，用来保证汽车在发生碰撞时不会有较大的变形量；外护板120固定设置在所述内护板位置相对应的汽车车身外层上，用来保证汽车在发生碰撞时不会有较大的变形量。其中，内护板110的长度方向的两端分别设有端板111，并通过所述端板111分别与所述外护板120的两端固定连接，使内护板110和外护板120之间形成容纳空腔。两个基体130可移动的对称设置在所述内护板110与所述外护板120之间的容纳空腔内；并且两个基体130分别靠近两个端板111设置。多个复位弹簧140沿内护板110和外护板120的长度方向设置，复位弹簧140连接在基体130和与所述基体130相对应(靠近)的端板111之间。其中，两个基体130上分别开设有多个通131。记忆合金丝150往复式的从两个基体之间的通孔131中穿过；所述记忆合金丝150的两端分别连接有导电线，并且通过所述导电线连接电源，为记忆合金丝150增加电流，改变记忆合金丝150的温度，从而改变记忆合金丝150的长度和刚度。
内护板110和外护板120可根据车身要求变化样式，以适应汽车车身的结构和造型要求，内护板110和外护板120的长度方向上分别设置有的导向槽，基体130的内侧和外侧设置有与所述导向槽匹配的凸起，所述凸起能够在所述导向槽中自由滑动，使基体130只能沿内护板110和内护板120的长度方向运动。
作为优选，两个基体130上的通孔131对称开设，并且通孔131的开设方向与所述导向槽的方向平行，即保证记忆合金丝150与导向槽的方向平行。并且在同一个基体130上的两个相邻通孔131之间的距离相等，从而保证记忆合金丝150受力均匀。此外，基体130上的通孔131的孔径大于记忆合金丝150的直径，以保证所述记忆合金丝150在通孔中移动时，不会产生较大的阻力。
在另一实施例中，设置有4个复位弹簧140，即每个端板111和基体130之间分别安装两个复位弹簧140，并且两侧的复位弹簧140对称安装，以保证对基体的拉力均衡。复位弹簧140为常拉伸状态，用于横向拉紧基体，进而保证记忆合金丝150始终保持拉紧状态。其中，在温度升高时，记忆合金丝150长度增加，刚度增加，基体130在复位弹簧140恢复力的作用下向靠近其对应端板111的方向移动，即两个基体130相互远离；在温度降低时，记忆合金丝150长度减小，刚度下降，两个基体130相互靠近，复位弹簧140被拉长。
在另一实施例中，所述汽车碰撞主控吸能防护装置还包括测温器160，其安装在记忆合金丝150上，用于测量所述记忆合金150的温度；以及控制器170，其连接测温器160，用于接收所述测温器160检测到的温度。其中，记忆合金丝150两端的导电线与控制器相连，在控制器170内部设置有阻值测量器，用于测量记忆合金丝150的电阻值；同时控制器170内部还设置有电流调节器，用于调节通过记忆合金丝150的电流强度或电流占空比。通过调节通过记忆合金丝150的电流强度或电流占空比，可以实现对记忆合金丝长度和刚度的调节。
在另一实施例中，还包括多个雷达，其安装在车身上，用于检测汽车周围预碰撞的交通参与者与本车之间的距离及相对速度；以及多个摄像头，其安装在车身上，用于采集汽车周围的预碰撞的交通参与者的图像；其中，所述雷达与所述摄像头分别电联所述控制器170。控制器170中设有图像处理分析模块，能够对摄像头采集的图像进行处理分析，从而判别交通参与者的类型。之后，控制器根据汽车周围预碰撞的交通参与者与本车之间的距离和相对速度以及交通参与者的类型控制对记忆合金丝增加的电流强度或电流占空比。
如图3所示，本发明还提供了一种汽车碰撞主控吸能防护装置的控制方法，包括以下步骤：
步骤一、将汽车周围据汽车一定距离内的交通参与者(行人、车辆及其他物体)作为预碰撞的交通参与者；通过传感器模块采集预碰撞的交通参与者的信息，包括：通过雷达采集预碰撞的交通参与者与本车之间的距离、预碰撞的交通参与者与本车的相对速度，通过摄像头获取所述预碰撞的交通参与者的图像及所述预碰撞的交通参与者对应的车身位置；
步骤二、控制器接收所述雷达和摄像头采集的信息，计算本车和预碰撞的交通参与者的碰撞时间TTC，并且判断预碰撞的交通参与者的类型；
其中，所述碰撞时间TTC的计算方法为：
式中，S为本车和所检测到的交通参与者的距离，Δv为本车和预碰撞的交通参与者的相对速度(取正值)，Sn-1为上一检测周期内本车和预碰撞的交通参与者的距离；当Sn-1-S>0时，F(Sn-1-S)＝1，当Sn-1-S≤0时，F(Sn-1-S)＝-1；
步骤三、控制器根据所述碰撞时间TTC及所述交通参与者的类型，确定是否对记忆合金丝增加电流以及增加的电流强度或者控制电流的占空比；
其中，当计算的TTC>2.0秒时，系统继续检测周围环境；当计算的TTC≤2.0秒时，控制器根据本车与预碰撞的交通参与者的相对速度及预碰撞的交通参与者对应的车身位置判断车辆可能的碰撞位置，开启对车身该位置处的主控吸能防护装置控制权限；控制对所述记忆合金丝增加电流：
当预碰撞的交通参与者为第一种交通参与者时，不对所述记忆合金丝增加电流(即增加的电流为0)，保持所述记忆合金丝的当前的小刚度；
当预碰撞的交通参与者为第二种交通参与者时，控制器对所述记忆合金丝增加电流，使得所述记忆合金丝的的刚度适中；
当所述目标为第三种交通参与者时，控制器对所述记忆合金丝增加更大的电流，使得所述记忆合金丝的的刚度较大；
其中，第一种交通参与者包括：行人、非机动车和宠物；第二种交通参与者包括：机动车；第三类交通参与者为第一种交通参与者和第二种交通参与者以外的其他交通参与者和交通设施。
在另一实施例中，当预碰撞的交通参与者为第二种交通参与者时，控制对记忆合金丝增加的电流大小为：
或者控制通过记忆合金丝的电流占空比η2为：
式中，m为记忆合金丝的质量，C为记忆合金丝的比热容，Δv为本车和目标交通参与者的相对速度，R为记忆合金丝的电阻值，T为记忆合金丝的当前温度，Im为采用调节电流占空比方式时的通过记忆合金丝的电流强度；K2和K′2为比例系数。
在另一实施例中，当预碰撞的交通参与者为第三种交通参与者时，控制对记忆合金丝增加的电流大小为：
或者控制通过记忆合金丝的电流占空比为：
式中，m为记忆合金丝的质量，C为记忆合金丝的比热容，Δv为本车和目标交通参与者的相对速度，R为记忆合金丝的电阻值，T为记忆合金丝的当前温度，Im为采用调节电流占空比方式时的通过记忆合金丝的电流强度；K3和K′3为比例系数，并且K3>K2，K′3>K′2。其中，Im、K2、K′2、K3和K′3根据记忆合金丝的材料设定。
通过上述方法对通过记忆合金丝的电流强度或者电流占空比进行控制，能够在汽车与其他交通参与者发生碰撞时，在保证本车安全的前提下，尽量保证其他交通参与者的安全，减轻发生交通事故时的人员伤亡和设施损坏，有助于改善交通安全问题。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (2)
1.一种汽车碰撞主控吸能防护装置，其特征在于，包括：
内护板，其固定设置在汽车内层车身上；
外护板，其固定设置在与所述内护板位置相对应的汽车外层车身上；
其中，所述内护板的长度方向的两端分别设有端板，并通过所述端板分别与所述外护板的两端连接；
两个基体，其可移动的对称设置在所述内护板与所述外护板之间；
多个复位弹簧，其连接在所述基体和与所述基体相对应的端板之间；
其中，所述两个基体上分别开设有多个通孔；
记忆合金丝，其往复式的从两个基体之间的通孔中穿过；
其中，所述记忆合金丝的两端分别连接有导电线，并且通过所述导电线连接电源；
所述内护板和/或所述外护板上与所述基体上设有相匹配的滑动机构，使所述基体能够沿所述内护板和所述外护板的长度方向滑动；
测温器，其用于测量所述记忆合金丝的温度；
控制器，其接收所述测温器检测到的温度，检测所述记忆合金丝的电阻值，并且控制通过所述记忆合金丝的电流；
多个雷达，其安装在车身上，用于检测汽车周围预碰撞的交通参与者与本车之间的距离及相对速度；
多个摄像头，其用于采集所述预碰撞的交通参与者的图像；
其中，所述雷达与所述摄像头分别电联所述控制器；
所述汽车碰撞主控吸能防护装置的控制方法，包括如下步骤：
步骤一、通过雷达采集预碰撞的交通参与者与本车之间的距离、预碰撞的交通参与者与本车的相对速度，通过摄像头获取所述预碰撞的交通参与者的图像及所述预碰撞的交通参与者对应的车身位置；
步骤二、控制器接收所述雷达和摄像头采集的信息，计算本车和预碰撞的交通参与者的碰撞时间，并且判断预碰撞的交通参与者的类型；
其中，所述碰撞时间的计算方法为：
式中，S为本车和所检测到的交通参与者的距离，Δv为本车和预碰撞的交通参与者的相对速度，Sn-1为上一检测周期内本车和预碰撞的交通参与者的距离；当Sn-1-S>0时，F(Sn-1-S)＝1，当Sn-1-S≤0时，F(Sn-1-S)＝-1；
步骤三、控制器根据所述碰撞时间及交通参与者的类型，确定是否对记忆合金丝增加电流以及增加的电流强度或电流占空比；
在所述步骤三中，当TTC≤2.0秒时，控制器开启对所述记忆合金丝增加电流；
所述交通参与者包括三种类型，其中，
第一种交通参与者包括：行人、非机动车和宠物；
第二种交通参与者包括：机动车；
第三类交通参与者为第一种交通参与者和第二种交通参与者以外的其他交通参与者和交通设施；
当预碰撞的交通参与者为第一种交通参与者时，对所述记忆合金丝增加的电流为0；
当预碰撞的交通参与者为第二种交通参与者时，对所述记忆合金丝增加的电流强度为：
或者控制电流占空比为：
式中，m为记忆合金丝的质量，C为记忆合金丝的比热容，Δv为本车和预碰撞的交通参与者的相对速度，R为记忆合金丝的电阻值，T为记忆合金丝的当前温度，Im为采用调节电流占空比方式时的通过记忆合金丝的电流强度；K2和K2 ′为比例系数；
当预碰撞的交通参与者为第三种交通参与者时，对所述记忆合金丝增加电流强度为：
或者电流占空比为：
其中，m为记忆合金丝的质量，C为记忆合金丝的比热容，Δv为本车和目标交通参与者的相对速度，R为记忆合金丝的电阻值，T为记忆合金丝的当前温度，Im为采用调节电流占空比方式时的通过记忆合金丝的电流强度；K3和K3 ′为比例系数，并且K3>K2，K3 ′>K2 ′。
2.根据权利要求1所述的汽车碰撞主控吸能防护装置，其特征在于，所述内护板和所述外护板上分别沿长度方向开设有多条滑槽，所述基体上设有与所述滑槽匹配滑动的凸起。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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