CN112339699B - 一种防侧碰系统 - Google Patents
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Abstract
本发明揭露了一种防侧碰系统,包括网关、侧气帘、安全带、仪表、ADAS、悬架、动力系统、电子驻车和制动器;所述侧气帘、安全带、仪表通过CAN总线接入网关;所述ADAS、悬架、动力系统、电子驻车和制动器通过CAN FD总线接入网关,所述ADAS连接感知单元;所述感知单元包括侧摄像头、侧雷达、前后摄像头和前后雷达;所述网关收到感知单元的信号后直接发送给悬架、动力系统和制动器的控制器,同时通过网关把信号发送给侧气帘、安全带和仪表;所述防侧碰系统根据防碰撞模式执行相关响应。本发明能够自动识别侧碰工况,提前做出躲避动作或者防碰撞动作,如果碰撞不可避免,能够大幅降低车身变形量,提高车内人员的生存空间,降低面临的生命危险。
Description
技术领域
本发明属于车辆安全控制技术领域,尤其是涉及一种防侧碰系统。
背景技术
据国外研究机构统计表明,在汽车碰撞发生的交通事故中大约有30%为侧面碰撞引发的交通事故。在公路交通发达的美国,平均每年约8,000名驾驶员由于侧面碰撞致死,在24,000受重伤的人中,约有67%的人是由于汽车对汽车的侧面碰撞,我国道路交通较为复杂,车型混杂,这更容易发生车辆的侧面交叉碰撞。如何防止汽车侧面碰撞,保证驾乘人员的安全成为重要课题。
车辆停车时,车内有人,如果侧面有其他车辆撞击,车内乘员将非常危险,因为车辆侧面相对较薄弱,侧面受到撞击时会发生永久变形,侵占乘客生存空间,导致乘客可能有生命危险。如果车辆能主动起步前进或者后退,躲开撞击过来的车辆,则可保护车内人员的生命安全。如果碰撞避免不了,因为车架底部一般强度较车门高,如果可以让车架底部承受侧面撞击,车身变形量将大幅减小,乘客生还的机率将会提高。
发明内容
本发明的目的在于克服当前技术对侧碰安全保护的不足,提供一种防侧碰系统,保护车内人员的生命安全。
本发明的技术方案是: 包括网关、侧气帘、安全带、仪表、ADAS、悬架、动力系统、电子驻车和制动器;所述侧气帘、安全带、仪表通过CAN总线接入网关;所述ADAS、悬架、动力系统、电子驻车和制动器通过CAN FD总线接入网关,所述ADAS连接感知单元;所述感知单元包括侧摄像头、侧雷达、前后摄像头和前后雷达;所述网关收到感知单元的信号后直接发送给悬架、动力系统和制动器的控制器,同时通过网关把信号发送给侧气帘、安全带和仪表;所述防侧碰系统根据防碰撞模式执行相关响应。
进一步地,动力系统为发动机和变速器,此时,系统适用于燃油车。
进一步地,动力系统为电机控制器,此时,系统适用于电动车。
进一步地,防碰撞模式激活的过程为:感知单元实时感知环境并将信号数据传输给ADAS控制器,如果侧面有车冲过来,侧摄像头通过机器视觉算法识别车辆类型,根据不同类别定义为“高度危险”、“危险”和“低风险”;而前后雷达负责测量来车的速度v和距离L,当车速超过阈值v0时,且危险等级为“危险”和“高度危险”时,判断为碰撞即将发生,在距离L小于一定域值L0之前激活此系统,进入防碰撞模式。
车辆停车时,车内有人,动力系统可能处于运行状态,也可能处于关闭状态,当侧面感知单元感知到有车辆高速冲撞过来时,提前判断有碰撞风险,迅速抬高此侧的悬架,以便让车架底部去承受撞击,因为车架底部强度要高于车门,大幅减小车内人员面临的危险。同时仪表报警,拉紧安全带,弹出侧气帘。
如果动力系统处于运行状态,则前后感知单元感知前后是否有障碍物,如果可通行,则迅速松掉电子驻车、换一档或倒档、启动发动机或电机,驱动车辆前进或后退,以避开高速冲过来的车辆,避免碰撞发生。同时,悬架抬高、仪表报警、安全带拉紧、侧气帘弹出,尽最大努力保护车内人员生命。
如果躲开了碰撞,感知单元判断危险解除后,车辆自动停车,悬架、仪表、安全带需手动恢复状态。如果碰撞避免不了,碰撞结束后,安全带自动卸力,帮助车内人员逃脱。
与现有技术相比,本发明具备以下有益效果:本发明侧气帘、安全带和仪表共用一个CAN总线,而悬架、制动、ADAS、电子驻车和动力系统共用一个CAN FD总线。ADAS 收到感知单元发来的信号后可直接把信号发送给悬架、制动器和动力系统的控制器,同时通过网关把信号发送给侧气帘、安全带和仪表,这样的架构布置有利于信号快速传输,降低时延。
能够自动识别侧碰工况,提前做出躲避动作或者防碰撞动作;某些情况下能够自动躲开碰撞,保护车内人员生命;如果碰撞不可避免,也能够大幅降低车身变形量,提高车内人员的生存空间,降低面临的生命危险。
附图说明
图1为本发明一种防侧碰系统的网络拓扑架构;
图2为本发明一种防侧碰系统的工作流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至图2,本发明的技术方案是: 包括网关、侧气帘、安全带、仪表、ADAS、悬架、动力系统、电子驻车和制动器;所述侧气帘、安全带、仪表通过CAN总线接入网关;所述ADAS、悬架、动力系统、电子驻车和制动器通过CAN FD总线接入网关,所述ADAS连接感知单元;所述感知单元包括侧摄像头、侧雷达、前后摄像头和前后雷达;所述网关收到感知单元的信号后直接发送给悬架、动力系统和制动器的控制器,同时通过网关把信号发送给侧气帘、安全带和仪表;所述防侧碰系统根据防碰撞模式执行相关响应。
优选地,动力系统为发动机和变速器,此时,系统适用于燃油车。
优选地,动力系统为电机控制器,此时,系统适用于电动车。
悬架包括主动悬架,必要时能迅速抬高,使车架底部对准冲撞过来的车辆。主动悬架包括悬架ECU和悬架升降机构。
电子驻车,必要时能迅速解锁,不会阻止车辆前进或后退。电子驻车包括电子驻车ECU、制动器。
侧气帘,必要时能迅速弹出,保护人员安全。侧气帘包括侧气帘碰撞传感器、侧气帘ECU、和气帘弹出系统。
侧气帘、安全带和仪表共用一个CAN总线,而悬架、制动、ADAS、电子驻车和动力系统共用一个CAN FD总线。ADAS 收到感知单元发来的信号后可直接把信号发送给悬架、制动器和动力系统的控制器,同时通过网关把信号发送给侧气帘、安全带和仪表,这样的架构布置有利于信号快速传输,降低时延。
防碰撞模式激活的条件:当车辆停车时,车内有人,感知单元实时感知侧面的环境并将信号数据传输给ADAS控制器,如果侧面有车冲过来,侧摄像头通过机器视觉算法识别车辆类型并进行危险登记归类:火车、货车、客车定义为“高度危险”,为最高危险等级,对车内人员有致命威胁;乘用车、摩托车、老年代步车、电瓶车定义为“危险”,为中等危险等级,对车内人员有较大威胁;三轮车、自行车定义为“低风险”,对车内人员生命的威胁较小。而前后雷达负责测量来车的速度v和距离L,当车速超过域值v0时,且危险等级为“危险”和“高度危险”时,判断为碰撞即将发生,在距离L小于一定域值L0之前激活此系统,进入防碰撞模式。留给系统的反应和动作时间t=L/v,从进入防碰撞模式到后续所有动作执行完成的时间应该小于t。V0和L0的值定义如下:不同危险等级对应V0值不同,“高度危险”等级的车辆,V0=0,L0=100m,即只要侧面撞来的车辆车速大于0,在距离100m的位置就要激活该模式。“危险”等级的车辆,V0=20km/h,L0=80m,即车速大于20 km/h、距离80m时激活该模式。“低风险”等级的车辆,不激活该模式。
防碰撞模式的使用场景举例如下:
(1)车辆停车,车辆熄火但整车上电,发动机控制器ECU或电机控制器MCU将信号发给ADAS ECU,告知ADAS ECU其处于运行状态。如果侧面有车辆冲撞过来,当满足该模式激活条件、进入防碰撞模式后,ADAS ECU将信号传给悬架控制器,并通过网关传递给侧气帘控制器、安全带控制器和仪表控制器,悬架控制器将指令信号发给最接近方位的悬架,指令最接近方位的悬架立即以最快速度抬高到最大悬架行程位置,以便于让车架底部去迎接碰撞,同时安全带控制器发信号给安全带电机,拉紧安全带,侧气帘控制器发信号给侧气帘,弹出侧气帘,仪表控制器把信号发给仪表,仪表报警提示车内人员,显示“危险!”字样,尽最大努力保护人员生命安全。
(2)车辆停车,车辆熄火且整车没上电,所有系统都不工作,不激活该模式。
(3)车辆停车,发动机处于运行状态,发动机控制器ECU或电机控制器MCU将信号发给ADAS ECU,告知ADAS ECU此时发动机处于运行状态。当侧面有车辆冲撞过来,满足该模式激活条件、进入防碰撞模式后,则执行场景1的动作的同时,ADAS ECU把信号发给前后摄像头和前后雷达,前后摄像头和前后雷达判断前后方是否有障碍物,如果前后都有障碍物,则判定为不可前进后退,前后摄像头和前后雷达把信号传给ADAS ECU,只执行场景1的动作,ADAS ECU不给发动机发指令。
(4)车辆停车,动力系统处于运行状态,发动机控制器ECU或电机控制器MCU将信号发给ADAS ECU,告知ADAS ECU动力系统处于运行状态。当侧面有车辆冲撞过来,满足该模式激活条件、进入防碰撞模式后,则执行场景1的动作的同时,ADAS ECU把信号发给前后摄像头和前后雷达,前后摄像头和前后雷达判断前后方是否有障碍物,如果前后有一方没有障碍物,则判定为可向该方向行驶。如果前后方都没有障碍物,则判定让车辆向前行驶躲避碰撞,前后摄像头和前后雷达把信号传给ADAS ECU,ADAS ECU把指令信号发给发动机控制器ECU、变速箱控制器TCU或电机控制器MCU,以及电子驻车ECU,然后车辆将向可运动的方向行驶一小段距离,以避开碰撞。
如图1所示,燃油车的动作为:电子驻车ECU发信号给制动器,制动器松开电子驻车、变速箱控制器TCU发信号给换档执行机构和离合器,变速箱换1档或倒档,离合器结合,发动机控制器ECU发信号给进气、喷油、点火系统,发动机以某个较大扭矩T输出动力,使车辆向前或向后行驶。
纯电动或混动车的动作为:电子驻车ECU发信号给制动器,制动器松开电子驻车,电机控制器MCU发信号给电机,电机输出正向或反向扭矩T1,使车辆向前或向后行驶。T和T1由标定试验确认,此时的扭矩应能够使车辆能在瞬间执行起步动作,在小于t时间内避开碰撞。
(5)如果碰撞没有避开,碰撞后,侧气帘传感器侧面摄像头和侧雷达持续感知环境,当判定为无碰撞危险时,发信号给ADAS ECU,令其解除防碰撞模式,ADAS ECU给安全带发信号,令安全带卸力,以帮助乘员逃脱车内。
(6)如果碰撞避开了,侧面摄像头和侧雷达持续感知环境,当判定为无碰撞危险时,发信号给ADAS ECU,令其解除防碰撞模式,ADAS ECU给制动ECU发信号,车辆制动器以某恒定的制动力矩TB制动,直到车速为0。TB由标定试验来确认。仪表报警、悬架、安全带仍保持现状,需要手动解除。
(7)车辆停车,未感达到该模式激活的条件,即感知单元识别到危险等级为“低风险”或侧面无车辆靠近时,不执行任何动作。
本发明可扩展出的工作模式:车辆停车,侧面有车辆以某个角度冲撞过来,不是垂直碰撞,此系统扩展后可识别并应对;车辆行驶通过十字路口,如一侧抢黄灯的车辆高速通过路口,此系统可提前预判是否有碰撞危险,通过制动或加速进行避让,同时悬架抬升提升抗撞击能力。当车辆行驶通过铁轨时,如有火车行驶过来,此系统可帮助车辆躲开火车的撞击。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (3)
1.一种防侧碰系统,其特征在于:包括网关、侧气帘、安全带、仪表、ADAS、悬架、动力系统、电子驻车和制动器;所述侧气帘、安全带、仪表通过CAN总线接入网关;所述ADAS、悬架、动力系统、电子驻车和制动器通过CAN FD总线接入网关,所述ADAS连接感知单元;所述感知单元包括侧摄像头、侧雷达、前后摄像头和前后雷达;所述网关收到感知单元的信号后直接发送给悬架、动力系统和制动器的控制器,同时通过网关把信号发送给侧气帘、安全带和仪表;所述防侧碰系统根据防碰撞模式执行相关响应;
侧气帘、安全带和仪表共用一个CAN总线,而悬架、制动、ADAS、电子驻车和动力系统共用一个CAN FD总线;ADAS 收到感知单元发来的信号后可直接把信号发送给悬架、制动器和动力系统的控制器,同时通过网关把信号发送给侧气帘、安全带和仪表;
所述防碰撞模式激活的条件为:当车辆停车时,车内有人,感知单元实时感知侧面的环境并将信号数据传输给ADAS控制器,如果侧面有车冲过来,侧摄像头通过机器视觉算法识别车辆类型并进行危险登记归类:火车、货车、客车定义为“高度危险”,为最高危险等级,对车内人员有致命威胁;乘用车、摩托车、老年代步车、电瓶车定义为“危险”,为中等危险等级,对车内人员有较大威胁;三轮车、自行车定义为“低风险”,对车内人员生命的威胁较小;而前后雷达负责测量来车的速度v和距离L,当车速超过阈 值v0时,且危险等级为“危险”和“高度危险”时,判断为碰撞即将发生,在距离L小于一定阈 值L0之前激活此系统,进入防碰撞模式;留给系统的反应和动作时间t=L/v,从进入防碰撞模式到后续所有动作执行完成的时间应该小于t。
2.根据权利要求1所述的一种防侧碰系统,其特征在于:所述动力系统为发动机和变速器。
3.根据权利要求1所述的一种防侧碰系统,其特征在于:所述动力系统为电机控制器。
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