CN112918420A - 安全气囊控制装置及安全气囊控制方法 - Google Patents

安全气囊控制装置及安全气囊控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及安全气囊控制装置及安全气囊控制方法。一种安全气囊控制装置包括：安全气囊、展开安全气囊的安全气囊驱动器以及处理器，所述处理器基于车辆碰撞时的纵向加速度和车辆速度来估计车辆动量和碰撞进展程度，基于所述车辆动量和碰撞进展程度来确定安全气囊的展开，当确定展开安全气囊时，控制安全气囊驱动器。

Description

安全气囊控制装置及安全气囊控制方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年12月6日提交的韩国专利申请号No.10-2019-0161990的优先权和权益，其全部内容通过引用结合于本文中。
技术领域
本发明涉及安全气囊控制装置及安全气囊控制方法。
背景技术
本部分中的陈述仅提供与本发明相关的背景信息，并不构成现有技术。
通常，安全气囊是一种安全装置，用于保护驾驶员或乘员免受由车辆碰撞而造成的冲击。这样的安全气囊系统基于安装在车辆上的加速度传感器的测量值(加速度传感器值)来检测碰撞，并且当测量值超过阈值时展开安全气囊。由于加速度传感器值与车辆的动能成比例，因此加速度传感器值被测量为与车辆速度成比例。然而，我们发现，即使在相同条件下，在车辆碰撞时测量的加速度传感器值也可能根据碰撞速度、车辆质量、防撞护栏和/或碰撞部分的形状而变化。因此，当仅利用加速度传感器值来展开安全气囊时，相对于由于碰撞而产生的冲击量，安全气囊会不必要地展开，或者安全气囊未展开，从而降低了车辆乘员的安全性。
发明内容
本发明提供一种用于考虑纵向加速度、车辆速度以及车辆质量来确定安全气囊展开的安全气囊控制装置和方法。
本发明构思所解决的技术问题不限于前面提及的问题，并且本发明所属领域的技术人员从以下描述将清楚地理解任何本文没有提及的其他技术问题。
根据本发明的一个方面，安全气囊控制装置包括：安全气囊、展开安全气囊的安全气囊驱动器以及处理器，所述处理器基于车辆碰撞时的纵向加速度和车辆速度来估计车辆动量和碰撞进展程度，基于所述车辆动量和碰撞进展程度来确定安全气囊的展开，当确定展开安全气囊时，控制安全气囊驱动器。
处理器可以包括：信号处理器、估计器以及控制器，所述信号处理器利用从安装在车辆上的传感器和车载器件输入的纵向加速度和车辆速度来计算并输出累计速度、初始碰撞速度以及估计的当前速度；所述估计器基于纵向加速度、初始碰撞速度以及估计的当前速度来计算车辆动量和碰撞物体的侵入距离，并且基于计算出的车辆动量和碰撞物体的侵入距离来确定阈值减小因子；所述控制器基于阈值减小因子来确定安全气囊展开阈值，并且基于安全气囊展开阈值来确定是否展开安全气囊。
信号处理器可以基于由重量传感器测量的乘员重量、负载重量或者包括在车辆规格信息中的空车重量中的至少一个来计算车辆质量。
估计器可以利用初始碰撞速度、估计的当前速度以及车辆质量来计算碰撞前动量和当前动量。
估计器可以基于碰撞前动量与当前动量之间的差来确定阈值减小因子。
当碰撞目标是固定物体时，估计器可以利用初始碰撞速度、估计的当前速度以及车辆质量来计算有效动量。
当碰撞目标是移动物体时，估计器可以利用移动物体的相对初始碰撞速度、估计的当前速度、车辆质量以及移动物体的重量来计算有效动量。
估计器可以利用碰撞时间、当前时间、估计的当前速度、初始碰撞速度以及纵向加速度来计算碰撞物体的侵入距离。
控制器可以通过将阈值减小因子应用于默认的基本安全气囊展开阈值来确定安全气囊展开阈值。
当纵向加速度大于或等于加速度阈值，并且累计速度大于或等于安全气囊展开阈值时，控制器可以确定展开安全气囊。
根据本发明的一个方面，安全气囊控制方法包括：利用传感器检测车辆碰撞时的纵向加速度和车辆速度；利用处理器基于纵向加速度和车辆速度来估计车辆动量和碰撞进展程度；利用处理器基于所述车辆动量和碰撞进展程度来确定安全气囊的展开；当确定展开安全气囊时，利用处理器展开安全气囊。
估计车辆动量和碰撞进展程度可以包括：利用纵向加速度和车辆速度来计算累计速度、初始碰撞速度以及估计的当前速度；基于纵向加速度、初始碰撞速度以及估计的当前速度来计算碰撞前动量、当前动量以及有效动量；利用纵向加速度和估计的当前速度来计算碰撞物体的侵入距离。
安全气囊控制方法可以进一步包括：当计算累计速度、初始碰撞速度以及估计的当前速度时，基于由重量传感器测量的乘员重量、负载重量或者包括在车辆规格信息中的空车重量中的至少一个来计算车辆质量。
可以利用初始碰撞速度、估计的当前速度以及车辆质量来计算碰撞前动量和当前动量。
可以基于碰撞前动量与当前动量之间的差来确定阈值减小因子。
当碰撞目标是固定物体时，可以利用初始碰撞速度、估计的当前速度以及车辆质量来计算有效动量。
当碰撞目标是移动物体时，可以利用移动物体的相对初始碰撞速度、估计的当前速度、车辆质量以及移动物体的重量来计算有效动量。
确定安全气囊的展开可以包括：基于所述车辆动量和碰撞物体的侵入距离来确定阈值减小因子；基于阈值减小因子来确定安全气囊展开阈值；基于安全气囊展开阈值来确定是否展开安全气囊。
确定安全气囊展开阈值可以包括：通过将阈值减小因子应用于默认的基本安全气囊展开阈值来确定安全气囊展开阈值。
确定是否展开安全气囊可以包括：当纵向加速度大于或等于加速度阈值，并且累计速度大于或等于安全气囊展开阈值时，确定展开安全气囊。
根据本文提供的描述，进一步的适用领域将变得明显。应当理解，本说明书和具体示例仅旨在用于说明的目的，而并不旨在限制本发明的范围。
附图说明
为了可以很好地理解本发明，现在将参考所附附图通过给出示例的方式来描述其不同的形式，在附图中：
图1是显示了本发明的一个实施方案的安全气囊控制装置的框图；
图2是根据本发明的一个实施方案的用于描述设置有效动量阈值的示意图；
图3至图5分别是根据本发明的一个实施方案的用于描述动量侵入阈值模型设置的示意图；
图6是显示了根据本发明的另一个实施方案的安全气囊控制方法的流程图；
图7至图9分别是用于描述根据本发明的一个实施方案的当装备有安全气囊控制装置的车辆与移动物体碰撞时安全气囊控制方法的示意图；
图10是对根据本发明的一个实施方案的纵向加速度、累计速度、碰撞前动量以及碰撞后动量进行比较的示意图；
图11A和图11B显示了本发明的一个实施方案的根据碰撞物体的动量的变化；
图12A是本发明的一个实施方案的估计根据碰撞物体的碰撞物体侵入量的曲线；
图12B和图12C是显示了本发明的一个实施方案的根据碰撞物体的实际碰撞物体侵入量的示意图；
图13是显示了本发明的一个实施方案的根据有效动量和碰撞物体侵入量的安全气囊展开时间的曲线图；
图14和图15是用于对本发明的安全气囊控制技术与现有技术的安全气囊控制技术进行比较的示例性图。
本文所描述的附图只是用于说明的目的，并不旨在以任何方式限制本发明的范围。
具体实施方式
以下说明在本质上仅仅是示例性的，并不旨在限制本发明、应用或用途。应当理解的是，在所有附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。
在下文中，本发明的一些形式将参考示例性附图进行详细描述。在将附图标记添加到每个附图的组件中时，应当注意的是，即使当相同或等同组件显示在其他附图中时，也由相同的附图标记表示。此外，在描述本发明的实施方案时，将会排除对已知的特征或功能的具体描述，以免不必要地模糊本发明的主旨。
在描述根据本发明的实施方案的组件时，可以使用诸如第一、第二、“A”、“B”、(a)、(b)等的术语。这些术语仅旨在将一个组件与另一个组件相区分，并且这些术语并不限制构成组件的本质、顺序或次序。除非另有定义，否则本文使用的所有术语(包括技术术语或科学术语)具有与本发明所属领域的技术人员通常理解的含义相同的含义。在通用词典中定义的术语解释为具有与在相关技术领域中上下文含义相同的含义，并且不解释为具有理想或过于正式的含义，除非在本发明中明确地定义为具有这样的含义。
图1是显示了本发明的一个实施方案的安全气囊控制装置的框图；图2是根据本发明的另一个实施方案的用于描述设置有效动量阈值的示意图；图3至图5是根据本发明的一些实施方案的用于描述动量侵入阈值模型设置的示意图。
如图1所示，安全气囊控制装置可以包括：传感器110、车载器件120、安全气囊130安全气囊驱动器140以及处理器150。
传感器110可以安装在车辆上以感测(检测)速度信息和/或重量信息。例如，传感器110可以测量(感测)车辆的加速度、车辆速度(驾驶速度)、乘员重量和/或负载重量等。传感器110可以包括：加速度传感器、车轮速度传感器、重量传感器、碰撞传感器等。
车载器件120可以是安装在车辆上以检测驾驶信息的器件，并且可以包括：高级驾驶员辅助系统(advanced driver assistance systems,ADAS)、车辆对车辆(V2V)通信器件、电子稳定控制(electronic stability control,ESC)、全球定位系统(GPS)接收器等。车载器件120可以获得诸如车辆速度、周围车辆的速度和/或周围车辆的重量的信息。
安全气囊130可以安装在方向盘的喇叭部分以及车辆中每个座椅的前部和侧面中。尽管本实施方案中显示了一个安全气囊130，但是本发明不限于此，并且可以在车辆中安装一个或更多个安全气囊130。例如，可以在车辆中安装面向驾驶员座椅的侧面安全气囊和前部安全气囊以及面向乘客座椅的侧面安全气囊和前部安全气囊。一个或更多个安全气囊130可以通过安全气囊驱动器140选择性地展开。换句话说，一个或更多个安全气囊130可以以不同的展开压力、不同的展开速度以及不同的展开方向来展开。安全气囊130可以连接至电机(未示出)以在用于控制展开方向的连接部处实现六轴移动(x、y、z、x轴旋转、y轴旋转以及z轴旋转)。
安全气囊驱动器140可以根据处理器150的展开请求来执行安全气囊130的展开。也就是说，安全气囊驱动器140可以根据处理器150的安全气囊展开确定来展开安全气囊130。
处理器150可以控制安全气囊控制装置的整体操作。处理器150可以用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、中央处理单元(CPU)、微控制器以及微处理器中的至少一个来实现。处理器150可以包括存储器(未示出)。可以将由处理器150执行的软件存储在存储器中。存储器可以用诸如闪存、硬盘、随机存取存储器(RAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、可擦除可编程ROM(EPROM)以及寄存器的存储介质(记录介质)中的至少一个来实现。
处理器150可以考虑车辆的加速度、车辆速度以及车辆的重量来确定是否展开安全气囊，并且请求展开安全气囊。处理器150可以包括：信号处理器151、估计器152以及控制器153。
信号处理器151可以从传感器110和车载器件120接收速度信息和重量信息，并且处理速度信息和重量信息。信号处理器151可以接收由加速度传感器测量的加速度信号，将加速度信号数字化，并且输出纵向加速度Ax。纵向加速度Ax可以用于确定是否存在碰撞以及碰撞的程度。
另外，信号处理器151可以累积由加速度传感器测量的加速度信号，以计算累计速度dV。累计速度dV可以用于确定碰撞进展程度。
信号处理器151可以从车轮速度传感器、ADAS、ESC、GPS等实时接收车辆速度。当信号处理器151通过加速度传感器检测车辆碰撞时，信号处理器151可以将紧接在碰撞之前的车辆速度确定为碰撞时的车辆速度，并且将该车辆速度存储为初始碰撞速度V0。
信号处理器151可以通过初始碰撞速度V0减去累计速度dV来计算估计的当前车辆速度Vcrnt。估计的当前车辆速度Vcrnt可以表示为[等式1]所示。
[等式1]：
Figure BDA0002568471640000071
其中，t0是碰撞时间，而tx是当前时间。
信号处理器151可以利用预先存储在存储器中的车辆规格信息、车辆乘员信息(驾驶员和乘客)、负载信息等来计算车辆质量“m”。这里，可以利用针对每个座椅安装的重量传感器来获得车辆乘员信息，并且可以通过安装在装载台(例如，行李箱)中的重量传感器来获得负载信息。例如，信号处理器151可以通过将包括在车辆规格信息中的空车重量和/或由重量传感器测量的乘员重量以及负载重量进行相加来获得车辆质量“m”。
估计器152可以基于从信号处理器151输入的信息来计算动量和安全气囊展开阈值减小因子DF。估计器152可以从信号处理器151接收纵向加速度Ax、初始碰撞速度V0、估计的当前速度Vcrnt以及车辆质量“m”，并且计算碰撞前动量P。估计器152可以利用下面的等式2来计算碰撞前动量P。
[等式2]：
P＝mV
其中，V代表车辆速度，也就是说，初始碰撞速度V0。
估计器152可以利用估计的当前速度Vcrnt和车辆质量“m”来计算碰撞之后正在减小的当前动量Pcrnt。当前动量Pcrnt可以如等式3所示来定义。
[等式3]：
Pcrnt＝m·Vcrnt
估计器152可以基于初始碰撞速度V0、估计的当前速度Vcrnt以及车辆质量“m”来计算有效动量dP。有效动量dP可以表示在车辆与特定目标(碰撞物体或碰撞目标)碰撞的情况下的车辆动量。换句话说，有效动量dP可以指的是碰撞前动量与碰撞后动量之间的差。
当特定目标是固定物体(例如，墙壁等)时，有效动量dP可以表示为如等式4所示。
[等式4]：
dP＝m×(V0-Vcrnt)
当特定目标是移动物体(例如，车辆等)时，有效动量dP可以利用等式5来计算。
[等式5]：
dP＝(m+mrel)×(V0rel-Vcrnt)
其中，mrel是移动物体的质量，而V0rel是当车辆作为参照物时，移动物体的相对初始碰撞速度。
另外，估计器152可以基于估计的当前速度Vcrnt来估计从碰撞时刻t0到当前时刻tx的车辆的移动距离，并且确定碰撞物体侵入车辆的程度。换句话说，估计器152可以利用等式6来计算碰撞物体的侵入距离(侵入量，PNTd)。
[等式6]：
Figure BDA0002568471640000081
估计器152可以将碰撞前动量P与当前动量Pcrnt之间的差(即，有效动量dP)确定为阈值减小因子DF。估计器152可以考虑有效动量dP与碰撞物体的侵入量PNTd之间的关系，利用阈值减小因子DF，来确定是否调整安全气囊展开阈值。
用于确定阈值减小因子DF的方法可以包括：第一步骤，设置有效侵入量阈值；第二步骤，设置有效动量阈值；第三步骤，设置动量侵入量阈值模型。
在第一步骤，估计器152可以通过将展开安全气囊所需的时间(即，所需的点火时刻RTTF)与初始碰撞速度V0相乘来设置有效侵入量阈值。在这种情况下，考虑从车辆前部结构(例如，保险杠等)到安全气囊控制装置的电力供应装置(未示出)的布局，有效侵入量阈值可以设置在碰撞时能够维持电力供应的范围内。
例如，当在随后的碰撞情况下，最小有效侵入量和最大有效侵入量为0.7m和0.5m时，有效侵入量阈值(例如，500mm)设置在0.5m至0.7m的范围内。
[碰撞情况]：
碰撞模式，与前方柱子的正面较小的重叠(柱子)
初始碰撞速度，64kph至32kph
RTTF，40ms至55ms
最小有效侵入量(64kph×1000/3600)×(40ms/1000)＝0.7m
最大有效侵入量(32kph×1000/3600)×(55ms/1000)＝0.5m
在第二步骤，估计器152可以利用非典型碰撞最小速度测试数据来确定在需要安全气囊展开时的时刻(tx-RTTF)的剩余动量(即，有效动量阈值)。为了确定有效动量阈值，可以基于未展开的速度参考动量作为最小值和在最小非典型碰撞展开时的动量，确定两个值的斜率，并且可以利用将要计算出的斜率，确定(设置)根据车辆速度的有效动量阈值。
例如，参考图2，估计器152可以基于未展开速度参考动量MIN和在最小非典型碰撞展开时的动量7500Nm来计算两个值的斜率。然后，估计器152可以在随后的碰撞情况下，利用预先计算的斜率计算在碰撞速度为32kph时的动量13000Nm，并且将计算出的动量设置为有效动量阈值。
[碰撞情况]：
碰撞模式，前方柱子
碰撞测试速度，32kph
RTTF,55ms
在第三步骤，可以基于在第一步骤和第二步骤确定的阈值来设置动量侵入量阈值模型。例如，如图3所示，有效侵入量阈值固定为500mm，并且可以利用插值来设置针对每个初始碰撞速度而变化的有效动量阈值。
当将正面碰撞测试数据应用于动量侵入量阈值模型时，曲线趋势如图4所示。在16kph的正面碰撞的情况下，碰撞物体的侵入量PNTd可能未达到500mm的有效侵入量阈值，并且没有有效动量dP剩余。另一方面，在高速正面碰撞的情况下，可以基于针对每种速度的非典型碰撞展开时间来设置有效动量阈值，使得在正面碰撞开始时有效动量剩余，但是随着时间的推移，由于车辆结构的阻力，不再发生碰撞物体的侵入。
另一方面，当与柱子或尖锐物体发生碰撞时，碰撞物体的侵入量PNTd增加，但是有效动量dP的减少较小，如图5所示。当碰撞物体继续侵入并且有效动量剩余时，可以基于剩余的有效动量来减小安全气囊展开阈值。
控制器153可以利用纵向加速度Ax、累计速度dV以及阈值减小因子DF来确定是否展开安全气囊。控制器153可以从信号处理器151接收纵向加速度Ax和累计速度dV，并且从估计器152接收阈值减小因子DF。控制器153可以利用阈值减小因子DF来确定安全气囊展开阈值Thdv.Fin。这里，安全气囊展开阈值可以表示作为用于确定安全气囊展开的基准的累计速度阈值。控制器153可以通过将阈值减小因子DF应用于预先存储在存储器中的默认安全气囊展开阈值dV_Th.来计算安全气囊展开阈值Thdv.Fin，如等式7所示。
[等式7]：
Thdv.Fin＝dV_Th.×DF
当控制器153确定在碰撞期间车辆的有效动量较大，并且碰撞物体已经充分侵入到车辆中时，控制器153可以将请求展开安全气囊的展开请求信号发送至安全气囊驱动器140。换句话说，当纵向加速度Ax大于或等于加速度阈值ThAx，并且累计速度dV大于或等于安全气囊展开阈值Thdv.Fin时，控制器153可以将安全气囊展开请求发送至安全气囊驱动器140。安全气囊驱动器140可以根据控制器153的安全气囊展开请求来展开安全气囊130。
此外，当纵向加速度Ax小于加速度阈值ThAx，并且/或者累计速度dV小于安全气囊展开阈值Thdv.Fin时，控制器153可以再次确定安全气囊展开阈值Thdv.Fin。
图6是显示了根据本发明的一个实施方案的安全气囊控制方法的流程图。
当检测到碰撞时，处理器150可以检测由传感器110和/或车载器件120测量的纵向加速度Ax和车辆速度V(S110)。当通过碰撞传感器检测到车辆碰撞时，处理器150可以紧接在碰撞之前或之后检测纵向加速度和车辆速度。
处理器150可以利用纵向加速度和车辆速度来计算累计速度dV、初始碰撞速度V0以及估计的当前速度Vcrnt(S120)。处理器150的信号处理器151可以将从加速度传感器输入的加速度信号数字化，并且累积加速度信号，以计算累计速度dV。信号处理器151可以将紧接在碰撞之前或之后测量的车辆速度存储为初始碰撞速度V0。另外，信号处理器151可以通过初始碰撞速度V0减去累计速度dV来计算估计的当前速度Vcrnt。另外，信号处理器151可以基于包括在车辆规格信息中的空车重量，考虑由重量传感器测量的乘员重量和/或负载重量来计算车辆质量“m”。
处理器150可以基于加速度、碰撞初始速度、预期的当前速度和车辆质量来估计车辆动量(S130)。处理器150中的估计器152可以利用车辆速度和车辆质量来估计碰撞前动量。估计器152可以考虑估计的当前速度和车辆质量来估计当前动量。当碰撞物体是固定物体时，估计器152可以基于估计的当前速度和车辆质量来估计有效动量，而当碰撞物体是移动物体时，估计器152可以基于车辆质量、估计的当前速度、碰撞物体的重量以及碰撞物体的相对初始碰撞速度来估计有效动量。
处理器150可以利用纵向加速度和估计的当前速度来计算碰撞物体的侵入量PNTd(S140)。估计器152可以利用初始碰撞速度和纵向加速度来计算估计的当前速度，并且基于计算出的估计的当前速度来计算从碰撞时刻到当前时刻车辆已经行驶的距离(即，碰撞物体的侵入距离PNTd)。
处理器150可以基于有效动量dP和碰撞物体的侵入量PNTd，通过反映阈值减小因子DF来确定是否调整安全气囊展开阈值(S150)。当期望碰撞物体的侵入量达到有效侵入量阈值时，估计器152可以通过反映碰撞前动量与碰撞后动量(当前动量)之间的差(即，阈值减小因子DF)来确定安全气囊展开阈值的调整。
处理器150可以通过反映阈值减小因子DF来确定安全气囊展开阈值(S160)。处理器150中的控制器153可以通过将阈值减小因子DF应用于默认的安全气囊展开阈值dV_Th.来确定安全气囊展开阈值Thdv.Fin。当确定不将阈值减小因子DF应用于安全气囊展开阈值时，处理器150可以基于默认的安全气囊展开阈值来确定安全气囊展开。
处理器150可以确定纵向加速度Ax是否等于或大于加速度阈值ThAx以及累计速度dV是否等于或大于安全气囊展开阈值Thdv.Fin(S170)。控制器153可以基于纵向加速度和累计速度来确定是否展开安全气囊。当确定展开安全气囊时，控制器153可以将安全气囊展开请求发送至安全气囊驱动器140。
当加速度大于或等于加速度阈值，并且累计速度大于或等于安全气囊展开阈值时，处理器150可以通过控制安全气囊驱动器140来展开安全气囊130(S180)。
另一方面，当纵向加速度小于加速度阈值，和/或累计速度小于安全气囊展开阈值时，处理器150可以再次确定安全气囊展开阈值。
图7至图9是用于描述根据本发明的一个实施方案的当装备有安全气囊控制装置的车辆与移动物体碰撞时的安全气囊控制方法的示意图。在本实施方案中，将在移动物体是车辆的假设下给出描述。
参考图7，当车辆与另一车辆碰撞时，车辆的信号处理器151可以接收纵向加速度Ax、碰撞时刻T0、车辆速度V、另一车辆的速度V2、车辆质量“M”以及另一车辆的质量M2。
信号处理器151可以累积纵向加速度Ax，以计算累计速度dV，并且基于初始碰撞速度V0和累计速度dV来估算车辆的估计的当前速度Vcrnt1。另外，信号处理器151可以基于紧接在碰撞之前的另一车辆的车辆速度V2，考虑通过累积车辆的加速度传感器值Ax而获得的累计速度dV，来估算另一车辆的估计的当前速度Vcrnt2。信号处理器151可以将紧接在碰撞之前的车辆速度V和另一车辆的速度V2分别存储为车辆的初始碰撞速度V0_1和另一车辆的初始碰撞速度V0_2。信号处理器151可以将车辆的质量M和另一车辆的质量M2数字化，并且将质量输出为m1和m2。
参考图8，车辆的估计器152可以利用由信号处理器151估算的车辆的估计的当前速度Vcrnt1和另一车辆的估计的当前速度Vcrnt2、以及车辆的质量m1和另一车辆的质量m2来计算车辆的当前动量和另一车辆的当前动量，并且通过将两个计算出的动量相加来获得当前动量(碰撞后动量)Pcrnt。另外，估计器152可以利用车辆的初始碰撞速度V0_1、另一车辆的初始碰撞速度V0_2以及车辆的质量m1和另一车辆的质量m2来计算车辆的碰撞前动量和另一车辆的碰撞前动量，并且执行加法运算以计算碰撞前动量P。
由于当前动量Pcrnt是实时变化的，因此估计器152可以利用有效动量dP来确定阈值减小因子DF％，所述有效动量dP是碰撞前动量P与当前动量Pcrnt之间的差。由于阈值减小因子DF％基于有效动量来确定，因此即使在车辆停止时，也可以利用另一车辆的速度和/或质量信息来预测冲击量而提前安全气囊展开时间。另一方面，在高速碰撞下，当动量较大而碰撞物体的刚性较小时，或者当车辆与碰撞物体一起移动时，不需要迅速展开安全气囊。因此，在利用车辆的估计的当前速度来计算碰撞物体的侵入距离之后，当在物体充分侵入安全气囊的情况下存在剩余的有效动量时，可以最终设置降低安全气囊展开阈值的DF％。侵入量阈值可以设置为向安全气囊控制装置供应电力的电池或接线盒的位置，并且有效动量的参考可以设置为基于所需的展开确定时间、通过车辆测试而在相应时间上产生的有效动量。
由于难以在每个速度下获得车辆测试数据，因此可以通过将在典型碰撞测试的情况下获得的动量与在以相同速度进行的非典型物体碰撞测试的情况下的动量进行比较来设置有效动量，并且可以根据初始碰撞速度，利用插值来设置相应的有效动量阈值。
参考图9，控制器153可以通过将最终确定的阈值减小因子应用于默认的安全气囊展开阈值(累计速度阈值)来降低安全气囊展开阈值(累计速度参考阈值)，以提前安全气囊展开时间。
图10是对根据本发明的纵向加速度、累计速度、碰撞前动量以及碰撞后动量进行比较的示意图，图11A和图11B显示了根据本发明的关于碰撞物体的动量的变化。图12A是根据本发明的对于碰撞物体估计碰撞物体的侵入量的曲线，图12B和图12C是显示了根据本发明的对于碰撞物体的实际碰撞物体的侵入量的示意图，图13是显示了根据本发明的一个实施方案的基于有效动量和碰撞物体的侵入量的安全气囊展开时间的曲线，图14和图15是用于对本发明的安全气囊控制技术与现有技术的安全气囊控制技术进行比较的示例性图。
如图10所示，在相同速度碰撞的情况下，当根据碰撞对象而输出不同的加速度传感器值时，可以与碰撞物体的重量、刚度或者相对速度成比例地输入加速度传感器值。例如，在具有狭窄碰撞区域的碰撞物体(例如，电线杆或柱子)的情况下，输入的纵向加速度可能较小，但是车辆损坏可能较大，并且碰撞物体会更深地侵入车辆结构，因此可以通过估计车辆的碰撞前动量和碰撞后动量来调整展开时间。
在与非固定物体碰撞的情况下，损坏部分可能较大，但是输入的纵向加速度可能较小，因此同时剩余了更多的动量，如图11A所示。根据如图11B所示的车辆测试数据，在与非固定物体碰撞的情况下确保了动量改变量的差别，并且可以通过根据该差别调整安全气囊展开阈值，在与非固定物体或车辆与车辆碰撞的情况下，利用碰撞物体(例如，车辆)的信息，来提高在驾驶员有较大冲击之前确定是否展开安全气囊的性能。
在非固定物体(移动物体)或非典型碰撞的情况下，即使碰撞之后也会保持车辆速度，并且在保持车辆速度期间会连续损坏车辆。针对图12A的每种测试模式，对根据估计的碰撞后车辆速度(估计的当前速度)的碰撞对象的内部侵入量，与在图12B和图12C的相同测试条件下，实际车辆测试的情况下的碰撞物体的内部侵入量进行比较时，显示了相似的趋势。
根据本发明的一些实施方案，可以估计：在碰撞物体以500mm或更多的有效侵入量阈值侵入车辆的情况下，会剩余大量的动量，如图13所示。在这种情况下，可以预期会严重损坏车辆，因此当在碰撞之后纵向加速度继续增加时，可以通过调整安全气囊展开阈值来提前安全气囊展开时间。
例如，参考图14，在现有技术中，安全气囊展开阈值(累计速度阈值)设置为6kph，并且当车辆与固定物体碰撞时，安全气囊会在碰撞后20ms展开，而当车辆与移动物体碰撞时，安全气囊会在碰撞后100ms展开。此外，参考图15，当应用本发明的安全气囊控制方法时，在追尾碰撞的情况下，碰撞之后，安全气囊展开时间可以缩短40ms，或者在与柱子碰撞的情况下，碰撞之后，安全气囊展开时间可以缩短20ms。也就是说，本发明能够根据碰撞情况，通过调整安全气囊展开阈值来控制安全气囊展开时间。
在上文中，尽管已经参考示例性实施方案和附图对本发明进行了描述，但本发明不限于此，本发明所属领域的技术人员可以进行各种修改和改变，而不脱离本发明的精神和范围。因此，提供本发明的示例性实施方案是为了解释本发明的精神和范围，而不是限制本发明的精神和范围，因此本发明的精神和范围不受这些实施方案的限制。本发明的范围应当基于所附权利要求进行解释，并且在与权利要求等同的范围内的所有技术思想应该包括在本发明的范围内。
根据本发明，当以通过基于纵向加速度、车辆速度以及车辆质量，估计紧接在碰撞之前的车辆的动量和碰撞物体的侵入量来调整安全气囊展开时间的方式进行安全气囊展开时，可以迅速展开安全气囊。
在上文中，虽然已经参考示例性实施方案和附图对本发明进行了描述，但本发明不限于此，本发明所属领域的技术人员可以进行各种修改和改变，而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (20)

1.一种安全气囊控制装置，包括：
安全气囊；
安全气囊驱动器，其配置为展开安全气囊；以及
处理器，其配置为：
基于车辆碰撞时的纵向加速度和车辆速度来估计车辆动量和碰撞进展程度；
基于所述车辆动量和碰撞进展程度来确定安全气囊的展开；
当确定展开安全气囊时，控制安全气囊驱动器。
2.根据权利要求1所述的安全气囊控制装置，其中，所述处理器包括：
信号处理器，其配置为利用从安装在车辆上的传感器和车载器件输入的纵向加速度和车辆速度来计算并输出累计速度、初始碰撞速度以及估计的当前速度；
估计器，其配置为：
基于纵向加速度、初始碰撞速度以及估计的当前速度来计算车辆动量和碰撞物体的侵入距离，
基于所述车辆动量和碰撞物体的侵入距离来确定阈值减小因子；
控制器，其配置为：
基于阈值减小因子来确定安全气囊展开阈值，
基于安全气囊展开阈值来确定是否展开安全气囊。
3.根据权利要求2所述的安全气囊控制装置，其中，所述信号处理器配置为基于空车重量或者由重量传感器测量的乘员重量、负载重量中的至少一个来计算车辆质量。
4.根据权利要求3所述的安全气囊控制装置，其中，所述估计器配置为基于初始碰撞速度、估计的当前速度以及车辆质量来计算碰撞前动量和当前动量。
5.根据权利要求4所述的安全气囊控制装置，其中，所述估计器配置为基于碰撞前动量与当前动量之间的差来确定阈值减小因子。
6.根据权利要求4所述的安全气囊控制装置，其中，当碰撞目标是固定物体时，所述估计器配置为基于初始碰撞速度、估计的当前速度以及车辆质量来计算有效动量。
7.根据权利要求4所述的安全气囊控制装置，其中，当碰撞目标是移动物体时，所述估计器配置为基于移动物体的相对初始碰撞速度、估计的当前速度、车辆质量以及移动物体的重量来计算有效动量。
8.根据权利要求4所述的安全气囊控制装置，其中，所述估计器配置为基于碰撞时间、当前时间、估计的当前速度、初始碰撞速度以及纵向加速度来计算碰撞物体的侵入距离。
9.根据权利要求8所述的安全气囊控制装置，其中，所述控制器配置为：当纵向加速度大于或等于加速度阈值，并且累计速度大于或等于安全气囊展开阈值时，确定展开安全气囊。
10.根据权利要求2所述的安全气囊控制装置，其中，所述控制器配置为通过将阈值减小因子应用于默认的基本安全气囊展开阈值来确定安全气囊展开阈值。
11.一种安全气囊控制方法，包括：
利用传感器检测车辆碰撞时的纵向加速度和车辆速度；
利用处理器基于纵向加速度和车辆速度来估计车辆动量和碰撞进展程度；
利用处理器基于所述车辆动量和碰撞进展程度来确定安全气囊的展开；
当确定展开安全气囊时，利用安全气囊驱动器展开安全气囊。
12.根据权利要求11所述的安全气囊控制方法，其中，估计车辆动量和碰撞进展程度包括：
利用纵向加速度和车辆速度来计算累计速度、初始碰撞速度以及估计的当前速度；
基于纵向加速度、初始碰撞速度以及估计的当前速度来计算碰撞前动量、当前动量以及有效动量；
利用纵向加速度和估计的当前速度来计算碰撞物体的侵入距离。
13.根据权利要求12所述的安全气囊控制方法，进一步包括：
当计算累计速度、初始碰撞速度以及估计的当前速度时，基于空车重量或者由重量传感器测量的乘员重量、负载重量中的至少一个来计算车辆质量。
14.根据权利要求13所述的安全气囊控制方法，其中，利用初始碰撞速度、估计的当前速度以及车辆质量来计算碰撞前动量和当前动量。
15.根据权利要求14所述的安全气囊控制方法，其中，基于碰撞前动量与当前动量之间的差来确定阈值减小因子。
16.根据权利要求13所述的安全气囊控制方法，其中，当碰撞目标是固定物体时，利用初始碰撞速度、估计的当前速度以及车辆质量来计算有效动量。
17.根据权利要求13所述的安全气囊控制方法，其中，当碰撞目标是移动物体时，利用移动物体的相对初始碰撞速度、估计的当前速度、车辆质量以及移动物体的重量来计算有效动量。
18.根据权利要求12所述的安全气囊控制方法，其中，确定安全气囊的展开包括：
基于所述车辆动量和碰撞物体的侵入距离来确定阈值减小因子；
基于阈值减小因子来确定安全气囊展开阈值；
基于安全气囊展开阈值来确定是否展开安全气囊。
19.根据权利要求18所述的安全气囊控制方法，其中，确定安全气囊展开阈值包括：
通过将阈值减小因子应用于默认的基本安全气囊展开阈值来确定安全气囊展开阈值。
20.根据权利要求18所述的安全气囊控制方法，其中，确定是否展开安全气囊包括：
当纵向加速度大于或等于加速度阈值，并且累计速度大于或等于安全气囊展开阈值时，确定展开安全气囊。
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