CN113415272A - 一种车辆碰撞后保护系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆碰撞后保护系统及方法，车辆碰撞后保护系统主要由碰撞传感器、控制器、油门踏板位置传感器、制动踏板位置传感器、车速传感器、挡位传感器、仪表、制动系统控制器、动力系统控制器构成，碰撞传感器设有多个，分别布置在车辆前侧、后侧、左侧、右侧，碰撞发生后，控制器根据各碰撞传感器输出的电流或电压信号识别碰撞位置，通过仪表进行警示并结合车速、挡位信息、油门踏板开度、制动踏板开度通过动力系统控制器与制动系统控制器对车辆采取保护举措，本发明中在制定车辆保护举措时兼顾考虑到碰撞位置、车辆运行状态与驾驶意图，能够实现精确保护，降低碰撞后引发恶性交通事故的风险。

Description

一种车辆碰撞后保护系统及方法

技术领域

本发明涉及车辆被动安全控制技术领域，更具体地说，它涉及一种车辆碰撞后保护系统及方法。

背景技术

为在车辆碰撞后对车内人员与车辆进行安全保护，不少车辆设有车辆碰撞后保护系统，目前的车辆碰撞后保护系统通常包含碰撞传感器，主要是通过将车辆碰撞时产生的碰撞信号转换成电流值或者电压值，当电流值或电压值大小超过设定阈值即认为发生碰撞，之后采取切断动力、进行制动的方式保护车辆；更先进一些的控制系统则会基于碰撞发生一段时间内碰撞传感器输出的电流值或者电压值变化情况对碰撞强度进行判断，进而更精确的控制车辆制动，以提高系统对车辆碰撞后保护的有效性。但是，上述两种方法都仅仅孤立的识别车辆是否碰撞并在碰撞发生后直接控制车辆切断动力并进行制动，未考虑到碰撞发生的位置、驾驶员的控制意图和车辆运动状态对车辆安全的影响，由于车辆运行环境复杂多变，仅通过以上方法保护车辆在某些场景下存在车辆行驶违背驾驶意图或者加大事故损害、甚至造成恶性交通事故的风险。

发明内容

本发明的目的在于提出一种车辆碰撞后保护系统，能够结合车辆运动状态、驾驶人员意图对车辆进行碰撞后保护并降低恶性交通事故的风险；

本发明的目的还在于提出一种车辆碰撞后保护方法，能够结合车辆运动状态、驾驶人员意图对车辆进行碰撞后保护并降低恶性交通事故的风险。

本发明的一种车辆碰撞后保护系统提供了如下技术方案：一种车辆碰撞后保护系统，主要由碰撞传感器、控制器、油门踏板位置传感器、制动踏板位置传感器、车速传感器、挡位传感器、仪表、制动系统控制器、动力系统控制器构成，碰撞传感器设有多个，分别布置在车辆车身前侧、后侧、左侧、右侧，控制器分别与碰撞传感器、油门踏板位置传感器、制动踏板位置传感器、车速传感器、挡位传感器、仪表、制动系统控制器、动力系统控制器电连接，油门踏板位置传感器、制动踏板位置传感器、车速传感器、挡位传感器分别用于采集油门踏板开度、制动踏板开度、车速与挡位信息；

碰撞发生后，控制器根据各碰撞传感器输出的电流或电压信号识别碰撞位置，并结合车速、挡位信息、油门踏板开度、制动踏板开度通过仪表、动力系统控制器与制动系统控制器对车辆采取保护举措。

有益效果：本发明的一种车辆碰撞后保护系统，在车辆的前侧、后侧、左侧、右侧均装有碰撞传感器，车速传感器、挡位传感器能够分别采集车速、挡位信息这些车辆运行信息并传送给控制器，油门踏板位置传感器、挡位踏板位置传感器则能够对驾驶人员的驾驶意图进行检测，碰撞发生后，控制器通过各碰撞传感器识别到碰撞位置，通过仪表警示驾驶人，结合车辆运行信息、驾驶人员的驾驶意图通过动力系统控制器与制动系统控制器对车辆采取保护举措；综上过程，本车辆碰撞后保护系统在车辆受到撞击后能够智能识别车辆的撞击位置，并根据驾驶人员的驾驶意图、车辆的运动状态实施不同的保护举措，能够实现精确保护，可降低碰撞后引发恶性交通事故的风险。

进一步的，油门踏板位置传感器用于安装在油门踏板下方，制动踏板传感器用于安装在制动踏板下方，挡位传感器用于安装在车内仪表下方，车速传感器用于安装在车轮悬架上。

有益效果：各检测元件位置设置合理，有利于对车辆运行状态信息与驾驶者意图进行准确测量。

本发明的一种车辆碰撞后保护方法的技术方案如下：一种车辆碰撞后保护方法，包括以下步骤：

S1：控制器持续监测各碰撞传感器输出的电流或电压值，当一个或多个碰撞传感器输出电流或电压在持续时间超过碰撞持续时间阈值的情况下持续超过碰撞阈值，控制器判定碰撞发生并判断碰撞位置；

S2：控制器识别到碰撞发生后，根据碰撞位置、车速与挡位信息进行碰撞后保护控制仲裁，继而采取保护举措，所述保护举措自低到高共设定有从Ⅰ到Ⅳ四级，Ⅰ级保护举措：控制器通过仪表警示；Ⅱ级保护举措：控制器通过仪表警示并控制动力系统控制器切断驱动力；Ⅲ级保护举措：控制器通过仪表警示并控制动力系统控制器切断驱动力、控制制动系统控制器进行低强度制动；Ⅳ级保护举措：控制器通过仪表警示并控制动力系统控制器切断驱动力、控制制动系统控制器进行高强度制动；所述高强度制动的制动速度大于低强度制动的制动速度；

具体的，碰撞后保护控制仲裁依据如下：

1）当车辆D挡位行驶时发生前向碰撞，控制器最高采取Ⅳ级保护举措，

2）当车辆D挡位行驶时发生后向碰撞，控制器最高采取Ⅲ级保护举措，

3）当车辆R挡位行驶时发生前向碰撞，控制器最高采取Ⅲ级保护举措，

4）当车辆R挡位行驶时发生后向碰撞，控制器最高采取Ⅳ级保护举措，

5）当车辆D挡位或者R挡位行驶时发生左向或者右向碰撞，控制器最高采取Ⅳ级保护举措，

当车辆不同方向均受到碰撞，按照控制器根据各向碰撞作出各项保护举措中最高级的保护举措进行车辆保护；

S3：控制器持续监测油门踏板开度和制动踏板开度并根据油门踏板开度、制动踏板开度与当前保护举措制定保护举措，具体的：

1）当碰撞发生时驾驶员已踩下制动踏板，控制器最高采取Ⅱ级保护举措；

2）当碰撞发生后，控制器已采取Ⅲ级或Ⅳ级保护举措时，制动踏板被驾驶员踩下且请求的制动强度大于控制器采取的保护举措的制动强度时，控制器将保护举措变更为Ⅱ级。

3）当碰撞发生后，控制器已采取Ⅱ级、Ⅲ级或Ⅳ级控制措施时，制动踏板被驾驶员踩下后松开，之后油门被踩下时，控制器将保护举措变更为Ⅰ级。

S4：控制器在保护举措实施后锁存保护举措状态，直至系统下电。

有益效果：本发明的一种车辆碰撞后保护方法，控制器通过碰撞传感器传输的电流值/电压值识别碰撞发生并判断碰撞位置，碰撞发生后，控制器根据碰撞位置、车速与挡位信息进行碰撞后保护控制仲裁，针对性的选择Ⅰ到Ⅳ四级保护举措中的一种对车辆进行保护，同时控制器通过制动踏板位置传感器、油门踏板位置传感器对驾驶员意图进行监控，根据人工干预情况决定对保护举措进行变更或保持，综上，本车辆碰撞后保护方法步骤合理，逻辑缜密，在指定保护举措时巧妙的将车辆运行状况与人工驾驶员意图考虑在内，在保护举措生效后如果违背人工驾驶员意图需依据人工干预进行保持或者变更，并且指定有Ⅰ到Ⅳ级四种由低到高紧急程度不一的保护举措，保护效果更精准，针对性更强，可降低碰撞后引发恶性交通事故的风险。

进一步的，在S1步骤前还设有S0步骤，具体的：

S0：系统上电时，在固定时间内自检碰撞传感器是否断路或者短路：当碰撞传感器输出电流值或者电压值持续超过一定时间持续低于短路阈值或者高于断路阈值，控制器判定该碰撞传感器失效，控制器通过仪表提示驾驶员同时停止运行下一步骤；若系统上电后未自检出有碰撞传感器失效，进行下一步骤。

有益效果：S0步骤中可以在控制器进行碰撞发生识别之前对碰撞传感器的有效性进行检查，防止碰撞传感器失效导致控制判断失误，提高判断准确性；另一方面，能够及时提醒碰撞传感器失效，有利于发现车辆碰撞后保护系统运行是否正常，便于进行维护。

进一步的，S1步骤中，车速越低碰撞持续时间阈值越长。

有益效果：根据不同的车速指定相应的碰撞持续时间阈值，可避免车辆静止或者低速行驶时外界误碰激活保护举措从而干扰正常行驶。

进一步的，车速与碰撞持续时间阈值的对应关系为：1）0≤车速≤5km/h时，碰撞持续时间阈值为100ms；2）5km/h＜车速≤20km/h时，碰撞持续时间阈值为50ms；3）20km/h＜车速≤50km/h, 碰撞持续时间阈值为30ms；4）车速＞50km/h，碰撞持续时间阈值为20ms。

有益效果：根据不同的车速指定相应合理的碰撞持续时间阈值，可避免车辆静止或者低速行驶时外界误碰激活保护举措从而干扰正常行驶。

附图说明

图1是本发明的一种车辆碰撞后保护系统的具体实施例1的系统原理框图；

图2是本发明的一种车辆碰撞后保护系统的具体实施例1的控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述。

本发明的一种车辆碰撞后保护系统的具体实施例1：

如图1-2所示，本发明的一种车辆碰撞后保护系统主要由控制器、碰撞传感器、油门踏板位置传感器、制动踏板位置传感器、车速传感器、挡位传感器、仪表、制动系统控制器、动力系统控制器构成，碰撞传感器为电子式碰撞传感器或压敏传感器，可将作用在传感器表面的压力信号转换为电流/电压信号。碰撞传感器设有多个，包括前向碰撞传感器、后向碰撞传感器、左向碰撞传感器、右向碰撞传感器，相应的，前向碰撞传感器、后向碰撞传感器、左向碰撞传感器、右向碰撞传感器分别位于车辆车身的前、后、左、右侧并与控制器电连接，通过向控制器发送电流/电压值以供控制器识别碰撞信号与碰撞位置。

车速传感器、挡位传感器、油门踏板位置传感器和制动踏板位置传感器均与控制器电连接，用于分别向控制器传输车辆当前的车速、挡位信息、油门踏板开度与制动踏板开度。车速传感器为磁电式车速传感器或者霍尔式车速传感器，安装在车轮悬架上，用于在车轮旋转时识别轮速信号。挡位传感器又称挡位开关传感器，通常安装在车内中控操作台的仪表面板下方，用于检测挡位信号，挡位传感器上设有多个触点，车辆换挡时触点移动至对应挡位位置处，输出电压值改变，控制器能够通过电压信号识别挡位信息。油门踏板位置传感器为霍尔式传感器或者电阻式传感器，安装在油门踏板下方，油门踏板踩下时油门踏板位置传感器输出相应电压信号。制动踏板位置传感器为霍尔式传感器或者电阻式传感器，安装在制动踏板下方，制动踏板踩下时制动踏板位置传感器输出相应电压信号。

控制器可采用飞思卡尔MC9S12G128型单片机，与制动系统控制器、动力系统控制器、仪表电连接，可通过仪表进行警示、控制动力系统控制器切断车辆驱动力、控制制动系统控制器对车辆进行制动。本发明中，制动系统控制器包括EBS制动系统中的EBS控制器与电回馈制动系统中的电机控制器，车辆中一般设有EBS制动系统和电回馈制动系统，EBS制动系统为传统机械制动系统，其中包含用于采集制动信号的EBS控制器，EBS控制器能够通过控制车辆机械制动进行车辆制动；电回馈制动系统包括电机控制器，通过电机控制器控制电机（永磁同步电机）发电实现车辆制动。在车辆需要制动时，向制动控制器发送制动指令即同时向电机控制器发送电回馈制动命令以及向EBS控制器发送机械制动命令，以实现车辆制动的目的。动力系统控制器包括驱动电机控制器或者包括发动机控制器、变速箱控制器，对于车辆而言，动力系统一般为电机类或者传统发动机类，电机类动力系统包括驱动电机而传统发动机类动力系统则主要由发动机和变速箱构成，实际驱动时，发动机控制器根据驾驶员操作油门踏板动作识别动力需求，协调发动机进气系统、供油系统将燃油燃烧的热能转化为机械能，变速箱控制器则基于当前车辆负荷与车速选择合适的挡位，将输出的机械能传递至车辆驱动轮；驱动电机控制器是根据驾驶员操作油门踏板动作识别动力需求，再将电能转化为机械能传递给车辆驱动轮。

基于以上车辆碰撞后保护系统，本发明提供一种车辆碰撞后保护方法，但该方法并不局限于上述车辆碰撞后保护系统：

S0（碰撞传感器自检）：系统上电时，在固定时间（2S）内自检碰撞传感器是否断路或者短路：当碰撞传感器输出电流值或者电压值持续超过一定时间（500ms）低于短路阈值或者高于断路阈值，控制器判定该碰撞传感器失效，控制器通过仪表提示驾驶员系统故障同时不再进行下一步骤；若系统上电后未自检出有碰撞传感器失效，进行下一步骤。

S1（车辆碰撞事件识别）：控制器持续监测各碰撞传感器输出的电流或电压值，当一个或多个碰撞传感器输出电流或电压在持续时间超过碰撞持续时间阈值的情况下持续超过碰撞阈值，控制器判定碰撞发生并判断碰撞位置；其中车速越低碰撞持续时间阈值越长：1）0≤车速≤5km/h时，碰撞持续时间阈值为100ms；2）5km/h＜车速≤20km/h时，碰撞持续时间阈值为50ms；3）20km/h＜车速≤50km/h, 碰撞持续时间阈值为30ms；4）车速＞50km/h，碰撞持续时间阈值为20ms。

S2（碰撞后保护控制仲裁）：控制器识别到碰撞发生后，根据碰撞位置、车速与挡位信息进行碰撞后保护控制仲裁，继而采取保护举措，所述保护举措自低到高共设定有从Ⅰ到Ⅳ四级，Ⅰ级保护举措：控制器通过仪表进行碰撞警示；Ⅱ级保护举措：控制器通过仪表进行碰撞警示并控制动力系统控制器切断驱动力；Ⅲ级保护举措：控制器通过仪表进行碰撞警示并控制动力系统控制器切断驱动力、控制制动系统控制器进行低强度制动；Ⅳ级保护举措：控制器通过仪表进行碰撞警示并控制动力系统控制器切断驱动力、控制制动系统控制器进行高强度制动；所述高强度制动的制动速度大于低强度制动的制动速度；

具体的，碰撞后保护控制仲裁依据如下：

1）当车辆D挡位行驶时发生前向碰撞，控制器最高采取Ⅳ级保护举措，

2）当车辆D挡位行驶时发生后向碰撞，控制器最高采取Ⅲ级保护举措，

3）当车辆R挡位行驶时发生前向碰撞，控制器最高采取Ⅲ级保护举措，

4）当车辆R挡位行驶时发生后向碰撞，控制器最高采取Ⅳ级保护举措，

5）当车辆D挡位或者R挡位行驶时发生左向或者右向碰撞，控制器最高采取Ⅳ级保护举措，

当车辆不同方向均受到碰撞，按照控制器根据各向碰撞作出各项保护举措中最高级的保护举措进行车辆保护；

S3（人工干预）：控制器持续监测油门踏板开度和制动踏板开度并根据油门踏板开度、制动踏板开度与当前保护举措制定保护举措，具体的：

1）当碰撞发生时驾驶员已踩下制动踏板，控制器最高采取Ⅱ级保护举措；

2）当碰撞发生后，控制器已采取Ⅲ级或Ⅳ级保护举措时，制动踏板被驾驶员踩下且请求的制动强度大于控制器采取的保护举措的制动强度时，控制器将保护举措变更为Ⅱ级。

3）当碰撞发生后，控制器已采取Ⅱ级、Ⅲ级或Ⅳ级控制措施时，制动踏板被到驾驶员踩下后松开，之后油门被踩下时，控制器将保护举措变更为Ⅰ级。

S4：控制器在保护举措实施后锁存保护举措状态，直至系统下电。

综上，本发明使用时，控制器根据各碰撞传感器输出的电流或电压信号识别碰撞位置，之后结合车辆运行状态信息（挡位信息、车速）识别车辆碰撞事件，通过碰撞后保护控制仲裁制定保护举措，再考虑驾驶者意图（油门踏板开度、制动踏板开度）对保护举措进行修正，最终保持保护举措一直到车速为0，在制定举措过程中，不仅考虑到车辆运行状态信息，针对性的制动保护举措，还加入人工干预部分，以驾驶者意图优先对保护举措进行修正，有效避免车辆碰撞发生后恶性交通事故的发生。

S1中碰撞识别过程中碰撞持续时间阈值的阈值为动态变化值，车速越低碰撞持续时间阈值越长，考虑较为全面，能够避免车辆静止或者低速行驶时外界误碰激活保护举措从而干扰正常行驶。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种车辆碰撞后保护系统，其特征是，主要由碰撞传感器、控制器、油门踏板位置传感器、制动踏板位置传感器、车速传感器、挡位传感器、仪表、制动系统控制器、动力系统控制器构成，碰撞传感器设有多个，分别布置在车辆车身前侧、后侧、左侧、右侧，控制器分别与碰撞传感器、油门踏板位置传感器、制动踏板位置传感器、车速传感器、挡位传感器、仪表、制动系统控制器、动力系统控制器电连接，油门踏板位置传感器、制动踏板位置传感器、车速传感器、挡位传感器分别用于采集油门踏板开度、制动踏板开度、车速与挡位信息；

碰撞发生后，控制器根据各碰撞传感器输出的电流或电压信号识别碰撞位置，并结合车速、挡位信息、油门踏板开度、制动踏板开度通过仪表、动力系统控制器与制动系统控制器对车辆采取保护举措。

2.如权利要求1所述的车辆碰撞后保护系统，其特征是，油门踏板位置传感器用于安装在油门踏板下方，制动踏板传感器用于安装在制动踏板下方，挡位传感器用于安装在车内仪表下方，车速传感器用于安装在车轮悬架上。

3.一种基于权利要求1所述的车辆碰撞后保护系统的车辆碰撞后保护方法，其特征是，包括以下步骤：

S1：控制器持续监测各碰撞传感器输出的电流或电压值，当一个或多个碰撞传感器输出电流或电压在持续时间超过碰撞持续时间阈值的情况下持续超过碰撞阈值，控制器判定碰撞发生并判断碰撞位置；

S2：控制器识别到碰撞发生后，根据碰撞位置、车速与挡位信息进行碰撞后保护控制仲裁，继而采取保护举措，所述保护举措自低到高共设定有从Ⅰ到Ⅳ四级，Ⅰ级保护举措：控制器通过仪表警示；Ⅱ级保护举措：控制器通过仪表警示并控制动力系统控制器切断驱动力；Ⅲ级保护举措：控制器通过仪表警示并控制动力系统控制器切断驱动力、控制制动系统控制器进行低强度制动；Ⅳ级保护举措：控制器通过仪表警示并控制动力系统控制器切断驱动力、控制制动系统控制器进行高强度制动；所述高强度制动的制动速度大于低强度制动的制动速度；

具体的，碰撞后保护控制仲裁依据如下：

1）当车辆D挡位行驶时发生前向碰撞，控制器最高采取Ⅳ级保护举措，

2）当车辆D挡位行驶时发生后向碰撞，控制器最高采取Ⅲ级保护举措，

3）当车辆R挡位行驶时发生前向碰撞，控制器最高采取Ⅲ级保护举措，

4）当车辆R挡位行驶时发生后向碰撞，控制器最高采取Ⅳ级保护举措，

5）当车辆D挡位或者R挡位行驶时发生左向或者右向碰撞，控制器最高采取Ⅳ级保护举措，

当车辆不同方向均受到碰撞，按照控制器根据各向碰撞作出各项保护举措中最高级的保护举措进行车辆保护；

S3：控制器持续监测油门踏板开度和制动踏板开度并根据油门踏板开度、制动踏板开度与当前保护举措制定保护举措，具体的：

1）当碰撞发生时驾驶员已踩下制动踏板，控制器最高采取Ⅱ级保护举措；

2）当碰撞发生后，控制器已采取Ⅲ级或Ⅳ级保护举措时，制动踏板被驾驶员踩下且请求的制动强度大于控制器采取的保护举措的制动强度时，控制器将保护举措变更为Ⅱ级；

3）当碰撞发生后，控制器已采取Ⅱ级、Ⅲ级或Ⅳ级控制措施时，制动踏板被驾驶员踩下后松开，之后油门被踩下时，控制器将保护举措变更为Ⅰ级；

S4：控制器在保护举措实施后锁存保护举措状态，直至系统下电。

4.如权利要求3所述的一种车辆碰撞后保护方法，其特征是，在S1步骤前还设有S0步骤，具体的：

S0：系统上电时，在固定时间内自检碰撞传感器是否断路或者短路：当碰撞传感器输出电流值或者电压值持续超过一定时间持续低于短路阈值或者高于断路阈值，控制器判定该碰撞传感器失效，控制器通过仪表提示驾驶员同时停止运行下一步骤；若系统上电后未自检出有碰撞传感器失效，进行下一步骤。

5.如权利要求3或4所述的一种车辆碰撞后保护方法，其特征是，S1步骤中，车速越低碰撞持续时间阈值越长。

6.如权利要求5所述的一种车辆碰撞后保护方法，其特征是，车速与碰撞持续时间阈值的对应关系为：1）0≤车速≤5km/h时，碰撞持续时间阈值为100ms；2）5km/h＜车速≤20km/h时，碰撞持续时间阈值为50ms；3）20km/h＜车速≤50km/h, 碰撞持续时间阈值为30ms；4）车速＞50km/h，碰撞持续时间阈值为20ms。

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