CN113859165A - 用于前部撞击的主动能量管理 - Google Patents

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Abstract

各种公开的实施例包括主动撞击控制系统、具有主动撞击系统的车辆和主动撞击系统。在说明性实施例中，一种主动撞击控制系统包括：至少一个致动器，所述至少一个致动器可联接到车辆的压碎结构并且可联接到车辆的结构的一部分；至少一个传感器，所述至少一个传感器被配置成感测与物体的撞击；以及控制器，所述控制器被配置成从所述至少一个传感器接收信息，并且基于从所述传感器接收的信息来确定撞击的位置和角度，所述控制器还被配置成选择性地向所述致动器发信号以使所述压碎结构相对于车辆结构移动。

Description

用于前部撞击的主动能量管理
背景技术
本公开涉及车辆撞击中的能量吸收。
挤压区、压碎区或碰撞区是车辆中(主要是小型卡车和汽车中)使用的结构安全特征，以通过车辆结构的受控变形在碰撞期间增加由于碰撞发生的速度(以及因此产生的动量)变化的时间。
压碎区被设计成增加由于动量变化产生的总力施加到乘员的时间，因为施加到乘员的平均力与施加所述力的时间成反比。
FAvgΔt＝mΔv
其中F是力，t是时间，m是质量，v是车身的速度。
通常，这些压碎区位于车辆的前部部分，以便吸收迎面碰撞的撞击，尽管它们也可能位于车辆的其它部分上。这些压碎区是静态结构，并且有时可能无法针对倾斜或偏心撞击进行优化，因为车辆的车轮间隙区是压碎区的一部分，并且静态压碎轨不得干扰车轮改变角取向。
常规车辆前部的压碎区是静态的。这些静态压碎区通常不针对倾斜的偏心撞击设计。例如，当撞击不是倾斜的或偏心的时，可以针对最大有效性设计压碎区。现在参考图1和图2，描绘了撞击偏心障碍物130的常规汽车110。在此类情况下，由于能量吸收结构、压碎轨150、155不与障碍物130或不和与障碍物130撞击的角度对准，因此耐撞性受损。在这种情况下，压碎区未良好地构造以实现最大能量吸收。所描绘的压碎区包括保险杆140，以及两个能量吸收支柱或压碎轨150、155。在前部撞击中，压碎区被设计成通过挤压保险杠140和支柱150、155来吸收大部分撞击。所有这些结构都可以在碰撞期间吸收大部分撞击能量，使得车辆本身的部分或受撞击物体较少入侵到驾驶室中，从而有助于保护驾驶室乘员。
在小重叠前部撞击期间，有可能通过主动地部署更好地与障碍对准的压碎结构来提高车辆耐撞性能，从而提高吸收能量的效率。本文所述的系统在轮胎间隙区中操作，使得系统不需要额外车辆长度就能有效。这意味着撞击性能可以在不延长车辆的前悬垂部的情况下得到改善，并且可以潜在地允许减少前悬垂部。
如图1和图2中所示，如果撞击是偏心的，那么压碎轨155可有助于吸收一些撞击能量。然而，由于车轮120的位置和使车轮120在间隙区125内转动所必需的间隙，附加的静态撞击结构未被构造成吸收与障碍物130的倾斜撞击。
另外，在车辆的能量吸收压碎结构只有一小部分与障碍接合的情况下，小重叠耐撞性法规要求车辆改进前部撞击期间的性能。由于以最大转向角干扰轮胎的间隙区，因此通常没有足够的空间来沿着前保险杠/仪表板的外侧部分安装大的压碎结构。正是在该区域中，在小重叠前部撞击期间，能量吸收压碎结构最有利，但目前并不存在。
发明内容
各种公开的实施例包括主动撞击控制系统、具有主动撞击系统的车辆和主动撞击系统。
在说明性实施例中，一种主动撞击控制系统包括：至少一个致动器，所述至少一个致动器可联接到车辆的压碎结构并且可联接到车辆的结构的一部分；至少一个传感器，所述至少一个传感器被配置成感测与物体的撞击；以及控制器，所述控制器被配置成从所述至少一个传感器接收信息，并且基于从所述传感器接收的信息来确定撞击的位置和角度，所述控制器还被配置成选择性地向所述致动器发信号以使所述压碎结构相对于车辆结构移动。
在另一说明性实施例中，一种车辆包括：底盘；至少一个车轮，所述至少一个车轮联接到所述底盘；车轮间隙区，所述车轮间隙区形成在所述底盘中并且被构造成容纳所述至少一个车轮；压碎结构，所述压碎结构位于所述车轮间隙区中并且被构造成在与物体撞击期间吸收机械能量；以及系统，所述系统包括：至少一个致动器，所述至少一个致动器联接到所述压碎结构并且联接到所述车辆的一部分；至少一个传感器，所述至少一个传感器被配置成感测与所述物体的撞击；以及控制器，所述控制器被配置成从所述至少一个传感器接收信息，并且基于从所述传感器接收的信息确定撞击的位置和角度，所述控制器还被配置成选择性地向所述致动器发信号以使所述压碎结构在与所确定的撞击的位置和角度相关的方向和角度上相对于所述车辆结构移动。
在另一说明性实施例中，一种方法包括：由车辆上的撞击传感器确定所述车辆将高概率撞击物体；由控制器确定所述车辆上的近似撞击部位；由所述控制器确定所述车辆上的近似撞击角；以及响应于所述控制器的命令，以所述压碎结构的至少一端邻近所述撞击部位和近似于所述撞击角的角度部署被致动的压碎结构。
前述发明内容仅为说明性的，并且不旨在以任何方式进行限制。除了上文所描述的说明性方面、实施例和特征之外，通过参考附图和以下具体实施方式，另外的方面、实施例和特征将变得显而易见。
附图说明
在附图的参考图中示出了说明性实施例。旨在将本文公开的实施例和附图视为说明性而非限制性的。
图1是撞击障碍物的常规车辆的前端的透视图。
图2是撞击障碍物的图1的常规车辆的压碎区的剖面俯视平面图。
图3是说明性主动撞击控制系统的框图。
图4是具有主动撞击系统的说明性车辆的部分示意形式的透视图。
图5是说明性主动撞击系统的框图。
图6是另一说明性主动撞击系统的框图。
图7是操作主动撞击系统的方法的流程图。
具体实施方式
在以下详细描述中，参考形成其一部分的附图。在附图中，除非上下文另有指示，否则类似符号通常标识类似部件。具体实施方式、附图和权利要求书中描述的说明性实施例并不意味着是限制性的。在不脱离本文所呈现的主题的精神或范围的情况下，可以利用其它实施例且可以作出其它改变。
通过概述，各种公开的实施例包括主动撞击系统、具有主动撞击系统的车辆和用于操作主动撞击系统的方法。在各种实施例中，可以将说明性主动撞击系统添加到车辆的压碎结构中。如下文将描述的，各种公开的实施例可有助于：帮助促使车辆的压碎结构移动；帮助主动地对准车辆的压碎结构以在某些条件下在小重叠前部撞击期间更好地与障碍接合；和/或帮助增强撞击保护。
现在已经给出了概述，下面将仅以说明而非限制的方式阐述说明性实施例的细节。
现在参考图3，说明性实施例包括主动撞击控制系统300，其有助于在撞击即将发生时帮助车辆压碎结构310与障碍对准。在各种实施例中，主动撞击控制系统300包括至少一个致动器340，该至少一个致动器可联接到车辆(未示出)的压碎结构310且可联接到车辆的结构(未示出)的一部分。至少一个传感器350被配置成感测与物体的撞击。控制器330被配置成从至少一个传感器接收信息，并且基于从该传感器接收的信息确定撞击的位置和角度，该控制器还被配置成选择性地向致动器发信号以使压碎结构相对于车辆结构移动。
在各种实施例中且如上文所提及的，至少一个致动器340可联接到车辆的压碎结构310且还可联接到车辆的结构的一部分。致动器340响应于控制器330而例如通过旋转、平移或其组合使车辆压碎结构310移动。在一些实施例中并且如图6中所示，第一致动器630邻近压碎结构620的一端620A联接，并且第二致动器635邻近压碎结构620的另一端620B联接。致动器630、635可以是引起压碎结构620的端部620A、620B移动的各种致动器中的任一个。各种致动器包括但不限于液压致动器、气动致动器、机电致动器等。
在各种实施例中且如上文所提及的，至少一个传感器350被配置成感测与物体的撞击。主动撞击控制系统300使用传感器350中的一个或多个来帮助确定撞击是否即将来临。传感器350被配置成与控制器330通信，并且被配置成检测障碍相对于前保险杠或仪表板的横向位置以及前保险杠将撞击障碍的角度。
在一些实施例中，至少一个传感器350可包括LIDAR传感器和/或RADAR传感器。在一些其它实施例中，至少一个传感器350可包括超声波传感器、红外传感器和/或射频(RF)传感器。在一些其它实施例中，至少一个传感器350可包括相机传感器。然而，应了解，传感器350可包括被选择为适合所需应用的各种传感器中的任一个。
在各种实施例中，控制器330确定条件是否适合部署车辆压碎结构310，且如果适合，则向致动器340发出信号以进行部署。如上文所提及的，致动器340继而例如通过旋转、平移或其组合使车辆压碎结构310移动。
在各种实施例中且如上文所提及的，控制器330被配置成从至少一个传感器350接收信息且基于从传感器350接收的信息确定撞击的位置和角度，控制器330还被配置成选择性地向致动器340发信号以使压碎结构310相对于车辆结构移动。在一些实施例中，控制器330还可以被配置成确定与物体撞击的近似角度。可以多种方式确定撞击的角度，所述多种方式包括使用多于一个传感器来确定每个传感器与物体之间的距离的变化速率。根据来自每个传感器的该信息，可以确定撞击的角度。
在一些实施例中，控制器330还可以被配置成确定与物体撞击的近似角度，且使压碎结构310与撞击的角度大致轴向对准，如图5和图6中可见。
在一些实施例中，控制器330还可以被配置成确定车辆上的撞击的近似位置。撞击的位置可以由传感器信息确定，所述传感器信息可提供如上所述的撞击的角度，并且传感器还可以向控制器330提供撞击的位置。
在一些实施例中，控制器330还可以被配置成确定车辆上的撞击的近似位置，并且使压碎结构310的一端邻近车辆上的近似位置移动。传感器350可以代表一个或多个传感器，该一个或多个传感器可用于感测前保险杠与物体之间的距离的变化速率。
控制器330可以是各种控制器中的任一个，包括但不限于各种基于微处理器的控制器、ASIC等中的任一个。
现在参考图4，在各种实施例中，说明性车辆包括系统300。应当理解，车辆400代表任何类型的车辆，包括但不限于电动车辆、插电式电动车辆、混合动力车辆、汽车、卡车、货车、运动型多功能车(SUV)、公共汽车、火车等。车辆400可以由可完全或部分操作车辆的操作者操作，或者可以不具有完全自主车辆的操作者。
车辆400可包括但不限于具有底盘410和一个或多个电机的结构，所述一个或多个电机是例如但不限于分别可联接到传动轴420、430的电机440、450。在一些实施例中，电机440、450可以是使用从电池445提供的电力的电驱动电机。
在各种实施例中，车辆400包括压碎结构310。在此类实施例中，压碎结构可包括如图3所描绘的主动压碎结构。
在各种实施例中，车辆400包括主动撞击控制系统300。上文已经描述了说明性主动撞击控制系统300(包括传感器350、控制器330和致动器340)。应了解，重复其构造和操作的细节对于理解所公开的主题(包括车辆400并且还如参考图5和图6中所示的实施例所述)是不必要的。
另外参考图5，例如如图5中所描绘的主动撞击系统500的示例性实施例主动对准车辆的能量吸收压碎结构，以在某些条件下在小重叠前部撞击期间更好地与障碍(障碍物)410接合。根据说明性实施例，主动撞击系统500设置在车轮间隙区505中，该车轮间隙区形成在车辆的底盘中以容纳例如车轮502的可转向车轮。车轮间隙区505类似于常规汽车(车辆)110的车轮间隙区125形成在底盘501的一部分中，然而，根据说明性实施例，还可容纳主动撞击系统500的机械零件。
机械系统由被构造成与障碍510接合的可部署压碎结构520构成。致动器530被配置成在逻辑控制器命令时快速部署压碎结构520。致动器530可以是各种致动器中的任一个，包括但不限于机电、电磁、气动、液压致动器等。在操作中，致动器530使压碎结构520围绕枢轴接头540旋转，由此使压碎结构520刚好在撞击障碍物510之前与障碍物510大致对准。这种对准允许压碎结构520吸收比原本吸收的撞击能量更多的撞击能量。在说明性实施例中，止动件550定位在保险杆560上。止动件550防止被致动的压碎结构520在其围绕枢轴540的旋转方面受到限制。
再次参考图3和图5，压碎结构520可以是主动撞击系统300的一部分，该压碎结构被构造成在与压碎结构520撞击期间吸收机械能量。至少一个致动器530联接到压碎结构520并且联接到车辆结构的一部分，例如但不限于静态压碎轨555。至少一个传感器550被配置成感测与物体或障碍物510的撞击。控制器330从至少一个传感器350接收信息，并且基于传感器350信息确定与障碍物510撞击的位置和角度。控制器330选择性地向致动器530发信号，以使压碎结构520相对于车辆结构移动，从而允许压碎结构520吸收较大量的撞击能量。在说明性实施例中，枢轴540联接到压碎结构520的一端，且致动器530邻近压碎结构的另一端联接。这允许控制压碎结构520围绕枢轴540的旋转，以产生压碎结构520与障碍物510的更好轴向对准，或者使压碎结构520与撞击的角度更好地对准，所述撞击的角度由控制器330从来自传感器350的信息确定。
根据说明性实施例，车辆底盘501包括联接到底盘501并且至少部分地位于车轮间隙区505内的至少一个车轮502。主动撞击系统500的机械零件可以位于车轮间隙区505内或邻近该车轮间隙区。主动撞击系统500的机械零件可包括但不限于被构造成在与车辆撞击期间吸收机械能量的压碎结构520。至少一个致动器530可以联接到压碎结构520，并且在例如枢轴540处联接到车辆底盘501的一部分。例如障碍物传感器350的至少一个传感器可以被配置成感测与物体(例如但不限于说明性物体障碍物510)的撞击。控制器(例如说明性控制器330)从至少一个传感器350接收信息，并且基于传感器信息确定车辆与障碍物510撞击的位置和角度。控制器330选择性地向致动器530发信号，以使压碎结构520在与所确定的撞击的位置和角度相关的方向和角度上相对于车辆结构501移动。
根据另一说明性实施例，如图6所描绘的主动撞击系统600还主动对准车辆的能量吸收压碎结构，以在某些条件下在小重叠前部撞击期间更好地与障碍(障碍物)610接合。机械系统由被构造成与障碍610接合或接近该障碍的可部署压碎结构620构成。主动撞击系统600包括第一致动器630和第二致动器635，该第一致动器和第二致动器被配置成在由例如控制器330的逻辑控制器命令时快速部署压碎结构620。致动器630可以是各种致动器(包括但不限于机电、电磁、气动、液压致动器等)中的任一个，并且可以独立地控制，使得压碎结构620可以各种平移和角度部署。在操作中，致动器630、635使压碎结构620平移、旋转或平移和旋转的组合，从而使压碎结构620刚好在撞击障碍物610之前，以撞击发生的角度与障碍物610大致对准。这种对准允许压碎结构620吸收比原本在没有主动撞击结构的情况下吸收的撞击能量更多的撞击能量。在说明性实施例中，第一止动件650定位在保险杠660上，并且第二止动件655定位在汽车框架670上。止动件650、655防止被致动的压碎结构620在其旋转和平移方面受到限制。
现在参考图7，描绘了增强撞击保护的说明性方法700。在框710处，车辆上的撞击传感器确定车辆将高概率撞击物体。在操作中，车辆上的电子传感器系统通过传感器数据和车辆建模检测到将发生撞击。在框720处，控制器接着通过使用传感器数据和建模信息来确定车辆上的近似撞击部位。在框730处，控制器然后还通过应用传感器数据和建模信息来确定车辆上的近似撞击角。最后，在框740处，在撞击之前，控制器命令以压碎结构的至少一端邻近撞击部位并且以近似于撞击角的角度部署被致动的压碎结构。
在一些情况下，一个或多个部件在本文中可以被称为“构造成”、“由……构造”、“可构造成”、“可操作/操作以”、“适于/可适配”、“能够”、“可符合/符合”等。本领域的技术人员将认识到，除非上下文另有要求，否则此类术语(例如，“构造成”)通常涵盖活动状态部件和/或非活动状态部件和/或待机状态部件。
虽然已经示出和描述了本文描述的本发明主题的特定方面，但对于所属领域的技术人员将显而易见的是，基于本文的教示，可以在不脱离本文所述主题及其更广泛方面的情况下作出改变和修改，因此，所附权利要求书将在其范围内涵盖在本文所述主题的真实精神和范围内的所有此类改变和修改。所属领域的技术人员将理解，通常，在本文中，尤其是在所附权利要求(例如，所附权利要求的主体)中使用的术语通常意图为“开放”术语(例如，术语“包括(including)”应解释为“包括但不限于”，术语“具有”应解释为“至少具有”，术语“包括(includes)”应解释为“包括但不限于”等)。所属领域的技术人员将进一步理解，如果意图为特定数量的引导式权利要求枚举项，则此类意图将在权利要求中明确地叙述，在不存在此类叙述的情况下则不存在此类意图。例如，作为理解的辅助，所附权利要求可以含有引导性短语“至少一个”和“一个或多个”的使用以引导权利要求枚举项。不过，使用此类短语不应被解释为暗示由不定冠词“一”(“a”或“an”)引导权利要求枚举项将包含此类引导式权利要求枚举项的任何特定权利要求限制为仅包含一个此类枚举项的权利要求，即使在同一权利要求包括引导性短语“一个或多个”或“至少一个”以及诸如“一”的不定冠词时(例如，“一”通常应解释为意指“至少一个”或“一个或多个”)；对于用于引导权利要求枚举项的定冠词的用法，适用同样的情况。另外，即使明确地叙述了具体数目的引导式权利要求枚举项，但是所属领域的技术人员将认识到，此类叙述通常应被解释为表示至少所叙述的数目(例如，在没有其它修饰语的情况下，“两个枚举项”的无修饰叙述通常意指至少两个枚举项，或两个或更多个枚举项)。此外，在使用类似于“A、B和C等中的至少一个”的惯用法的那些情况下，通常，这种构造旨在用于本领域的技术人员将理解惯用法的意义上(例如，“具有A、B和C中的至少一个的系统”将包括但不限于具有仅A、仅B、仅C、A和B、A和C、B和C和/或A、B和C的系统等)。所属领域的技术人员将进一步理解，除非上下文另有指示，否则无论在说明书、权利要求或附图中，通常给出两个或更多个替代术语的选言词语和/或短语应被理解为涵盖包括术语之一、术语中的任一个或两个术语的可能性。例如，短语“A或B”通常应理解为包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。
关于所附权利要求书，所属领域的技术人员将理解，其中叙述的操作通常可以任何次序执行。此外，尽管以一个或多个序列呈现各种操作流，但应理解，各种操作可以按除图示的那些顺序之外的其它顺序执行，或可以同时执行。此类替代顺序的示例可以包括重叠、交错、中断、重新排序、递增、预备、补充、同时、反向或其它变体顺序，除非上下文另有说明。此外，除非上下文另有规定，否则诸如“响应于”、“与......有关”或其它过去时态形容词的术语通常并不意图排除此类变体。

Claims (20)

1.一种主动撞击控制系统，包括：
至少一个致动器，所述至少一个致动器可联接到车辆的压碎结构并且可联接到车辆的结构的一部分；
至少一个传感器，所述至少一个传感器被配置成感测与物体的撞击；以及
控制器，所述控制器被配置成从所述至少一个传感器接收信息，并且基于从所述传感器接收的信息确定撞击的位置和角度，所述控制器还被配置成选择性地向所述致动器发信号以使所述压碎结构相对于车辆结构移动。
2.根据权利要求1所述的系统，还包括：
枢轴，所述枢轴联接到所述压碎结构的一端，并且所述致动器邻近所述压碎结构的另一端联接。
3.根据权利要求1所述的系统，其中第一致动器邻近所述压碎结构的一端联接，并且第二致动器邻近所述压碎结构的另一端联接。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个传感器包括选自LIDAR传感器、RADAR传感器、超声波传感器、红外传感器、射频传感器和相机传感器中的至少一个传感器。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器还被配置成确定与所述物体撞击的近似角度。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器还被配置成确定与所述物体撞击的近似角度，并且使所述压碎结构与撞击的角度大致轴向对准。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器被配置成确定所述车辆上的撞击的近似位置。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器还被配置成确定所述车辆上的撞击的近似位置，并且使所述压碎结构的一端邻近所述车辆上的所述近似位置移动。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器还被配置成确定与所述物体撞击的近似角度，并且所述控制器被配置成确定所述车辆上的撞击的近似位置。
10.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器还被配置成确定与所述物体撞击的近似角度，并且所述控制器被配置成确定所述车辆上的撞击的近似位置，并且使所述压碎结构的一端邻近所述车辆上的所述近似位置移动。
11.一种车辆，包括：
底盘；
至少一个车轮，所述至少一个车轮联接到所述底盘；
车轮间隙区，所述车轮间隙区形成在所述底盘中并且被构造成容纳所述至少一个车轮；
压碎结构，所述压碎结构位于所述车轮间隙区中并且被构造成在与物体撞击期间吸收机械能量；以及
系统，所述系统包括：
至少一个致动器，所述至少一个致动器联接到所述压碎结构并且联接到所述车辆的一部分；
至少一个传感器，所述至少一个传感器被配置成感测与所述物体的撞击；以及
控制器，所述控制器被配置成从所述至少一个传感器接收信息，并且基于从所述传感器接收的信息确定撞击的位置和角度，所述控制器还被配置成选择性地向所述致动器发信号以使所述压碎结构在与所确定的撞击的位置和角度相关的方向和角度上相对于车辆结构移动。
12.根据权利要求11所述的车辆，还包括：
枢轴，所述枢轴联接到所述压碎结构的一端，并且所述致动器邻近所述压碎结构的另一端联接。
13.根据权利要求11所述的车辆，其中第一致动器邻近所述压碎结构的一端联接，并且第二致动器邻近所述压碎结构的另一端联接。
14.根据权利要求11所述的车辆，其中所述控制器还被配置成确定与所述物体撞击的近似角度。
15.根据权利要求11所述的车辆，其中所述控制器还被配置成确定与所述物体撞击的近似角度，并且使所述压碎结构与撞击的角度大致轴向对准。
16.根据权利要求11所述的车辆，其中所述控制器还被配置成确定所述车辆上的撞击的近似位置。
17.根据权利要求11所述的车辆，其中所述控制器还被配置成确定所述车辆上的撞击的近似位置，并且使所述压碎结构的一端邻近所述车辆上的所述近似位置移动。
18.根据权利要求11所述的车辆，其中所述至少一个传感器包括选自LIDAR传感器和RADAR传感器中的至少一个传感器。
19.根据权利要求11所述的车辆，其中所述至少一个传感器包括选自超声波传感器、红外传感器和相机传感器中的至少一个传感器。
20.一种方法，包括：
由车辆上的撞击传感器确定所述车辆将高概率撞击物体；
由控制器确定所述车辆上的近似撞击部位；
由所述控制器确定所述车辆上的近似撞击角；以及
响应于所述控制器的命令，以所述压碎结构的至少一端邻近所述撞击部位并且以近似于撞击角的角度部署被致动的压碎结构。
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