CN115031997A - 一种降低整车侧面柱碰乘员伤害的方法及装置 - Google Patents

一种降低整车侧面柱碰乘员伤害的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明是一种降低整车侧面柱碰乘员伤害的方法及装置。包括以下步骤：一、发生事故时，车体碰撞侧B柱加速度传感器及车门压力传感器感知碰撞信号，并传递给汽车电子控制器单元即ECU；二、ECU判断碰撞信号是否满足气囊点火阈值；三、若碰撞信号满足气囊点火阈值，汽车电子控制器单元即ECU控制座椅平台下部的单片机工作；四、单片机读取ECU传来的信号，控制座椅平台下部的6个伺服电机协调运动以调节座椅姿态，使座椅带动乘员向后和向远离碰撞侧方向运动，降低乘员伤害。本发明能够安装在不同车型上，适应性强，应用范围广，并且在侧面柱碰撞过程中，能够对ECU发出的控制信号快速响应，迅速调节座椅姿态，从而减少事故对乘员造成的伤害。

Description

一种降低整车侧面柱碰乘员伤害的方法及装置
技术领域
本发明属于汽车技术领域，具体的说是一种降低整车侧面柱碰乘员伤害的方法及装置。
背景技术
在各种车辆碰撞事故模式中，侧面柱碰事故占据很大一部分。2015年CIDAS数据显示汽车侧面柱碰事故死亡率高达30.8％，在侧面柱碰工况中，由于柱壁障刚度大、与车辆接触面积小，发生碰撞时对车辆侧面局部侵入量非常大，极易对车内乘员各部位尤其是瞎弄不造成非常严重的伤害。
在道路交通中，机动车与大树、电线杆灯圆柱形障碍物产生撞击的事故一般可归纳为侧面柱碰事故。侧面柱碰工况中，由于柱壁障刚度较大，且与车辆侧面接触面积较小，乘员与车门间的缓冲空间较小，因此在发生碰撞时壁障对车辆的侵入量较大，极易对车内乘员造成伤害。目前，C-NCAP(2021版)已将32km/h 75°侧面柱碰试验及评价写入法规，这表明了侧面柱碰事故已越来越引起人们的重视。与侧面碰撞试验相比，侧柱碰试验中假人各部位尤其是胸部伤害显著提高，造成严重失分，这说明侧柱碰试验对车体结构及约束系统等方面的要求更为苛刻。
发明内容
本发明提供了一种降低整车侧面柱碰乘员伤害的方法及装置，能够安装在不同车型上，适应性强，应用范围广，并且在侧面柱碰撞过程中，能够对ECU发出的控制信号快速响应，迅速调节座椅姿态，从而减少事故对乘员造成的伤害。
本发明技术方案结合附图说明如下：
根据本发明实施例的第一方面，提供一种降低整车侧面柱碰撞乘员伤害的方法，包括以下步骤：
步骤一、发生事故时，车体碰撞侧B柱加速度传感器及车门压力传感器感知碰撞信号，并传递给汽车电子控制器单元即ECU；
步骤二、汽车电子控制器单元即ECU判断碰撞信号是否满足气囊点火阈值；
步骤三、若碰撞信号满足气囊点火阈值，汽车电子控制器单元即ECU控制座椅平台下部的单片机工作；
步骤四、单片机读取汽车电子控制器单元即ECU传来的信号，控制座椅平台下部的6个伺服电机协调运动以调节座椅姿态，使座椅带动乘员向后和向远离碰撞侧方向运动，降低乘员伤害。
进一步的，还包括：
步骤五、事故发生后，通过单片机系统控制6个电动缸的运动，将座椅回复到正常使用状态。
进一步的，所述步骤二的具体方法如下：当发生侧面碰撞事故时，位于车门的门腔内的压力传感器及加速度传感器会测量压力及加速度值，ECU通过感知压力及加速度的大小，并根据安全气囊点火逻辑算法，判断两种碰撞信号是否满足气囊点火阈值，若满足点爆要求，ECU发出气囊点爆需求。
进一步的，所述步骤三的具体方法如下：当碰撞信号满足气囊点火阈值并发出点火信号后，ECU同时向座椅平台下部的单片机发出控制信号，通过单片机控制6个电动缸工作，从而调节座椅姿态，降低乘员伤害。
进一步的，所述步骤四的具体方法如下：
单片机读取汽车电子控制器单元即ECU传来的信号，并通过CPU计算，控制座椅平台下部的6个伺服电机按照指定命令协调运动以调节座椅姿态，使座椅带动乘员向后和向远离碰撞侧方向运动一定距离，其中，
为实现座椅沿固定方向运动伸长相应距距离，电动缸推杆伸长量通过建立上下12个万向节所在空间坐标系求得；
上下基座各个万向节在坐标系中的坐标分别为：
Figure BDA0003705881320000031
Figure BDA0003705881320000032
Figure BDA0003705881320000033
Figure BDA0003705881320000034
Figure BDA0003705881320000035
Figure BDA0003705881320000036
Figure BDA0003705881320000037
Figure BDA0003705881320000038
Figure BDA0003705881320000041
Figure BDA0003705881320000042
Figure BDA0003705881320000043
Figure BDA0003705881320000044
式中，A1为上基座(201)上的第一万向节的坐标；
A2为上基座(201)上的第二万向节的坐标；
A3为上基座(201)上的第三万向节的坐标；
A4为上基座(201)上的第四万向节的坐标；
A5为上基座(201)上的第五万向节的坐标；
A6为上基座(201)上的第六万向节的坐标；
B1为下基座(205)上的第一万向节的坐标；
B2为下基座(205)上的第二万向节的坐标；
B3为下基座(205)上的第三万向节的坐标；、
B4为下基座(205)上的第四万向节的坐标；
B5为下基座(205)上的第五万向节的坐标；
B6为下基座(205)上的第六万向节的坐标；
ra为上基座上电动缸的杆长；
rb为下基座上电动缸的杆长；
θa为上基座上两个万向节间的夹角
θb为下基座上两个万向节间的夹角。
座椅基座(2)的旋转角度：X轴ɑ，Y轴β，Z轴γ，且坐标转换矩阵：
Figure BDA0003705881320000051
根据本发明实施例的第二方面，提供一种降低整车侧面柱碰撞乘员伤害的装置，用于实现一种降低整车侧面柱碰撞乘员伤害的方法，包括座椅主体1、座椅基座2、加速度传感器、车门压力传感器感、汽车电子控制器、单片机、和电动缸203；所述加速度传感器和车门压力传感器感与汽车电子控制器连接；所述汽车电子控制器与单片机连接；所述单片机与电动缸203连接；所述电动缸203与座椅基座2连接；所述座椅主体1固定在座椅基座2上。
进一步的，所述座椅主体1通过螺栓与座椅基座2固定连接。
进一步的，所述座椅基座2包括上基座201和下基座205；所述下基座205与座椅滑轨连接；所述电动缸203上部通过上万向节204与上基座201连接；所述电动缸203下部通过下万向节202与下基座205连接；所述电动缸203的上、下端均能绕着上万向节204和下万向节202转动；所述座椅主体1固定在上基座201上。
进一步的，所述电动缸203有六个。
进一步的，所述电动缸203包括伺服电机2031、传动系统2032、滚柱丝杠副2033、推杆2034和电动缸缸体2035；当发生碰撞时，汽车电子控制器感知到加速度传感器传来的碰撞信号，控制伺服电机2031工作，伺服电机2031带动传动系统2032工作，位于电动缸缸体2035内的滚珠丝杠副2033将来自传动系统2032的动力传递给推杆2034，从而推动上基座201的运动，最终带动座椅主体1运动。
本发明的有益效果为：
本发明结构可靠，能够较好地安装在不同车型上，当发生侧面柱碰时，ECU感知B柱传感器传递的碰撞信号后，控制座椅基座带动座椅向远离碰撞侧方向倾斜，增大车内乘员缓冲空间，当碰撞能量一定的情况下，增大车内乘员缓冲空间可降低乘员碰撞时所受的外力，并且座椅的倾斜可以提高碰撞侧乘员，降低胸部伤害；同时，控制座椅基座带动座椅向后倾斜，使乘员躯干更靠近B柱位置，车体B柱强度大，在碰撞过程中变形较小，因此乘员躯干所受挤压变形更小。本发明具有适应性强，应用范围广的特点。在侧面柱碰撞过程中，能够对ECU发出的控制信号快速响应，迅速调节座椅姿态，从而减少事故对乘员造成的伤害。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明所述一种降低整车侧面柱碰撞乘员伤害的方法的流程图；
图2为上基座上的万向节坐标示意图；
图3为下基座上的万向节坐标示意图；
图4为本发明所述一种降低整车侧面柱碰撞乘员伤害的装置的结构示意图；
图5为本发明所述一种降低整车侧面柱碰撞乘员伤害的装置中的座椅基座的结构示意图；
图6为本发明所述一种降低整车侧面柱碰撞乘员伤害的装置中的电动缸的结构示意图。
图中：
1、座椅主体；
2、座椅基座；
201、上基座；
202、下万向节；
203、电动缸；
204、上万向节；
205、下基座；
2031、伺服电机；
2032、传动系统；
2033、滚柱丝杠副；
2034、推杆；
2035、电动缸缸体。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
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。
实施例一
参阅图1-图3，本发明实施例提供了一种降低整车侧面柱碰撞乘员伤害的方法，包括以下步骤：
步骤一、发生事故时，车体碰撞侧B柱加速度传感器及车门压力传感器感知碰撞信号，以提高对碰撞信号的识别精度，并传递给汽车电子控制器单元即ECU；
步骤二、汽车电子控制器单元即ECU判断碰撞信号是否满足气囊点火阈值；
当发生侧面碰撞事故时，位于车门的门腔内的压力传感器及加速度传感器会测量压力及加速度值，ECU通过感知压力及加速度的大小，并根据安全气囊点火逻辑算法，判断两种碰撞信号是否满足气囊点火阈值，若满足点爆要求，ECU发出气囊点爆需求。
步骤三、若碰撞信号满足气囊点火阈值，汽车电子控制器单元即ECU控制座椅平台下部的单片机工作；
当碰撞信号满足气囊点火阈值并发出点火信号后，ECU同时向座椅平台下部的单片机发出控制信号，通过单片机控制6个电动缸工作，从而调节座椅姿态，降低乘员伤害。
步骤四、单片机读取汽车电子控制器单元即ECU传来的信号，控制座椅平台下部的6个伺服电机协调运动以调节座椅姿态，使座椅带动乘员向后和向远离碰撞侧方向运动，降低乘员伤害；
进一步的，单片机读取汽车电子控制器单元即ECU传来的信号，并通过CPU计算，控制座椅平台下部的6个伺服电机按照指定命令协调运动以调节座椅姿态，使座椅带动乘员向后和向远离碰撞侧方向运动一定距离，其中，
为实现座椅沿固定方向运动伸长相应距距离，电动缸推杆伸长量通过建立上下12个万向节所在空间坐标系求得；
上下基座各个万向节在坐标系中的坐标分别为：
Figure BDA0003705881320000091
Figure BDA0003705881320000092
Figure BDA0003705881320000101
Figure BDA0003705881320000102
Figure BDA0003705881320000103
Figure BDA0003705881320000104
Figure BDA0003705881320000105
Figure BDA0003705881320000106
Figure BDA0003705881320000107
Figure BDA0003705881320000108
Figure BDA0003705881320000109
Figure BDA00037058813200001010
式中，A1为上基座(201)上的第一万向节的坐标；
A2为上基座(201)上的第二万向节的坐标；
A3为上基座(201)上的第三万向节的坐标；
A4为上基座(201)上的第四万向节的坐标；
A5为上基座(201)上的第五万向节的坐标；
A6为上基座(201)上的第六万向节的坐标；
B1为下基座(205)上的第一万向节的坐标；
B2为下基座(205)上的第二万向节的坐标；
B3为下基座(205)上的第三万向节的坐标；、
B4为下基座(205)上的第四万向节的坐标；
B5为下基座(205)上的第五万向节的坐标；
B6为下基座(205)上的第六万向节的坐标；
ra为上基座上电动缸的杆长；
rb为下基座上电动缸的杆长；
θa为上基座上两个万向节间的夹角
θb为下基座上两个万向节间的夹角。
座椅基座(2)的旋转角度：X轴ɑ，Y轴β，Z轴γ，且坐标转换矩阵：
Figure BDA0003705881320000111
综上，上述公式计算出两万向节间最大及最小距离，即得到推杆工作时的最大伸长量。
步骤五、事故发生后，通过单片机系统控制6个电动缸的运动，将座椅回复到正常使用状态。
实施例二
参阅图4-图6，本发明实施例提供了一种降低整车侧面柱碰撞乘员伤害的装置，用于实现一种降低整车侧面柱碰撞乘员伤害的方法，包括座椅主体1、座椅基座2、加速度传感器、车门压力传感器感、汽车电子控制器、单片机、和电动缸203。
所述加速度传感器设置在车体B柱上。
所述车门压力传感器设置在车门上。
所述加速度传感器和车门压力传感器感与汽车电子控制器连接；所述汽车电子控制器与单片机连接；所述单片机与电动缸203连接；所述电动缸203与座椅基座2连接；所述座椅主体1固定在座椅基座2上。
所述座椅基座2包括上基座201和下基座205；所述下基座205与座椅滑轨连接；所述电动缸203上部通过上万向节204与上基座201连接；所述电动缸203下部通过下万向节202与下基座205连接；所述电动缸203的上、下端均能绕着上万向节204和下万向节202转动；所述座椅主体1固定在上基座201上。
所述电动缸203有六个。
所述电动缸203包括伺服电机2031、传动系统2032、滚柱丝杠副2033、推杆2034和电动缸缸体2035；
本发明的工作原理为，当发生碰撞时，汽车电子控制器感知到加速度传感器传来的碰撞信号，控制伺服电机2031工作，伺服电机2031带动传动系统2032工作，位于电动缸缸体2035内的滚珠丝杠副2033将来自传动系统2032的动力传递给推杆2034，从而推动上基座201的运动，最终带动座椅主体1运动，实现乘员伤害的降低，提升车辆安全性。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明的保护范围并不局限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种降低整车侧面柱碰撞乘员伤害的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、发生事故时，车体碰撞侧B柱加速度传感器及车门压力传感器感知碰撞信号，并传递给汽车电子控制器单元即ECU；
步骤二、汽车电子控制器单元即ECU判断碰撞信号是否满足气囊点火阈值；
步骤三、若碰撞信号满足气囊点火阈值，汽车电子控制器单元即ECU控制座椅平台下部的单片机工作；
步骤四、单片机读取汽车电子控制器单元即ECU传来的信号，控制座椅平台下部的6个伺服电机协调运动以调节座椅姿态，使座椅带动乘员向后和向远离碰撞侧方向运动，降低乘员伤害。
2.根据权利要求1所述的一种降低整车侧面柱碰撞乘员伤害的方法，其特征在于，还包括：
步骤五、事故发生后，通过单片机系统控制6个电动缸的运动，将座椅回复到正常使用状态。
3.根据权利要求1所述的一种降低整车侧面柱碰撞乘员伤害的方法，其特征在于，所述步骤二的具体方法如下：
当发生侧面碰撞事故时，位于车门的门腔内的压力传感器及加速度传感器会测量压力及加速度值，ECU通过感知压力及加速度的大小，并根据安全气囊点火逻辑算法，判断两种碰撞信号是否满足气囊点火阈值，若满足点爆要求，ECU发出气囊点爆需求。
4.根据权利要求1所述的一种降低整车侧面柱碰撞乘员伤害的方法，其特征在于，所述步骤三的具体方法如下：当碰撞信号满足气囊点火阈值并发出点火信号后，ECU同时向座椅平台下部的单片机发出控制信号，通过单片机控制6个电动缸工作，从而调节座椅姿态，降低乘员伤害。
5.根据权利要求1所述的一种降低整车侧面柱碰撞乘员伤害的方法，其特征在于，所述步骤四的具体方法如下：
单片机读取汽车电子控制器单元即ECU传来的信号，并通过CPU计算，控制座椅平台下部的6个伺服电机按照指定命令协调运动以调节座椅姿态，使座椅带动乘员向后和向远离碰撞侧方向运动一定距离，其中，
为实现座椅沿固定方向运动伸长相应距距离，电动缸推杆伸长量通过建立上下12个万向节所在空间坐标系求得；
上下基座各个万向节在坐标系中的坐标分别为：
Figure FDA0003705881310000021
Figure FDA0003705881310000022
Figure FDA0003705881310000023
Figure FDA0003705881310000024
Figure FDA0003705881310000025
Figure FDA0003705881310000026
Figure FDA0003705881310000027
Figure FDA0003705881310000028
Figure FDA0003705881310000029
Figure FDA0003705881310000031
Figure FDA0003705881310000032
Figure FDA0003705881310000033
式中，A1为上基座(201)上的第一万向节的坐标；
A2为上基座(201)上的第二万向节的坐标；
A3为上基座(201)上的第三万向节的坐标；
A4为上基座(201)上的第四万向节的坐标；
A5为上基座(201)上的第五万向节的坐标；
A6为上基座(201)上的第六万向节的坐标；
B1为下基座(205)上的第一万向节的坐标；
B2为下基座(205)上的第二万向节的坐标；
B3为下基座(205)上的第三万向节的坐标；
B4为下基座(205)上的第四万向节的坐标；
B5为下基座(205)上的第五万向节的坐标；
B6为下基座(205)上的第六万向节的坐标；
ra为上基座上电动缸的杆长；
rb为下基座上电动缸的杆长；
θa为上基座上两个万向节间的夹角
θb为下基座上两个万向节间的夹角。
座椅基座(2)的旋转角度：X轴ɑ，Y轴β，Z轴γ，且坐标转换矩阵：
Figure FDA0003705881310000041
6.一种降低整车侧面柱碰撞乘员伤害的装置，用于实现一种降低整车侧面柱碰撞乘员伤害的方法，其特征在于，包括座椅主体(1)、座椅基座(2)、加速度传感器、车门压力传感器感、汽车电子控制器、单片机、和电动缸(203)；所述加速度传感器和车门压力传感器感与汽车电子控制器连接；所述汽车电子控制器与单片机连接；所述单片机与电动缸(203)连接；所述电动缸(203)与座椅基座(2)连接；所述座椅主体(1)固定在座椅基座(2)上。
7.根据权利要求6所述的一种降低整车侧面柱碰撞乘员伤害的装置，所述座椅主体(1)通过螺栓与座椅基座(2)固定连接。
8.根据权利要求6所述的一种降低整车侧面柱碰撞乘员伤害的装置，其特征在于，所述座椅基座(2)包括上基座(201)和下基座(205)；所述下基座(205)与座椅滑轨连接；所述电动缸(203)上部通过上万向节(204)与上基座(201)连接；所述电动缸(203)下部通过下万向节(202)与下基座(205)连接；所述电动缸(203)的上、下端均能绕着上万向节(204)和下万向节(202)转动；所述座椅主体(1)固定在上基座(201)上。
9.根据权利要求6所述的一种降低整车侧面柱碰撞乘员伤害的装置，其特征在于，所述电动缸(203)有六个。
10.根据权利要求6所述的一种降低整车侧面柱碰撞乘员伤害的装置，其特征在于，所述电动缸(203)包括伺服电机(2031)、传动系统(2032)、滚柱丝杠副(2033)、推杆(2034)和电动缸缸体(2035)；当发生碰撞时，汽车电子控制器感知到加速度传感器传来的碰撞信号，控制伺服电机(2031)工作，伺服电机(2031)带动传动系统(2032)工作，位于电动缸缸体(2035)内的滚珠丝杠副(2033)将来自传动系统(2032)的动力传递给推杆(2034)，从而推动上基座(201)的运动，最终带动座椅主体(1)运动。
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