CN115092090A - 一种基于安全带的自适应安全气囊控制方法及控制系统 - Google Patents

一种基于安全带的自适应安全气囊控制方法及控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明是一种基于安全带的自适应安全气囊控制方法及控制系统。包括：采集乘员重量信号、座椅加热状态信号、车外温度信号、车辆减速度信号、安全带是否有效插入信号，并将采集的信号发送给安全气囊控制器；乘员分类模块计算安全带有效长度Lr，并且进行乘员分类识别，并且将乘员分类的信息传递给安全气囊控制器；安全气囊控制器进行安全气囊点爆算法计算，并生成点爆指令发送给气体发生器控制器；气体发生器控制器根据点爆信号的等级点爆响应的气体发生器；气体发生器进行点爆控制，释放气体，对安全气囊总成进行充气。本发明可以根据安全带有效长度对乘员体征及位置进行识别，并且能识别不同身材的乘员，识别进度高，对乘员提供最佳保护。

Description

一种基于安全带的自适应安全气囊控制方法及控制系统
技术领域
本发明属于汽车技术领域，具体的说是一种基于安全带的自适应安全气囊控制方法及控制系统。
背景技术
目前正面气囊的自适应调整分两大类，一是在车辆前端布置减速度传感器，配合安全气囊控制器内部的减速度传感器，对车辆的碰撞强度进行判断，进而控制安全气囊进行两级起爆，达到安全气囊自适应调整，但是却无法根据乘员类型及位置进行精准控制，保护效果一般。二是在车内采用摄像头加座椅位置传感器的方案，可以根据乘员的位置和体征进行精准判断，实现安全气囊自适应控制，但是成本比较高。
发明内容
本发明提供了一种基于安全带的自适应安全气囊控制方法及控制系统,可以根据安全带有效长度对乘员体征及位置进行识别，并且能识别不同身材的乘员，识别进度高，对乘员提供最佳保护，解决了正面安全气囊在碰撞中根据乘员类型自动进行体积、压力等调节和前排乘员体征和位置的简便识别的问题。
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，提供一种基于安全带的自适应安全气囊控制方法，包括：
采集乘员重量信号，并将重量信号发送给乘员分类模块6；
采集座椅加热状态信号，并将座椅加热状态信号发送给乘员分类模块6；
采集车外温度信号，并将车外温度信号发送给乘员分类模块6；
采集车辆减速度信号，并且将减速度信号发送给第一安全气囊控制器7；
采集安全带是否有效插入信号，并将采集安全带是否有效插入信号发送给安全气囊控制器7；
乘员分类模块6接收乘员重量信号、座椅加热状态信号、车外温度信号，进行安全带有效长度Lr的计算，并且根据安全带有效长度Lr进行乘员分类识别，并且将乘员分类的信息传递给安全气囊控制器7；
安全气囊控制器7接收车辆减速度信号、安全带是否有效插入信号和乘员分类的信息进行安全气囊点爆算法计算，并生成点爆指令发送给气体发生器控制器9；
气体发生器控制器9接收来自安全气囊控制器7的信号，判段点爆信号的等级，根据点爆信号的等级点爆响应的气体发生器；
气体发生器进行点爆控制，释放气体，对安全气囊总成8进行充气。
进一步的，所述座椅加热状态信号分为两个状态，分别为打开状态ON和关闭状态OFF。
进一步的，所述采集安全带是否有效插入信号包括已插入信号和未插入信号。
进一步的，所述乘员分类模块6计算安全带有效长度Lr的具体方法如下：
根据重量信号计算的安全带有效长度Lr＝L，L为安全带长度；
根据座椅加热状态信号计算的安全带有效长度Lr＝L*a，a为座椅加热状态信号的修正系数；
根据车外温度信号计算的安全带有效长度Lr＝L*b，b为车外温度信号的修正系数；
当座椅加热状态信号和安全带是否有效插入信号均为无效信号时，安全带有效长度Lr＝L；
当只有座椅加热状态信号为有效信号时，安全带有效长度Lr＝L*a；
当只有车外温度信号为有效信号时，安全带有效长度Lr＝L*b；
当座椅加热状态信号和车外温度信号均有效时，安全带有效长度Lr＝L*b。
进一步的，当座椅加热状态信号为打开状态ON时，表示环境寒冷，乘员的衣服厚度增加，设置参数a＝a1；当座椅加热状态信号为关闭状态OFF时，表示环境舒适，乘员的衣服厚度正常，设置参数a＝a2。
进一步的，当采集的车外温度T<-15时，表示环境寒冷，乘员穿衣厚度最厚，设置b＝b1；当采集的车外温度，-15≤T<5时，表示环境偏冷，乘员穿衣厚度较厚，设置b＝b2；当采集的车外温度，5≤T<15时，表示环境偏凉，乘员穿衣厚度较薄，设置b＝b3；当采集的车外温度，15≤T时，表示环境适度，乘员穿衣厚度最薄，设置b＝b4。
进一步的，根据安全带有效长度Lr进行乘员分类的具体方法如下：
当Lr<L1时，乘员类型为儿童乘员；
当L1≤Lr<L2时，乘员类型为小身材乘员；
当L2≤Lr<L3时，乘员类型为中等身材乘员；
当Lr≥L3时，乘员类型为大身材乘员；
其中，所述儿童乘员为为坐高小于750mm的乘员；所述小身材乘员为坐高范围在750-790mm之间的乘员；所述中等身材乘员为坐高范围在791-890mm之间的乘员；所述大身材乘员为坐高大于890mm的乘员。
进一步的，安全气囊控制器7接收车辆减速度信号、安全带是否有效插入信号和乘员分类的信息生成安全气囊点爆指令的具体方法如下：
当车辆减速度信号A>A1，且安全带是否有效插入信号S＝已插入，且乘员分类P＝小身材乘员时，安全气囊控制器7对气体发生器控制器9发出第一点火指令；
当车辆减速度信号A>A1，且安全带是否有效插入信号S＝已插入，且乘员分类P＝中等身材乘员时，安全气囊控制器7对气体发生器控制器9发出第二点火指令；
当车辆减速度信号A>A1，且安全带是否有效插入信号S＝已插入，且乘员分类P＝大身材乘员时，安全气囊控制器7对气体发生器控制器9发出第三点火指令；
当车辆减速度信号A≤A1，或安全带是否有效插入信号S＝未插入，或乘员分类P＝儿童乘员时，安全气囊控制器7不发出点火指令。
进一步的，所述气体发生器控制器9接收来自安全气囊控制器7的信号，进行点爆控制，具体方法如下：
当点爆信号为1级时,点爆气体发生器1级10；
当点爆信号为2级时,点爆气体发生器1级10和气体发生器2级11；
当点爆信号为3级时,点爆气体发生器1级10、气体发生器2级11和气体发生器3级12；
所述气体发生器1级10、气体发生器2级11和气体发生器3级12进行点爆控制，释放气体，对安全气囊总成8进行充气。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种基于安全带的自适应安全气囊控制系统，包括：
安全带长度传感器1，布置在座椅坐垫内，用于采集乘员重量信号；
座椅加热传感器2，布置在座椅内，用于采集座椅加热状态信号；
温度传感器3,布置在车辆外，用于采集车外温度信号；
碰撞传感器4，布置在车身上，用于采集车辆减速度信号；
安全带锁扣传感器5，集成在安全带锁扣内，用于采集安全带是否有效插入；
乘员分类模块6，用于接收安全带长度传感器1、座椅加热传感器2、温度传感器3采集的信号计算安全带有效长度Lr，并且根据安全带有效长度Lr进行乘员分类识别，将乘员分类信息传递给安全气囊控制器7；
安全气囊控制器7，用于接收乘员分类信息、碰撞传感器4和安全带锁扣传感器5采集的信号生成点爆指令给气体发生控制器9；
气体发生控制器9，用于接收来自安全气囊控制器7的信号，对气体发生器进行控制；
气体发生器，用于接收气体发生控制器9的信号，进行点爆控制，释放气体，对安全气囊总成8进行充气；所述气体发生器包括气体发生器1级10、气体发生器2级11和气体发生器3级12。
安全气囊总成8，用于对乘员进行保护。
本发明的有益效果为：
1)本发明解决正面安全气囊在碰撞中根据乘员类型自动进行体积、压力等调节的问题，为不同身材的乘员提供最佳安全保护；
2)本发明可以根据安全带有效长度进行识别乘员体征以及位置，通过阈值设置可以将乘员细分为儿童乘员、小身材乘员、中等身材乘员和大身材乘员，针对不同的乘员类型自动调整安全气囊的体积、压力等关键性能，有效保护乘员的头部和胸部伤害；
3)本发明采用安全带有效长度特征进行算法判断，同时利用温度信号以及座椅加热状态信号对安全带长度阈值进行修正，解决了乘员穿衣厚度影响乘员识别准确度的问题，识别更加精确，逻辑简洁、成本低。
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为本发明所述一种基于安全带的自适应安全气囊控制系统的结构示意图。
图中：
1、安全带长度传感器；
2、座椅加热传感器；
3、温度传感器；
4、碰撞传感器；
5、安全带锁扣传感器；
6、乘员分类模块；
7、安全气囊控制器；
8、安全气囊总成；
9、气体发生控制器；
10、气体发生器1级；
11、气体发生器2级；
12、气体发生器3级。
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。
实施例一
本发明实施例提供了一种基于安全带的自适应安全气囊控制方法，包括：
通过安全带长度传感器1采集乘员重量信号，并将重量信号发送给乘员分类模块6；
通过座椅加热传感器2采集座椅加热状态信号，并将座椅加热状态信号发送给乘员分类模块6；所述座椅加热状态信号分为两个状态，分别为打开状态ON和关闭状态OFF。所述打开状态ON和关闭状态OFF均为有效信号，其他为无效信号。
通过温度传感器3采集车外温度信号，并将车外温度信号发送给乘员分类模块6；
通过碰撞传感器4采集车辆减速度信号，并且将减速度信号发送给第一安全气囊控制器7；
采集安全带是否有效插入信号，并将采集安全带是否有效插入信号发送给安全气囊控制器7；所述采集安全带是否有效插入信号包括已插入信号和未插入信号。所述已插入信号和未插入信号为有效信号，其他为无效信号。
乘员分类模块6接收乘员重量信号、座椅加热状态信号、车外温度信号，进行安全带有效长度Lr的计算，并且根据安全带有效长度Lr进行乘员分类识别，并且将乘员分类的信息传递给安全气囊控制器7；
所述乘员分类模块6计算安全带有效长度Lr的具体方法如下：
根据重量信号计算的安全带有效长度Lr＝L，L为安全带长度；
根据座椅加热状态信号计算的安全带有效长度Lr＝L*a，a为座椅加热状态信号的修正系数；
根据车外温度信号计算的安全带有效长度Lr＝L*b，b为车外温度信号的修正系数；
当座椅加热状态信号和安全带是否有效插入信号均为无效信号时，安全带有效长度Lr＝L；
当只有座椅加热状态信号为有效信号时，安全带有效长度Lr＝L*a；
当只有车外温度信号为有效信号时，安全带有效长度Lr＝L*b；
当座椅加热状态信号和车外温度信号均有效时，安全带有效长度Lr＝L*b。
当座椅加热状态信号为打开状态ON时，表示环境寒冷，乘员的衣服厚度增加，设置参数a＝a1(a1可以设定为1.1～1.2)；当座椅加热状态信号为关闭状态OFF时，表示环境舒适，乘员的衣服厚度正常，设置参数a＝a2(a2可以设定为1.0)。
当采集的车外温度T<-15时，表示环境寒冷，乘员穿衣厚度最厚，设置b＝b1(b1可以设定为1.1～1.2)；当采集的车外温度，-15≤T<5时，表示环境偏冷，乘员穿衣厚度较厚，设置b＝b2(b2可以设定为1.05～1.1)；当采集的车外温度，5≤T<15时，表示环境偏凉，乘员穿衣厚度较薄，设置b＝b3(b3可以设定为1.01～1.05)；当采集的车外温度，15≤T时，表示环境适度，乘员穿衣厚度最薄，设置b＝b4(b4可以设定为1.0)。
根据安全带有效长度Lr进行乘员分类的具体方法如下：
当Lr<L1(L1可以设定为1500mm)时，乘员类型为儿童乘员；
当L1≤Lr<L2(L2可以设定为1700mm)时，乘员类型为小身材乘员；
当L2≤Lr<L3(L3可以设定为2600mm)时，乘员类型为中等身材乘员；
当Lr≥L3时，乘员类型为大身材乘员；
其中，所述儿童乘员为为坐高小于750mm的乘员；所述小身材乘员为坐高范围在750-790mm之间的乘员；所述中等身材乘员为坐高范围在791-890mm之间的乘员；所述大身材乘员为坐高大于890mm的乘员。
安全气囊控制器7接收车辆减速度信号、安全带是否有效插入信号和乘员分类的信息进行安全气囊点爆算法计算，并生成点爆指令发送给气体发生器控制器9；
安全气囊控制器7接收车辆减速度信号、安全带是否有效插入信号和乘员分类的信息生成安全气囊点爆指令的具体方法如下：
当车辆减速度信号A>A1，且安全带是否有效插入信号S＝已插入，且乘员分类P＝小身材乘员时，安全气囊控制器7对气体发生器控制器9发出第一点火指令；
当车辆减速度信号A>A1，且安全带是否有效插入信号S＝已插入，且乘员分类P＝中等身材乘员时，安全气囊控制器7对气体发生器控制器9发出第二点火指令；
当车辆减速度信号A>A1，且安全带是否有效插入信号S＝已插入，且乘员分类P＝大身材乘员时，安全气囊控制器7对气体发生器控制器9发出第三点火指令；
当车辆减速度信号A≤A1，或安全带是否有效插入信号S＝未插入，或乘员分类P＝儿童乘员时，安全气囊控制器7不发出点火指令。
气体发生器控制器9接收来自安全气囊控制器7的信号，判段点爆信号的等级，根据点爆信号的等级点爆响应的气体发生器；
气体发生器进行点爆控制，释放气体，对安全气囊总成8进行充气。
所述气体发生器控制器9接收来自安全气囊控制器7的信号，进行点爆控制，具体方法如下：
当点爆信号为1级时,点爆气体发生器1级10；
当点爆信号为2级时,点爆气体发生器1级10和气体发生器2级11；
当点爆信号为3级时,点爆气体发生器1级10、气体发生器2级11和气体发生器3级12；
所述气体发生器1级10、气体发生器2级11和气体发生器3级12进行点爆控制，释放气体，对安全气囊总成8进行充气。
实施例二
参阅图1，本发明实施例提供了一种基于安全带的自适应安全气囊控制系统，用于实现一种基于安全带的自适应安全气囊控制方法，包括：
安全带长度传感器1，布置在座椅坐垫内，用于采集乘员重量信号；
座椅加热传感器2，布置在座椅内，用于采集座椅加热状态信号；
温度传感器3,布置在车辆外，用于采集车外温度信号；
碰撞传感器4，布置在车身上，用于采集车辆减速度信号；
安全带锁扣传感器5，集成在安全带锁扣内，用于采集安全带是否有效插入；
乘员分类模块6，用于接收安全带长度传感器1、座椅加热传感器2、温度传感器3采集的信号计算安全带有效长度Lr，并且根据安全带有效长度Lr进行乘员分类识别，将乘员分类信息传递给安全气囊控制器7；
安全气囊控制器7，用于接收乘员分类信息、碰撞传感器4和安全带锁扣传感器5采集的信号生成点爆指令给气体发生控制器9；
气体发生控制器9，用于接收来自安全气囊控制器7的信号，对气体发生器进行控制；
气体发生器，用于接收气体发生控制器9的信号，进行点爆控制，释放气体，对安全气囊总成8进行充气；所述气体发生器包括气体发生器1级10、气体发生器2级11和气体发生器3级12。
安全气囊总成8，用于对乘员进行保护。
综上，本发明可以根据安全带有效长度进行识别乘员体征以及位置，通过阈值设置可以将乘员细分为儿童乘员、小身材乘员、中等身材乘员和大身材乘员，针对不同的乘员类型自动调整安全气囊的体积、压力等关键
本发明采用安全带有效长度特征进行算法判断，同时利用温度信号以及座椅加热状态信号对安全带长度阈值进行修正，解决了乘员穿衣厚度影响乘员识别准确度的问题，识别更加精确，逻辑简洁、成本低。
尽管已经示出和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 (10)

1.一种基于安全带的自适应安全气囊控制方法，其特征在于，包括：
采集乘员重量信号，并将重量信号发送给乘员分类模块(6)；
采集座椅加热状态信号，并将座椅加热状态信号发送给乘员分类模块(6)；
采集车外温度信号，并将车外温度信号发送给乘员分类模块(6)；
采集车辆减速度信号，并且将减速度信号发送给第一安全气囊控制器(7)；
采集安全带是否有效插入信号，并将采集安全带是否有效插入信号发送给安全气囊控制器(7)；
乘员分类模块(6)接收乘员重量信号、座椅加热状态信号、车外温度信号，进行安全带有效长度Lr的计算，并且根据安全带有效长度Lr进行乘员分类识别，并且将乘员分类的信息传递给安全气囊控制器(7)；
安全气囊控制器(7)接收车辆减速度信号、安全带是否有效插入信号和乘员分类的信息进行安全气囊点爆算法计算，并生成点爆指令发送给气体发生器控制器(9)；
气体发生器控制器(9)接收来自安全气囊控制器(7)的信号，判段点爆信号的等级，根据点爆信号的等级点爆响应的气体发生器；
气体发生器进行点爆控制，释放气体，对安全气囊总成(8)进行充气。
2.根据权利要求1所述的一种基于安全带的自适应安全气囊控制方法，其特征在于，所述座椅加热状态信号分为两个状态，分别为打开状态ON和关闭状态OFF。
3.根据权利要求1所述的一种基于安全带的自适应安全气囊控制方法，其特征在于，所述采集安全带是否有效插入信号包括已插入信号和未插入信号。
4.根据权利要求1所述的一种基于安全带的自适应安全气囊控制方法，其特征在于，所述乘员分类模块(6)计算安全带有效长度Lr的具体方法如下：
根据重量信号计算的安全带有效长度Lr＝L，L为安全带长度；
根据座椅加热状态信号计算的安全带有效长度Lr＝L*a，a为座椅加热状态信号的修正系数；
根据车外温度信号计算的安全带有效长度Lr＝L*b，b为车外温度信号的修正系数；
当座椅加热状态信号和安全带是否有效插入信号均为无效信号时，安全带有效长度Lr＝L；
当只有座椅加热状态信号为有效信号时，安全带有效长度Lr＝L*a；
当只有车外温度信号为有效信号时，安全带有效长度Lr＝L*b；
当座椅加热状态信号和车外温度信号均有效时，安全带有效长度Lr＝L*b。
5.根据权利要求4所述的一种基于安全带的自适应安全气囊控制方法，其特征在于，当座椅加热状态信号为打开状态ON时，表示环境寒冷，乘员的衣服厚度增加，设置参数a＝a1；当座椅加热状态信号为关闭状态OFF时，表示环境舒适，乘员的衣服厚度正常，设置参数a＝a2。
6.根据权利要求4所述的一种基于安全带的自适应安全气囊控制方法，其特征在于，当采集的车外温度T<-15时，表示环境寒冷，乘员穿衣厚度最厚，设置b＝b1；当采集的车外温度，-15≤T<5时，表示环境偏冷，乘员穿衣厚度较厚，设置b＝b2；当采集的车外温度，5≤T<15时，表示环境偏凉，乘员穿衣厚度较薄，设置b＝b3；当采集的车外温度，15≤T时，表示环境适度，乘员穿衣厚度最薄，设置b＝b4。
7.根据权利要求1所述的一种基于安全带的自适应安全气囊控制方法，其特征在于，根据安全带有效长度Lr进行乘员分类的具体方法如下：
当Lr<L1时，乘员类型为儿童乘员；
当L1≤Lr<L2时，乘员类型为小身材乘员；
当L2≤Lr<L3时，乘员类型为中等身材乘员；
当Lr≥L3时，乘员类型为大身材乘员；
其中，所述儿童乘员为为坐高小于750mm的乘员；所述小身材乘员为坐高范围在750-790mm之间的乘员；所述中等身材乘员为坐高范围在791-890mm之间的乘员；所述大身材乘员为坐高大于890mm的乘员。
8.根据权利要求根据权利要求7所述的一种基于安全带的自适应安全气囊控制方法，其特征在于，安全气囊控制器(7)接收车辆减速度信号、安全带是否有效插入信号和乘员分类的信息生成安全气囊点爆指令的具体方法如下：
当车辆减速度信号A>A1，且安全带是否有效插入信号S＝已插入，且乘员分类P＝小身材乘员时，安全气囊控制器(7)对气体发生器控制器(9)发出第一点火指令；
当车辆减速度信号A>A1，且安全带是否有效插入信号S＝已插入，且乘员分类P＝中等身材乘员时，安全气囊控制器(7)对气体发生器控制器(9)发出第二点火指令；
当车辆减速度信号A>A1，且安全带是否有效插入信号S＝已插入，且乘员分类P＝大身材乘员时，安全气囊控制器(7)对气体发生器控制器(9)发出第三点火指令；
当车辆减速度信号A≤A1，或安全带是否有效插入信号S＝未插入，或乘员分类P＝儿童乘员时，安全气囊控制器(7)不发出点火指令。
9.根据权利要求根据权利要求8所述的一种基于安全带的自适应安全气囊控制方法，其特征在于，所述气体发生器控制器(9)接收来自安全气囊控制器(7)的信号，进行点爆控制，具体方法如下：
当点爆信号为1级时,点爆气体发生器1级(10)；
当点爆信号为2级时,点爆气体发生器1级(10)和气体发生器2级(11)；
当点爆信号为3级时,点爆气体发生器1级(10)、气体发生器2级(11)和气体发生器3级(12)；
所述气体发生器1级(10)、气体发生器2级(11)和气体发生器3级(12)进行点爆控制，释放气体，对安全气囊总成(8)进行充气。
10.一种基于安全带的自适应安全气囊控制系统，用于实现一种基于安全带的自适应安全气囊控制方法，其特征在于，包括：
安全带长度传感器(1)，布置在座椅坐垫内，用于采集乘员重量信号；
座椅加热传感器(2)，布置在座椅内，用于采集座椅加热状态信号；
温度传感器(3),布置在车辆外，用于采集车外温度信号；
碰撞传感器(4)，布置在车身上，用于采集车辆减速度信号；
安全带锁扣传感器(5)，集成在安全带锁扣内，用于采集安全带是否有效插入；
乘员分类模块(6)，用于接收安全带长度传感器(1)、座椅加热传感器(2)、温度传感器(3)采集的信号计算安全带有效长度Lr，并且根据安全带有效长度Lr进行乘员分类识别，将乘员分类信息传递给安全气囊控制器(7)；
安全气囊控制器(7)，用于接收乘员分类信息、碰撞传感器(4)和安全带锁扣传感器(5)采集的信号生成点爆指令给气体发生控制器(9)；
气体发生控制器(9)，用于接收来自安全气囊控制器(7)的信号，对气体发生器进行控制；
气体发生器，用于接收气体发生控制器(9)的信号，进行点爆控制，释放气体，对安全气囊总成(8)进行充气；所述气体发生器包括气体发生器1级(10)、气体发生器2级(11)和气体发生器3级(12)。
安全气囊总成(8)，用于对乘员进行保护。
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