CN115107604B - 座椅控制系统、方法、车辆及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种座椅控制系统、方法、车辆及存储介质，包括感知装置、座椅传感装置、计算单元和座椅控制装置，其中：感知装置用于检测本车行驶路径上的目标物，以及目标物的物理属性分类、运动速度、运动方向，以及目标物相对于本车的位置；座椅传感装置用于检测座椅姿态和座椅上是否乘坐有乘员；计算单元用于计算本车将与目标物发生的碰撞工况及其发生的可能性，碰撞造成乘员伤害的情况，以及需要对座椅采取的限力约束措施，该计算单元分别与感知装置和座椅传感装置连接。所述座椅控制装置用于实现对座椅姿态的调整和运动约束，使得碰撞发生后人体能较好地与气囊接触，该座椅控制装置与计算单元连接。本发明能够从而缓解或消除碰撞对人员造成的伤害。

Description

座椅控制系统、方法、车辆及存储介质

技术领域

本发明属于车辆座椅控制技术领域，具体涉及一种座椅控制系统、方法、车辆及存储介质。

背景技术

目前乘用汽车的副驾驶位座椅均是可以进行靠背放倒调整的，因为首先副驾驶位座椅具备靠背放倒调整的空间可行性，其次对靠背调节能使乘坐人员找到一个非常舒适的乘车姿势。以人为本是科技发展的导向，也是汽车发展的趋势，近年来开始出现零重力座椅，靠背和坐垫都能进行角度调节，使得乘员能够产生一个躺卧的姿势，目的就是为消费者提供一个舒适的乘坐体验。

截至目前众多研究表明，躺卧乘车姿势下发生碰撞事故时，人体由于惯性往前运动会被安全带勒住颈部或者滑出去，目前没有有效的安全带和气囊能够对躺卧乘员进行有效保护，伤害严峻。另外，目前整车企业在针对车辆安全性能设计开发时，也均为满足测评规程和法规要求展开，人员都是标准坐姿，没有针对躺卧姿态的情况进行设计开发，也无此法规要求。因此，目前躺卧乘车的人员在发生正面碰撞时无法得到有效保护。

如专利文献CN213705246U公开了一种碰撞预判座椅调整系统及自动驾驶汽车，在碰撞之前主动驱动对座椅进行回位调整。又如专利文献CN110356299A公开了一种座椅倾斜调整的方法，但其调节装置是一种独立于主动元件的依靠碰撞力的被动机械装置，不具备检测计算与智能控制能力。然而，现实情况中系统要确定碰撞是否确实无法避免了，是在碰撞前1秒或者0.6秒才能确定的，若时间再提前车辆会存在较多操作可能性，极易出现误判的情况，误判情况下系统对车辆做出的调整干预，会带来用户抱怨，严重时发生意外伤害。因此在1秒或者0.6秒的时间内让座椅模块回位，需要回位机构的功率非常大，速度非常快，因此会出现三点问题：

（1）座椅回位不够，气囊无法进行保护；

（2）座椅回位够了，但是乘员由于惯性仍在继续运动，头部和胸部以过快的速度砸向气囊，导致乘员无法受到有效地保护；

（3）过快的座椅调整导致人体颈部或者脊柱受伤害。

因此，有必要开发一种新的座椅控制系统、方法、车辆及存储介质。

发明内容

本发明的目的在于提供一种座椅控制系统、方法、车辆及存储介质，能在碰撞中调整座椅并能有效减缓或消除碰撞伤害。

本发明所述的一种座椅控制系统， 包括：

感知装置，用于检测本车行驶路径上的目标物，以及目标物的物理属性分类、运动速度、运动方向，以及目标物相对于本车的位置；

座椅传感装置，用于检测座椅姿态和座椅上是否乘坐有乘员；

计算单元，用于计算本车将与目标物发生的碰撞工况及其发生的可能性，碰撞造成乘员伤害的情况，以及需要对座椅采取的限力约束措施，该计算单元分别与感知装置和座椅传感装置连接；

座椅控制装置，用于实现对座椅姿态的调整和运动约束，使得正面碰撞发生后人体能较好地与气囊接触，该座椅控制装置与计算单元连接。

可选地，所述计算单元包括：

碰撞可能性计算模块，用于计算本车与目标物发生的碰撞工况及其发生的可能性；

乘员伤害计算模块，用于根据探测的目标物信息，计算本车可能产生的碰撞强度以及当前座椅姿态下乘员最大可能的伤害情况；

限力计算模块，用于根据碰撞信息、乘员伤害信息计算需要给予座椅靠背转动的限制力矩，并在碰撞发生后修正限力的大小；

决策仲裁模块，用于根据碰撞可能性计算模块、乘员伤害计算模块和限力计算模块的计算结果信息以及当前车辆状态信息，做出决策判断，发送调节指令给座椅控制装置。

可选地，所述座椅控制装置包括：

座椅运动调节部件，用于对座椅姿态的调整、状态锁定与解锁，在收到计算单元的调节指令后，通过对座椅靠背的角度进行调节，以驱动座椅靠背回位至气囊点爆要求的设计状态，该座椅运动调节部件与计算单元连接；

座椅靠背限力部件，用于根据决策仲裁模块发出的调节指令实施对座椅靠背转动速度的限制和调节，使得乘员在预设时间内回位到设计坐姿，并控制乘员上躯干的运动速度在预设速度以内，该座椅靠背限力部件与计算单元连接。

可选地，所述感知装置包括：

对象探测模块，用于对本车行驶路径上的目标物进行识别、追踪，并识别出目标物的物理属性分类，以及实时更新目标物的相关方向信息、位置信息和速度信息，该对象探测模块与计算单元连接；

碰撞检测模块，用于检测碰撞信息，所述碰撞信息包括碰撞来自本车的具体方位，碰撞导致的本车速度变化量，该碰撞检测模块与计算单元连接。

可选地，所述座椅传感装置用于提供座椅姿态信息，所述座椅姿态信息包括座椅前后行程位置、座椅靠背角度、安全带是否有被正确使用、座椅上乘坐的是人员还是儿童座椅信息。

可选地，所述座椅传感装置被配置为时刻刷新检测，但只在检测结果发生变化时才将检测结果发送给计算单元。

第二方面，本发明所述的一种座椅控制方法，采用如本发明所述的座椅控制系统，其方法包括以下步骤：

探测本车行驶路径上的目标物，并判断目标物的物理属性分类、运动速度、运动方向，以及目标物相对于本车的位置；

检测当前状态下座椅的姿态和座椅的乘坐情况；

计算当前状态下本车与目标物发生碰撞的可能性，并预测出碰撞速度、碰撞角度和碰撞位置；

计算本车与目标物发生碰撞的强度和碰撞伤害情况；

计算碰撞需要采取的限力控制大小；

当发生正面碰撞的可能性大于预设碰撞概率值且碰撞伤害程度大于预设伤害程度时，对座椅的姿态进行调整，直到正面碰撞事件的发生；

在正面碰撞事件发生的瞬间，停止对座椅的调节，并解锁座椅靠背，同时根据计算出的限力控制大小对座椅靠背进行限制约束；

在正面碰撞事件发生过程中，根据真实的碰撞强度与座椅靠背转动角速度或座椅靠背转动力矩，修正限制力的大小，并根据限制力的修正结果调整限力控制，直至车速为0。

可选地，还包括：只有在检测到座椅上有乘员时，才计算本车与目标物发生碰撞对乘员的碰撞伤害情况，以及碰撞需要采取的限力控制大小。

可选地，当碰撞伤害程度的计算在碰撞发生时还未完成时，根据本车相对于目标物速度、本车相对目标物角度、目标物类型及其重量查目标物与初始限制力矩的对应关系表得到对应的初始限制力矩，并基于该初始限制力矩对座椅姿态进行调整。

可选地，在限制座椅靠背运动过程中，实时检测座椅靠背角的变化速度，如果变化速度小于第一预设速度，表示变化太慢，说明座椅翻转阻尼过大，则需要减少限力值；如果变化大于第二预设速度，表示变化过快，说明座椅翻转阻尼不够，则需要增强限力，其中，第二预设速度大于第一预设速度。

可选地，将座椅靠背角度划分为多个区间，在限制座椅靠背运动过程中，获取车辆纵向速度变化、加速度变化和座椅靠背角度变化，根据当前座椅靠背角度所处区间，基于车辆纵向速度变化、加速度变化、座椅靠背角度变化计算调整到对应区间门槛的当前剩余转动时间，然后根据车辆设计过程标定好的速度-角度表格进行查表得到标定时间，比对计算所得的当前剩余转动时间与查表所得的标定时间来判断座椅转动是否过快或者太慢，如果当前剩余转动时间小于设计预计时间，则说明转动过快，需要增加限力值，如果当前剩余转动时间大于标定时间，则说明转动过慢，需要减小限力值。

可选地，在限制座椅靠背运动过程中，实时检测座椅的翻转角度，若翻转角度达到预设翻转角度，则增大限力值，以防止座椅出现过翻转。

可选地，在计算单元检测到车速已经为0时，锁定座椅控制装置的座椅靠背限力部件。

可选地，碰撞可能性探测计算采用实时高频率更新计算。

第三方面，本发明所述的一种车辆，采用如本发明所述的座椅控制系统。

第四方面，本发明所述的一种存储介质，其内存储有一个或多个程序，所述一个或者多个程序被调用时能执行如本发明所述的座椅控制方法的步骤。

本发明具有以下优点：

（1）本发明解决了躺卧坐姿下车辆发生正面碰撞的保护问题，乘员不会被安全带勒住脖子、降低因为惯性导致脊柱受伤、颈椎受伤、颅脑受伤的风险。

（2）本发明能够使具有危害性的碰撞中人员的惯性运动被减弱，降低人员与气囊的接触速度、降低与安全带的接触力。

（3）本发明属于主动安全与被动安全技术的融合，充分发挥各自技术优势，场景适用性更广，进一步提高了现有汽车安全性能。

附图说明

图1是本发明实施例的汽车座椅控制装置示意图；

图2是本发明应用效果示意图，图（a）为碰撞前的乘员和座椅初始状态，图（b）为本发明应用在碰撞过程中的状态，图（c）是对比，为不具备本控制系统的车辆发生碰撞后乘员的受伤过程；图中Y101为汽车前挡风玻璃，Y102为汽车仪表台，Y103为乘员安全气囊，Y104为乘员，Y105为座椅靠背，Y106为座椅安全带；

图3是本发明控制装置的控制方法步骤示意图；

图4是本方法步骤中对乘员伤害计算步骤的具体展开说明示意图；

图5是本方法步骤中对限力计算、限力控制、误差评估步骤的具体展开说明示意图；

图6是本发明应用过程中产生的控制扭力力矩变化示例图；

图7是本发明中用于碰撞中座椅翻转运动的限力机构的整体布置示意图；

图8是本发明部分爆炸示意图；

图9是本发明中限力控制装置的断面放大侧视图（右视图）；

图10是本发明中扭力杆的变形示意图；

图11是本发明的应用效果示意图；

图中：1、感知装置，11、对象探测模块，12、碰撞检测模块，2、座椅传感装置，3、计算单元，31、碰撞可能性计算模块，32、乘员伤害计算模块，33、限力计算模块，34、决策仲裁模块，4、座椅控制装置，41、座椅运动调节部件，41-1-锁销，41-2-锁销电控模块，41-3-安装耳，41-4-棘轮，42、座椅靠背限力部件，42-1-限力控制模块，42-1-1-输出齿轮，42-2-支架杆，42-3-扭力杆，42-4-传动轮，5、座椅靠背，51-靠背支撑结构，52-第一通孔，6-座椅座垫，61-坐垫支撑结构，62-第二通孔，63-螺纹孔。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明进行详细的说明。

如图1所示，本实施例中，一种座椅控制系统，包括感知装置1、座椅传感装置2、计算单元3和座椅控制装置4。其中：所述感知装置1用于检测本车行驶路径上的目标物，以及目标物的物理属性分类、运动速度、运动方向，以及目标物相对于本车的位置。所述座椅传感装置2用于检测座椅姿态和座椅上是否乘坐有乘员。所述计算单元3用于计算本车将与目标物发生的碰撞工况及其发生的可能性，碰撞造成乘员伤害的情况，以及需要对座椅采取的限力约束措施，该计算单元3分别与感知装置1和座椅传感装置2连接。所述座椅控制装置4用于实现对座椅姿态的调整和运动约束，使得正面碰撞发生后人体能较好地与气囊接触，该座椅控制装置4与计算单元3连接。本系统能够发生在车辆发生正面碰撞时被动对座椅进行姿态调整，将人体坐姿调整到有利于和正面气囊接触的姿态，从而缓解或消除碰撞对人员造成的伤害。

本实施例中，所述计算单元3包括碰撞可能性计算模块31、乘员伤害计算模块32、限力计算模块33和决策仲裁模块34。其中，碰撞可能性计算模块31用于计算本车与目标物发生的碰撞工况及其发生的可能性。乘员伤害计算模块32用于根据探测的目标物信息，计算本车可能产生的碰撞强度以及当前座椅姿态下乘员最大可能的伤害情况。限力计算模块33用于根据碰撞信息、乘员伤害信息计算需要给予座椅靠背转动的限制力矩，并在碰撞发生后修正限力的大小。决策仲裁模块34用于根据碰撞可能性计算模块31、乘员伤害计算模块32和限力计算模块33的计算结果信息以及当前车辆状态信息，做出决策判断，发送调节指令给座椅控制装置4。

本实施例中，所述座椅控制装置4包括座椅运动调节部件41和座椅靠背限力部件42。其中，座椅运动调节部件41用于对座椅姿态的调整、状态锁定与解锁，在收到计算单元3的调节指令后，驱动座椅靠背回位至气囊点爆要求的设计状态，或者解锁靠背，该座椅运动调节部件41与计算单元3连接。座椅靠背限力部件42用于根据决策仲裁模块34发出的调节指令实施对座椅靠背转动速度的限制和调节，使得乘员在预设时间内快速回位到设计坐姿，并控制乘员上躯干的运动速度在预设速度以内，该座椅靠背限力部件42与计算单元3连接。

本实施例中，所述感知装置1包括对象探测模块11和碰撞检测模块12。其中：对象探测模块11用于对本车行驶路径上的目标物进行识别、追踪，并识别出目标物的物理属性分类，以及实时更新目标物的相关方向信息、位置信息和速度信息，该对象探测模块11与计算单元3连接；碰撞检测模块12，用于检测碰撞信息，所述碰撞信息包括碰撞来自本车的具体方位，碰撞导致的本车速度变化量，该碰撞检测模块12与计算单元3连接。

本系统通过碰撞前的检测计算，确定座椅调整必要性和需要的限力曲线，必要性达到一定程度即使没有达到碰撞时刻也会启动运动调节部件进行座椅调整，但是该调整是有限度的，只起一个启动辅助，在达到碰撞时刻后，运动调节部会停止调整并解锁靠背，利用限力控制部件作用于靠背，进而通过安全带约束人体的惯性运动，相当于一个阻尼作用，使人体以一合理的姿态与速度和气囊发生接触，达到躺卧姿态下对人员的保护，特别是头、颈、胸部位的保护，避免致命伤。

本实施例中，一种座椅控制方法，采用如本实施例中所述的座椅控制系统，其方法包括以下步骤：

探测本车行驶路径上的目标物，并判断目标物的物理属性分类、运动速度、运动方向，以及目标物相对于本车的位置；

检测当前状态下座椅的姿态和座椅的乘坐情况；

计算当前状态下本车与目标物发生碰撞的可能性，并预测出碰撞速度、碰撞角度和碰撞位置；

计算本车与目标物发生碰撞的强度和碰撞伤害情况；

计算碰撞需要采取的限力控制大小；

当发生正面碰撞的可能性大于预设碰撞概率值且碰撞伤害程度大于预设伤害程度时，对座椅的姿态进行调整，直到正面碰撞事件的发生；

在正面碰撞事件发生的瞬间，停止对座椅的调节，并解锁座椅靠背，同时根据计算出的限力控制大小对座椅靠背进行限制约束；

在正面碰撞事件发生过程中，根据真实的碰撞强度与座椅靠背转动角速度或座椅靠背转动力矩，修正限制力的大小，并根据限制力的修正结果调整限力控制，直至车速为0。

本实施例中，安全带上安装点要求设计在座椅上，乘员由于惯性力的原因，碰撞后发生向前的运动，并通过安全带牵引座椅也一起向前运动，带动座椅靠背向前旋转。由于座椅滑轨并没有解锁，因此只有座椅靠背在乘员的带动下发生旋转运动。

本实施例中，只有在检测到座椅上有乘员时，才计算本车与目标物发生碰撞对乘员的碰撞伤害情况，以及碰撞需要采取的限力控制大小。

本实施例中，由于座椅靠背限力部件42的作用，通过安全带反作用于人体，因此会减缓人体的运动惯性，消除后减少碰撞带来的惯性力伤害。

本实施例中，座椅靠背限力部件42带来的约束作用，相当于阻尼作用，在座椅靠背转动过程中，是可以变化的——即“阻尼”可调，目的是使得人体的运动惯性能最大程度被减弱。

本实施例中，座椅限力控制主要实现座椅靠背角调整过程中的限制力约束。在正常座椅靠背调整过程中，并不会起作用，只在车辆即将发生正面碰撞或已经发生正面碰撞的情况下，才会实施座椅靠背运动限制，此时座椅靠背转动角速度及转动力矩会呈现特定的曲线变化。

本实施例中，一种车辆，采用如本实施例中所述的座椅控制系统。

本实施例中，一种存储介质，其内存储有一个或多个程序，所述一个或者多个程序被调用时能执行如本发明所述的座椅控制方法的步骤。

以下对本系统的各个部分进行详细的说明：

如图1所示，本实施例中，感知装置1可以是激光雷达或者毫米波雷达，也可以是摄像头，也可以是它们的组合方案，并且还可以组合毫米波雷达。数量上可以是多样的，根据传感器性能和性能要求而定。主要目的是检测目标物信息，用于计算单元3判别本车遭受碰撞事件的可能性，以及碰撞可能对乘员造成的伤害影响。

本实施例中，座椅传感装置2用于提供座椅姿态详细信息，如座椅前后行程位置、座椅靠背角度、安全带是否有被正确使用、座椅上是否乘坐有人员而不是儿童座椅等等，这些信息会提供给计算单元3用于计算乘员伤害，以及需要对座椅采取的调控措施。

在行车过程中，基于实时更新的感知信息，计算单元3对碰撞可能性的计算是一直的刷新计算，且随着本车与目标物的相对距离越来越近，计算的准确度要求越来越高。因为行车过程中目标物的出现和消失等等都是时刻变化的，只有实时计算才能保证紧急时刻得到准确的结果，保证此状态下对乘员伤害的计算才有意义。计算碰撞可能性会考虑到车辆动力学、路况以及驾驶辅助系统的影响。

本实施例中，座椅传感装置2的检测是时刻刷新进行的，但是只在结果发生变化时才把结果发送给计算单元3，这样可以减小传输的成本；另一个就是行车过程中乘员对座椅和安全带的使用并不会频繁调整，状态相对稳定。

本实施例中，当计算单元3判断出当前碰撞的可能性（如图3的步骤S101）不高的情况下，会维持计算更新不变，不做其他动作；当判断出当前碰撞可能性（图3步骤S01）极高的情况下，乘员伤害计算模块32会马上查表或计算本次碰撞会导致的乘员伤害情况（如图3的步骤S102），以判断当前场景是否很危险，因为轻微的擦碰或者碰撞二轮车之类的，一般并不会对车内乘员造成伤害，无需干涉乘员当前状态。

对于伤害的评估计算，具体参见图4。计算单元3通过感知装置1获得的场景参数，计算评估当前碰撞是正面100%碰撞、还是侧面碰撞、还是50%追尾碰撞等，完成事故形态判定评估（S1021）；计算单元3根据座椅传感装置2获得的乘员姿态、座椅靠背角度，本车乘员是否系安全带以及本车安全系统是否存在电子故障等信息，评估当前约束系统具备的保护能力（如图3中的S1022）。最终计算单元3综合二者信息，经过神经网络算法和查表评估后，输出预估乘员伤害等级结果（如图3中的S1023，包括头部伤害等级、颈部伤害等级、脊椎伤害等级、胸部伤害等级和腹部伤害等级）。

回到图1，本实施例中，当计算单元3计算出当前乘员的伤害情况达到预设伤害程度时（比如3级），限力计算模块33会立刻计算应该需要采取的限力调控措施（如图3中的步骤S103）。

本实施例中，对座椅的不同姿态设置不同的初始限制力矩，在伤害计算未完成、碰撞就发生了时，基于初始限制力矩对座椅姿态进行调整。默认情况下座椅控制装置4在每次乘员调整座椅的时候，就会在程序中更新一个初始限制力矩，这就使得当伤害计算没有完成的情况下碰撞就发生了时，座椅控制装置4的限力功能也能起作用。这个初始限制力矩是基于统计研究得出的，绝大多数的场景也能起到保护效果，只是可能并不是最优的方案。当然，初始限制力矩的设置，还可以考虑本车车速的变化，以5公里每小时作为检测车速变化量，驱动初始限制力矩更新，或者在计算被触发后50ms采样监控数据变化实时更新，或者结合车内识别传感器，根据检测的乘员体重，作为初始限制力矩的依据等。参见图5示例，当碰撞没有发生时，系统会根据车外传感器感知的目标车辆或障碍物信息，经过查表计算，然后确定一个初始限制力矩。

当确定出目前车辆正遭受危险工况，且情况非常危急，即使驾驶员或驾驶辅助系统采取规避措施，都将是非常极限的操作，如紧急刹车、紧急转向。在计算限力值的时候，座椅运动调节部件41已经可以提前介入对座椅进行调整。座椅运动调节部件41是用于乘员调节座椅的，速度并不快。此时介入起到辅助的作用，一旦发生碰撞时，有利于座椅靠背克服初始的启动惯性。当然，随着控制水平和智能化程度的提高，在此处增加一步，采用单独的驱动机构也可以，但目的都是辅助调节座椅靠背。参见图6中-t到0时刻扭矩力矩曲线，这时是辅助调节主动元件在对座椅靠背施加驱动力，幅值较小，周期较短，用负值表示。发生在碰撞不可避免时刻至碰撞时刻。图6中的0点为碰撞时刻点。

本实施例中，碰撞事件发生瞬间，座椅运动调节部件41会及时解锁座椅靠背，同时座椅靠背限力部件42会介入对座椅靠背的运动限制（图3步骤S104）。

碰撞过程中，乘员由于惯性会剧烈往前运动，肩部位置安全带的拉力可以达到300公斤力，躺姿情况下，安全带腰带可能会勒入腹部造成内脏破裂，肩带可能会勒住颈部导致窒息晕厥。因此座椅靠背限力部件42的介入，让座椅靠背缓慢释放乘员冲击惯性，相当给乘员往前的运动一个阻力，将能量稀释掉，同时由于人员由躺姿变成坐姿，也大大降低了安全带勒入腹部的风险，见图2（b）。当前实际应用中的安全带已经具备了限力杆，但是安全带的限力杆是一种被动机械装置，扭力不能采用程序控制调节，如果座椅靠背不能随着乘员一起运动，那么就存在一个问题：当座椅靠背角度较大时，乘员上躯干运动到与安全带上拉带成锐角时，会使得安全带在乘员肩部产生一个下拉分力，同时由于人体躯干角度太小，会由于惯性往前滑动，此时安全带就有会把乘员肩部勒伤、导致脊柱受伤、腹部内脏受伤，颈部窒息或者断裂，参见图2（c）示意图。

本实施例中，计算单元3会检测座椅靠背角的变化是否满足预期要求（图3步骤S106）：如果变化太慢，说明座椅翻转阻尼过大，乘员可能出现回位不够的情形，需要减少限力值；如果变化过快，说明座椅翻转阻尼不够，乘员可能过快扑向气囊，需要增强限力。如果此时座椅翻转角度已经足够了，也会增大限力，防止座椅出现过翻转，过翻转会导致乘员碰撞气囊后的反弹空间不够。

本实施例中，在限制座椅靠背运动过程中，实时检测座椅的翻转角度，若翻转角度达到预设翻转角度，则增大限力值，以防止座椅出现过翻转，过翻转会导致乘员碰撞气囊后的反弹空间不够。

本实施例中，如图5所示，计算单元3根据当前座椅靠背角度所处区间（区间门框值为25度、45度、60度，实际中可能存在数值差别，本处仅作用例示意），快速采样车辆纵向速度变化、加速度变化、座椅靠背角度变化，然后计算调整到对应区间门槛的当前剩余转动时间，然后根据车辆设计过程标定好的速度-角度表格进行查表得到标定时间，比对判断座椅转动是否过快或者不足（S103）。如果当前剩余转动时间小于标定时间，则说明转动过快，需要增加限力，如果当前剩余转动时间大于标定时间，则说明转动过慢，需要减小限力（S104）。

当然，为了防止座椅靠背限力部件42频繁更新限力扭矩，可能设置一个容差比例，或者通过限制更新频率或者设定力矩的维持时间。

本实施例中，如图5所示，限力值的计算及其控制系统一直重复快速采样、计算和调整，见图5中S105步骤，程序过程回到初始流程，如此重复，不断修正限力不足或维持正确结果，从而实现对座椅靠背的主动加被动的智能调控，实现具体场景下能够根据碰撞强度不同、碰撞速度不同、乘员体重不同，实现不同的控制力度。

本实施例中，如图6所示，调节机构限力曲线从0时刻开始变为正值，表示碰撞已经发生，座椅控制装置4介入对座椅靠背的调节。限力力矩缓慢增加到A点后变缓，给座椅靠背一段转动缓冲期，随后座椅靠背转动加剧，限力计算模块33会监测到该变化，限力控制部件会迅速增加限力值，见图6中B点，增加到一定程度后达到C点，此时座椅靠背转动速度得到控制，人体惯性危害得到合理释放，C点后座椅靠背逐渐接近预定的安全角度，安全气囊也会点爆，因此限力控制部件又迅速增加限力值，以维持靠背姿态，从而使得安全气囊完成对人体的保护。图6中时间-力矩曲线仅作示意，具体曲线根据车型及工况的标定策略会存在不同。

本实施例中，当计算单元3检测到车速已经为0了（图3步骤S107），意味着此时碰撞事件已经结束了，此时限力控制部件会锁定不再变化。因为乘员运动惯性运动结束了，座椅会维持在一个固定状态，便于乘员下车或救援。

如图7至图9所示，本实施例中，所述座椅靠背限力部件42包括限力控制模块42-1、支架杆42-2、扭力杆42-3和传动轮42-4，扭力杆42-3安装在座椅靠背5的下端部上，该扭力杆42-3能跟随座椅靠背5一起转动；传动轮42-4固定安装在扭力杆42-3上；限力控制模块42-1通过支架杆42-2安装在座椅座垫6的后端部上，且限力控制模块42-1的输出齿轮42-1-1与所述传动轮42-4相啮合，用于对扭力杆42-3转动的限制。

如图7和图8所示，本实施例中，所述座椅运动调节部件41固定安装在座椅坐垫6的一侧，且座椅运动调节部件41与扭力杆42-3的第一端连接，座椅运动调节部件41基于碰撞信号锁止或解锁扭力杆42-3。

如图7和图8所示，本实施例中，所述座椅靠背5的左右两侧均设有靠背支撑结构51；所述座椅坐垫6的左右两侧均设有座垫支撑结构61。

如图7和图8所示，本实施例中，所述座椅运动调节部件41设置在位于扭力杆42-3第一端侧的座垫支撑结构61上。

如图7和图8所示，所述座椅运动调节部件41包括第一锁止件和第二锁止件，其中，第一锁止件固定安装在扭力杆42-3的第一端上；第二锁止件固定安装在座椅坐垫6上，所述第二锁止件能与第一锁止件相啮合或相分离，在第二锁止件与第一锁止件相啮合时，座椅运动调节部件41锁止扭力杆42-3，在第二锁止件与第一锁止件相分离时，解锁扭力杆42-3。

如图7和图8所示，本实施例中，所述第一锁止件为棘轮41-4，其固定安装在扭力杆42-3的第一端上，所述棘轮41-4的外周上设有若干卡槽；所述第二锁止件固定安装在座椅坐垫6上，且第二锁止件上具有锁销41-1，调节锁销41-1能使锁销41-1与棘轮41-4相啮合或相分离。

本实施例中，所述第二锁止件还包括与锁销41-1相连接的锁销电控模块41-2，所述锁销电控模块41-2基于控制指令控制锁销41-1伸出或缩回，在锁销41-1处于伸出状态时，所述锁销41-1伸入到棘轮41-4的卡槽内以实现对棘轮41-4的卡止，在锁销41-1处于伸出缩回状态时，所述锁销41-1与棘轮41-4相分离。

本实施例中，如图8所示，锁销电控模块41-2通过其上的安装耳41-3通过螺纹孔63用螺栓或者铆钉固定安装在座椅坐垫6的座垫支撑结构61上。锁销电控模块41-2能够根据用户调节传感器指令或者其他程序指令控制锁销41-1的伸出与缩回，以实现对棘轮41-4的卡止。

本实施例中，如图8所示，座椅运动调节部件41在用户调节完座椅靠背5的角度后，利用锁销41-1将棘轮41-4进行卡死。由于棘轮41-4是用扭力杆42-3与座椅靠背5的靠背支撑结构51连接，所以能够实现对座椅靠背5角度的锁止，以维持座椅靠背5的角度。

本实施例中，如图7所示，扭力杆42-3布置在座椅靠进转动铰链位置，扭力杆42-3的第一端穿过对应侧的靠背支撑结构51上的第一通孔52、座垫支撑结构61上的第二通孔62与棘轮41-4固定连接；正常情况下用户对座椅靠背进行调节时，棘轮41-4跟随扭力杆42-3一起转动。扭力杆42-3的第二端与对应侧的靠背支撑结构51连接，跟随座椅靠背一起转动。

如图7所示，本实施例中，传动轮42-4固定安装在扭力杆42-3的中部，传动轮42-4与限力控制模块42-1上的输出齿轮42-1-1啮合运动。限力控制模块42-1安装在强度足够的支架杆42-2上，支架杆42-2固定在座椅坐垫6的座垫支撑结构61上，因此正常情况下，限力控制模块42-1是无法移位的，只能跟随座椅整体前进或后退。其中，所述限力控制模块42-1采用减速器，所述减速器根据控制指令调节输出齿轮42-1-1的转速和扭力，进而限制传动轮42-4的转速，从而实现对扭力杆42-3的转动控制。

本实施例中，当程序检测到车辆的碰撞发生，且座椅调节的条件满足时，座椅运动调节部件41会放开对座椅靠背的限制，由于人体惯性以及安全带肩带的牵引作用（安全带卷收起布置在座椅靠背5上），座椅靠背5就会往前转动。座椅靠背5的转动会带动扭力杆42-3一起转动，扭力杆42-3又带动传动轮42-4转动，而限力控制模块42-1会根据程序计算结果实时控制输出齿轮42-1-1的转动，从而实现对传动轮42-4的运动控制。当传动轮42-4受到约束后，扭力杆42-3的运动就受到了约束，从而实现对座椅靠背5的转动速度调节。

本实施例中，图10中的（a）和（b）是两个不同时刻的扭力杆42-3变形结果示意图，A1端（即第二端）与座椅靠背5的右侧连接，C1是扭力杆42-3上的传动轮42-4的位置，B1端（即第一端）与棘轮41-4连接。根据结构力学原理：对一根柔性直杆的一端固定，绕杆的轴向扭动杆的另一端，杆越长，杆发生扭动变形需要克服的扭力越小，当扭动变形到一定程度，克服扭动变形需要的扭力会增大。利用以上原理，车辆碰撞初期，座椅运动调节部件41放开锁定，限力控制模块42-1也放开转速限制，扭力杆42-3就跟随座椅靠背5自由转动，当座椅靠背5转动越来越快的时候，座椅运动调节部件41会重新锁止，此时扭力杆42-3的B1端（第一端）被约束，扭力杆42-3的A1端（第二端）和座椅靠背5一起转动，扭力杆42-3发生扭动变形，座椅靠背5速度得到一定程度减缓，变形如图10（a）所示；当碰撞事件进行到一定程度，车体减速度会非常高，扭力杆42-3的强度已不足以约束座椅靠背5的运动，此时限力控制模块42-1会根据程序指令进行介入，限制传动轮42-4的转速，那么扭力杆42-3的A1端和C1端的转速不一致，相对而言扭力杆42-3的可变形长度就变短了，克服变形的扭力会增加，从而实现是对座椅靠背转动速度的减缓，变形如图（b）所示。

本实施例中，限力控制模块42-1的转速控制不是一成不变的，是可以根据程序计算进行速度快慢变化的，从而使得在不同碰撞强度下，均能实现一致的座椅靠背5运动调节效果，有利于最终对乘员的保护。最终A1端的扭力矩见示意图6。随着扭力杆42-3的A1端的克服变形需要的力矩越来越大，扭力杆42-3对座椅靠背5的约束就会越来越大，最终与碰撞惯性能抵消，实现乘员座椅靠背5与乘员姿态的调整。

如图11所示，是本实施例的应用效果示意图。

本实施例中，座椅靠背的转动带动扭力杆的一端相对扭力杆另一端产生扭转，至使扭力杆发生屈服变形吸收惯性动能，并维持座椅靠背姿态的平稳变化；座椅运动调节部件用于发生碰撞后锁止扭力杆的一端，约束其转动；座椅靠背限力部件用于碰撞中期调节扭力杆的扭力，即增大座椅靠背旋转需要克服的扭力，使得最终座椅靠背角度（靠背与竖平面的夹角）能平稳停止在25度~0度之间。

当然，也可以将上述机构反过来安装实施（或者左右对换），即将座椅运动调节部件布置在座椅靠背上，将扭力杆另一端与座椅坐垫固定连接，实施效果是一样的。

上述实施例为本发明方法较佳的实施方式，但本发明方法的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种座椅控制系统，其特征在于： 包括：

感知装置（1），用于检测本车行驶路径上的目标物，以及目标物的物理属性分类、运动速度、运动方向，以及目标物相对于本车的位置；

座椅传感装置（2），用于检测座椅姿态和座椅上是否乘坐有乘员；

计算单元（3），用于计算本车将与目标物发生的碰撞工况及其发生的可能性，碰撞造成乘员伤害的情况，以及需要对座椅采取的限力约束措施，所述限力约束措施包括在碰撞发生后修正限力的大小，该计算单元（3）分别与感知装置（1）和座椅传感装置（2）连接；

座椅控制装置（4），用于实现对座椅姿态的调整和运动约束，使得正面碰撞发生后人体能较好地与气囊接触，该座椅控制装置（4）与计算单元（3）连接；

其中，座椅控制装置（4）包括座椅靠背限力部件（42）和座椅运动调节部件（41）；

所述座椅靠背限力部件（42）包括限力控制模块（42-1）、支架杆（42-2）、扭力杆（42-3）和传动轮（42-4），扭力杆（42-3）安装在座椅靠背（5）的下端部上，该扭力杆（42-3）能跟随座椅靠背（5）一起转动；传动轮（42-4）固定安装在扭力杆（42-3）上；限力控制模块（42-1）通过支架杆（42-2）安装在座椅座垫（6）的后端部上，且限力控制模块（42-1）的输出齿轮（42-1-1）与所述传动轮（42-4）相啮合，用于对扭力杆（42-3）转动的限制；

所述座椅运动调节部件（41）固定安装在座椅座垫（6）的一侧，且座椅运动调节部件（41）与扭力杆（42-3）的第一端连接，座椅运动调节部件（41）基于碰撞信号锁止或解锁扭力杆（42-3）。

2.根据权利要求1所述的座椅控制系统，其特征在于：所述计算单元（3）包括：

碰撞可能性计算模块（31），用于计算本车与目标物发生的碰撞工况及其发生的可能性；

乘员伤害计算模块（32），用于根据探测的目标物信息，计算本车可能产生的碰撞强度以及当前座椅姿态下乘员最大可能的伤害情况；

限力计算模块（33），用于根据碰撞信息、乘员伤害信息计算需要给予座椅靠背转动的限制力矩，并在碰撞发生后修正限力的大小；

决策仲裁模块（34），用于根据碰撞可能性计算模块（31）、乘员伤害计算模块（32）和限力计算模块（33）的计算结果信息以及当前车辆状态信息，做出决策判断，发送调节指令给座椅控制装置（4）。

3.据权利要求 2所述的座椅控制系统，其特征在于：所述座椅运动调节部件（41）用于对座椅姿态的调整、状态锁定与解锁，在收到计算单元（3）的调节指令后，通过对座椅靠背的角度进行调节，以驱动座椅靠背回位至气囊点爆要求的设计状态，该座椅运动调节部件（41）与计算单元（3）连接；

所述座椅靠背限力部件（42）用于根据决策仲裁模块（34）发出的调节指令实施对座椅靠背转动速度的限制和调节，使得乘员在预设时间内回位到设计坐姿，并控制乘员上躯干的运动速度在预设速度以内，该座椅靠背限力部件（42）与计算单元（3）连接。

4.根据权利要求3所述的座椅控制系统，其特征在于：所述感知装置（1）包括：

对象探测模块（11），用于对本车行驶路径上的目标物进行识别、追踪，并识别出目标物的物理属性分类，以及实时更新目标物的相关方向信息、位置信息和速度信息，该对象探测模块（11）与计算单元（3）连接；

碰撞检测模块（12），用于检测碰撞信息，所述碰撞信息包括碰撞来自本车的具体方位，碰撞导致的本车速度变化量，该碰撞检测模块（12）与计算单元（3）连接。

5.根据权利要求2至4任一所述的座椅控制系统，其特征在于：所述座椅传感装置（2）用于提供座椅姿态信息，所述座椅姿态信息包括座椅前后行程位置、座椅靠背角度、安全带是否有被正确使用、座椅上乘坐的是人员还是儿童座椅信息。

6.根据权利要求5所述的座椅控制系统，其特征在于：所述座椅传感装置（2）被配置为时刻刷新检测，但只在检测结果发生变化时才将检测结果发送给计算单元（3）。

7.一种座椅控制方法，其特征在于：采用如权利要求1至6任一所述的座椅控制系统，其方法包括以下步骤：

探测本车行驶路径上的目标物，并判断目标物的物理属性分类、运动速度、运动方向，以及目标物相对于本车的位置；

检测当前状态下座椅的姿态和座椅的乘坐情况；

计算当前状态下本车与目标物发生碰撞的可能性，并预测出碰撞速度、碰撞角度和碰撞位置；

计算本车与目标物发生碰撞的强度和碰撞伤害情况；

计算碰撞需要采取的限力控制大小；

当发生正面碰撞的可能性大于预设碰撞概率值且碰撞伤害程度大于预设伤害程度时，对座椅的姿态进行调整，直到正面碰撞事件的发生；

在正面碰撞事件发生的瞬间，停止对座椅的调节，并解锁座椅靠背，同时根据计算出的限力控制大小对座椅靠背进行限制约束；

在正面碰撞事件发生过程中，根据真实的碰撞强度与座椅靠背转动角速度或座椅靠背转动力矩，修正限制力的大小，并根据限制力的修正结果调整限力控制，直至车速为0。

8.根据权利要求7所述的座椅控制方法，其特征在于：还包括：只有在检测到座椅上有乘员时，才计算本车与目标物发生碰撞对乘员的碰撞伤害情况，以及碰撞需要采取的限力控制大小。

9.根据权利要求7或8所述的座椅控制方法，其特征在于：当碰撞伤害程度的计算在碰撞发生时还未完成时，根据本车相对于目标物速度、本车相对目标物角度、目标物类型及其重量查目标物与初始限制力矩的对应关系表得到对应的初始限制力矩，并基于该初始限制力矩对座椅姿态进行调整。

10.根据权利要求9所述的座椅控制方法，其特征在于：在限制座椅靠背运动过程中，实时检测座椅靠背角的变化速度，如果变化速度小于第一预设速度，表示变化太慢，说明座椅翻转阻尼过大，则需要减少限力值；如果变化大于第二预设速度，表示变化过快，说明座椅翻转阻尼不够，则需要增强限力，其中，第二预设速度大于第一预设速度。

11.根据权利要求10所述的座椅控制方法，其特征在于：将座椅靠背角度划分为多个区间，在限制座椅靠背运动过程中，获取车辆纵向速度变化、加速度变化和座椅靠背角度变化，根据当前座椅靠背角度所处区间，基于车辆纵向速度变化、加速度变化、座椅靠背角度变化计算调整到对应区间门槛的当前剩余转动时间，然后根据车辆设计过程标定好的速度-角度表格进行查表得到标定时间，比对计算所得的当前剩余转动时间与查表所得的标定时间来判断座椅转动是否过快或者太慢，如果当前剩余转动时间小于设计预计时间，则说明转动过快，需要增加限力值，如果当前剩余转动时间大于标定时间，则说明转动过慢，需要减小限力值。

12.根据权利要求11所述的座椅控制方法，其特征在于：在限制座椅靠背运动过程中，实时检测座椅的翻转角度，若翻转角度达到预设翻转角度，则增大限力值，以防止座椅出现过翻转。

13.根据权利要求7或8或10或11或12所述的座椅控制方法，其特征在于：在计算单元（3）检测到车速已经为0时，锁定座椅控制装置（4）的座椅靠背限力部件（42）。

14.根据权利要求7或8或10或11或12所述的座椅控制方法，其特征在于： 碰撞可能性探测计算采用实时高频率更新计算。

15.一种车辆，采用如权利要求1至7任一所述的座椅控制系统。

16.一种存储介质，其特征在于：其内存储有一个或多个程序，所述一个或者多个程序被调用时能执行如权利要求7至14任一所述的座椅控制方法的步骤。