CN115107691A - 一种车辆主动防鞭打控制系统及控制方法 - Google Patents

一种车辆主动防鞭打控制系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种车辆主动防鞭打控制系统及控制方法，车辆后方碰撞检测装置用于实时检测后方车辆运动速度及相对距离，并将检测到的数据发送至头枕安全气囊控制器；头枕安全气囊控制器判断车辆后方是否会发生碰撞；若判断碰撞无法避免则向所述遮阳板灯光提示装置发送预警信号，同时控制头枕雷达探测头枕与驾乘人员头部的相对位姿信息反馈制安全气囊控制器，安全气囊控制器根据头枕雷达探测的信息向头枕安全气囊及柔性伸缩器发送控制指令，进一步缩短驾驶员头部与头枕距离。本发明在发生碰撞前利用车内顶部灯光对人员发出预警，同时通过伸缩器进一步调整头枕与人员距离，使得人员可主动被动参与到更好的碰撞保护姿态中，实现鞭打防护目的。

Description

一种车辆主动防鞭打控制系统及控制方法
技术领域
本发明属于车辆安全控制技术领域，具体涉及一种车辆主动防鞭打控制系统及控制方法。
背景技术
汽车追尾事故占事故总数65％以上，是道路交通中最为广泛的事故形态。目前对于后面碰撞车辆的人员保护技术已经十分成熟，可利用外部车体的耐撞结构，车内的安全气囊、安全带及压溃式转向柱等乘员保护系统提供高效保护。但对于前方碰撞车辆，车内人员基本仅能依靠座椅实现防鞭打的碰撞防护。目前各国标准体系均有对于防鞭打的评价规程，但在试验状态下人员摆放在设计位置，仅能在一定范围内评估车辆的保护能力。在实际行驶过程中人员姿态是多种多样的，当人员相对靠前时，其受到鞭打伤害的可能性会增加。
汽车追尾碰撞会使前车内人员颈部遭受鞭打伤害，这种损伤并不会造成致命伤害，但是其发生率高，康复过程缓慢复杂，可能造成长期伤害甚至永久后遗症。这给患者的健康及社会经济都带来巨大的损害。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，提供一种车辆主动防鞭打控制系统及控制方法，在发生碰撞前利用车内顶部灯光对人员发出预警，使人员在抬头过程中缩小与头枕的距离，同时通过伸缩器进一步调整头枕与人员距离，使得人员可主动被动参与到更好的碰撞保护姿态中，以缓解鞭打事故对人员的伤害，最终实现鞭打防护目的。同时本发明可利用车辆现有的传感器及控制器系统，只需在遮阳板，头枕雷达，头枕柔性伸缩进行改装就可实现本发明功能，易于推广。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明首先通过一种车辆主动防鞭打控制系统，包括头枕安全气囊、头枕安全气囊控制器、头枕雷达、柔性伸缩器、车辆后方碰撞检测装置、遮阳板灯光提示装置，所述头枕安全气囊、头枕雷达及柔性伸缩器集成在头枕内；
所述车辆后方碰撞检测装置用于实时检测后方车辆运动速度及相对距离，并将检测到的数据发送至头枕安全气囊控制器；
所述头枕安全气囊控制器根据所述车辆后方碰撞检测装置采集的数据判断车辆后方是否会发生碰撞；若判断碰撞无法避免则向所述遮阳板灯光提示装置发送预警信号，同时控制头枕雷达探测头枕与驾乘人员头部的相对位姿信息反馈制安全气囊控制器，安全气囊控制器根据头枕雷达探测的信息向头枕安全气囊及柔性伸缩器发送控制指令，进一步缩短驾驶员头部与头枕距离。
进一步地，所述头枕安全气囊控制器如果判断车辆后方碰撞无法避免且碰撞速度大于24km/h，则在碰撞前0.3s向所述遮阳板灯光提示装置输出预警信号。
更进一步地，所述遮阳板灯光提示装置包括遮阳板、安装在遮阳板上方的遮阳板上方提示灯、安装在遮阳板下方的遮阳板下方提示灯、遮阳板灯光控制器；所述遮阳板灯光控制器接收所述安全气囊控制器发送的预警信号后，判断遮阳板闭合状态；若遮阳板处于闭合状态，则控制遮阳板下方提示灯开启；若遮阳板处于打开状态，则控制的遮阳板上方提示灯开启。
进一步地，所述头枕雷达接收到所述头枕安全气囊控制器发送的控制命令后，探测头枕与驾乘人员头部距离以及头枕与驾乘人员头部的重合度，并将探测结果反馈至所述头枕安全气囊控制器。
进一步地，所述柔性伸缩器包括位于头枕正面的正向柔性伸缩器以及分别位于头枕左右两侧的侧向柔性伸缩器；所述头枕安全气囊控制器根据头枕雷达探测的头枕与驾乘人员头部距离以及头枕与驾乘人员头部的重合度，进行头枕安全气囊及柔性伸缩器的动作控制：
如果驾乘人员头部与头枕X向距离小于45mm时，则正面柔性伸缩器不启动；
如驾乘人员头部与头枕X向距离大于45mm，则控制正向柔性伸缩器启动；
如驾乘人员头部与头枕的重合面积大于或等于80％，则侧面柔性伸缩器不启动；
如驾乘人员头部与头枕的重合面积小于80％时，则进一步判断出驾乘人员头部是处于头枕的左侧还是右侧，进而给相应位置的侧向柔性伸缩器发出指令，以达到扩大保护驾乘人员头颈部范围目的。
更进一步地，所述头枕安全气囊包括气源、单向阀、气囊、节流阀；气源通过单向阀对气囊快速充气，使气囊与驾乘人员的后脑接触，事故发生时，后脑对气囊施加压力，气囊内部气体经节流阀缓慢排出。
更进一步地，所述正面柔性伸缩器为柔性板加弹簧的形式，头枕安全气囊控制器判断驾乘人员头部头枕距离大于等于45mm时，弹簧带动柔性板伸出。
更进一步地，所述侧向柔性伸缩器为转板式结构，头枕两侧的柔性挡板根据头枕安全气囊控制器指令动作，当驾乘人员头部在头枕右侧时，头枕右侧的柔性挡板启动，当驾乘人员头部在头枕左侧时，头枕左侧的柔性挡板启动。
作为替代的，所述侧向柔性伸缩器为伸缩板式结构，头枕两侧的柔性挡板根据头枕安全气囊控制器指令动作，当驾乘人员头部在头枕右侧时，头枕右侧的柔性挡板启动，当驾乘人员头部在头枕左侧时，头枕左侧的柔性挡板启动。
本发明同时提供一种车辆主动防鞭打控制系统的控制方法，包括以下步骤：
S1.所述车辆后方碰撞检测装置实时监控后方车辆运动速度及距离；
S2.所述头枕安全气囊控制器利用所述步骤S1探测的数据判断车辆后方是否会发生碰撞；
S3.头枕安全气囊控制器若判断碰撞无法避免且碰撞速度大于24km/h，则在碰撞前0.3s输出预警信号至所述遮阳板灯光提示装置向驾驶员进行灯光提示：
S4.所述遮阳板灯光控制器接收所述安全气囊控制器发送的预警信号后，判断遮阳板闭合状态；若遮阳板处于闭合状态，则控制遮阳板下方提示灯开启；若遮阳板处于打开状态，则控制的遮阳板上方提示灯开启
S5.头枕安全气囊控制器向头枕雷达发送探测指令，头枕雷达探测头枕与驾乘人员头部距离以及头枕与驾乘人员头部的重合度，并将探测结果反馈至头枕安全气囊控制单元；
S6.头枕安全气囊控制单元根据头枕雷达探测的头枕与驾乘人员头部距离以及头枕与驾乘人员头部的重合度，进行头枕安全气囊及柔性伸缩器的动作控制：
如果驾乘人员头部与头枕X向距离小于45mm时，则正面柔性伸缩器不启动；
如驾乘人员头部与头枕X向距离大于45mm，则控制正向柔性伸缩器启动；
如驾乘人员头部与头枕的重合面积大于或等于80％，则侧面柔性伸缩器不启动；
如驾乘人员头部与头枕的重合面积小于80％时，则进一步判断出驾乘人员头部是处于头枕的左侧还是右侧，进而给相应位置的侧向柔性伸缩器发出指令，以达到扩大保护驾乘人员头颈部范围目的。
本发明具有以下有益效果：
本发明结合遮阳板处设置灯光提示装置，头枕雷达，安全气囊控制单元，利用车辆后方传感器实时探测碰撞信息，若碰撞不会发生则不触发装置，若探测到碰撞不可避免时，提前发出触发信号使灯光闪烁，提示驾乘人员调整坐姿，与此同时，头枕雷达也会探测头枕与驾乘人员头部距离以及头枕与驾乘人员头部的重合度，并将此结果反馈至安全气囊控制单元，安全气囊控制单元发出指令控制柔性伸缩器启动，进一步加强对人员颈部的保护效果。本发明适应性强，应用范围广，创新的利用人员主动行为及头枕雷达的辅助降低挥鞭伤害。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述一种车辆主动防鞭打控制系统原理图；
图2为本发明所述遮阳板灯光提示装置示意图；
图3为本发明所述柔性伸缩器原理图；
图4为本发明实施例1所述柔性伸缩器示意图；
图5为本发明实施例2所述柔性伸缩器示意图；
图6为本发明实施例3所述柔性伸缩器示意图.
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1
如图1所示，一种车辆主动防鞭打控制系统，包括头枕安全气囊、头枕安全气囊控制器、头枕雷达、柔性伸缩器、车辆后方碰撞检测装置、遮阳板灯光提示装置，所述头枕安全气囊、头枕雷达及柔性伸缩器集成在头枕内；
所述车辆后方碰撞检测装置包括车速传感器、雷达及摄像头等，用于实时检测后方车辆运动速度及相对距离，并将检测到的数据发送至头枕安全气囊控制器；
所述头枕安全气囊控制器根据所述车辆后方碰撞检测装置采集的数据判断车辆后方是否会发生碰撞；若判断碰撞无法避免则向所述遮阳板灯光提示装置发送预警信号，同时控制头枕雷达探测头枕与驾乘人员头部的相对位姿信息反馈制安全气囊控制器，安全气囊控制器根据头枕雷达探测的信息向头枕安全气囊及柔性伸缩器发送控制指令，进一步缩短驾驶员头部与头枕距离。
进一步地，所述头枕安全气囊控制器如果判断车辆后方碰撞(追尾)无法避免且碰撞速度大于24km/h，则在碰撞前0.3s向所述遮阳板灯光提示装置输出预警信号。
更进一步地，如图2所示，所述遮阳板灯光提示装置包括遮阳板、安装在遮阳板上方的遮阳板上方提示灯、安装在遮阳板下方的遮阳板下方提示灯、遮阳板灯光控制器；所述遮阳板灯光控制器接收所述安全气囊控制器发送的预警信号后，判断遮阳板闭合状态；若遮阳板处于闭合状态，则控制遮阳板下方提示灯开启；若遮阳板处于打开状态，则控制的遮阳板上方提示灯开启。驾乘人员观察遮阳板灯光预警时会顺势抬头。
进一步地，所述头枕雷达接收到所述头枕安全气囊控制器发送的控制命令后，探测头枕与驾乘人员头部距离以及头枕与驾乘人员头部的重合度，并将探测结果反馈至所述头枕安全气囊控制器。
进一步地，所述柔性伸缩器包括位于头枕正面的正向柔性伸缩器以及分别位于头枕左右两侧的侧向柔性伸缩器；所述头枕安全气囊控制器根据头枕雷达探测的头枕与驾乘人员头部距离以及头枕与驾乘人员头部的重合度，进行头枕安全气囊及柔性伸缩器的动作控制：
如果驾乘人员头部与头枕X向距离小于45mm时，则正面柔性伸缩器不启动；
如驾乘人员头部与头枕X向距离大于45mm，则控制正向柔性伸缩器启动；
如驾乘人员头部与头枕的重合面积大于或等于80％，则侧面柔性伸缩器不启动；
如驾乘人员头部与头枕的重合面积小于80％时，则进一步判断出驾乘人员头部是处于头枕的左侧还是右侧，进而给相应位置的侧向柔性伸缩器发出指令，以达到扩大保护驾乘人员头颈部范围目的。
更进一步地，所述头枕安全气囊包括气源、单向阀、气囊、节流阀；气源通过单向阀对气囊快速充气，使气囊与驾乘人员的后脑接触，事故发生时，后脑对气囊施加压力，气囊内部气体经节流阀缓慢排出，以达到保护驾乘人员头颈部安全的目的，如图3所示。
更进一步地，所述正面柔性伸缩器为柔性板加弹簧的形式，头枕安全气囊控制器判断驾乘人员头部头枕距离大于等于45mm时，弹簧带动柔性板伸出，柔性板与驾乘人员后脑贴合而不会撞击，当车间发生追尾后，驾乘人员的后脑会压缩压缩弹簧，达到保护驾乘人员的目的，如图图5所示。
更进一步地，所述侧向柔性伸缩器为转板式结构，头枕两侧的柔性挡板会根据头枕安全气囊控制器指令动作，当驾乘人员头部在头枕右侧时，头枕右侧的柔性挡板启动，当驾乘人员头部在头枕左侧时，头枕左侧的柔性挡板启动，如图4所示。
更进一步地，所述侧向柔性伸缩器为伸缩板式结构，头枕两侧的柔性挡板会根据头枕安全气囊控制器指令动作，当驾乘人员头部在头枕右侧时，头枕右侧的柔性挡板启动，当驾乘人员头部在头枕左侧时，头枕左侧的柔性挡板启动,两侧的柔性伸缩器可以在正面的柔性伸缩器两侧的上边或者后边，如图6所示。
实施例2
一种车辆主动防鞭打控制系统的控制方法，包括以下步骤：
S1.所述车辆后方碰撞检测装置实时监控后方车辆运动速度及距离；
S2.所述头枕安全气囊控制器利用所述步骤S1探测的数据判断车辆后方是否会发生碰撞；
S3.头枕安全气囊控制器若判断碰撞无法避免且碰撞速度大于24km/h，则在碰撞前0.3s输出预警信号至所述遮阳板灯光提示装置向驾驶员进行灯光提示：
S4.所述遮阳板灯光控制器接收所述安全气囊控制器发送的预警信号后，判断遮阳板闭合状态；若遮阳板处于闭合状态，则控制遮阳板下方提示灯开启；若遮阳板处于打开状态，则控制的遮阳板上方提示灯开启
S5.头枕安全气囊控制器向头枕雷达发送探测指令，头枕雷达探测头枕与驾乘人员头部距离以及头枕与驾乘人员头部的重合度，并将探测结果反馈至头枕安全气囊控制单元；
S6.头枕安全气囊控制单元根据头枕雷达探测的头枕与驾乘人员头部距离以及头枕与驾乘人员头部的重合度，进行头枕安全气囊及柔性伸缩器的动作控制：
如果驾乘人员头部与头枕X向距离小于45mm时，则正面柔性伸缩器不启动；
如驾乘人员头部与头枕X向距离大于45mm，则控制正向柔性伸缩器启动；
如驾乘人员头部与头枕的重合面积大于或等于80％，则侧面柔性伸缩器不启动；
如驾乘人员头部与头枕的重合面积小于80％时，则进一步判断出驾乘人员头部是处于头枕的左侧还是右侧，进而给相应位置的侧向柔性伸缩器发出指令，以达到扩大保护驾乘人员头颈部范围目的。
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)

1.一种车辆主动防鞭打控制系统，其特征在于，包括头枕安全气囊、头枕安全气囊控制器、头枕雷达、柔性伸缩器、车辆后方碰撞检测装置、遮阳板灯光提示装置，所述头枕安全气囊、头枕雷达及柔性伸缩器集成在头枕内；
所述车辆后方碰撞检测装置用于实时检测后方车辆运动速度及相对距离，并将检测到的数据发送至头枕安全气囊控制器；
所述头枕安全气囊控制器根据所述车辆后方碰撞检测装置采集的数据判断车辆后方是否会发生碰撞；若判断碰撞无法避免则向所述遮阳板灯光提示装置发送预警信号，同时控制头枕雷达探测头枕与驾乘人员头部的相对位姿信息反馈制安全气囊控制器，安全气囊控制器根据头枕雷达探测的信息向头枕安全气囊及柔性伸缩器发送控制指令，进一步缩短驾驶员头部与头枕距离。
2.如权利要求1所述的一种车辆主动防鞭打控制系统，其特征在于，所述头枕安全气囊控制器如果判断车辆后方碰撞无法避免且碰撞速度大于24km/h，则在碰撞前0.3s向所述遮阳板灯光提示装置输出预警信号。
3.如权利要求2所述的一种车辆主动防鞭打控制系统，其特征在于，所述遮阳板灯光提示装置包括遮阳板、安装在遮阳板上方的遮阳板上方提示灯、安装在遮阳板下方的遮阳板下方提示灯、遮阳板灯光控制器；所述遮阳板灯光控制器接收所述安全气囊控制器发送的预警信号后，判断遮阳板闭合状态；若遮阳板处于闭合状态，则控制遮阳板下方提示灯开启；若遮阳板处于打开状态，则控制的遮阳板上方提示灯开启。
4.如权利要求1所述的一种车辆主动防鞭打控制系统，其特征在于，所述头枕雷达接收到所述头枕安全气囊控制器发送的控制命令后，探测头枕与驾乘人员头部距离以及头枕与驾乘人员头部的重合度，并将探测结果反馈至所述头枕安全气囊控制器。
5.如权利要求1所述的一种车辆主动防鞭打控制系统，其特征在于，所述柔性伸缩器包括位于头枕正面的正向柔性伸缩器以及分别位于头枕左右两侧的侧向柔性伸缩器；所述头枕安全气囊控制器根据头枕雷达探测的头枕与驾乘人员头部距离以及头枕与驾乘人员头部的重合度，进行头枕安全气囊及柔性伸缩器的动作控制：
如果驾乘人员头部与头枕X向距离小于45mm时，则正面柔性伸缩器不启动；
如驾乘人员头部与头枕X向距离大于45mm，则控制正向柔性伸缩器启动；
如驾乘人员头部与头枕的重合面积大于或等于80％，则侧面柔性伸缩器不启动；
如驾乘人员头部与头枕的重合面积小于80％时，则进一步判断出驾乘人员头部是处于头枕的左侧还是右侧，进而给相应位置的侧向柔性伸缩器发出指令，以达到扩大保护驾乘人员头颈部范围目的。
6.如权利要求5所述的一种车辆主动防鞭打控制系统，其特征在于，所述头枕安全气囊包括气源、单向阀、气囊、节流阀；气源通过单向阀对气囊快速充气，使气囊与驾乘人员的后脑接触，事故发生时，后脑对气囊施加压力，气囊内部气体经节流阀缓慢排出。
7.如权利要求5所述的一种车辆主动防鞭打控制系统，其特征在于，所述正面柔性伸缩器为柔性板加弹簧的形式，头枕安全气囊控制器判断驾乘人员头部头枕距离大于等于45mm时，弹簧带动柔性板伸出。
8.如权利要求5所述的一种车辆主动防鞭打控制系统，其特征在于，所述侧向柔性伸缩器为转板式结构，头枕两侧的柔性挡板根据头枕安全气囊控制器指令动作，当驾乘人员头部在头枕右侧时，头枕右侧的柔性挡板启动，当驾乘人员头部在头枕左侧时，头枕左侧的柔性挡板启动。
9.如权利要求5所述的一种车辆主动防鞭打控制系统，其特征在于，所述侧向柔性伸缩器为伸缩板式结构，头枕两侧的柔性挡板根据头枕安全气囊控制器指令动作，当驾乘人员头部在头枕右侧时，头枕右侧的柔性挡板启动，当驾乘人员头部在头枕左侧时，头枕左侧的柔性挡板启动。
10.如权利要求1所述的一种车辆主动防鞭打控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.所述车辆后方碰撞检测装置实时监控后方车辆运动速度及距离；
S2.所述头枕安全气囊控制器利用所述步骤S1探测的数据判断车辆后方是否会发生碰撞；
S3.头枕安全气囊控制器若判断碰撞无法避免且碰撞速度大于24km/h，则在碰撞前0.3s输出预警信号至所述遮阳板灯光提示装置向驾驶员进行灯光提示：
S4.所述遮阳板灯光控制器接收所述安全气囊控制器发送的预警信号后，判断遮阳板闭合状态；若遮阳板处于闭合状态，则控制遮阳板下方提示灯开启；若遮阳板处于打开状态，则控制的遮阳板上方提示灯开启
S5.头枕安全气囊控制器向头枕雷达发送探测指令，头枕雷达探测头枕与驾乘人员头部距离以及头枕与驾乘人员头部的重合度，并将探测结果反馈至头枕安全气囊控制单元；
S6.头枕安全气囊控制单元根据头枕雷达探测的头枕与驾乘人员头部距离以及头枕与驾乘人员头部的重合度，进行头枕安全气囊及柔性伸缩器的动作控制：
如果驾乘人员头部与头枕X向距离小于45mm时，则正面柔性伸缩器不启动；
如驾乘人员头部与头枕X向距离大于45mm，则控制正向柔性伸缩器启动；
如驾乘人员头部与头枕的重合面积大于或等于80％，则侧面柔性伸缩器不启动；
如驾乘人员头部与头枕的重合面积小于80％时，则进一步判断出驾乘人员头部是处于头枕的左侧还是右侧，进而给相应位置的侧向柔性伸缩器发出指令，以达到扩大保护驾乘人员头颈部范围目的。
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