CN116353532B - 一种用于零重力座椅的乘员保护系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于零重力座椅的乘员保护系统及其控制方法，属于汽车碰撞乘员保护系统技术领域，包括乘员信息识别系统、乘员保护控制系统、安全气囊系统、安全带系统及座椅系统，乘员信息识别系统、安全气囊系统、安全带系统及座椅系统均通过CAN线与乘员保护控制系统连接；本发明通过乘员信息识别系统精准识别乘员的身材、乘坐姿态、座椅的位置，将信息传输到乘员保护控制系统，与乘员保护控制系统内部已存储的信息相匹配。当汽车发生碰撞时，乘员保护控制系统会将最佳参数传输到安全气囊系统、安全带系统、座椅系统，使三大系统发挥出最佳效果，从而为乘员提供更好有效保护。

Description

一种用于零重力座椅的乘员保护系统及其控制方法

技术领域

本发明属于汽车碰撞乘员保护系统技术领域，特别涉及一种用于零重力座椅的乘员保护系统及其控制方法。

背景技术

汽车碰撞乘员保护系统是指汽车发生碰撞时车内用于保护乘员避免受到伤害的部件的总称，一般包括安全带、安全气囊、座椅等。传统的乘员保护系统一般是定向的，当乘员坐在一些预先确定的被认为是“标准”的位置上时，比如乘员背对着座位，双脚接触地面等，就可以保护乘员。然而，这种保护系统只能保护乘员特定的部位，而不能保护乘客身体的其他部分。当乘员坐在非标准位置，或者车辆的座位配置不标准时，该保护系统可能不足以在发生碰撞时有效保护乘员。

目前各主机厂为提升品牌的影响力，吸引用户的关注，零重力座椅的开发特别受重视，零重力座椅可以为乘员在车辆行驶过程中提供更舒适的休息环境，乘员可以几乎平躺式休息。然而在这种非标准状态下的乘坐形式，传统的乘员保护系统在汽车发生碰撞中无法给予乘员有效的保护，危险性大大提高。

因此，急需一种用于零重力座椅的乘员保护系统及其控制方法。

发明内容

为解决传统的乘员保护系统存在的上述问题，本发明提供一种用于零重力座椅的乘员保护系统及其控制方法。本发明的零重力座椅的乘员保护系统包括乘员信息识别系统、乘员保护控制系统、安全气囊系统、安全带系统及座椅系统；该乘员保护系统主要对汽车碰撞时乘坐在零重力座椅的乘员起到保护作用。乘员信息识别系统会通过传感器、摄像装置识别乘员的身材、乘坐姿态、座椅的位置，将信息传输到乘员保护控制系统，与乘员保护控制系统内部已存储的信息相匹配，当汽车发生碰撞时，乘员保护控制系统会向安全气囊系统、安全带系统、座椅系统发出点火信号，使安全气囊系统、安全带系统、座椅系统执行命令，从而保护乘员安全。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种用于零重力座椅的乘员保护系统，包括乘员信息识别系统、乘员保护控制系统、安全气囊系统、安全带系统及座椅系统，乘员信息识别系统、安全气囊系统、安全带系统及座椅系统均通过CAN线与乘员保护控制系统连接；

所述乘员信息识别系统用于识别座椅的位置、乘员的乘坐姿态、身材体重及双脚位置信息，并将信息传输到乘员保护控制系统；

所述乘员保护控制系统用于存储不同类型乘员的特征信息及与其适配的安全气囊系统参数、安全带系统参数及座椅位置，乘员保护控制系统根据乘员信息识别系统传输的相关信息，通过信息匹配算法，匹配出对应的安全气囊参数、安全带参数以及座椅滑动参数，并将参数信息发送安全气囊系统、安全带系统以及座椅系统；

所述安全气囊系统用于接收乘员保护控制系统传输的指令和参数来控制安全气囊点爆和展开形态；

所述安全带系统用于接收乘员保护控制系统传输的指令和参数来控制安全带导向环的位置、预紧力以及安全带气袋的参数。

所述座椅系统用于接收乘员保护控制系统传输的指令和参数来控制座椅滑动的位置。

进一步地，所述乘员信息识别系统包括座椅位置传感器、乘员信息摄像模块及安全带佩戴提醒模块；

所述座椅位置传感器用于识别当前零重力座椅的位置信息，从而识别出座椅继续能够向后滑动的距离；

所述乘员信息摄像模块用于识别当前乘员的体型、乘坐状态、双脚与前方仪表板或其他内饰件的距离，从而识别出乘员类型；

所述安全带佩戴提醒模块用于识别乘员是否佩戴安全带，从而提醒乘员正确佩戴。

进一步地，所述安全气囊系统包括地毯式安全气囊及自适应锁止环抱式座椅气囊；

所述地毯式安全气囊位于零重力座椅滑轨前端，固定在地板钣金上，上面覆盖地毯，地毯上在气囊的位置设置撕裂线，以便气囊顺利展开；地毯式安全气囊根据所述乘员保护控制系统发送的指令执行点爆操作，在乘员双脚与仪表板之间形成一面“棉花墙”，从而保护乘员脚部，避免撞击到仪表板或其他硬质内饰件上；

所述自适应锁止环抱式座椅气囊包括管状锁环气囊和锁止气囊，分别位于零重力座椅的左、右两侧；当汽车发生碰撞时，所述乘员保护控制系统将已匹配好的参数发送给自适应锁止环抱式座椅气囊，管状锁环气囊和锁止气囊根据接收到的参数进行点爆展开，二者最终形成联锁结构对座椅上的乘员形成环抱式保护；所述联锁结构通过管状锁环气囊顶端的十字锁杆和锁止气囊的锁定孔实现的，当管状锁环气囊展开到达锁止气囊展开面时，锁止气囊立即展开，此时锁止气囊上的锁止孔与管状锁环气囊顶端对齐，从而管状气囊顶端穿过锁定孔；此时，管状锁环气囊进行二级点火，其顶端的十字锁杆充气展开与锁定孔形成锁止。

进一步地，所述管状锁环气囊数量可根据座椅尺寸等间距布置，与锁止气囊的锁定孔数量一致。

进一步地，所述安全带系统包括安全带导向环调节机构、电动预紧器、点火预紧器及安全带气囊；

所述安全带导向环调节机构包括电动调节机构，位于座椅靠背上，用于根据乘员保护控制系统输入的乘员信息参数，判定安全带导向环的最佳位置，通过电动调节机构进行导向环位置的调节；

所述电动预紧器，用于根据乘员保护控制系统输入的车辆行驶信息，电机执行预紧功能，消除安全带织带与人体的间隙和松弛度，在车辆碰撞前提前将乘员约束在座椅上；

所述点火预紧器，用于根据乘员保护控制系统输入的点火信号，执行预紧器的点爆操作，使安全带进一步回收预紧；

所述安全带气囊为可充气的安全带织带，用于根据乘员保护控制系统输入的安全带气囊的参数，执行点火充气，使与人体胸部接触的织带变成一条柔软的气袋。

进一步地，所述安全带气囊的参数包括充气压力、充满厚度及刚度。

进一步地，所述座椅系统包括助推器，根据乘员信息识别系统输入的乘员双脚位置、与仪表板的距离进行判断是否工作。如果乘员与仪表板的距离过小，一方面存在地毯气囊展开时打脚的风险，另一方面在车辆碰撞时乘员脚部与仪表板存在撞击风险。

进一步地，当双脚位置与仪表板的距离低于设定值时，所述乘员保护系统向座椅系统发出信号，助推器执行命令，将座椅及乘员沿座椅滑轨推滑到安全位置。

本发明同时提供一种用于零重力座椅的乘员保护系统的控制方法，具体步骤如下：

S1、汽车启动后，乘员信息摄像模块识别座椅上是否有乘员乘坐及是否佩戴安全带，如果识别出乘员未正确佩戴安全带，则安全带佩戴提醒模块发出警报信息，提醒乘员佩戴安全带；

S2、座椅位置传感器识别当前零重力座椅的位置信息，从而识别出座椅继续能够向后滑动的距离；乘员信息摄像模块对乘员的体型、乘坐姿态、乘员双脚与仪表板的距离进行信息采集和识别，将识别出的信息传输到乘员保护控制系统；

S3、所述乘员保护控制系统中预先存储了不同类型乘员的特征信息及与其适配的安全气囊系统参数、安全带系统参数、座椅位置，乘员保护控制系统根据乘员信息识别系统传输的相关信息，通过信息匹配算法，匹配出对应的安全气囊参数、安全带参数以及座椅滑动参数，并将参数信息发送安全气囊系统、安全带系统以及座椅系统；

S4、安全带系统根据乘员保护控制系统输入的乘员信息参数，判定安全带导向环的最佳位置，通过电动调节机构进行导向环位置的调节，使乘员安全带佩戴位置正确；

S5、当汽车发生碰撞时，乘员保护控制系统根据乘员信息识别系统输入的信息进行匹配计算，将最佳参数传输到安全气囊系统、安全带系统、座椅系统，从而保护乘员安全。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明提供一种新型式的自适应锁止环抱式座椅气囊，对于乘坐在零重力座椅下的非标姿态的乘员起到有效的保护作用；

2、本发明通过乘员信息识别系统精准识别乘员的身材、乘坐姿态、座椅的位置，将信息传输到乘员保护控制系统，与乘员保护控制系统内部已存储的信息相匹配。当汽车发生碰撞时，乘员保护控制系统会将最佳参数传输到安全气囊系统、安全带系统、座椅系统，使三大系统发挥出最佳效果，从而为乘员提供更好有效保护；

3、本发明提供的零重力座椅的乘员保护系统可以为未来无人驾驶工况下的乘员约束系统开发提供指导意义。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明的乘员保护系统构成图；

图2为本发明的自适应锁止环抱式座椅气囊示意图；

图3为本发明的自适应锁止环抱式座椅气囊的锁止示意图；

图4为本发明的乘员保护系统各组件在整车环境下构成示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1 如图1-4所示，本实施例提供了一种用于零重力座椅的乘员保护系统，包括乘员信息识别系统100、乘员保护控制系统200、安全气囊系统300、安全带系统400、座椅系统500，乘员信息识别系统100、安全气囊系统300、安全带系统400、座椅系统500均通过CAN线与乘员保护控制系统200连接；

所述乘员信息识别系统100用于识别座椅的位置、乘员的乘坐姿态、身材体重、双脚位置等信息，并将信息传输到乘员保护控制系统200；

所述乘员保护控制系统200中预先存储了不同类型乘员的特征信息及与其适配的安全气囊系统参数、安全带系统参数、座椅位置，乘员保护控制系统200根据乘员信息识别系统传输的相关信息，通过信息匹配算法，匹配出对应的安全气囊参数、安全带参数以及座椅滑动参数，并将参数信息发送安全气囊系统300、安全带系统400以及座椅系统500；

所述安全气囊系统300用于接收乘员保护控制系统传输的指令和参数来控制安全气囊点爆和展开形态；

所述安全带系统400用于接收乘员保护控制系统传输的指令和参数来控制安全带导向环的位置、预紧力以及安全带气袋的参数。

所述座椅系统500用于接收乘员保护控制系统200传输的指令和参数来控制座椅滑动的位置；

在本实施例中，所述乘员信息识别系统100包括座椅位置传感器110、乘员信息摄像模块120、安全带佩戴提醒模块130；

所述座椅位置传感器110用于识别当前零重力座椅的位置信息，从而识别出座椅继续能够向后滑动的距离；

所述乘员信息摄像模块120用于识别当前乘员的体型、乘坐状态、双脚与前方仪表板或其他内饰件的距离，从而识别出乘员类型；

所述安全带佩戴提醒模块130用于识别乘员是否佩戴安全带，从而提醒乘员正确佩戴。

在本实施例中，所述安全气囊系统300包括地毯式安全气囊310、自适应锁止环抱式座椅气囊320；

所述地毯式安全气囊310位于零重力座椅滑轨前端，固定在地板钣金上，上面覆盖地毯，地毯上在气囊的位置设置撕裂线，以便气囊顺利展开。地毯式安全气囊310根据所述乘员保护控制系统200发送的指令执行点爆操作，在乘员双脚与仪表板之间形成一面“棉花墙”，从而保护乘员脚部，避免撞击到仪表板或其他硬质内饰件上；

所述自适应锁止环抱式座椅气囊320包括管状锁环气囊321和锁止气囊322，分别位于零重力座椅的左、右两侧。当汽车发生碰撞时，所述乘员保护控制系统200会将已匹配好的参数发送给自适应锁止环抱式座椅气囊320，管状锁环气囊321和锁止气囊322根据接收到的参数进行点爆展开，二者最终形成联锁结构对座椅上的乘员形成环抱式保护。所述联锁结构通过管状锁环气囊顶端的十字锁杆323和锁止气囊的锁定孔324实现的，当管状锁环气囊321展开刚好到达锁止气囊322展开面时，锁止气囊322立即展开，此时锁止气囊322上的锁止孔324刚好与管状锁环气囊321顶端对齐，从而管状气囊321顶端穿过锁定孔324。此时，管状锁环气囊321进行二级点火，其顶端的十字锁杆323充气展开与锁定孔324形成锁止。管状锁环气囊321数量可根据座椅尺寸等间距布置，与锁止气囊322的锁定孔324数量一致。

在本实施例中，所述安全带系统400包括安全带导向环调节机构410、电动预紧器420、点火预紧器430、安全带气囊440；

所述安全带导向环调节机构410，位于座椅靠背上，其根据乘员保护控制系统200输入的乘员信息参数，判定安全带导向环的最佳位置，通过电动调节机构进行导向环位置的调节；

所述电动预紧器420，其根据乘员保护控制系统200输入的车辆行驶信息，电机执行预紧功能，消除安全带织带与人体的间隙和松弛度，在车辆碰撞前提前将乘员约束在座椅上；

所述点火预紧器430，其根据乘员保护控制系统200输入的点火信号，执行预紧器的点爆操作，使安全带进一步回收预紧；

所述安全带气囊440是一种可以充气的安全带织带，其根据乘员保护控制系统输入的安全带气囊的参数，包括充气压力、充满厚度、刚度等，执行点火充气，使与人体胸部接触的织带变成一条柔软的气袋。

在本实施例中，所述座椅系统500包括助推器510，根据乘员信息识别系统输入的乘员双脚位置、与仪表板的距离进行判断是否工作。如果乘员与仪表板的距离过小，一方面存在地毯气囊310展开时打脚的风险，另一方面在车辆碰撞时乘员脚部与仪表板存在撞击风险。因此当双脚位置与与仪表板的距离低于设定值时，所述乘员保护系统200向座椅系统500发出信号，助推器510执行命令，将座椅及乘员沿座椅滑轨推滑到安全位置。

在本实施例中，针对零重力座椅不同乘坐姿态和身材的乘员，当车辆发生不同类型的碰撞时，所述乘员保护控制系统200能够根据乘员信息识别系统100输入的信息进行匹配计算，将最佳参数传输到安全气囊系统300、安全带系统400、座椅系统500，从而保护乘员安全。

实施例2 本实施例提供了一种用于零重力座椅的乘员保护系统的控制方法，具体步骤如下：

1、汽车启动后，乘员信息摄像模块102识别座椅上是否有乘员乘坐及是否佩戴安全带，如果识别出乘员未正确佩戴安全带，则安全带佩戴提醒模块103发出警报信息，提醒乘员佩戴安全带；

2、座椅位置传感器101识别当前零重力座椅的位置信息，从而识别出座椅继续能够向后滑动的距离；乘员信息摄像模块102对乘员的体型、乘坐姿态、乘员双脚与仪表板的距离进行信息采集和识别，将识别出的传输到乘员保护控制系统200；

3、所述的乘员保护控制系统200中预先存储了不同类型乘员的特征信息及与其适配的安全气囊系统参数、安全带系统参数、座椅位置，乘员保护控制系统200根据乘员信息识别系统100传输的相关信息，通过信息匹配算法，匹配出对应的安全气囊参数、安全带参数以及座椅滑动参数，并将参数信息发送安全气囊系统300、安全带系统400以及座椅系统500；

4、安全带系统400根据乘员保护控制系统200输入的乘员信息参数，判定安全带导向环的最佳位置，通过电动调节机构进行导向环位置的调节，使乘员安全带佩戴位置正确；

5、当汽车发生碰撞时，乘员保护控制系统200能够根据乘员信息识别系统100输入的信息进行匹配计算，将最佳参数传输到安全气囊系统300、安全带系统400、座椅系统500，从而保护乘员安全。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于零重力座椅的乘员保护系统，其特征在于，包括乘员信息识别系统、乘员保护控制系统、安全气囊系统、安全带系统及座椅系统，乘员信息识别系统、安全气囊系统、安全带系统及座椅系统均通过CAN线与乘员保护控制系统连接；

所述乘员信息识别系统用于识别座椅的位置、乘员的乘坐姿态、身材体重及双脚位置信息，并将信息传输到乘员保护控制系统；

所述乘员保护控制系统用于存储不同类型乘员的特征信息及与其适配的安全气囊系统参数、安全带系统参数及座椅位置，乘员保护控制系统根据乘员信息识别系统传输的相关信息，通过信息匹配算法，匹配出对应的安全气囊参数、安全带参数以及座椅滑动参数，并将参数信息发送安全气囊系统、安全带系统以及座椅系统；

所述安全气囊系统用于接收乘员保护控制系统传输的指令和参数来控制安全气囊点爆和展开形态；

所述安全带系统用于接收乘员保护控制系统传输的指令和参数来控制安全带导向环的位置、预紧力以及安全带气袋的参数；

所述座椅系统用于接收乘员保护控制系统传输的指令和参数来控制座椅滑动的位置；

所述乘员信息识别系统包括座椅位置传感器、乘员信息摄像模块及安全带佩戴提醒模块；

所述座椅位置传感器用于识别当前零重力座椅的位置信息，从而识别出座椅继续能够向后滑动的距离；

所述乘员信息摄像模块用于识别当前乘员的体型、乘坐状态、双脚与前方仪表板或其他内饰件的距离，从而识别出乘员类型；

所述安全带佩戴提醒模块用于识别乘员是否佩戴安全带，从而提醒乘员正确佩戴；

所述安全气囊系统包括地毯式安全气囊及自适应锁止环抱式座椅气囊；

所述地毯式安全气囊位于零重力座椅滑轨前端，固定在地板钣金上，上面覆盖地毯，地毯上在气囊的位置设置撕裂线，以便气囊顺利展开；地毯式安全气囊根据所述乘员保护控制系统发送的指令执行点爆操作，在乘员双脚与仪表板之间形成一面“棉花墙”，从而保护乘员脚部，避免撞击到仪表板或其他硬质内饰件上；

所述自适应锁止环抱式座椅气囊包括管状锁环气囊和锁止气囊，分别位于零重力座椅的左、右两侧；当汽车发生碰撞时，所述乘员保护控制系统将已匹配好的参数发送给自适应锁止环抱式座椅气囊，管状锁环气囊和锁止气囊根据接收到的参数进行点爆展开，二者最终形成联锁结构对座椅上的乘员形成环抱式保护；所述联锁结构通过管状锁环气囊顶端的十字锁杆和锁止气囊的锁定孔实现的，当管状锁环气囊展开到达锁止气囊展开面时，锁止气囊立即展开，此时锁止气囊上的锁止孔与管状锁环气囊顶端对齐，从而管状气囊顶端穿过锁定孔；此时，管状锁环气囊进行二级点火，其顶端的十字锁杆充气展开与锁定孔形成锁止；

所述安全带系统包括安全带导向环调节机构、电动预紧器、点火预紧器及安全带气囊；

所述安全带导向环调节机构包括电动调节机构，位于座椅靠背上，用于根据乘员保护控制系统输入的乘员信息参数，判定安全带导向环的最佳位置，通过电动调节机构进行导向环位置的调节；

所述电动预紧器，用于根据乘员保护控制系统输入的车辆行驶信息，电机执行预紧功能，消除安全带织带与人体的间隙和松弛度，在车辆碰撞前提前将乘员约束在座椅上；

所述点火预紧器，用于根据乘员保护控制系统输入的点火信号，执行预紧器的点爆操作，使安全带进一步回收预紧；

所述安全带气囊为可充气的安全带织带，用于根据乘员保护控制系统输入的安全带气囊的参数，执行点火充气，使与人体胸部接触的织带变成气袋。

2.如权利要求1所述的一种用于零重力座椅的乘员保护系统，其特征在于，所述管状锁环气囊数量根据座椅尺寸间距布置，与锁止气囊的锁定孔数量一致。

3.如权利要求1所述的一种用于零重力座椅的乘员保护系统，其特征在于，所述安全带气囊的参数包括充气压力、充满厚度及刚度。

4.如权利要求1所述的一种用于零重力座椅的乘员保护系统，其特征在于，所述座椅系统包括助推器，根据乘员信息识别系统输入的乘员双脚位置、与仪表板的距离进行判断是否工作。

5.如权利要求4所述的一种用于零重力座椅的乘员保护系统，其特征在于，当双脚位置与仪表板的距离低于设定值时，所述乘员保护系统向座椅系统发出信号，助推器执行命令，将座椅及乘员沿座椅滑轨推滑到安全位置。

6.如权利要求1所述的一种用于零重力座椅的乘员保护系统的控制方法，其特征在于，具体步骤如下：

S1、汽车启动后，乘员信息摄像模块识别座椅上是否有乘员乘坐及是否佩戴安全带，如果识别出乘员未正确佩戴安全带，则安全带佩戴提醒模块发出警报信息，提醒乘员佩戴安全带；

S2、座椅位置传感器识别当前零重力座椅的位置信息，从而识别出座椅继续能够向后滑动的距离；乘员信息摄像模块对乘员的体型、乘坐姿态、乘员双脚与仪表板的距离进行信息采集和识别，将识别出的信息传输到乘员保护控制系统；

S3、所述乘员保护控制系统中预先存储了不同类型乘员的特征信息及与其适配的安全气囊系统参数、安全带系统参数、座椅位置，乘员保护控制系统根据乘员信息识别系统传输的相关信息，通过信息匹配算法，匹配出对应的安全气囊参数、安全带参数以及座椅滑动参数，并将参数信息发送安全气囊系统、安全带系统以及座椅系统；

S4、安全带系统根据乘员保护控制系统输入的乘员信息参数，判定安全带导向环的最佳位置，通过电动调节机构进行导向环位置的调节，使乘员安全带佩戴位置正确；

S5、当汽车发生碰撞时，乘员保护控制系统根据乘员信息识别系统输入的信息进行匹配计算，将最佳参数传输到安全气囊系统、安全带系统、座椅系统，从而保护乘员安全。