CN117238704A - 一种侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器，涉及水银全向碰撞开关技术领域，包括壳体，设置于壳体内的静触点上盖、静触点下盖、绝缘骨架、水银珠；其中，静触点上盖设置于绝缘骨架的一端，静触点下盖设置于绝缘骨架的另一端并与静触点上盖对应；水银珠设置于绝缘骨架内部，正常使用时，水银珠仅与静触点上盖或静触点下盖中的一种接触。本发明能够在对事故进行准确识别与传递，减少事故漏报的同时，有效减少因急刹车、常规摇晃、抖动、振动、颠簸、急转弯，甚至90度偏置、上下倒置或者翻滚等带来的事故误报，在车联网与智能交通的节点系统中，减少人工介入环节，提高信息交互的智能高效性，真实可靠性，准确可信性以及实时同步性。

Description

一种侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器

技术领域

本发明涉及水银全向碰撞开关技术领域，尤其涉及一种侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器。

背景技术

现有汽车安全气囊传感器，因指向性太强，无法感知其它来袭事故。而当前的水银万向碰撞开关，虽具有全方位无死角侦测能力，但又因过于全面覆盖，导致对上下颠簸冲击也敏感，比如，偶遇减速带或特殊路障路况时，总会发出虚假的不实事故信息。随着车联网智能信息化的普及，遍地的不实的事故信息上传，会扰乱平台动态数据采集的失实，严重时，会干扰误导交通系统的高效运转，引发虚惊和混乱。

现有技术中，专利号为ZL200920090304.6的万向碰撞开关，每当车轮碰到异物或凹凸颠簸路况时，总自动上传错误的撞车事故信息。

为解决上述问题，专利号为ZL201521008718.1《一种自抑制抗共振微型万向碰撞开关》很有成效，既确保车身强烈颠簸冲击不错误动作，又满足全向无死角碰撞侦测，但美中不足的是，该万向碰撞开关的响应阀值太高(水银珠须破碎飞溅)，因设置的太高易漏报，反被车厂拒用(毕竟，恶性事故为少数，只有低阀值能兼小顾大)。又由于其固有的设计缺陷(除汽车，实质上是优点)，即使加大水银体积来提高灵敏度和降低阀值，但因全覆盖，导致颠簸亦敏感，总之顾此失彼，不可兼得。

基于上述问题，出现了当前车联网的辅助安全系统所装备的都是低阀值的万向碰撞传感器(专利号ZL200920090304.6万向碰撞开关)，或者是大水银低阀值的专利号ZL201521008718.1《一种自抑制抗共振微型万向碰撞开关》。

在此情形下，为弥补乱报警问题，当前的监控中心得靠人工核实去滤除不实信息。具体做法是，所有节点事故信息的上传，须经后台人工核实，方可录入态势感知平台再公开信息交互。如此一来，本应实时高效的交通态势感知，却成了蜗牛(过程繁琐复杂，低效拖延，耗时费力)，尤其是低能见度下，事故信息的拖延又引起相撞――拖延――再相撞――沉默――再相撞的恶性循环。如此低效的态势感知，名不符实。

虽然此类传感器早已标配和普及(包括三轴六轴加速度传感器和陀螺仪等)，但是，大规模连环相撞仍时有发生，而政府标配全向碰撞传感器的目的，就是为杜绝此类群死群伤事件，尤其是易燃、易爆、毒品、化学及危险品的泄漏的二次侵害。

另外，作为自身乘客辅助安全防护，该传感器是被动安全的最后一道防线，而当前这种乱作为或不作为，是对人身安全的渎职失职(指事故发生时，司机可能休克，车辆可能起火落水。中控需解锁，高压电需跳闸，防漏电短路起火或触电，四窗需下降，天窗需打开，方便逃生，双闪灯需开启，防后车再追撞，无人驾驶需语音播报诱导等，以及车身各应激机制的响应与反制或补救)。

因此，提出一种侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器，来解决现有技术存在的困难，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器，能够在对事故进行准确识别与传递，减少事故漏报的同时，有效减少因急刹车、常规摇晃、抖动、振动、颠簸、急转弯，甚至90度偏置、上下倒置或者翻滚等带来的事故误报，在车联网与智能交通的节点系统中，减少人工介入环节，提高信息交互的智能高效性，真实可靠性，准确可信性以及实时同步性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器，包括壳体，还包括设置于壳体内的静触点上盖、静触点下盖、绝缘骨架、水银珠；

其中，静触点上盖设置于绝缘骨架的一端，静触点下盖设置于绝缘骨架的另一端并与静触点上盖对应；

水银珠设置于绝缘骨架内部，正常使用时，水银珠仅与静触点上盖或静触点下盖中的一种接触。

上述的传感器，可选的，绝缘骨架为两头宽中间窄的空心绝缘骨架。

上述的传感器，可选的，静触点上盖设有限位坑，限位坑用于兜住水银球。

上述的传感器，可选的，限位坑为一方形槽，其宽度窄于绝缘骨架外径。

上述的传感器，可选的，静触点下盖设有吸收槽。

上述的传感器，可选的，吸收槽底部靠近中间位置向静触点上盖的方向凸起后形成一平台，水银球则位于该平台上。

上述的传感器，可选的，水银珠的表面覆盖有一层粉末微粒层。

一种碰撞智能紧急开关，包括上述任一项的一种侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器、晶闸管和常开开关；

晶闸管的阳极与控制极分别连接侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器的两脚，常开开关的两脚分别连接晶闸管的阳极和阴极。

一种正脉冲碰撞控制电路，包括上述任一项的一种侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器、电子控制单元和电阻，侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器的一端连接高电平，另一端连接电子控制单元的输入端，并通过电阻接地；当侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器侦测到碰撞时导通，电子控制单元的输入端获正脉冲触发其输出端工作输出。

一种负脉冲碰撞控制电路，上述任一项的一种侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器、电子控制单元和电阻，侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器的一端连接低电平，另一端连接电子控制单元的输入端，以及通过电阻连接高电平；当侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器侦测到碰撞时导通，电子控制单元的输入端获负脉冲触发其输出端工作输出。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器。不仅能够在对事故进行准确识别与传递，减少事故漏报的同时，有效减少因急刹车、常规摇晃、抖动、振动、颠簸、急转弯，甚至90度偏置、上下倒置或者翻滚等带来的事故误报，在车联网与智能交通的节点系统中，减少人工介入环节，提高信息交互的智能高效性，真实可靠性，准确可信性以及实时同步性，还具有结构新颖独特，简单合理，易生产，成本低，抗干扰特性强的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器剖面结构示意图；

图2为本发明提供的一种碰撞智能紧急开关原理图；

图3为本发明提供的一种正脉冲碰撞控制电路示意图；

图4为本发明提供的一种负脉冲碰撞控制电路示意图；

图5为本发明提供的一种碰撞双稳态控制电路原理图；

其中，静接触点上盖-1，静接触点下盖-2，吸收槽-3，水银珠-4，绝缘架-5，粉末微粒层-6，限位坑-7，侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器-8，电阻-9，碰撞双稳态控制电路-10，晶闸管-11，常开开关-12，电子控制单元-13，负载-14。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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。

参照图1所示，本发明公开了一种侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器8，包括壳体，还包括设置于壳体内的静触点上盖1、静触点下盖2、绝缘骨架5、水银珠4；

其中，静触点上盖1设置于绝缘骨架5的一端，静触点下盖2设置于绝缘骨架5的另一端并与静触点上盖1对应；

水银珠4设置于绝缘骨架5内部，正常使用时，水银珠4仅与静触点上盖1和静触点下盖2中的一种接触。

进一步的，绝缘骨架5为两头宽中间窄的空心绝缘骨架。

更进一步的，静触点上盖1和静触点下盖2均为金属导体。

更进一步的，静触点上盖1设有限位坑7，限位坑7用于兜住水银球4。

进一步的，限位坑7为一方形槽，其宽度窄于绝缘骨架5外径。

进一步的，静触点下盖2设有吸收槽3。

具体的，吸收槽3，是指水银球4在常态下无法进入的空隙，只许受力变形的水银球4，短瞬驻留。

更进一步的，吸收槽3底部靠近中间位置向静触点上盖1的方向凸起后形成一平台，水银球4则位于该平台上。

进一步的，水银珠4的表面覆盖有一层粉末微粒层6。

具体的，水银珠4的直径为0.7～4mm；构成粉末微粒层6的粉末微粒的直径小于0.3mm。粉末微粒层6的作用是：在非受力冲击时，使水银珠4不轻易裸露变为导体。

进一步的，侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器8，在使用中对姿势有指向性要求，设有吸收槽3的静触点下盖2置于下方，而设有限位坑7的静触点上盖1置于上方。

进一步的，侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器8，内腔两端容积为非对称性，一端容积小，一端容积大。

具体的，水银表面张力大，自聚粘连性极好，当直径小于3mm时，其外形呈球状形态。为提高水银珠4的滑动灵活性，其外表分布有粉末微粒层6，该粉末微粒的粒径小于0.3mm。

进一步的，侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器8为高灵敏侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器。

本发明公开的侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器的工作原理，如下：

从图1中可以看出，带有吸收槽3的为静触点下盖2，带有限位坑7的为静触点上盖1，水银珠4在常态下，静止于静触点下盖2的平台上方，当出现垂直颠簸冲击时，水银珠4惯性变形滑入吸收槽3的底部，稍后，为复原球状天性，在张力与坡度及壁压与粉末润滑的作用下，水银珠4自动滑至静触点下盖2的中心位置(即平台)，恢复为球状常态。这一往返运动，既消耗了水银珠4势能还错开了冲击峰值，无论反复颠簸多少次，它始终在做变形滑动、缓冲削势、耗能延时及复位工作，而且，从始至终不积蓄能量。若冲击力较大，水银珠4在走完上述行程外，还被抛至上盖，被限位坑7兜住，此时，即使外力增强，因深陷而耗尽势能，稍后，水银珠4便自由跌落，此时，即使外力又增强，仅跌至吸收槽3的底部，最终，又回归到下盖2的中心位置(即平台)，复原为球状常态。当传感器受到垂直颠簸冲击时，该水银珠4始终都遵循这一物理规律去运作，也就是说，水银珠4始终无法同时触碰上下盖，本传感器无导通信号输出；

但是，当传感器受到侧面碰撞，且碰撞强度达到传感器检测阈值时，水银珠4因惯性变形，被分成两路同时触碰上下盖而导通，发出事故信息，实现对碰撞强度处于传感器检测阈值的大、中、小事故的识别与传递，减少事故漏报。

因水银活动空间受限，虽有分离颗粒的趋向，但无法过度远离，只能原地打转回探重逢、相互冲撞拉扯、碰头粘连降速后成为一个异形体，然后，收拢自聚成球状，最后，又回归到下盖2的中心位置(即平台)，等待下一次的碰撞。

对本发明公开的侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器进行碰撞检测实验，结果如表1所示。

表1侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器碰撞实验检测结果

由表1可看出，通过向本发明公开的侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器分别施加0.1g、0.5g、2g、4g、20g、40g、100g、150g、220g加速度的垂直碰撞强度，并分别进行五次实验，得出在施加0.1g、0.5g、2g、4g、20g、40g、100g、150g加速度的垂直碰撞强度时，因重复往返运动、深陷而耗尽势能，导致传感器无导通信号输出；在向传感器施加220g加速度的垂直碰撞强度进行实验时，水银珠在220g加速度的垂直碰撞强度下分裂为了小的水银颗粒，导致无导通信号输出；

通过向本发明公开的侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器分别施加0.1g、0.5g、2g、4g、20g、40g、100g、150g、220g加速度的侧面碰撞强度，并分别进行五次实验，得出在施加0.1g、0.5g、2g加速度的侧面碰撞强度时，因侧面碰撞强度未达到传感器最小检测阈值，导致传感器无导通信号输出；在施加4g、20g、40g、100g、150g加速度的侧面碰撞强度时，因碰撞强度达到传感器检测阈值，水银珠4因惯性变形，被分成两路同时触碰上下盖而导通，导致传感器有导通信号输出；在向传感器施加220g加速度的侧面碰撞强度进行实验时，水银珠在220g加速度的侧面碰撞下分裂为小的水银颗粒，导致无导通信号输出；

由此得出本发明公开的侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器在受到垂直碰撞时无导通信号输出，在受到侧面碰撞时，传感器的侧面碰撞检测阈值为4g～150g加速度的碰撞强度。已知小型事故的碰撞强度一般为4g～12g加速度，中性事故的碰撞强度一般为12g～40g加速度，大型事故的碰撞强度一般为40g～150g加速度，因此，本发明能够实现对4g～150g加速度碰撞强度的大、中、小事故的识别与传递。已知急刹车、急转弯产生的强度一般为0.6g～0.8g加速度，摇晃、抖动、振动、颠簸产生的强度一般为0.2～0.7g加速度，远小于本发明公开的侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器的最小检测阈值4g加速度，因此本发明能够在实现事故的识别与传递，减少事故漏报的同时，有效减少因急刹车、常规摇晃、抖动、振动、颠簸、急转弯，甚至90度偏置、上下倒置或者翻滚等带来的事故误报，在车联网与智能交通的节点系统中，减少人工介入环节，提高信息交互的智能高效性，真实可靠性，准确可信性以及实时同步性。同时，该侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器8动作响应小于毫秒级，无论从点到点、点到线或点到面的交通态势感知，绝无延迟现象。

参照图2所示，本发明公开了一种碰撞智能紧急开关原理图，碰撞智能紧急开关包括上述任一种侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器8、晶闸管11和常开开关12；从图中可以得知，晶闸管11的阳极与控制极分别连接侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器8的两脚，常开开关12的两脚分别连接晶闸管11的阳极和阴极，晶闸管11的阴极与常开开关12的一端均与负载14连接。

当侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器8侦测到碰撞信号时导通，当工作在直流电路时，晶闸管11则永久导通令负载长期工作，若人为操纵常开开关12闭合，晶闸管11则关闭复位，侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器8在安装使用中，对姿势有特定要求，其设有吸收槽3的静触点下盖2置于下方，而设有限位坑7的静触点上盖1置于上方。

工作原理：

碰撞双稳态控制电路10与常开开关12并联，组成碰撞智能紧急开关。常态下，晶闸管11不工作，因此，该电路处于手动工作模式，其权限由碰撞智能紧急开关主导。当发生碰撞事故，侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器8导通，令晶闸管11长期工作，等于该电路自主跃升为自动工作模式。事中或事后，当司机介入干涉时，只需按压常开开关12一秒钟即可，晶闸管11关断回归常态。其原理是：常开开关12的闭合，令晶闸管11被短接(旁路)，因晶闸管11失去维持电流而复位。

参照图3所示，本发明还提供了一种正脉冲碰撞控制电路，包括侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器8和电子控制单元13，侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器8的一端连接高电平，另一端连接电子控制单元13的输入端，通过电阻9接地；当侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器8侦测到碰撞时导通，电子控制单元13的输入端获正脉冲触发其输出端工作输出，侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器8在安装使用中，对姿势有特定要求，其设有吸收槽3的静触点下盖2置于下方，而设有限位坑7的静触点上盖1置于上方。

电子控制单元13为ECU(或车身控制模块BCM)。

工作原理：

侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器8的一脚连接高电平，另一脚连接电子控制单元13的输入端，当侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器8侦测到碰撞事故导通，电子控制单元13获正脉冲触发信号而响应工作，其输出端则执行与碰撞有关的工作任务。

参照图4所示，本发明还公开了一种负脉冲碰撞控制电路，包括侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器8和电子控制单元13，侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器8的一端连接低电平，另一端连接电子控制单元13的输入端，以及通过电阻9连接高电平，当侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器8侦测到碰撞时导通，电子控制单元13的输入端获负脉冲触发其输出端工作输出，侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器8在安装使用中，对姿势有特定要求，其设有吸收槽3的静触点下盖2置于下方，而设有限位坑7的静触点上盖1置于上方。

电子控制单元13为ECU(或车身控制模块BCM)。

工作原理：

侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器8的一脚连接低电平，另一脚连接电子控制单元13的输入端，当侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器8侦测到碰撞事故导通，电子控制单元13获负脉冲触发信号而响应工作，其输出端则执行与碰撞有关的工作任务。

参照图5所示，本发明还公开了一种碰撞双稳态控制电路10，包括侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器8及晶闸管11，晶闸管11的阳极与控制极分别连接侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器8的两脚，晶闸管11的阳极或阴极与负载14串联，当侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器8侦测到碰撞信号时导通，当工作在直流电路时，晶闸管11则永久导通令负载长期工作，侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器8在安装使用中，对姿势有特定要求，其设有吸收槽3的静触点下盖2置于下方，而设有限位坑7的静触点上盖1置于上方。

工作原理：

侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器8连接晶闸管11的阳极和控制极，晶闸管11的阴极或阳极与负载14串连，常态下，晶闸管11为关闭状态；当侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器8侦测到碰撞信息导通，晶闸管11的控制极获得触发电流而工作，因晶闸管11工作在直流电路，所以，晶闸管11永久导通。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器，包括壳体，其特征在于，还包括设置于壳体内的静触点上盖、静触点下盖、绝缘骨架、水银珠；

其中，静触点上盖设置于绝缘骨架的一端，静触点下盖设置于绝缘骨架的另一端并与静触点上盖对应；

水银珠设置于绝缘骨架内部，正常使用时，水银珠仅与静触点上盖或静触点下盖中的一种接触。

2.根据权利要求1所述的一种侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器，其特征在于，

绝缘骨架为两头宽中间窄的空心绝缘骨架。

3.根据权利要求1所述的一种侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器，其特征在于，

静触点上盖设有限位坑，限位坑用于兜住水银球。

4.根据权利要求3所述的一种侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器，其特征在于，

限位坑为一方形槽，其宽度窄于绝缘骨架外径。

5.根据权利要求1所述的一种侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器，其特征在于，

静触点下盖设有吸收槽。

6.根据权利要求5所述的一种侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器，其特征在于，

吸收槽底部靠近中间位置向静触点上盖的方向凸起后形成一平台，水银球则位于该平台上。

7.根据权利要求1所述的一种侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器，其特征在于，

水银珠的表面覆盖有一层粉末微粒层。

8.一种碰撞智能紧急开关，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述一种侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器、晶闸管和常开开关；

晶闸管的阳极与控制极分别连接侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器的两脚，常开开关的两脚分别连接晶闸管的阳极和阴极。

9.一种正脉冲碰撞控制电路，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述一种侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器、电子控制单元和电阻，侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器的一端连接高电平，另一端连接电子控制单元的输入端，并通过电阻接地；当侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器侦测到碰撞时导通，电子控制单元的输入端获正脉冲触发其输出端工作输出。

10.一种负脉冲碰撞控制电路，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述一种侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器、电子控制单元和电阻，侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器的一端连接低电平，另一端连接电子控制单元的输入端，以及通过电阻连接高电平；当侧面全向碰撞抗垂直撞击传感器侦测到碰撞时导通，电子控制单元的输入端获负脉冲触发其输出端工作输出。