CN1330596A - 气囊激励事件鉴别系统 - Google Patents

Abstract

一种用于鉴别使气囊打开和不使气囊打开的事件的系统和方法。仅仅当确定已经满足打开启动标准时,才启动该气囊系统用于打开气囊。

Description

气囊激励事件鉴别系统

对相关申请的交叉引用

本申请是在1998年12月15日递交的美国临时申请序号60/112,404的继续申请并且要求该申请的优先权。

发明背景

发明的技术领域

本发明涉及交通工具气囊系统，特别涉及一种交通工具气囊系统和用于鉴别打开气囊的事件的方法。

背景信息和相关技术描述

气囊系统是在本领域内所公知的。通常，这种系统包括一个传感器，其提供表示各种冲击状态的信号，以及一个控制单元，其评估来自该传感器的信号并且当认为存在强烈冲击状态时打开气囊。该气囊安装在交通工具的驾驶室内，以减小所有者可能在强烈碰撞状态中与交通工具驾驶室强烈碰撞的可能性。

在气囊系统中考虑的一个方面是该系统需要识别是否应当导致一个或多个气囊打开的事件。打开事件通常包括预定强度的冲击，这需要打开气囊，例如，在高于预定阈值速度的快速减速度。不打开事件可能包括相对较慢速度的碰撞，或者非碰撞事件，例如在颠簸道路上的突然刹车。在这两种情况中，不需要打开气囊。因此，需要提供一种交通工具气囊系统，其能够鉴别打开事件和不打开事件，并且相应地打开气囊。

发明简述

本发明通过执行两个速度计算鉴别打开和不打开事件。当已经达到一个计算阈值时执行第一计算。仅仅当第一计算超过预定阈值时执行第二计算。如果第二所计算速度在预定时间周期经过之前超过第一所计算速度，则该系统被允许发出一个气囊打开命令。应当指出，该打开命令可能进一步根据不一定按照本发明的思想的其它打开标准。

附图简述

通过参照下文结构附图的描述可以更好的理解本发明，其中：

图1示出包括多个气囊的一种交通工具气囊系统；

图2为对于一个不打开事件的加速度与时间的曲线图；

图3为根据本发明对于图2的不打开事件的各种参数的曲线图；

图4为根据本发明对于31英里/小时的前杆碰撞的各种参数的曲线图；以及

图5A和5B为示出用于区别根据本发明的打开和不打开事件的步骤的流程图。

发明详述

图1示出一种系统10，其中包括响应来自控制模块12的信号和打开的气囊20-23。控制模块12包括加速度计14、微控制器13和引爆驱动器15。微控制器13评估来自加速度计14的输出信号，并且当满足打开标准时，通过引爆驱动器15打开适当的气囊20-23。微控制器13还从侧面传感器16和17接收输出信号，并且按照需要打开侧面气囊22和23。上述部件的结构和操作是本领域内所公知的，并且不在此做详细描述。本发明通过进一步估算来自加速度计14的信号和/或来自侧面传感器16-17的信号，并且当满足其启动标准时启动气囊20-23的打开。一旦启动标准被满足，当满足启动标准时，控制模块12能够打开气囊。根据本发明通过本领域内的专业人员所公知的编程方法，通过对微控制器1 3进行编程，或者通过对其它控制单元进行编程，本发明可以被添加到包括上述部件的现有交通工具气囊系统中。

本发明估算从滤波的加速度信号计算的第一速度和第二速度，并且当第一速度和第二速度满足于预定关系时启动气囊的打开。该加速度信号由其中一个加速度计14所提供。在本实施例中，当第二加速度的幅度超过第一加速度的幅度时，微控制器13启动一个或多个气囊20-23的打开。在已经满足启动标准之后，当满足打开标准时，微控制器13启动适当的一个或多个气囊20-23。打开标准的估算可以与启动标准的估算同时执行。

可以通过加速度信号的相对持续时间和幅度，把不打开事件与打开事件相区别。尽管不打开事件可能具有高的初始加速度水平，该高的加速度水平是相对较短的时间段。一旦大的初始加速度变化开始减小时，加速度信号的幅度快速减小。相反，打开事件倾向于具有相对较大加速度变化的延长周期。通常，造成交通工具结构的塑性形变的冲击在较长时间段内表现出大的加速度变化并具有增加或持续能量。

考虑到上述情况，本发明估算来自传感器的加速度信号。该系统产生第一速度信号，然后如果其达到充分标准，则继续产生第二速度信号。当第二速度的幅度在计算周期结束之前超过第一速度的幅度，则该系统找到一个打开启动状态。第一和第二速度信号由一个滤波的加速度信号所产生。第一速度信号提供初始碰撞速度的指示；第二速度信号提供表示在特定的时间段内该碰撞具有持续的能量的指示。

当加速度信号超过一个阈值减速度水平时，开始第一速度的计算。该阈值减速度水平可以按照需要对各种交通工具型号而调节。当两个条件满足时，开始第二速度的计算，并且结束第一速度的计算。第一个条件是第一速度到达一个阈值水平。第二条件是在该滤波加速度信号中到达一个足够大的减速度峰值，或者已经做出所有人的位移到达预定位移阈值的近似估计。

到达第一速度的较低阈值表明已经检测到一个足够大的速度改变。对于第一速度的较低阈值过滤掉可能造成过早启动气囊打开的加速度中的小改变，并且可以被设置为任何所需数值。

在滤波加速度信号中的较大减速度峰值的检测表明已经到达一个阈值减速度水平。这可能是由碰撞造成车体的交通工具结构塑性形变的指示。

第二速度被计算并且与第一速度相比较。第二速度被计算的时间可能根据系统需要而变化。例如，在本发明中，已经确定要在一个可能气囊状态的第一指示的30毫秒内决定是否打开气囊。换句话说，用于在该状态中计算第二速度的最长时间应当不大于在超过减速度阈值之后的30毫秒。在该实施例中，最长计算周期被设置为25毫秒。当用于第二速度的最长计算时间已经结束或者当第二速度将被计算为一个负值时，结束第二速度的计算。

图2示出多个高加速度峰值事件的加速度特性，其仍然不能保证气囊的打开。例如该事件可能是在颠簸道路上的高减速度运动。如在此所示，加速度信号20具有3个大峰值大于或等于12g(重力加速度)的减速度。

现在参照图2和3描述本发明的启动标准。在图3中，滤波的加速度信号30对应于图2中的加速度信号20。原始加速度信号20以幅度和持续时间示出三个特别强的加速度峰值。滤波的加速度信号30是通过取原始加速度信号20并且用一个低通滤波器来对它滤波而获得的。低通滤波器的操作为本领域内的普通技术人员所公知，因此在本说明书中不对其进行详细描述。一个普通技术人员可以近一步看出该低通滤波器可以用模拟或数字技术来实现。一个低通滤波器被用于过滤在24毫秒和46毫秒之间的较小加速度峰值，如图2中所示。

积分线32最初稳定在-2g。该水平可以根据特定应用的需要而调节。当滤波的加速度信号30横过积分线32时，开始第一速度34的计算。第一速度线34表示在积分线与加速度信号30之间的面积。因此当对加速度积分以获得速度时，积分线作为一个与滤波加速度相对的偏移量。直到滤波的加速度超过该积分线时，由于积分线的偏移效果，使得所获得的速度为负值。这也是用于滤除小的加速度事件的目的。

第一速度34的计算持续进行直到滤波的加速度30超过减速度阈值35时为止，其在该例子中被设置为-10g，并且在交通工具开始减速度之后的大约18.5毫秒处出现。可以看出，第一速度34超过该速度阈值36。在这一点，第二速度38的计算开始，并且第一速度34的计算结束。当加速度信号30在大约26毫秒处横过积分线32时，第二速度38的计算结束。积分线32保持恒定直到大约39毫秒处，在这一点，该线向下倾斜。积分线的拐点和斜率可以被调整以满足特殊应用的需要。积分线在预定时间段之后向下倾斜，以减小在打开启动标志中的速度计算的影响。由于第二速度38的幅度不超过第一速度34的幅度，因此可以看出打开启动标准没有在图3中得到满足。

现在参照对应于31英里/小时的前杆碰撞的图4描述打开事件。再次，积分线40最初保持稳定在-2g，然后向下倾斜，这次大约为44毫秒。过滤的加速度信号42包括多个波动，并且大约在23毫秒处检测到一个大的峰值。在该时刻，第一速度44超过较低阈值速度水平46。结果，第二速度48的计算开始，并且第一速度44的计算结束。第二速度48在大约43毫秒处横过第一速度44并且在此时启动气囊的打开。气囊可以在打开标准得到满足之后被打开。

图5A和5B为实现本发明的算法的流程图。这种算法以及其它实现本发明思想的算法可以通过常规的本领域内不同技术人员所公知的编程方法来编程。

在步骤100中，判断滤波的加速度(LPF_accel)超过一个加速度跟踪变量(accel_high)。如果该滤波的加速度超过该变量102，则该变量(accel_high)被重新设置为等于当前滤波的加速度值104。按照这种方式可以判断滤波的加速度何时到达其第一峰值时。因此，一旦滤波的加速度(LPF_accel)不再超过跟踪变量(accel_high)106，则不管该跟踪变量(accel_high＝accel_high)并且不对该数值的改变做进一步的动作。

在下一个步骤110中，第一速度(速度1)被与速度阈值(velocityl_min)相比较。如果该阈值还没有被超过112，则继续第一速度的计算。但是，一旦该阈值被超过114，则下一系列任务决定是否应当停止低速度的计算，以及是否应当开始第二速度的相应计算。首先，判断是否已经找到一个大的加速度峰值118。这样一个峰值是通过把滤波的加速度(LPF_accel)与加速度阈值(s_peak_detect)相比较而查找的。如果没有找到这样一个峰值120，则执行第二次检查。在该实施例中，对所有人的偏移进行近似估计121。该近似估计基于交通工具的速度与交通工具气囊打开所需的时间的函数，并且假设是一个未系安全带的所有人。在此，加速度信号被积分两次以获得交通工具在相对积分周期上的距离或偏移量。然后该距离由预定的乘法器倍乘，以近似估计在将来的一些时间点处的不被约束质量的位置。根据已知的气囊的打开速度，把该近似位置与打开气囊的未来位置的近似估计相比较。如果估计121用户还没有偏移到大于阈值量122，则两个第二速度计算启动标准不被满足并且不采取行动。在这种情况下，继续计算第一速度并且第二速度的计算不开始。这些标准被设计为近似估计情况的严重程度以及是否需要启动气囊。本领域内的普通技术人员可以认识到这些标准可以单独使用，或者可以包含其它标准或者用其它标准代替。

另一方面，如果第二速度计算触发器被满足，则一个大的加速度/减速度峰值被检测124，或者用户被估计已经偏移到超过阈值量126，则第一速度的计算准备停止。执行简单的检查130，以保证表示速度计算阶段已经结束的标志还没有被置位；如果该标志在较早的循环迭代132过程中被置位，则不需要对它再次复位。但是，假设它还没有被置位134，则该标志现在被置位以表示第一速度的计算已经结束136。

在下面的步骤中，对于第二速度的偏移量被计算。如上文所述，第二速度是积分线与滤波加速度之间的积分差。积分线作为与滤波加速度相对的偏移量，并且被设计为保证正在经历的加速度现象足以保证气囊启动。积分线具有一个常量，或者“保持”部分，并且具有倾斜部分。积分线开始倾斜的时间点出现在第二速度计算开始之后的预定时间处，并且其相对幅度通过软件校准而设置。因此，在步骤140，确定该直线保持时间是否结束。如果没有结束142，则积分线仍然为恒定，因此它被.设置在预定的水平g0_thresh 144。另一方面，如果该直线保持时间已经超过146，则该积分线倾斜。在此这是通过简单的把预定斜率与当前数值相加而实现的148。因此，在每次迭代中，积分线的数值增加另一个幅度的增量“斜率”。步骤150和152检查积分线的迭代幅度是否已经超过预定最大阈值，并且如果超过，则其数值被固定在该阈值。这些步骤避免积分线变为这样一个大偏移量，该大偏移量将对在计算第二速度中使用滤波加速度的意义具有不良影响。因此，该阈值是一个可以被调节以满足特定应用的需要的一个校正数值。

已经获得对于该积分线的当前迭代数值之后，现在开始第二速度的计算。首先，做出检查200，以保证第一速度的计算(调用步骤110-136)结束。只要这为“真”202，则执行第二过关测试。在步骤204中，确定是否第二速度的计算开始太晚。用于第二速度计算的定时器(velocity2_timer)基于可以通过软件校准设置的预定数值。该数值可以由系统设计员增加或减小，以估计该时间点，在该时间点之后计算第二速度不再有意义。最后，执行一个积分检查206，以保证积分线不超过滤波的加速度值。如果它超过，则所计算加速度将为负值。

已经满足积分检查200-206之后，下一个任务是获得第二速度计算开始的时间。该数值被用于确定积分线开始倾斜的绝对时间，并且还被用于确定第二速度计算结束的绝对时间。如上文所述，这两个时间的相对幅度是通过软件校准而预定的。因此，只要当前时间没有超过最大经过的时间阈值(max)208、209，则第二速度计算开始的绝对时间被记录210。第二速度被计算，在每次迭代增加在滤波的加速度与积分线之间的积分差值212。

按照类似的方式获得第一速度的数值。只要第一速度的计算没有结束220(调用步骤110-136)，并且只要它没有产生一个负数222，则第一速度在每次迭代中被增加在滤波的加速度与积分线之间的差值224。

与上文所述相同，第一和第二速度值被用于确定是否应当启动气囊的打开。

尽管本发明已经参照特定的实施例而描述，但是应当知道可以在所述本发明的思想的精神和范围内做出各种改变。相应地，本发明不限于所述实施例，而是它包括在所附权利要求中精神范围内的所有改变。

Claims (3)

1.一种用于启动交通工具用户保护设备的系统，所述用户保护设备由一个激励信号所启动，所述系统包括：

适用于提供于至少一个加速度信号的传感器；以及

连接到所述用户保护设备和所述传感器的控制器，所述控制器执行所述传感器信号的估算以及响应所述估算启动所述激励信号，所述估算包括如下步骤：

产生第一速度信号；

把所述第一速度信号与一个速度阈值相比较；

当所述第一速度超过所述速度阈值时产生第二速度信号；以及

如果所述第二速度超过所述第一速度信号，则启动所述激励信号。

2.根据权利要求1所述的交通工具用户保护系统，其中由所述控制器所执行的所述估算进一步包括如下步骤：

把所述传感器信号与一个加速阈值相比较；

仅仅当所述信号超过所述加速度阈值时产生所述第一速度信号；

把所述第一速度信号与所述速度阈值相比较；

当所述第一速度超过所述速度阈值时产生所述第二速度信号；以及

如果所述第二速度信号超过所述第一速度信号，则启动激励信号。

3.根据权利要求1或2所述的交通工具用户保护系统，其中由所述控制器所执行的所述估算进一步包括如下步骤：

产生第一速度信号做为所述加速度信号与预定偏移量的一个函数；以及

在预定计算周期结束之后，产生所述第二速度信号，做为所述加速信号与所述预定偏移量的函数，并且还作为一个增加偏移量的函数。

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