CN1541871A - 单点三向安全气袋控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了属于汽车安全控制技术范围的一种单点三向安全气袋控制器。包括一个控制系统和一个程控软件组成。其控制系统由电源及其监测电路、单片机、加速度传感器、点火及其检测电路、气袋检查电路及与外界联系的指示灯和通讯接口组成。其程控软件的程序可分为主程序、采集中断程序、通讯中断程序和命令处理子程序；由单片机对加速度传感器测得的加速度信号按程控软件程序进行分析处理后执行。本发明可以在汽车的多种多样的碰撞形式中由单片机对加速度传感器测得的加速度信号按程控软件的程序进行分析处理，准确识别出碰撞还是外界干扰信号，输出点火脉冲，并能准确控制气袋点爆。对超速的行为通过指示灯发出警告信号，提醒驾驶员注意安全。
Description
技术领域
本发明属于汽车安全控制技术范围，特别涉及一种单点三向安全气袋控制器。
背景技术
气袋是汽车安全设施之一，气袋控制系统是保证汽车安全的关键技术。汽车的碰撞形式是多种多样的，其碰撞强度、减速度波形、车体变形等都不一样，但都要求气袋系统能准确地判断出强度，并能准确控制气袋点爆。气袋的点爆车速与各个国家的事故形式有关。通常根据大量的事故统计数据，总结出在不同车速的碰撞事故对乘员造成的伤害程度，据此确定何种车速需启动气袋对乘员进行保护。对使用安全带的“面袋”来说，一般规定：20km/h以下正面撞墙时，气袋不点爆；30km/h以上正面撞墙时，气袋一定点爆；20～30km/h之间为点火的模糊区，气袋可点爆也可不点爆。对不使用安全带的气袋，一般是12.8km/h(8mph)正面撞墙时气袋不爆，20.9km/h(13mph)正面撞墙时气袋要点爆。如果高速碰撞时气袋没有点爆(漏点火)，会造成乘员的严重伤害，是绝对不允许的。并且点火时刻要准确，以司机侧气袋为例。气袋点爆后，气体发生器的充气时间约是30毫秒。最佳情况是气袋刚刚充满气体时，人的头部即与气袋接触，这样保护作用最好。如果人头部接触到气袋时，气袋尚未充气完毕(迟点火)，则气袋不仅不能起到缓冲吸能作用，巨大的爆炸力反而会将人打伤。如果气袋充气完毕后很长时间人的头部才与气袋接触(早点火)，由于气袋节流小孔的排气作用，气袋中没有足够的气体压力，也会影响对人的保护作用。
气袋系统是一次性使用的安全防护系统，若意外点爆，不但会造成经济损失，可能会引发不必要的事故。因此必须具有高的抗干扰能力如抗粗糙路面、汽车在雨中工作、汽车在高温气候中行驶、汽车在寒冷的地区使用、汽车在高海拔的地区使用、汽车在强电磁干扰环境中等都可能引起气袋系统的失效。另外，某些时候汽车上的电瓶电压可能偏低；在发生碰撞时，可能在碰撞的最初时刻即将电瓶破坏，使气袋系统失去电源或气袋控制单元在上电时等不稳定状态，会误点爆气袋。因此气袋系统必须能识别出此种状况，才能具备抗干扰能力强、高可靠与稳定性的工作，避免意外事故的发生。在我国，由于各种车的尺寸不同，我国人的平均身高、上身的长度与外国人也不相同，因此对此项准则要通过大量的数据统计和试验测试进行确定。
发明内容
本发明的目的是提供一种单点三向安全气袋控制器，所述气袋控制器包括一个控制系统和一个程控软件组成；其特征在于：所述控制系统由电源及其监测电路、单片机、加速度传感器、点火及其检测电路、气袋检查电路及与外界联系的指示灯和通讯接口组成，所述单片机是气袋控制单元的核心部件，它对加速度传感器测得的加速度信号进行分析处理，识别出碰撞还是外界干扰信号，输出点火脉冲；另外它还要完成对系统检测、数据保存、数据通讯、故障显示进行管理。所述加速度传感器是为了研究气袋控制算法和车身加速度特点，尽量减少三个方向加速度轴的轴线误差，在系统电路板三个方向上安装了加速度传感器。
所述程控软件的程序可分为主程序、采集中断程序、通讯中断程序和命令处理子程序；由单片机对加速度传感器测得的加速度信号进行分析处理后执行。所述主程序有两种工作模式，一种是扩展模式，两个模块同时工作；另一种是单片模式，气袋控制模块独立工作；两种模式的程序类似，只是存储器的映射和采集程序不同；以下主要介绍扩展模式下的程序结构，系统主程序实现系统初始化、工作模式判别、算法参数设置、系统自检、故障代码设置和指示灯输出；在初始化阶段，首先完成A/D电压启动、系统寄存器设置，为系统自检做好准备，在完成初始化后，主程序进入等待中断的状态，同时循环查询点火完成状态位和数据记录完成状态位；在多功能气袋控制系统中，使用了两个中断源，一个是输出比较定时中断OC1，用于采集汽车的加速度、速度和其它信号，进行处理和判断，对超速的行为通过指示灯发出警告信号，对加速度的信号根据预设的算法进行点火参数计算，一旦点火参数达到设定值，立即发出点火信号；该中断每隔一个采样周期产生一次，完成一个数据点的采集。另一个中断是串行通讯中断SCI，完成与上位机的通讯工作。
本发明的有益效果在汽车的多种多样的碰撞形式中由单片机对加速度传感器测得的加速度信号按程控软件的程序进行分析处理，准确识别出碰撞还是外界干扰信号，输出点火脉冲，并能准确控制气袋点爆。对超速的行为通过指示灯发出警告信号，提醒驾驶员注意安全。
附图说明
图1为单点三向气袋控制器硬件结构示意图。
图2为主程序流程1。
图3为主程序流程2。
图4为OC1中断流程1。
图5为OC1中断流程2。
图6为SCI通讯子程序流程图。
具体实施方式
本发明为一种单点三向安全气袋控制器，包括一个控制系统和一个程控软件组成。所述控制系统由电源及其监测电路、单片机、加速度传感器、点火及其检测电路、气袋检查电路及与外界联系的指示灯和通讯接口组成(如图1所示)。其单片机是气袋控制单元的核心部件，为此选择MOTOROLA公司的MC68HC711E9单片机，它更具有以下类型的存储器：
·12K字节可擦除/可编程ROM(EPROM)或者一次性编程ROM(OTPROM)
·512字节电可擦除/可编程ROM(EEPROM)且具有对外保密功能
·512字节RAM
这样，就可以完全不使用外扩存储器而满足性能要求。此外，它还具有足够数量的A/D转换、串行通讯口、定时功能和足够快的运算速度。比较原系统，避免了原ECU中大量的外扩存储器及其相关的地址译码、锁存等电路，大大减小系统的复杂程度、提高了系统的可靠性、减小了耗电量，满足了产品化的要求。
在单点三向安全气袋控制器中，它对加速度传感器测得的加速度信号按程控软件的程序进行分析处理，识别出碰撞还是外界干扰信号，输出点火脉冲；另外它还要完成对系统检测、数据保存、数据通讯、故障显示进行管理。所述加速度传感器是为了研究气袋控制算法和车身加速度特点，尽量减少三个方向加速度轴的轴线误差，在系统电路板三个方向上安装了加速度传感器。
所述程控软件的程序可分为主程序、采集中断程序、通讯中断程序和命令处理子程序(如图2-图6所示)；由单片机对加速度传感器测得的加速度信号进行分析处理后执行。所述主程序有两种工作模式，一种是扩展模式，两个模块同时工作；另一种是单片模式，气袋控制模块独立工作。两种模式的程序类似，只是存储器的映射和采集程序不同。以下主要介绍扩展模式下的程序结构。系统主程序实现系统初始化、工作模式判别、算法参数设置、系统自检、故障代码设置、指示灯输出等工作。在初始化阶段，首先完成A/D电压启动、系统寄存器设置，为系统自检做好准备，在完成初始化后，主程序进入等待中断的状态，同时循环查询点火完成状态位和数据记录完成状态位。在多功能气袋控制系统中，使用了两个中断源。一个是输出比较定时中断OC1，用于采集汽车的加速度、速度和其它信号，进行处理和判断。对超速的行为通过指示灯发出警告信号，对加速度的信号根据预设的算法进行点火参数计算。一旦点火参数达到设定值，立即发出点火信号。该中断每隔一个采样周期产生一次，完成一个数据点的采集。另一个中断是串行通讯中断SCI，完成与上位机的通讯工作。
图2、图3所示为主程序的两种工作模式，一种是扩展模式，两个模块同时工作；另一种是单片模式，气袋控制模块独立工作。两种模式的程序类似，只是存储器的映射和采集程序不同。以下主要介绍扩展模式下的程序结构。系统主程序实现系统初始化、工作模式判别、算法参数设置、系统自检、故障代码设置、指示灯输出等工作。在初始化阶段，首先完成A/D电压启动、系统寄存器设置，为系统自检做好准备。系统自检包括：传感器自检、点火电压自检、气袋自检、EEPROM自检。自检的结果保存在故障位中。之后初始化用作控制字节的RAM区间。系统还要读入工作状态设置的DIP开关量，判断是否需要写保护NVRAM，选择点火算法并设置参数。在完成初始化后，主程序进入等待中断的状态，同时循环查询点火完成状态位和数据记录完成状态位。系统不断查询点火和记录状态位，如果检测到点火完成则中止采集信号，防止数据被覆盖。
图5所示为在多功能气袋控制系统中使用的输出比较定时中断OC1程序流程，用于采集汽车的加速度、速度和其它信号，进行处理和判断。对超速的行为通过指示灯发出警告信号，对加速度的信号根据预设的算法进行点火参数计算。一旦点火参数达到设定值，立即发出点火信号。该中断每隔一个采样周期产生一次，完成一个数据点的采集。OC1中断每隔一定时间(通常为1ms)产生一次，程序开始首先启动A/D中断，采集各个模拟输入数据。然后采集开关量通道如车速、刹车踏板位置等等。数据首先存于临时存储缓冲区，如果加速度值没有达到记录的阈值，数据会被循环覆盖；反之，发出点火信号或者将数据记录控制位置位。之后，所有的数据被转入NVRAM和EEPROM。程序的点火部分采用了反馈点火方式，在发火之后同时采集点火信号，判断点火电压，如不满足要求，则重新发火，从程序上避免了漏点火的问题。
图6所示是串行通讯中断SCI中断程序，完成与上位机的通讯工作。多功能气袋控制系统采用标准SCI串行通讯接口和上位机通讯，程序调用使用中断方式。主程序开始时将SCI中断设为最高优先级，每当串行口上收到外来的电平信号，就进入中断程序。
通讯程序的主要功能是：
1)清除EEPROM中数据；
2)传输采集到的车辆信息、碰撞信号、系统故障代码。
3)接收系统工作参数设置、点火算法参数设置。
Claims (1)
1.一种单点三向安全气袋控制器，所述气袋控制器包括一个控制系统和一个程控软件组成；其特征在于：所述控制系统由电源及其监测电路、单片机、加速度传感器、点火及其检测电路、气袋检查电路及与外界联系的指示灯和通讯接口组成；所述单片机是气袋控制单元的核心部件，它对加速度传感器测得的加速度信号进行分析处理，识别出碰撞还是外界干扰信号，输出点火脉冲；另外它还要完成对系统检测、数据保存、数据通讯、故障显示进行管理；所述加速度传感器是为了研究气袋控制算法和车身加速度特点，尽量减少三个方向加速度轴的轴线误差，在系统电路板三个方向上安装了加速度传感器；
所述程控软件的程序可分为主程序、采集中断程序、通讯中断程序和命令处理子程序；由单片机对加速度传感器测得的加速度信号进行分析处理后执行；所述主程序有两种工作模式，一种是扩展模式，两个模块同时工作；另一种是单片模式，气袋控制模块独立工作；两种模式的程序类似，只是存储器的映射和采集程序不同，其扩展模式下的程序结构为系统主程序实现系统初始化、工作模式判别、算法参数设置、系统自检、故障代码设置和指示灯输出；在初始化阶段，首先完成A/D电压启动、系统寄存器设置，为系统自检做好准备，在完成初始化后，主程序进入等待中断的状态，同时循环查询点火完成状态位和数据记录完成状态位；在多功能气袋控制系统中，使用了两个中断源：一个是输出比较定时中断OC1，用于采集汽车的加速度、速度和其它信号，进行处理和判断，对超速的行为通过指示灯发出警告信号，对加速度的信号根据预设的算法进行点火参数计算，一旦点火参数达到设定值，立即发出点火信号，该中断每隔一个采样周期产生一次，完成一个数据点的采集；另一个中断是串行通讯中断SCI，完成与上位机的通讯工作。
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| CNA200310103162XA CN1541871A (zh) | 2003-11-06 | 2003-11-06 | 单点三向安全气袋控制器 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CNA200310103162XA CN1541871A (zh) | 2003-11-06 | 2003-11-06 | 单点三向安全气袋控制器 |
Publications (1)
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| CN1541871A true CN1541871A (zh) | 2004-11-03 |
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|---|---|---|---|
| CNA200310103162XA Pending CN1541871A (zh) | 2003-11-06 | 2003-11-06 | 单点三向安全气袋控制器 |
Country Status (1)
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2003
- 2003-11-06 CN CNA200310103162XA patent/CN1541871A/zh active Pending
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Legal Events
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
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