CN201761466U - 被动安全系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种被动安全系统，包括：气囊控制器，集成有加速度传感器；气囊，与所述气囊控制器连接；电阻式的安全带开关，与所述气囊控制器连接；所述电阻式的安全带开关至少具有第一状态和第二状态；其中，所述第一状态表示乘员佩戴安全带，所述第二状态表示乘员没有佩戴安全带；所述气囊控制器在所述安全带开关处于所述第一状态，且所述加速度传感器检测到的碰撞强度达到一预设阈值时，不点爆所述气囊；所述气囊控制器在所述安全带开关处于所述第二状态，且所述加速度传感器检测到的碰撞强度达到所述预设阈值时，点爆所述气囊。本实用新型的方案可根据有无佩带安全带的情况，决定是否点爆安全气囊，从而使安全气囊对乘员有较好保护效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及汽车被动安全系统控制技术。
背景技术
随着C-NCAP(China-New Car Assessment Program，中国新车评价规程)的实施，汽车消费者和汽车生产厂家对汽车的安全性越来越重视，汽车的安全系统就显得尤为重要；汽车的安全系统包括主动安全系统和被动安全系统，主动安全系统是指汽车防止发生事故的能力，如ABS(防抱死智能刹车系统)；而被动安全系统是指在万一发生事故的情况下，汽车保护乘员的能力，如座椅安全带以及安全气囊的保护装置，在汽车碰撞事故中，根据传感器检测到碰撞程度决定是否展开安全气囊和点爆安全带预紧器，从而保护乘员；在电子技术高速发展的今天，被动安全系统与主动安全系统的结合应用技术越来越成熟。
现有技术中，安全气囊主要包括：气囊控制器，外围碰撞传感器以及安全气囊内部的加速度传感器以及点火器；其中，外围碰撞传感器包括如安装于车身前端的正面碰撞传感器和安装于车身侧面的侧面碰撞传感器，用于检测汽车受到撞击的信号；而该安全气囊内部的加速度传感器则用于检测碰撞发生时车身的加速度值；气囊控制器安装于车身中央位置上，用于获取外围碰撞传感器检测到的撞击信号以及安全气囊内部的加速度传感器检测到的车身的加速度值，并根据这些信号分析确认之后，立即引爆气囊包内的点火器，使其发生爆炸，气囊里的固态氮粒迅速气化，大吹涨气囊，从而对驾乘员进行保护。
与此同时，气囊控制器还与前排安全带开关(即驾驶员和副驾驶位置的安全带开关)相连，在汽车受到撞击时，在安全气囊引爆的同时，气囊控制器可以使安全带预紧器点爆，从而收紧安全带，使乘员得到最优的保护效果。
然而，现有技术中，无论乘员是否佩带安全带，安全气囊点爆阈值都是一样的，这样在乘员没有佩带安全带时，安全气囊的引爆对乘员起不到很好的保 护作用，可能还会对乘员造成二次伤害；另外在乘员没有佩带安全带时，机械式安全带开关的安全带预紧器也可能会被引爆，这样造成安全带预紧器的维修成本增加。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：提供一种可根据有无佩带安全带的情况，决定是否点爆安全气囊，从而使安全气囊对乘员有较好保护效果的被动安全系统。
为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：
一种被动安全系统，包括：
气囊控制器，集成有加速度传感器；
气囊，与所述气囊控制器连接；
安全带开关，与所述气囊控制器连接；
所述安全带开关为电阻式的安全带开关，所述电阻式的安全带开关至少具有第一状态和第二状态；其中，所述第一状态表示乘员佩戴安全带，所述第二状态表示乘员没有佩戴安全带；
所述气囊控制器在所述安全带开关处于所述第一状态，且所述加速度传感器检测到的碰撞强度达到一预设阈值时，不点爆所述气囊；
所述气囊控制器在所述安全带开关处于所述第二状态，且所述加速度传感器检测到的碰撞强度达到所述预设阈值时，点爆所述气囊。
其中，所述预设阈值为19km/h。
其中，上述被动安全系统还包括：
安全带预紧器，与所述气囊控制器连接，所述气囊控制器在所述安全带开关处于所述第二状态时，不点爆所述安全带预紧器。
其中，所述加速度传感器包括：
第一加速度传感器，与车身呈第一角度，用于检测车身在所述第一角度方向上的第一加速度信号；
第二加速度传感器，与车身呈第二角度，用于检测车身在所述第二角度方向上的第二加速度信号；
所述气囊控制器还集成有：处理器，分别与所述第一加速度传感器和所述第二加速度传感器连接，用于对所述一加速度信号沿X方向和Y方向进行正交分解，得到X方向的第一分解信号和Y方向的第一分解信号；并对所述第二加速度信号沿X方向和Y方向进行正交分解，得到X方向的第二分解信号和Y方向的第二分解信号；若所述X方向的第一分解信号与所述X方向的所述第二分解信号一致或者所述Y方向的第一分解信号与所述Y方向的所述第二分解信号一致，则所述第一加速度信号和所述第二加速度信号是安全的，否则所述第一加速度信号和所述第二加速度信号是不可靠的。
其中，所述第一角度为30°，所述第二角度为120°。
其中，所述气囊控制器还集成有：
电子稳定程序ESP传感器，与所述处理器连接，用于检测车身横摆角速度和车身加速度，并为所述处理器提供车身姿态信号。
其中，上述被动安全系统还包括：
电阻式的副驾驶气囊锁止开关，与所述气囊控制器连接，所述副驾驶气囊锁止开关至少具有副驾驶气囊使能状态和副驾驶气囊锁止状态；
在所述副驾驶气囊锁止开关处于使能状态时，所述气囊控制器在所述安全带开关处于所述第一状态，所述碰撞强度达到所述预设阈值时，不点爆副驾驶气囊，在所述安全带开关处于所述第二状态，所述碰撞强度达到所述预设阈值时，点爆所述副驾驶气囊；
在所述副驾驶气囊锁止开关处于锁止状态时，所述气囊控制器不点爆副驾驶气囊。
其中，上述被动安全系统还包括：
第一指示灯，与所述气囊控制器连接，用于指示所述副驾驶气囊处于使能状态；
第二指示灯，与所述气囊控制器连接，用于指示所述副驾驶气囊处于锁止状态。
其中，所述电阻式的副驾驶气囊锁止开关的使能状态为：阻值为800Ω的状态；所述电阻式的副驾驶气囊锁止开关的锁止状态为：阻值为100Ω的状态。
其中，所述电阻式的安全带开关的第一状态为：阻值为100Ω的状态；所 述电阻式的安全带开关的第二状态为：阻值为800Ω的状态。
本实用新型的上述技术方案具有如下有益效果：
上述方案通过在乘员佩带了安全带的情况下，碰撞强度达到该预设阈值时，则只需要安全带正常收紧，固定乘员，从而对乘员起到保护作用，没必要使气囊点爆，减少浪费；若乘员没有佩带安全带，若碰撞强度达到该预设阈值时，则需要点爆气囊，从而对乘员进行保护；相比于现有技术，无论乘员是否佩带安全带，均用同一点爆阈值的情况，提高了安全气囊保护性能，减小维修成本。
附图说明
图1为本实用新型的被动安全系统的整体结构图；
图2为图1所示系统中的气囊控制器的具体结构图。
具体实施方式
如图1、图2所示，本实用新型的汽车的被动安全系统，包括：
气囊控制器，集成有加速度传感器；
气囊，与所述气囊控制器连接；
安全带开关，与所述气囊控制器连接；其中，
所述安全带开关为电阻式的安全带开关，所述电阻式的安全带开关至少具有第一状态和第二状态；其中，所述第一状态表示乘员佩戴安全带，所述第二状态表示乘员没有佩戴安全带；
所述气囊控制器在所述安全带开关处于所述第一状态，且所述加速度传感器检测到的碰撞强度达到一预设阈值时，不点爆所述气囊；
所述气囊控制器在所述安全带开关处于所述第二状态，且所述加速度传感器检测到的碰撞强度达到所述预设阈值时，点爆所述气囊。
这里的气囊既可以是驾驶员正面的气囊，也可以是副驾驶正面的气囊；
优选的，这里的预设阈值为19km/h，该预设阈值是考虑到乘员没有佩带安全带的情况下，得到的碰撞经验值；
若乘员佩带了安全带，碰撞强度达到该预设阈值时，则只需要安全带正常 收紧，固定乘员，从而对乘员起到保护作用，没必要使气囊点爆，减少浪费；
若乘员没有佩带安全带，若碰撞强度达到该预设阈值时，则需要点爆气囊，从而对乘员进行保护；
换句话说，乘员在佩带安全带时的气囊点爆阈值要高于乘员没有佩带安全带时的气囊点爆阈值，这样就可以使在较低的碰撞速度下，若乘员佩带了安全带，则利用安全带的正常保护作用保护乘员，不必点爆气囊，减少浪费；若乘员没有佩带安全带，则点爆气囊，从而对乘员进行有效保护；
相比于现有技术，无论乘员是否佩带安全带，均用同一点爆阈值的情况，提高了安全气囊保护性能，减小维修成本。
下面是考虑到乘员没有佩带安全带的情况，气囊控制器的标定试验矩阵：
| 序号 | 碰撞速度 | 壁障类型 | 佩带安全带 | 没有佩带安全带 |
| 1 | 13km/h | 刚性壁，0° | 不点火 | 不点火 |
| 2 | 19km/h | 刚性壁，0° | 不点火 | 点火 |
| 3 | 25km/h | 刚性壁，0° | 点火 | 点火 |
另外，上述的被动安全系统，还包括：
安全带预紧器，与所述气囊控制器连接，所述气囊控制器在所述安全带开关处于所述第二状态时，不点爆所述安全带预紧器。这样，在乘员没有佩带安全带的情况下，限制点爆安全带预紧器，在维修时不用更换预紧器，减少了维修费用；
当然，若乘员佩带了安全带，则在前面碰撞和后面碰撞过程中，会按照正常方式点爆安全带预紧器(即在气囊点爆的同时，点爆安全带预紧器)，从而收紧安全带，减小乘员向前或向后运动，以保护乘员。其中，安全带预紧器可选用烟火式的，与气囊控制器点火回路相连，来自气囊控制器的点火信号点燃预紧器总成内的燃料，释放的气体转动预紧器线轴，因此安全带被拧紧。
再如图2所示，上述加速度传感器包括：
第一加速度传感器，与车身呈第一角度，用于检测车身在所述第一角度方向上的第一加速度信号；
第二加速度传感器，与车身呈第二角度，用于检测车身在所述第二角度方向上的第二加速度信号；
所述气囊控制器还集成有：
处理器，分别与所述第一加速度传感器和所述第二加速度传感器连接，用于对所述一加速度信号沿X方向和Y方向进行正交分解，得到X方向的第一分解信号和Y方向的第一分解信号；并对所述第二加速度信号沿X方向和Y方向进行正交分解，得到X方向的第二分解信号和Y方向的第二分解信号；若所述X方向的第一分解信号与所述X方向的所述第二分解信号一致或者所述Y方向的第一分解信号与所述Y方向的所述第二分解信号一致，则所述第一加速度信号和所述第二加速度信号是安全的，否则所述第一加速度信号和所述第二加速度信号是不可靠的。
其中，该处理器具有10位的数据输出，兼容SPI串行接口，采用Freescale公司的系统ASIC芯片，为气囊控制器提供电源，存储能量，提供电阻式的安全带开关接口，外围碰撞传感器接口和安全算法，其中，上述对第一加速度信号和第二加速度信号的正交分解和比较就是安全算法的内容。
其中，所述第一角度为30°，所述第二角度为120°，这样在气囊控制器内部集成与车身呈30°角的加速度传感器和与车身呈120°角的加速度传感器，且利用上述处理器的安全算法，实现碰撞信号的安全功能，从而可以省去原有的安全传感器，降低气囊控制器的成本。
进一步的，所述气囊控制器还集成有：
电子稳定程序ESP传感器，与所述处理器连接，用于检测车身横摆角速度和车身加速度，并为所述处理器提供车身姿态信号；这样气囊控制器中集成该ESP传感器，实现机械结构的集成，共用同一控制器壳体和同一PCB板，实现电子元件和功能的集成，相同的供电电路、微控制器和EPPROM；同时气囊控制器还具有2路CAN接收器，在功能上实现传感器信号的共享。
这里的ESP传感器采用Bosch的SMI540芯片，集成了横向加速度传感器、纵向加速度传感器和偏航率传感器，其中偏航率测量范围是±160°/S，加速度测量精度是±2g，具有10位的数据输出，兼容SPI串行通信。
再如图1所示，上述被动安全系统还包括有：
电阻式的副驾驶气囊锁止开关，与所述气囊控制器连接，所述副驾驶气囊锁止开关至少具有副驾驶气囊使能状态和副驾驶气囊锁止状态；
在所述副驾驶气囊锁止开关处于使能状态时，所述气囊控制器在所述安全带开关处于所述第一状态(即佩带安全带的状态)，所述碰撞强度达到所述预设阈值时，不点爆副驾驶气囊，在所述安全带开关处于所述第二状态，所述碰撞强度达到所述预设阈值时，点爆所述副驾驶气囊；
在所述副驾驶气囊锁止开关处于锁止状态时，所述气囊控制器不点爆副驾驶气囊，这样可以在副驾驶位置上没有乘员时，可以手动的方式置副驾驶气囊锁止开关为锁止状态，即使发生碰撞，该副驾驶正面的气囊也不会被点爆，从而减少了浪费；当然，若副驾驶气囊锁止开关处于使能状态，且副驾驶位置有乘员的情况，还可以根据具体乘员是否佩带安全带的情况和碰撞强度决定是否点爆副驾驶气囊，从而达到即不浪费气囊，又对乘员进行最优保护的效果。
该被动安全系统还包括：与此副驾驶气囊锁止开关的状态相应的第一指示灯和第二指示灯，其中：
所述第一指示灯，与所述气囊控制器连接，用于指示所述副驾驶气囊处于使能状态；
所述第二指示灯，与所述气囊控制器连接，用于指示所述副驾驶气囊处于锁止状态。
具体的，该第一指示灯和该第二指示灯可设置于中控面板上，第一指示灯代表PAB(副驾驶气囊)使能，发生碰撞后，PAB能正常被点爆。第二指示灯代表PAB锁止，一旦发生碰撞，PAB不会被点爆PAB使能。设计2个指示灯，不论PAB开关处于何种状态，2个指示灯必有一个被点亮，如果2个都亮或2个都不亮，证明系统存在故障。这种设计对驾驶者来说更加直观，对于用户不需要记忆，更容易判断系统当前的状态，防止指示灯出现故障，而驾驶员无法察觉的情况，提高了提醒装置的可靠性，方便了驾驶员的操作。
具体的，所述电阻式的副驾驶气囊锁止开关的使能状态为：阻值为800Ω的状态；所述电阻式的副驾驶气囊锁止开关的锁止状态为：阻值为100Ω的状态；PAB锁止开关选用100/800的电阻式开关，电阻误差在10％以内，提供三种状态：1、PAB使能，(此时开关应当处于800Ω电阻位上)2、PAB锁止(此时开关应当处于100Ω电阻位上)，3、开关失效(此时开关对地或者对电源短路等)。
而上述电阻式的安全带开关的第一状态为：阻值为100Ω的状态；所述电阻式的安全带开关的第二状态为：阻值为800Ω的状态。即安全带开关也选用100/800Ω的电阻式开关，提供三种安全带状态：1、佩带安全带(此时开关应当处于100Ω电阻位上)，2、没有佩带安全带(此时开关应当处于800Ω电阻位上)，3、安全带开关失效(此时开关对地或者对电源短路等)，该开关的电阻误差在10％以内；另外，在图1中还可以看出，气囊控制器还提供分别与两个安全带开关连接的5V的电源，以及与PAB锁止开关连接的5V的电源；且该气囊控制器中还具有一微控制器，该微控制器采用Infineon公司专用于安全系统的控制芯片，最大达到512K的代码flash，SPI缓冲通道，丰富的A/D转换接口。
另外，气囊控制器还需要与仪表、发动机EMS和车身控制器等通过CAN总线通信实现故障报警、碰撞断油和碰撞解锁等功能，还需要与ESP模块通过CAN总线通信，二者的通讯速率不同，但选用的CAN转发器相同，如可以选用NXP的TJA1041。
以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型实施例的范围。即凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化及修饰，均为本实用新型的专利范围所涵盖。
Claims (10)
1.一种被动安全系统，包括：
气囊控制器，集成有加速度传感器；
气囊，与所述气囊控制器连接；
安全带开关，与所述气囊控制器连接；其特征在于，
所述安全带开关为电阻式的安全带开关，所述电阻式的安全带开关至少具有第一状态和第二状态；其中，所述第一状态表示乘员佩戴安全带，所述第二状态表示乘员没有佩戴安全带；
所述气囊控制器在所述安全带开关处于所述第一状态，且所述加速度传感器检测到的碰撞强度达到一预设阈值时，不点爆所述气囊；
所述气囊控制器在所述安全带开关处于所述第二状态，且所述加速度传感器检测到的碰撞强度达到所述预设阈值时，点爆所述气囊。
2.根据权利要求1所述的被动安全系统，其特征在于，所述预设阈值为19km/h。
3.根据权利要求1所述的被动安全系统，其特征在于，还包括：
安全带预紧器，与所述气囊控制器连接，所述气囊控制器在所述安全带开关处于所述第二状态时，不点爆所述安全带预紧器。
4.根据权利要求1所述的被动安全系统，其特征在于，所述加速度传感器包括：
第一加速度传感器，与车身呈第一角度，用于检测车身在所述第一角度方向上的第一加速度信号；
第二加速度传感器，与车身呈第二角度，用于检测车身在所述第二角度方向上的第二加速度信号；
所述气囊控制器还集成有：处理器，分别与所述第一加速度传感器和所述第二加速度传感器连接，用于对所述一加速度信号沿X方向和Y方向进行正交分解，得到X方向的第一分解信号和Y方向的第一分解信号；并对所述第二加速度信号沿X方向和Y方向进行正交分解，得到X方向的第二分解信号和Y方向的第二分解信号；若所述X方向的第一分解信号与所述X方向的所述第二分解信号一致或者所述Y方向的第一分解信号与所述Y方向的所述第二分解信号一致，则所述第一加速度信号和所述第二加速度信号是安全的，否则所述第一加速度信号和所述第二加速度信号是不可靠的。
5.根据权利要求4所述的被动安全系统，其特征在于，所述第一角度为30°，所述第二角度为120°。
6.根据权利要求5所述的被动安全系统，其特征在于，所述气囊控制器还集成有：
电子稳定程序ESP传感器，与所述处理器连接，用于检测车身横摆角速度和车身加速度，并为所述处理器提供车身姿态信号。
7.根据权利要求1所述的被动安全系统，其特征在于，还包括：
电阻式的副驾驶气囊锁止开关，与所述气囊控制器连接，所述副驾驶气囊锁止开关至少具有副驾驶气囊使能状态和副驾驶气囊锁止状态；
在所述副驾驶气囊锁止开关处于使能状态时，所述气囊控制器在所述安全带开关处于所述第一状态，所述碰撞强度达到所述预设阈值时，不点爆副驾驶气囊，在所述安全带开关处于所述第二状态，所述碰撞强度达到所述预设阈值时，点爆所述副驾驶气囊；
在所述副驾驶气囊锁止开关处于锁止状态时，所述气囊控制器不点爆副驾驶气囊。
8.根据权利要求7所述的被动安全系统，其特征在于，还包括：
第一指示灯，与所述气囊控制器连接，用于指示所述副驾驶气囊处于使能状态；
第二指示灯，与所述气囊控制器连接，用于指示所述副驾驶气囊处于锁止状态。
9.根据权利要求7或8所述的被动安全系统，其特征在于，所述电阻式的副驾驶气囊锁止开关的使能状态为：阻值为800Ω的状态；所述电阻式的副驾驶气囊锁止开关的锁止状态为：阻值为100Ω的状态。
10.根据权利要求1所述的被动安全系统，其特征在于，所述电阻式的安全带开关的第一状态为：阻值为100Ω的状态；所述电阻式的安全带开关的第二状态为：阻值为800Ω的状态。
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