CN2716089Y

CN2716089Y - 汽车乘员被动安全综合控制装置

Info

Publication number: CN2716089Y
Application number: CN 200420081549
Authority: CN
Inventors: 刘焱
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-08-10
Filing date: 2004-08-10
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2014-08-10

Abstract

本实用新型涉及一种汽车乘员被动安全综合控制装置。通过将三维正交方向的三个加速度传感器、汽车翻滚传感器、ADC、CPU、闪烁存储器、自诊断和保护模块状态检测电路以及给保护模块提供触发能量的执行电路集成在一个模块内，实现控制汽车内所有被动安全模块的功能，节约了成本，同时也降低了以前分散的被动安全模块控制器和传感器在车内的布局难度。本汽车乘员被动安全综合控制装置安装于汽车底盘上，在汽车的仪表板中间的下方位置，可以有效避免因局部撞击误触发被动安全保护模块。

Description

汽车乘员被动安全综合控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种汽车乘员被动安全综合控制装置。尤其是将加速度传感器、电子控制单元(ECU)、执行电路及保险传感器集成在一个模块内，统一控制汽车内所有现有被动安全部件的控制装置。

背景技术

汽车乘员被动安全技术已经为人们所熟知，现在汽车上的前撞安全气囊、预收紧安全带、侧撞气囊等都属于被动安全技术的应用。这些部件有一个共同特点，就是分为控制器和保护模块两大部分。控制器有机械式和电子式两种，作用是判断汽车是否已发生碰撞及碰撞的强度，选择适当的点火或者启动时机，通过强电流或者机械能量，引发保护模块中的反应装置。保护模块是由控制器触发，通过化学反应，产生大量无毒气体，形成柔软的气囊来缓冲乘员和车内硬物的二次冲撞；也可由产生的化学热能转化为机械能，实施保护动作，如预收紧安全带。一般保护模块是一次性使用。上述二次冲撞是汽车撞车导致乘员受伤害的主要原因。

随着电子器件价格的降低和可靠性的提高，现在的被动安全控制器已经开始向电子式方向发展。如图1是现有汽车的被动安全部件的控制器结构图，由电子加速度传感器101、电子控制单元(ECU)102以及执行电路103组成。电子控制单元(ECU)102内包含模数转换器(ADC)、CPU及其软件、自诊断模块、还有用于记录事故/故障数据的闪烁存储器。执行电路103由晶闸管、贮能电容、保险传感器等组成。

汽车被动安全部件有：驾驶员前撞安全气囊、乘客前撞安全气囊、预收紧安全带、乘员侧撞气囊、汽车翻滚中保护头部的顶部气囊，这些汽车被动安全部件都是由控制器和保护模块两大部件组成。连接这两部件的线束因为技术领域不在此例，所以不包含在内。一套被动安全部件有一个控制器，因为这样的被动安全部件需要安装在车身的不同部位，相应的控制器也分布在不同的部位。图2为现有汽车的被动安全部件的控制器和保护模块的分布图，有：前撞气囊控制器201，驾驶员前撞气囊205，乘客前撞气囊206，预收紧安全带控制器202，预收紧安全带208，侧撞气囊控制器203，侧撞气囊207，顶部气囊控制器204，顶部气囊209，仪表板210。

上述的控制器分布存在以下3个缺点：

1.在汽车碰撞事故中，只有整车的运动状态发生突然变化，才会导致乘员和车内硬物的二次冲撞。如果汽车的局部被敲打变形，因为乘员和汽车间没有相对运动，就没有二次冲撞产生。因为被动安全部件是一次性的，成本高，还有被动安全部件有易导致乘员皮肤轻伤的缺点，所以要避免在这种局部变形情况下触发被动安全保护模块。从图2中可以看出分布在汽车外围的预收紧安全带控制器202、侧撞气囊控制器203就存在这种风险，因为这样的控制器所安装的位置决定不能有效区分碰撞是局部的还是整体的。

2.被动安全部件控制器因为可靠性的要求，对环境的温度、湿度、受雨淋等条件要求较高。此外，汽车内空间紧凑，这么多的被动安全部件控制器，给车身分布设计带来很大的难度。而且将来随着汽车技术的发展，还会增加更多的被动安全部件。

3.以上每一个控制器都有一个电子加速度传感器101、电子控制单元(ECU)102。这些单元在功能上是重复的，相当于提高了制造成本。

最近，国外的一个汽车零部件厂商推出了一种汽车被动安全系统控制装置分布形态：图3另一种汽车的被动安全部件的控制器及其传感器分布图，前撞碰撞传感器301和侧撞碰撞传感器302分布在汽车外围，顶部翻滚传感器304，通过线束将传感器信号传给电子控制单元(ECU)303，在电子控制单元(ECU)303内对传感器信号进行处理，同时控制汽车上的所有被动安全保护模块。但每一种被动安全保护部件需要一个专用的传感器，传感器的分布给车身设计带来了很大的不便，而且上述缺点1、2、3依然部分存在。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种汽车乘员被动安全综合控制装置，克服上述被动安全部件控制器方案的缺点，将加速度传感器、翻滚传感器、ECU、执行电路等所有部分集成在一起，以一个控制装置替代上述多个控制器或分布传感器，通过三个加速度传感器和一个翻滚传感器采集信号，由ECU及其软件判别撞车模式，统一控制触发汽车上所有的被动安全保护模块。

由于本综合控制装置将三个维度正交的加速度传感器、翻滚传感器、电子控制单元(ECU)、执行电路集成在一个模块内，大大节省了成本。而且减少了独立模块的数量，降低了汽车分布设计难度，节省了汽车内的空间。通过这些传感器、ECU实现更可靠的正向碰撞、侧向碰撞、斜撞、柱撞、后向追尾撞车、或者汽车翻滚的识别，从而达到控制所有的被动安全模块的目的。

本综合控制装置安装于汽车底盘上，在汽车的仪表板中间的下方位置。只有基于正确加速度信号采集点才能获得正确的信号，对汽车的运行状态做出正确的判断，这个安装位置可以直接感受汽车底盘的加速度变化，能正确反映汽车的运动状态，不会因为汽车局部撞击，误引发被动安全保护模块。

附图说明

图1，现有汽车的被动安全部件的控制器结构图；

图2，现有汽车的被动安全部件的控制器和保护模块的分布图；

图3，另一种汽车的被动安全部件的控制器及其传感器分布图；

图4，本汽车乘员被动安全综合控制装置的结构图；

图5，本汽车乘员被动安全综合控制装置的安装位置和外形图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来说明本实用新型的实施方法。

图4是本汽车乘员被动安全综合控制装置的结构图，它是由汽车运行方向加速度传感器401、汽车侧向加速度传感器402、垂直方向加速度传感器403，汽车翻滚传感器404，电子控制单元(ECU)410，多个保护模块的相应执行电路421-425组成。加速度传感器401、402、403都可以感受正向和负向加速度。

它的工作原理是：由于三维正交的三个加速度传感器通过矢量运算法可以得到汽车所有方向的加速度数据，对这些方向的加速度信号的处理，可以判断是否发生了碰撞，以及发生的是哪种类型的碰撞，如前向碰撞、侧向碰撞、斜撞、柱撞、或者后向追尾撞车等。一般撞车都是发生在水平方向，通过汽车垂直方向的加速度信号可以检测汽车在颠簸路面的行驶情况，可以防止颠簸路面误触发被动安全系统。汽车翻滚传感器404可以判断汽车是否发生翻滚，是顶部气囊209是否实施保护的依据。电子控制单元(ECU)410通过多路选择器411和模数转换器(ADC)412将上述传感器信号转换成数字信号，送给CPU及其软件413集中处理这些传感器送来的信号，判断是否发生了碰撞，以及碰撞类型、强度和碰撞发生的时间。因为这时413处理了多个方向的加速度信号，对汽车碰撞模式的识别能力比分散独立控制器的单一方向加速度信号强很多。用413处理后的结果通过驱动电路414相应控制前撞气囊执行电路421、侧撞气囊执行电路422、预收紧安全带执行电路423、顶部气囊执行电路424，以及其他座位相同名称的保护模块执行电路425等等。其他的座位都可以配置上述4种保护模块，图4中限于空间没有全部列出。电子控制单元(ECU)410控制这些保护模块，因为不同座位空间不同，发生二次碰撞的时机不同，触发这些保护模块的时刻也不同。自诊断和保护模块状态检测电路415自检本被动安全综合控制装置及所有的保护模块是否正常，在触发了保护模块后，检测保护模块是否已按时实施保护。415检测到有故障时，或者发生撞车时在闪烁存储器416中记录下这些现场数据，供事后分析用。执行电路421-425的电路原理和103一样，电子控制单元(ECU)410给晶闸管控制极施加电压脉冲，使晶闸管导通，释放贮能电容内的电能，触发保护模块。保险传感器是机械部件，在没有发生碰撞时将点火信号输出线短路接地，以防止被动安全系统保护模块被误触发。当受到g方向的减速度则解除点火信号输出线的短路接地。

由于本汽车乘员被动安全综合控制装置具有统一控制所有的包括前向碰撞气囊205、侧撞气囊207、预收紧安全带208、顶部气囊209等的作用，所采用的加速度传感器只有三个，汽车翻滚传感器和ECU各一个。如果使用图1的控制器至少需要四套以上的电子加速度传感器和电子控制单元(ECU)，在实际使用中一辆汽车内有多达十六个以上的被动安全保护模块。本汽车乘员被动安全综合控制装置在控制其中两个或两个以上的保护模块时，就具有很大的性能、成本、空间优势。

图5是本汽车乘员被动安全综合控制装置501安装位置和外形图，安装于汽车底盘上，在汽车的仪表板210中间的下方位置。只有基于正确加速度信号采集点才能获得正确的信号，对汽车的运行状态做出正确的判断，这个安装位置可以直接感受汽车底盘的加速度变化，能正确反映汽车的运动状态。

图2中的预收紧安全带控制器202、侧撞气囊控制器203安装于汽车的外围，如果局部发生冲击，尽管对乘员产生不了伤害，但也会误触发保护模块。如图2中，如果局部撞击发生的位置就在侧撞气囊控制器203所处的位置，203感受到的加速度会很大，从而触发侧撞气囊，但此时乘员和汽车并没有二次冲撞，此时属于误触发。而本汽车乘员被动安全综合控制装置及其安装方法可以有效防止这种误触发。

后来汽车车架、车身在设计时考虑到了碰撞吸能区和使乘员有足够生存空间的刚性区，发生局部侧撞时车身有一定的刚性。如果发生汽车侧撞事故，安装在汽车底盘上的本汽车乘员被动安全综合控制装置也可以迅速检测到侧向加速度，从而有效判断决定是否触发保护模块。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本实用新型所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种汽车乘员被动安全综合控制装置，包括三维正交方向的三个加速度传感器、汽车翻滚传感器、多路选择器、ADC、CPU、驱动电路、闪烁存储器、自诊断和保护模块状态检测电路、以及前撞气囊、侧撞气囊、预收紧安全带、顶部气囊这些被动安全部件的执行电路，其特征在于：上述被动安全综合控制装置的所有部分集成在一个模块内，由这个模块控制触发前撞气囊、侧撞气囊、预收紧安全带、顶部气囊。

2.如权利要求1所述的一种汽车乘员被动安全综合控制装置，其特征在于：通过三维正交方向的三个加速度传感器、汽车翻滚传感器，由ADC将这些传感器信号转换成数字信号，CPU及其软件对其进行处理，判断碰撞类型、碰撞强度、碰撞时间，控制触发汽车的被动安全保护模块。

3.如权利要求1所述的一种汽车乘员被动安全综合控制装置，其特征在于：这个综合控制装置安装在汽车底盘上，在汽车的仪表板中间下方的位置。

4.如权利要求1所述的一种汽车乘员被动安全综合控制装置，其特征在于：可以控制触发前撞气囊、侧撞气囊、预收紧安全带、顶部气囊中的两个或者两个以上，包含不同座位上的相同名称的保护模块。