CN111347992A - 一种汽车智能防撞吸能***及防撞吸能方法 - Google Patents

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CN111347992A CN202010237239.6A CN202010237239A CN111347992A CN 111347992 A CN111347992 A CN 111347992A CN 202010237239 A CN202010237239 A CN 202010237239A CN 111347992 A CN111347992 A CN 111347992A
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Abstract

本发明公开了一种汽车智能防撞吸能***及防撞吸能方法，防撞吸能***的结构包括车体；前部缓冲吸能单元，其安装在车体前端；后部缓冲吸能单元，其安装在车体后端；前部缓冲吸能单元和后部缓冲吸能单元与控制单元相接；声光报警单元，其安装在车体上，且与控制单元相接；前部雷达检测单元，其安装在前部缓冲吸能单元上；后部雷达检测单元，其安装在后部缓冲吸能单元上；数据处理单元，其安装在车体上，并与前部雷达检测单元和后部雷达检测单元相接；控制单元，其安装在车体上，且与数据处理单元通过相接。本发明能够在人工和自动模式下工作，在事故状态下，吸收汽车前、后方的碰撞能量，对车辆和人员起到更好的保护作用，提升汽车的被动安全性。

Description

一种汽车智能防撞吸能***及防撞吸能方法
技术领域
本发明属于汽车安全技术领域，更具体地说，本发明涉及一种汽车智能防撞吸能***及防撞吸能方法。
背景技术
汽车成为现代生活中的重要交通工具，在给人们出行带来了极大的方便的同时，交通事故带来的伤害也越来越严重。车辆高速碰撞瞬间释放的巨大能量对车辆本身的破坏和对司乘人员的伤害尤为明显。发生车辆碰撞的时候，目前主要依靠汽车车身的结构变形来吸收碰撞能量。由于空间尺寸有限，这种方式吸收碰撞能量受到限制，特别是在速度较大时，难以确保事故下的车辆和司乘人员的安全。可伸缩式缓冲吸能结构在发生碰撞事故时，吸能结构推出，能够突破汽车空间尺寸限制，依靠对缓冲材料的压缩吸收碰撞能量，并能够与结构变形吸能方式叠加使用可以大大地增加车辆和人员的安全性。现有的缓冲材料吸能结构仅限于汽车前部的保护，在高速路上发生多车连环事故，破坏力非常大，碰撞能量来自前后方，所以汽车前后方都有事故状态下的吸能需要。而且现有的可伸缩式的缓冲吸能装置采取简单的控制方式，在事故状态下，削弱了缓冲吸能装置的防撞功能。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种汽车智能防撞吸能***，
车体；
前部缓冲吸能单元，其安装在所述车体前端；后部缓冲吸能单元，其安装在所述车体后端；所述前部缓冲吸能单元和后部缓冲吸能单元通过电缆与控制单元相接；声光报警单元，其安装在所述车体上，且与所述控制单元通过电缆相接；前部雷达检测单元，其安装在所述前部缓冲吸能单元上；后部雷达检测单元，其安装在所述后部缓冲吸能单元上；数据处理单元，其安装在所述车体上，并与所述前部雷达检测单元和后部雷达检测单元通过电缆相接；控制单元，其安装在所述车体上，且与所述数据处理单元通过电缆相接。
优选的是，其中，所述前部缓冲吸能单元和后部缓冲吸能单元的结构相同；所述前部缓冲吸能单元、后部缓冲吸能单元的结构包括：
有杆气缸，其安装在所述车体的前端和后端；活塞杆，其设置在所述有杆气缸中；
后横梁，其安装在所述车体前端和后端；无杆气缸，其安装在所述后横梁上，所述无杆气缸中设置有活塞以及与活塞相接的滑块；减震器，其末端与所述滑块转动连接；
前横梁，其固定设置在所述活塞杆端部，且与所述减震器前端转动连接，所述前部雷达检测单元和后部雷达检测单元安装在前横梁上。
优选的是，其中，所述前横梁设置为弧形结构。
优选的是，其中，所述前部缓冲吸能单元和后部缓冲吸能单元的无杆气缸至少设置为两个。
优选的是，其中，所述减震器设置为液压弹簧复合减震器。
优选的是，其中，汽车智能防撞吸能***的防撞吸能方法包括以下步骤：
步骤一、前部雷达检测单元和后部雷达检测单元通过毫米波或纳米波的方式实时检测，获得车体与前方障碍物的相对速度
Figure BDA0002431401950000021
与前方障碍物的最小距离
Figure BDA0002431401950000022
与后方障碍物的相对速度
Figure BDA0002431401950000023
与后方障碍物的最小距离
Figure BDA0002431401950000024
并将检测数据实时传输到数据处理单元；
步骤二、数据处理单元实时接收前部雷达检测单元和后部雷达检测单元的检测数据，计算
Figure BDA0002431401950000025
和
Figure BDA0002431401950000026
和
Figure BDA0002431401950000027
并将
Figure BDA0002431401950000028
和
Figure BDA0002431401950000029
分别与
Figure BDA00024314019500000210
进行比较，其中Δt表示前部缓冲吸能单元和后部缓冲吸能单元完全推出需要的时间，L表示前部缓冲吸能单元和后部缓冲吸能单元完全推出时的长度，k表示报警裕量，且k≥1，
Figure BDA00024314019500000211
表示前部缓冲吸能单元启动报警时车体与前方障碍物的最小距离，
Figure BDA0002431401950000031
表示后部缓冲吸能单元启动报警时车体与后方障碍物的最小距离，即
Figure BDA0002431401950000032
和
Figure BDA0002431401950000033
表示报警限值；
步骤三、根据
Figure BDA0002431401950000034
和
Figure BDA0002431401950000035
和
Figure BDA0002431401950000036
分别与
Figure BDA0002431401950000037
的比较结果，汽车智能防撞吸能***具有以下六个工作状态：
如果满足
Figure BDA0002431401950000038
控制单元启动声光报警单元发出前方障碍物报警信息；驾驶员判断车辆是否处于危险状态，如果未处于危险状态，则解除报警；如果驾驶员判断车辆处于危险状态，手动控制提前推出前部缓冲吸能单元，也可不干预前部缓冲吸能单元的推出；
如果满足
Figure BDA0002431401950000039
控制单元启动前部缓冲吸能单元推出并通过声光报警单元报警，驾驶员判断车辆是否处于危险状态，如果未处于危险状态，报警解除，中断前部缓冲吸能单元的推出；如果驾驶员判断汽车处于危险状态，手动控制推出前部缓冲吸能单元，也可不干预前部缓冲吸能单元的推出；
如果满足
Figure BDA00024314019500000310
控制单元启动声光报警单元发出后方障碍物报警信号，驾驶员判断车辆是否处于危险状态，如果未处于危险状态，解除报警；如果驾驶员判断车辆处于危险状态，手动控制提前推出后部缓冲吸能单元，也可不干预后部缓冲吸能单元的推出；
如果满足
Figure BDA00024314019500000311
控制单元启动后部缓冲吸能单元推出并通过声光报警单元报警，驾驶员判断车辆是否处于危险状态，如果未处于危险状态，解除报警，同时中断后部缓冲吸能单元的推出；如果驾驶员判断汽车处于危险状态，手动控制推出后部缓冲吸能单元，也可不干预后部缓冲吸能单元的推出；
如果满足
Figure BDA00024314019500000312
控制单元发出前部复位指令，推出的前部缓冲吸能单元缩回车体，完成复位，且驾驶员可在任何状态下发出前部缓冲吸能单元复位指令；
如果满足
Figure BDA00024314019500000313
控制单元发出后部复位指令，推出的后部缓冲吸能单元缩回车体，完成复位，且驾驶员可在任何状态下发出后部缓冲吸能单元复位指令。
优选的是，其中，所述报警裕量k≥1，即有报警限值
Figure BDA00024314019500000314
Figure BDA0002431401950000041
和报警限值
Figure BDA0002431401950000042
这种设置的报警限值能使车体和人员处于安全状态下。
本发明至少包括以下有益效果：本发明设计了一种汽车智能吸能防撞***，能够在人工或自动模式下工作，在事故状态下，吸收来自汽车前、后方的碰撞能量，对车辆和人员起到更好的保护作用，提升汽车的被动安全性。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明：
图1为本发明提供的汽车智能防撞吸能***结构示意图；
图2为本发明提供的汽车智能防撞吸能***工作原理示意图；
图3为本发明提供的汽车智能防撞吸能***前部缓冲吸能单元和后部缓冲吸能单元推出状态示意图；
图4为本发明提供的汽车智能防撞吸能***前部缓冲吸能单元和后部缓冲吸能单元复位状态示意图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1-4所示：本发明的一种汽车智能防撞吸能***，包括：
车体8；
前部缓冲吸能单元6，其安装在所述车体8前端；后部缓冲吸能单元7，其安装在所述车体8后端；所述前部缓冲吸能单元6和后部缓冲吸能单元7通过电缆与控制单元4相接；声光报警单元5，其安装在所述车体8上，且与所述控制单元4通过电缆相接；前部雷达检测单元1，其安装在所述前部缓冲吸能单元6上；后部雷达检测单元2，其安装在所述后部缓冲性吸能单元7上；数据处理单元3，其安装在所述车体8上，并与所述前部雷达检测单元1和后部雷达检测单元2通过电缆相接；控制单元4，其安装在所述车体8上，且与所述数据处理单元3通过电缆相接。
工作原理：前部雷达检测单元1和后部雷达检测单元2用于检测车体8与前方、后方障碍物的相对速度
Figure BDA0002431401950000051
与前方、后方障碍物的最小距离
Figure BDA0002431401950000052
并将检测数据实时传输到数据处理单元3，数据处理单元3实时接收前部雷达检测单元1和后部雷达检测单元2的检测数据；数据处理单元3通过接受得到的数据计算
Figure BDA0002431401950000053
和
Figure BDA0002431401950000054
和
Figure BDA0002431401950000055
并分别将计算结果与
Figure BDA0002431401950000056
进行比较；控制单元4用于控制声光报警单元5报警，并同时根据
Figure BDA0002431401950000057
和
Figure BDA0002431401950000058
和
Figure BDA0002431401950000059
与
Figure BDA00024314019500000510
的比较结果，控制前部缓冲吸能单元6和后部缓冲吸能单元7的推出；即当
Figure BDA00024314019500000511
时，控制单元4启动声光报警单元5发出前方障碍物信号；当
Figure BDA00024314019500000512
控制单元4启动前部缓冲吸能单元6推出并通过声光报警单元5报警；当
Figure BDA00024314019500000513
控制单元4启动声光报警单元5发出后方障碍物报警信号；当
Figure BDA00024314019500000514
控制单元4启动后部缓冲吸能单元7推出并通过声光报警单元5报警；当
Figure BDA00024314019500000515
控制单元4发出前部复位指令，推出的前部缓冲吸能单元6缩回车体，完成复位；当
Figure BDA00024314019500000516
控制单元4发出后部复位指令，推出的后部缓冲吸能7单元缩回车体，完成复位；并且在整个过程中，驾驶人员都可以人为控制前部缓冲吸能单元6和后部缓冲吸能单元7是否推出。
在上述技术方案中，所述前部缓冲吸能单元6和后部缓冲吸能单元7的结构相同；所述前部缓冲吸能单元6、后部缓冲吸能单元7的结构包括：
有杆气缸65，其安装在所述车体8的前端和后端；活塞杆651，其设置在所述有杆气缸65中；
后横梁63，其安装在所述车体8前端和后端；无杆气缸64，其安装在所述后横梁63上，所述无杆气缸中设置有活塞642；滑块641，其与所述活塞642固定连接；减震器62，其末端与所述滑块641转动连接；
前横梁61，其固定设置在所述活塞杆651端部，且与所述减震器62前端转动连接；所述前部雷达检测单元1和后部雷达检测单元2安装在前横梁61上。
在车体8与障碍物发生碰撞前，控制单元4控制有杆气缸65和无杆气缸64启动，使活塞杆651和减震器62快速将前横梁61推出，因此前横梁61是碰撞的直接受力面；活塞杆651的运作同时使连接在其上的减震器62推出，前横梁61将碰撞能量传递给减震器62、无杆气缸64和有杆气缸65，减震器62与活塞杆651构成爪型结构，因此前部缓冲吸能单元6和后部缓冲吸能单元7可以对车体前方和后方正向和非正向碰撞能量进行有效的吸收，活塞642在碰撞时，减震器62推动活塞642在无杆气缸64内左右运动，活塞642压缩无杆气缸64内的气体做功，吸收碰撞能量，这种设置不仅油杆气缸能在正向缓冲吸收碰撞能量，而且通过活塞642压缩无杆气缸64内气体，将碰撞产生的能量向车体8两侧缓冲吸收，提高了汽车智能防撞吸能***的防撞吸能效果。
在上述技术方案中，所述前横梁61设置为弧形结构，这种设置使得车体8可以避免发生侧向碰撞，对侧向方向上对车体8进行保护。
在上述技术方案中，所述前部缓冲吸能单元6和后部缓冲吸能单元7的无杆气缸4至少设置为两个。
在上述技术方案中，所述减震器62设置为液压弹簧复合减震器，前部缓冲吸能单元6和后部缓冲吸能单元7采用气压、液压、弹簧的复合减震结构，使得减震器62与有杆气缸65和无杆气缸64在碰撞时共同吸收碰撞能量，提高了前部缓冲吸能单元6和后部缓冲吸能单元7的缓冲吸能效果。
在上述技术方案中，汽车智能防撞吸能***的防撞吸能方法包括以下步骤：
步骤一、前部雷达检测单元1和后部雷达检测单元2通过毫米波或纳米波的方式实时检测，获得车体8与前方障碍物的相对速度
Figure BDA0002431401950000061
与前方障碍物的最小距离
Figure BDA0002431401950000062
与后方障碍物的相对速度
Figure BDA0002431401950000063
与后方障碍物的最小距离
Figure BDA0002431401950000064
并将检测数据实时传输到数据处理单元3；
步骤二、数据处理单元3实时接收前部雷达检测单元1和后部雷达检测单元2的检测数据，计算
Figure BDA0002431401950000065
和
Figure BDA0002431401950000066
和
Figure BDA0002431401950000067
并将
Figure BDA0002431401950000068
和
Figure BDA0002431401950000069
分别与
Figure BDA00024314019500000610
进行比较，其中Δt表示前部缓冲吸能单元6和后部缓冲吸能单元7完全推出需要的时间，L表示前部缓冲吸能单元6和后部缓冲吸能单元7完全推出时的长度，k表示报警裕量，且k≥1，
Figure BDA0002431401950000071
表示前部缓冲吸能单元6启动报警时车体8与前方障碍物的最小距离，
Figure BDA0002431401950000072
表示后部缓冲吸能单元7启动报警时车体8与后方障碍物的最小距离，即
Figure BDA0002431401950000073
和
Figure BDA0002431401950000074
表示报警限值；
步骤三、如表1所示的汽车智能防撞吸能***所具有的六个工作状态：
如果满足
Figure BDA0002431401950000075
控制单元4启动声光报警单元5发出前方障碍物报警信息；驾驶员判断车辆是否处于危险状态，如果未处于危险状态，则解除报警；如果驾驶员判断车辆处于危险状态，手动控制提前推出前部缓冲吸能单元6，也可不干预前部缓冲吸能单元6的推出；
如果满足
Figure BDA0002431401950000076
控制单元4启动前部缓冲吸能单元6推出并通过声光报警单元5报警，驾驶员判断车辆是否处于危险状态，如果未处于危险状态，报警解除，中断前部缓冲吸能单元6的推出；如果驾驶员判断汽车处于危险状态，手动控制推出前部缓冲吸能单元6，也可不干预前部缓冲吸能单元6的推出；
如果满足
Figure BDA0002431401950000077
控制单元4启动声光报警单元5发出后方障碍物报警信号，驾驶员判断车辆是否处于危险状态，如果未处于危险状态，解除报警；如果驾驶员判断车辆处于危险状态，手动控制提前推出后部缓冲吸能单元7，也可不干预后部缓冲吸能单元7的推出；
如果满足
Figure BDA0002431401950000078
控制单元4启动后部缓冲吸能单元7推出并通过声光报警单元5报警，驾驶员判断车辆是否处于危险状态，如果未处于危险状态，解除报警，同时中断后部缓冲吸能单元7的推出；如果驾驶员判断汽车处于危险状态，手动控制推出后部缓冲吸能单元7，也可不干预后部缓冲吸能单元7的推出；
如果满足
Figure BDA0002431401950000079
控制单元4发出前部复位指令，推出的前部缓冲吸能单元6缩回车体，完成复位，且驾驶员可在任何状态下发出前部缓冲吸能单元6复位指令；
如果满足
Figure BDA00024314019500000710
控制单元4发出后部复位指令，推出的后部缓冲吸能单元7缩回车体，完成复位，且驾驶员可在任何状态下发出后部缓冲吸能单元7复位指令。
在上述技术方案中，所述报警裕量k≥1，即有报警限值
Figure BDA0002431401950000081
Figure BDA0002431401950000082
和报警限值
Figure BDA0002431401950000083
这种设置的报警限值能使车体8和人员处于安全状态下。
表1汽车智能防撞吸能***六个工作状态下的各单元功能表
Figure BDA0002431401950000084
Figure BDA0002431401950000091
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (7)

1.一种汽车智能防撞吸能***，其特征在于，包括：
车体；
前部缓冲吸能单元，其安装在所述车体前端；后部缓冲吸能单元，其安装在所述车体后端；所述前部缓冲吸能单元和后部缓冲吸能单元通过电缆与控制单元相接；声光报警单元，其安装在所述车体上，且与所述控制单元通过电缆相接；前部雷达检测单元，其安装在所述前部缓冲吸能单元上；后部雷达检测单元，其安装在所述后部缓冲吸能单元上；数据处理单元，其安装在所述车体上，并与所述前部雷达检测单元和后部雷达检测单元通过电缆相接；控制单元，其安装在所述车体上，且与所述数据处理单元通过电缆相接。
2.如权利要求1所述的汽车智能防撞吸能***，其特征在于，所述前部缓冲吸能单元和后部缓冲吸能单元的结构相同；所述前部缓冲吸能单元、后部缓冲吸能单元的结构包括：
有杆气缸，其安装在所述车体的前端和后端；活塞杆，其设置在所述有杆气缸中；
后横梁，其安装在所述车体前端和后端；无杆气缸，其安装在所述后横梁上，所述无杆气缸中设置有活塞以及与活塞相接的滑块；减震器，其末端与所述滑块转动连接；
前横梁，其固定设置在所述活塞杆端部，且与所述减震器前端转动连接，所述前部雷达检测单元和后部雷达检测单元安装在前横梁上。
3.如权利要求2所述的汽车智能防撞吸能***，其特征在于，所述前横梁设置为弧形结构。
4.如权利要求2所述的汽车智能防撞吸能***，其特征在于，所述前部缓冲吸能单元和后部缓冲吸能单元的无杆气缸至少设置为两个。
5.如权利要求2所述的汽车智能防撞吸能***，其特征在于，所述减震器设置为液压弹簧复合减震器。
6.一种利用权利要求1-5任一项所述的汽车智能防撞吸能***进行防撞吸能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、前部雷达检测单元和后部雷达检测单元通过毫米波或纳米波的方式实时检测，获得车体与前方障碍物的相对速度
Figure FDA0002431401940000021
与前方障碍物的最小距离
Figure FDA0002431401940000022
与后方障碍物的相对速度
Figure FDA0002431401940000023
与后方障碍物的最小距离
Figure FDA0002431401940000024
并将检测数据实时传输到数据处理单元；
步骤二、数据处理单元实时接收前部雷达检测单元和后部雷达检测单元的检测数据，计算
Figure FDA0002431401940000025
和
Figure FDA0002431401940000026
和
Figure FDA0002431401940000027
并将
Figure FDA0002431401940000028
和
Figure FDA0002431401940000029
分别与
Figure FDA00024314019400000210
进行比较，其中Δt表示前部缓冲吸能单元和后部缓冲吸能单元完全推出需要的时间，L表示前部缓冲吸能单元和后部缓冲吸能单元完全推出时的长度，k表示报警裕量，且k≥1，
Figure FDA00024314019400000211
表示前部缓冲吸能单元启动报警时车体与前方障碍物的最小距离，
Figure FDA00024314019400000212
表示后部缓冲吸能单元启动报警时车体与后方障碍物的最小距离，即
Figure FDA00024314019400000213
和
Figure FDA00024314019400000214
表示报警限值；
步骤三、根据
Figure FDA00024314019400000215
和
Figure FDA00024314019400000216
和
Figure FDA00024314019400000217
分别与
Figure FDA00024314019400000218
的比较结果，汽车智能防撞吸能***具有以下六个工作状态：
如果满足
Figure FDA00024314019400000219
控制单元启动声光报警单元发出前方障碍物报警信息；驾驶员判断车辆是否处于危险状态，如果未处于危险状态，则解除报警；如果驾驶员判断车辆处于危险状态，手动控制提前推出前部缓冲吸能单元，也可不干预前部缓冲吸能单元的推出；
如果满足
Figure FDA00024314019400000220
控制单元启动前部缓冲吸能单元推出并通过声光报警单元报警，驾驶员判断车辆是否处于危险状态，如果未处于危险状态，报警解除，中断前部缓冲吸能单元的推出；如果驾驶员判断汽车处于危险状态，手动控制推出前部缓冲吸能单元，也可不干预前部缓冲吸能单元的推出；
如果满足
Figure FDA00024314019400000221
控制单元启动声光报警单元发出后方障碍物报警信号，驾驶员判断车辆是否处于危险状态，如果未处于危险状态，解除报警；如果驾驶员判断车辆处于危险状态，手动控制提前推出后部缓冲吸能单元，也可不干预后部缓冲吸能单元的推出；
如果满足
Figure FDA00024314019400000222
控制单元启动后部缓冲吸能单元推出并通过声光报警单元报警，驾驶员判断车辆是否处于危险状态，如果未处于危险状态，解除报警，同时中断后部缓冲吸能单元的推出；如果驾驶员判断汽车处于危险状态，手动控制推出后部缓冲吸能单元，也可不干预后部缓冲吸能单元的推出；
如果满足
Figure FDA0002431401940000031
控制单元发出前部复位指令，推出的前部缓冲吸能单元缩回车体，完成复位，且驾驶员可在任何状态下发出前部缓冲吸能单元复位指令；
如果满足
Figure FDA0002431401940000032
控制单元发出后部复位指令，推出的后部缓冲吸能单元缩回车体，完成复位，且驾驶员可在任何状态下发出后部缓冲吸能单元复位指令。
7.如权利要求5所述的汽车智能防撞吸能***的防撞吸能方法，其特征在于，所述报警裕量k≥1，即有报警限值
Figure FDA0002431401940000033
和报警限值
Figure FDA0002431401940000034
这种设置的报警限值能使车体和人员处于安全状态下。
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