CN112172724A

CN112172724A - 使安全气囊起爆的方法

Info

Publication number: CN112172724A
Application number: CN201910585087.6A
Authority: CN
Inventors: 穆奇; 田静; 孙琦
Original assignee: Continental Automotive Corp Lianyungang Co Ltd
Current assignee: Continental Automotive Corp Lianyungang Co Ltd
Priority date: 2019-07-01
Filing date: 2019-07-01
Publication date: 2021-01-05

Abstract

本发明涉及一种使车辆的安全气囊(10)、尤其是侧气囊和/或安全气帘起爆的方法，该方法包括以下步骤：借助于传感器检测车辆的横摆角速度、方向盘转角、纵向加速度和侧向加速度；由检测到的横摆角速度、方向盘转角、纵向加速度、侧向加速度借助于安全气囊的电子控制器(2)计算出车辆的横向速度信息；其中，如果横向速度信息满足设定条件，则降低安全气囊的点火阈值；通过所述电子控制器(2)基于侧向加速度根据降低的点火阈值使安全气囊(10)的气囊(4)起爆。

Description

使安全气囊起爆的方法

技术领域

本发明涉及一种使安全气囊、尤其是侧气囊和/或侧气帘起爆的方法。

背景技术

众所周知，安全气囊是重要的车辆安全配置，当车辆在行驶过程中发生碰撞事故时安全气囊会自动打开，保护车内乘员的安全。安全气囊主要由传感器、电子控制器(或微处理器)、气体发生器和气囊等部件组成。在发生碰撞时，首先由传感器接收撞击信号，只要达到规定的强度，传感器即产生动作并向电子控制器发出信号。电子控制器接收到信号后，与其所存储的点火阈值进行比较，如果达到气囊展开条件，则由驱动电路向气体发生器送去起动信号。气体发生器接到信号后引燃气体发生剂，产生大量气体向气囊充气，使气囊在极短的时间内迅速展开，即气囊起爆。在此，电子控制器进行数据采集与数据处理，诊断安全气囊的可靠性，保证在达到预设的数值时，及时发出点火信号，而且正时点火，保证有足够大的驱动电流驱动气体发生器。

车辆上很多地方都有安全气囊，比如安装在车辆前排座椅前方的正面安全气囊(优选驾驶席和副驾驶席各一个)、安装在前排座椅和后排座椅外侧的侧气囊、安装在侧窗上方的侧气帘(其也称帘式气囊或头部气囊)等。正面安全气囊主要用于缓解正面碰撞时驾驶员与方向盘的二次碰撞以及副驾驶席乘员与仪表板、前风挡玻璃框的二次碰撞。侧气囊主要用于减少身体和门板的撞击。侧气帘主要在侧面碰撞时对乘员的头部进行保护，它在碰撞时弹出遮盖车窗，以将乘员与B柱、窗玻璃甚至安全带侧面支撑扣等隔开。

如果发生中等至严重程度的正面碰撞事故，传感器会感知到车辆正在急剧减速、即具有较大的纵向减速度，因而电子控制器会立即使正面安全气囊在瞬间强力起爆，缓冲由于车辆受正面撞击所带来的伤害。而在车辆侧面碰撞时，电子控制器根据传感器的侧向加速度信息，通过内部算法确定侧气囊和/或侧气帘何时起爆。当达到点火要求时，侧气囊和/或气帘才起爆，减少侧面撞击带来的伤害。

但并不是所有碰撞情况中安全气囊都会打开。安全气囊是通过气囊***的压力传感器和约束***电子控制单元(ECU)中的加速度传感器来判断是否该弹出，当两者共同收到信号时，气囊才会被瞬间充气。如果未达到点火要求，则安全气囊不会起爆。这样的例子常见于侧面柱碰撞的情况。

当车辆例如由于驾驶员超速、弯道误判、或者在湿滑情况下由于打滑等原因而失去控制，撞向路旁的树干、柱子(例如信号交通标志杆、灯杆、电话杆、电信杆、消防栓、电线杆)等刚性物体时，车辆发生侧面柱碰撞。与一般的侧面碰撞相比，侧面柱碰撞形态更为复杂，不仅包括车辆侧向的平移运动，还有围绕碰撞界面和自身重心的旋转运动。车体围绕自身重心的旋转将导致碰撞路径发生偏转现象，因而侧面柱碰撞对乘员的伤害程度要高于一般的侧面碰撞。但是在这种侧面柱碰撞中，由于柱子接触面较小，侧向加速度信号比较弱，因此常常造成晚点火，即，在侧气囊和/或侧气帘点火起爆之前乘员就已经由于碰撞而受伤。有鉴于此，当前仅基于侧向加速度信号来决定侧气囊和/或侧气帘是否起爆的方法无法满足客户的点火需求。

此外，每次侧面柱碰撞过程中碰撞角度和速度的细微不同可能导碰撞路径的很大改变，因而侧向加速度信号的可重现性也不如其他类信号。因此，侧气囊和/或侧气帘的上述以侧向加速度信号为基础而点火的方法不容易验证其所设点火阈值的安全性和合理性，即不稳定。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种使安全气囊、尤其是侧气囊和/或侧气帘起爆的方法，其改善安全气囊起爆的点火表现，确保安全气囊在侧面柱碰撞情况下也能够有效发挥作用，提升乘员安全。

所述目的通过开头所述类型的方法来实现，该方法包括以下多个步骤。首先，借助于传感器检测车辆的横摆角速度、方向盘转角、纵向加速度和侧向加速度。车辆的横摆角即为某个瞬间车辆纵轴与质心运动方向的夹角。横摆角速度也称为横摆率，其表明了车辆绕竖轴的偏转率。该偏转的大小代表汽车的稳定程度。如果偏转的角速度达到一个阈值，说明汽车发生测滑或者甩尾等危险工况。侧向加速度即为法向(即与速度垂直的方向)的加速度，也就是转弯时做圆周运动的向心加速度。横摆角速度、方向盘转角、纵向加速度和侧向加速度的检测通过传感器来进行，所述传感器优选设置在车辆上。

在下一方法步骤中，由检测到的横摆角速度、方向盘转角、纵向加速度和侧向加速度借助于安全气囊的电子控制器计算出车辆的横向速度信息。换句话说，所述计算在安全气囊的电子控制器内进行，以用于由检测到的横摆角速度、方向盘转角、纵向加速度和侧向加速度得到准确的横向速度信息。

在随后的方法步骤中，如果横向速度信息满足设定条件，则降低安全气囊的点火阈值。换句话说，在安全气囊的电子控制器中将该横向速度信息与预先储存的设定条件相比较，并在横向速度信息满足设定条件时，降低安全气囊的点火条件。

在下一方法步骤中，通过所述电子控制器基于侧向加速度根据降低的点火阈值使安全气囊的气囊起爆、即弹出。也就是说，由于安全气囊的点火阈值在参考了横向速度信息的情况下被降低，因此在相同的侧向加速度的情况下，与原本在此侧向加速度下尚未达到点火阈值的现有技术的方法相比，在降低的侧向加速度下就使得安全气囊提前起爆，即有利于侧气囊和侧气帘在降低的条件下起爆，从而在侧面柱碰撞中更稳妥地保护乘员安全。

在本发明中所基于的考虑是，在侧面碰撞过程中，如果横向速度较大，则意味着发生侧面碰撞的可能性比较大。此时通过在点火判断逻辑中、即在确定安全气囊的点火阈值时引入横向速度信息，以降低点火门限或调整点火判断逻辑中的特性，可使侧面碰撞更早的发出点火命令，从而在侧面柱碰撞情况中也可以满足客户的点火需求。而且，由于参考的信息更加全面，该方法更加稳定。由此，当汽车发生侧面柱碰撞时，通过该方法可以提升乘员的安全。

在一有利的实施方式中，车辆的横摆角速度、方向盘转角、纵向加速度和侧向加速度可通过Combo传感器来检测。也就是说，通过仅一个传感器就可测量上述多个参量。在此优点是，Combo传感器的测量精度很高，因而可以准确地检测车辆的横摆角速度、方向盘转角、纵向加速度和侧向加速度，并进而准确地得到横向速度信息，由此也准确地判断气囊点火时机。此外，由于所述测量使用仅一个Combo传感器来实现，节省了零部件数量。

有利地，Combo传感器装配在安全气囊的电子控制器内。即，可容易地通过在现有的安全气囊中加装Combo传感器来实现本发明的方法。

作为另选的实施方式，车辆的横摆角速度、方向盘转角、纵向加速度和侧向加速度也可由车辆上本来就设有的多个传感器来获得，例如方向盘转角传感器、轮速传感器、横摆率传感器、侧向加速度传感器、纵向加速度传感器。现在越来越多的车辆上设有主动安全***ESC(电子稳定控制)。众所周知，横摆角速度、方向盘转角、纵向加速度和侧向加速度是ESC***正常工作所必需的输入量。ESC***通过这些输入量随时判断驾驶员行驶方向的意图和监控汽车的行驶状态，并据此确定应如何对发动机牵引力和制动力进行综合调控，以保持车辆在正确的轨迹上行驶。因此，横摆角速度、方向盘转角、纵向加速度和侧向加速度也可直接由为ESC***而设的、本来就有的车辆传感器的测量值或传感器数据来提供。在此优点是，可使用车辆本来就有的部件来获得所述测量值，而无需额外的花费。

在一有利的实施方式中，安全气囊的电子控制器包括卡尔曼(Kalman)滤波器，车辆的横向速度信息通过卡尔曼滤波器由所检测的横摆角速度、方向盘转角、纵向加速度和侧向加速度计算得到。卡尔曼滤波器是一种高效率的递归滤波器(自回归滤波器),它能够从一系列的不完全包含噪声的测量中，估计出动态***的状态。为了由所检测的横摆角速度、方向盘转角、纵向加速度和侧向加速度计算出车辆横向速度，尽管可以任意设计滤波器，然而卡尔曼滤波器最有效地且以相对较小的计算资源需求完成该任务。在此优点是，能以耗费较小的方式得到准确的车辆横向速度信息。

在一有利的实施方式中，当横向速度大于一预先确定的阈值时，可认为横向速度信息满足设定条件。在此优点是，可以以此方式简单地实现本发明的方法。替代地也可规定，当横向速度在一时间段内的平均值大于一预先确定的阈值时，可认为横向速度信息满足设定条件。

在一有利的实施方式中，降低安全气囊点火阈值包括降低侧向加速度阈值。在此优点是，可以以此方式简单地实现本发明的方法。

在另一有利的实施方式中，降低安全气囊点火阈值包括对点火判断逻辑中的其他特性进行调整。在此考虑车辆综合状态信息，其包括多个参量、例如由传感器提供的侧向加速度、由其它传感器如压力传感器提供的侧门板所受的压力等以及由这些数据衍生出的其它参量。

在一实施方式中，安全气囊起爆所基于的侧向加速度可由不同于Combo传感器的、设置在安全气囊中的另外的传感器、例如侧向加速度传感器来检测。因此，该侧向加速度与由Combo传感器检测到的、用于计算横向速度信息的侧向加速度在数值上可以有差别。

本发明不局限于权利要求的特征组合。对于本领域技术人员，尤其是从任务提出和/或通过与现有技术相比较而提出的任务，可得到权利要求和/或单项权利要求特征和/或说明书特征的其它合理的组合可能性。

附图说明

下面参照附图借助一实施例详细阐述本发明的方法。该实施例是本发明优选的实施方式，但本发明并不局限于此。其中，

图1示出本发明的安全气囊的示意性框图。

图2示出图1中的安全气囊的电子控制器的示意性框图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的安全气囊10的一实施例。安全气囊10包括用于检测侧向加速度a_y1的侧向加速度传感器1、用于基于侧向加速度a_y1判断气体发生器是否应点火起爆的电子控制器2、用于生成大量气体以对气囊充气的气体发生器3和气囊4。控制器2包括微处理器21和用于储存例如点火阈值的存储装置22。上述部件的结构及其工作方式在现有技术中是已知的，在此不再赘述。

在本实施例中，如图2所示，控制器2还包括Combo传感器23和卡尔曼滤波器24。Combo传感器23是高精度传感器，可检测横摆角速度yawrate、方向盘转角α、纵向加速度a_x和侧向加速度a_y2。这些测量值或传感器数据被传输给卡尔曼滤波器24。卡尔曼滤波器是一种高效率的递归滤波器(自回归滤波器),它能够从一系列的不完全包含噪声的测量中，估计出动态***的状态。在此，卡尔曼滤波器24基于由Combo传感器提供的横摆角速度yawrate、方向盘转角α、纵向加速度a_x和侧向加速度a_y2计算出横向速度信息。在最简单的例子中，该横向速度信息为横向速度v_y。当然也可设想其他与横向速度有关的参量。

所述横向速度信息被传输到控制器2的微处理器21，并在那里与储存在存储装置22中的预先设定的条件进行比较。如果微处理器21判断出：该横向速度信息满足设定条件，则对点火逻辑判断中的特性进行调整，尤其是降低储存在存储装置22中的预先规定的点火阈值。在最简单的例子中，微处理器21将由卡尔曼滤波器24提供的横向速度v_y与来自存储装置22的横向速度阈值v_y阈值进行比较。当横向速度v_y达到或超过其阈值v_y阈值、即v_y≧v_y阈值时，则认为横向速度信息满足设定条件。此时，微处理器21降低存储在存储装置22中的点火阈值。在最简单的例子中，该点火阈值例如为侧向加速度阈值a_y阈值。也就是说，当v_y≧v_y阈值时，使a_y阈值降低至a’_y阈值，其中，a’_y阈值<a_y阈值，并将该降低的点火阈值a’_y阈值储存在存储装置22中。然后，当由侧向加速度传感器1获得的侧向加速度a_y1达到或超过该降低的点火阈值a’_y阈值时，就向气体发生器3传递起动信号，使安全气囊点火起爆。因此，与现有技术相比，由于点火阈值在参考了横向速度信息的情况下被降低，因此在侧面柱碰撞的情况中在降低的侧向加速度下更早地发出点火命令，使得安全气囊提前起爆，因而提升了乘员安全。

在一另选的实施方式中，也可不使用由侧向加速度传感器1提供的侧向加速度a_y1，而是基于由Combo传感器检测的侧向加速度a_y2来与点火阈值a_y阈值相比较。此时，可省去侧向加速度传感器1。

另选地，点火阈值也可以是在综合考虑车辆状态的情况下规定的点火条件，例如，侧向加速度超过侧向加速度阈值且侧门板所受的压力超过压力阈值。

Claims

1.一种使车辆的安全气囊(10)、尤其是侧气囊和/或安全气帘起爆的方法，该方法包括以下步骤：

-借助于传感器检测车辆的横摆角速度、方向盘转角、纵向加速度和侧向加速度；

-由检测到的横摆角速度、方向盘转角、纵向加速度、侧向加速度借助于安全气囊的电子控制器(2)计算出车辆的横向速度信息；

其特征在于，

-如果横向速度信息满足设定条件，则降低安全气囊的点火阈值；以及

-通过所述电子控制器(2)基于侧向加速度根据降低的点火阈值使安全气囊(10)的气囊(4)起爆。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过Combo传感器(23)来检测车辆的横摆角速度、方向盘转角、纵向加速度和侧向加速度。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，Combo传感器(23)装配在所述电子控制器(2)内。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由车辆上本来就设有的多个传感器来检测车辆的横摆角速度、方向盘转角、纵向加速度和侧向加速度。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述多个传感器包括方向盘转角传感器、轮速传感器、横摆率传感器、侧向加速度传感器。

6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述电子控制器包括卡尔曼滤波器(24)，该卡尔曼滤波器被设计用于由检测到的横摆角速度、方向盘转角、纵向加速度和侧向加速度计算出车辆的横向速度信息。

7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，当横向速度大于一横向速度阈值时，认为横向速度信息满足设定条件。

8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，降低安全气囊点火阈值包括降低侧向加速度阈值。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，降低安全气囊点火阈值包括对点火判断逻辑中的其他特性进行调整。

10.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，安全气囊起爆所基于的侧向加速度由不同于Combo传感器(23)的、布置在安全气囊中的另外的传感器(1)来检测。