專利名稱：汽車乘員被動安全綜合控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車乘員被動安全綜合控制裝置。尤其是將加速度傳感器、電子控制單元(ECU)、執(zhí)行電路及保險傳感器集成在一個模塊內(nèi)，統(tǒng)一控制汽車內(nèi)所有現(xiàn)有被動安全部件的控制裝置。
背景技術(shù)：
汽車乘員被動安全技術(shù)已經(jīng)為人們所熟知，現(xiàn)在汽車上的前撞安全氣囊、預(yù)收緊安全帶、側(cè)撞氣囊等都屬于被動安全技術(shù)的應(yīng)用。這些部件有一個共同特點，就是分為控制器和保護(hù)模塊兩大部分。控制器有機(jī)械式和電子式兩種，作用是判斷汽車是否已發(fā)生碰撞及碰撞的強(qiáng)度，選擇適當(dāng)?shù)狞c火或者啟動時機(jī)，通過強(qiáng)電流或者機(jī)械能量，引發(fā)保護(hù)模塊中的反應(yīng)裝置。保護(hù)模塊是由控制器觸發(fā)，通過化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量無毒氣體，形成柔軟的氣囊來緩沖乘員和車內(nèi)硬物的二次沖撞；也可由產(chǎn)生的化學(xué)熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，實施保護(hù)動作，如預(yù)收緊安全帶。一般保護(hù)模塊是一次性使用。上述二次沖撞是汽車撞車導(dǎo)致乘員受傷害的主要原因。
隨著電子器件價格的降低和可靠性的提高，現(xiàn)在的被動安全控制器已經(jīng)開始向電子式方向發(fā)展。如圖1是現(xiàn)有汽車的被動安全部件的控制器結(jié)構(gòu)圖，由電子加速度傳感器101、電子控制單元(ECU)102以及執(zhí)行電路103組成。電子控制單元(ECU)102內(nèi)包含模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、CPU及其軟件、自診斷模塊、還有用于記錄事故/故障數(shù)據(jù)的閃爍存儲器。執(zhí)行電路103由晶閘管、貯能電容、保險傳感器等組成。
汽車被動安全部件有駕駛員前撞安全氣囊、乘客前撞安全氣囊、預(yù)收緊安全帶、乘員側(cè)撞氣囊、汽車翻滾中保護(hù)頭部的頂部氣囊，這些汽車被動安全部件都是由控制器和保護(hù)模塊兩大部件組成。連接這兩部件的線束因為技術(shù)領(lǐng)域不在此例，所以不包含在內(nèi)。一套被動安全部件有一個控制器，因為這樣的被動安全部件需要安裝在車身的不同部位，相應(yīng)的控制器也分布在不同的部位。圖2為現(xiàn)有汽車的被動安全部件的控制器和保護(hù)模塊的分布圖，有前撞氣囊控制器201，駕駛員前撞氣囊205，乘客前撞氣囊206，預(yù)收緊安全帶控制器202，預(yù)收緊安全帶208，側(cè)撞氣囊控制器203，側(cè)撞氣囊207，預(yù)部氣囊控制器204，頂部氣囊209，儀表板210。
上述的控制器分布存在以下3個缺點1.在汽車碰撞事故中，只有整車的運動狀態(tài)發(fā)生突然變化，才會導(dǎo)致乘員和車內(nèi)硬物的二次沖撞。如果汽車的局部被敲打變形，因為乘員和汽車間沒有相對運動，就沒有二次沖撞產(chǎn)生。因為被動安全部件是一次性的，成本高，還有被動安全部件有易導(dǎo)致乘員皮膚輕傷的缺點，所以要避免在這種局部變形情況下觸發(fā)被動安全保護(hù)模塊。從圖2中可以看出分布在汽車外圍的預(yù)收緊安全帶控制器202、側(cè)撞氣囊控制器203就存在這種風(fēng)險，因為這樣的控制器所安裝的位置決定不能有效區(qū)分碰撞是局部的還是整體的。
2.被動安全部件控制器因為可靠性的要求，對環(huán)境的溫度、濕度、受雨淋等條件要求較高。此外，汽車內(nèi)空間緊湊，這么多的被動安全部件控制器，給車身分布設(shè)計帶來很大的難度。而且將來隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，還會增加更多的被動安全部件。
3.以上每一個控制器都有一個電子加速度傳感器101、電子控制單元(ECU)102。這些單元在功能上是重復(fù)的，相當(dāng)于提高了制造成本。
最近，國外的一個汽車零部件廠商推出了一種汽車被動安全系統(tǒng)控制裝置分布形態(tài)圖3另一種汽車的被動安全部件的控制器及其傳感器分布圖，前撞碰撞傳感器301和側(cè)撞碰撞傳感器302分布在汽車外圍，頂部翻滾傳感器304，通過線束將傳感器信號傳給電子控制單元(ECU)303，在電子控制單元(ECU)303內(nèi)對傳感器信號進(jìn)行處理，同時控制汽車上的所有被動安全保護(hù)模塊。但每一種被動安全保護(hù)部件需要一個專用的傳感器，傳感器的分布給車身設(shè)計帶來了很大的不便，而且上述缺點1、2、3依然部分存在。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種汽車乘員被動安全綜合控制裝置，克服上述被動安全部件控制器方案的缺點，將加速度傳感器、翻滾傳感器、ECU、執(zhí)行電路等所有部分集成在一起，以一個控制裝置替代上述多個控制器或分布傳感器，通過三個加速度傳感器和一個翻滾傳感器采集信號，由ECU及其軟件判別撞車模式，統(tǒng)一控制觸發(fā)汽車上所有的被動安全保護(hù)模塊。
由于本綜合控制裝置將三個維度正交的加速度傳感器、翻滾傳感器、電子控制單元(ECU)、執(zhí)行電路集成在一個模塊內(nèi)，大大節(jié)省了成本。而且減少了獨立模塊的數(shù)量，降低了汽車分布設(shè)計難度，節(jié)省了汽車內(nèi)的空間。通過這些傳感器、ECU實現(xiàn)更可靠的正向碰撞、側(cè)向碰撞、斜撞、柱撞、后向追尾撞車、或者汽車翻滾的識別，從而達(dá)到控制所有的被動安全模塊的目的。
本綜合控制裝置安裝于汽車底盤上，在汽車的儀表板中間的下方位置。只有基于正確加速度信號采集點才能獲得正確的信號，對汽車的運行狀態(tài)做出正確的判斷，這個安裝位置可以直接感受汽車底盤的加速度變化，能正確反映汽車的運動狀態(tài)，不會因為汽車局部撞擊，誤引發(fā)被動安全保護(hù)模塊。


圖1，現(xiàn)有汽車的被動安全部件的控制器結(jié)構(gòu)圖；圖2，現(xiàn)有汽車的被動安全部件的控制器和保護(hù)模塊的分布圖；圖3，另一種汽車的被動安全部件的控制器及其傳感器分布圖；圖4，本汽車乘員被動安全綜合控制裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖5，本汽車乘員被動安全綜合控制裝置的安裝位置和外形圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施例來說明本發(fā)明的實施方法。
圖4是本汽車乘員被動安全綜合控制裝置的結(jié)構(gòu)圖，它是由汽車運行方向加速度傳感器401、汽車側(cè)向加速度傳感器402、垂直方向加速度傳感器403，汽車翻滾傳感器404，電子控制單元(ECU)410，多個保護(hù)模塊的相應(yīng)執(zhí)行電路421-425組成。加速度傳感器401、402、403都可以感受正向和負(fù)向加速度。
它的工作原理是由于三維正交的三個加速度傳感器通過矢量運算法可以得到汽車所有方向的加速度數(shù)據(jù)，對這些方向的加速度信號的處理，可以判斷是否發(fā)生了碰撞，以及發(fā)生的是哪種類型的碰撞，如前向碰撞、側(cè)向碰撞、斜撞、柱撞、或者后向追尾撞車等。一般撞車都是發(fā)生在水平方向，通過汽車垂直方向的加速度信號可以檢測汽車在顛簸路面的行駛情況，可以防止顛簸路面誤觸發(fā)被動安全系統(tǒng)。汽車翻滾傳感器404可以判斷汽車是否發(fā)生翻滾，是頂部氣囊209是否實施保護(hù)的依據(jù)。電子控制單元(ECU)410通過多路選擇器411和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)412將上述傳感器信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，送給CPU及其軟件413集中處理這些傳感器送來的信號，判斷是否發(fā)生了碰撞，以及碰撞類型、強(qiáng)度和碰撞發(fā)生的時間。因為這時413處理了多個方向的加速度信號，對汽車碰撞模式的識別能力比分散獨立控制器的單一方向加速度信號強(qiáng)很多。用413處理后的結(jié)果通過驅(qū)動電路414相應(yīng)控制前撞氣囊執(zhí)行電路421、側(cè)撞氣囊執(zhí)行電路422、預(yù)收緊安全帶執(zhí)行電路423、頂部氣囊執(zhí)行電路424，以及其他座位相同名稱的保護(hù)模塊執(zhí)行電路425等等。其他的座位都可以配置上述4種保護(hù)模塊，圖4中限于空間沒有全部列出。電子控制單元(ECU)410控制這些保護(hù)模塊，因為不同座位空間不同，發(fā)生二次碰撞的時機(jī)不同，觸發(fā)這些保護(hù)模塊的時刻也不同。自診斷和保護(hù)模塊狀態(tài)檢測電路415自檢本被動安全綜合控制裝置及所有的保護(hù)模塊是否正常，在觸發(fā)了保護(hù)模塊后，檢測保護(hù)模塊是否已按時實施保護(hù)。415檢測到有故障時，或者發(fā)生撞車時在閃爍存儲器416中記錄下這些現(xiàn)場數(shù)據(jù)，供事后分析用。執(zhí)行電路421-425的電路原理和103一樣，電子控制單元(ECU)410給晶閘管控制極施加電壓脈沖，使晶閘管導(dǎo)通，釋放貯能電容內(nèi)的電能，觸發(fā)保護(hù)模塊。保險傳感器是機(jī)械部件，在沒有發(fā)生碰撞時將點火信號輸出線短路接地，以防止被動安全系統(tǒng)保護(hù)模塊被誤觸發(fā)。當(dāng)受到g方向的減速度則解除點火信號輸出線的短路接地。
由于本汽車乘員被動安全綜合控制裝置具有統(tǒng)一控制所有的包括前向碰撞氣囊205、側(cè)撞氣囊207、預(yù)收緊安全帶208、頂部氣囊209等的作用，所采用的加速度傳感器只有三個，汽車翻滾傳感器和ECU各一個。如果使用圖1的控制器至少需要四套以上的電子加速度傳感器和電子控制單元(ECU)，在實際使用中一輛汽車內(nèi)有多達(dá)十六個以上的被動安全保護(hù)模塊。本汽車乘員被動安全綜合控制裝置在控制其中兩個或兩個以上的保護(hù)模塊時，就具有很大的性能、成本、空間優(yōu)勢。
圖5是本汽車乘員被動安全綜合控制裝置501安裝位置和外形圖，安裝于汽車底盤上，在汽車的儀表板210中間的下方位置。只有基于正確加速度信號采集點才能獲得正確的信號，對汽車的運行狀態(tài)做出正確的判斷，這個安裝位置可以直接感受汽車底盤的加速度變化，能正確反映汽車的運動狀態(tài)。
圖2中的預(yù)收緊安全帶控制器202、側(cè)撞氣囊控制器203安裝于汽車的外圍，如果局部發(fā)生沖擊，盡管對乘員產(chǎn)生不了傷害，但也會誤觸發(fā)保護(hù)模塊。如圖2中，如果局部撞擊發(fā)生的位置就在側(cè)撞氣囊控制器203所處的位置，203感受到的加速度會很大，從而觸發(fā)側(cè)撞氣囊，但此時乘員和汽車并沒有二次沖撞，此時屬于誤觸發(fā)。而本汽車乘員被動安全綜合控制裝置及其安裝方法可以有效防止這種誤觸發(fā)。
后來汽車車架、車身在設(shè)計時考慮到了碰撞吸能區(qū)和使乘員有足夠生存空間的剛性區(qū)，發(fā)生局部側(cè)撞時車身有一定的剛性。如果發(fā)生汽車側(cè)撞事故，安裝在汽車底盤上的本汽車乘員被動安全綜合控制裝置也可以迅速檢測到側(cè)向加速度，從而有效判斷決定是否觸發(fā)保護(hù)模塊。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種汽車乘員被動安全綜合控制裝置，包括三維正交方向的三個加速度傳感器、汽車翻滾傳感器、多路選擇器、ADC、CPU、驅(qū)動電路、閃爍存儲器、自診斷和保護(hù)模塊狀態(tài)檢測電路、以及前撞氣囊、側(cè)撞氣囊、預(yù)收緊安全帶、頂部氣囊這些被動安全部件的執(zhí)行電路，其特征在于上述被動安全綜合控制裝置的所有部分集成在一個模塊內(nèi)，由這個模塊控制觸發(fā)前撞氣囊、側(cè)撞氣囊、預(yù)收緊安全帶、頂部氣囊；
2.如權(quán)利要求1所述的一種汽車乘員被動安全綜合控制裝置，其特征在于通過三維正交方向的三個加速度傳感器、汽車翻滾傳感器，由ADC將這些傳感器信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，CPU及其軟件對其進(jìn)行處理，判斷碰撞類型、碰撞強(qiáng)度、碰撞時間，控制觸發(fā)汽車的被動安全保護(hù)模塊；
3.如權(quán)利要求1所述的一種汽車乘員被動安全綜合控制裝置，其特征在于這個綜合控制裝置安裝在汽車底盤上，在汽車的儀表板中間下方的位置；
4.如權(quán)利要求1所述的一種汽車乘員被動安全綜合控制裝置，其特征在于可以控制觸發(fā)前撞氣囊、側(cè)撞氣囊、預(yù)收緊安全帶、頂部氣囊中的兩個或者兩個以上，包含不同座位上的相同名稱的保護(hù)模塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種汽車乘員被動安全綜合控制裝置。通過將三維正交方向的三個加速度傳感器、汽車翻滾傳感器、ADC、CPU、閃爍存儲器、自診斷和保護(hù)模塊狀態(tài)檢測電路以及給保護(hù)模塊提供觸發(fā)能量的執(zhí)行電路集成在一個模塊內(nèi)，實現(xiàn)控制汽車內(nèi)所有被動安全模塊的功能，節(jié)約了成本，同時也降低了以前分散的被動安全模塊控制器和傳感器在車內(nèi)的布局難度。本汽車乘員被動安全綜合控制裝置安裝于汽車底盤上，在汽車的儀表板中間的下方位置，可以有效避免因局部撞擊誤觸發(fā)被動安全保護(hù)模塊。
文檔編號B60R21/01GK1733532SQ20041005358
公開日2006年2月15日 申請日期2004年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月10日
發(fā)明者劉焱 申請人:劉焱