專利名稱：基于安全帶的汽車行駛危險預警裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及汽車安全技術領域，特別是關于一種基于安全帶的汽車行駛危險預 警裝置。
背景技術：
隨著車輛主動安全技術的發(fā)展，現(xiàn)有前撞報警系統(tǒng)、車道偏離報警系統(tǒng)等多種 駕駛輔助系統(tǒng)為駕駛員提供危險狀態(tài)預警信息。而車輛發(fā)生碰撞等危險的情況往往 是在駕駛員精力不集中或處于疲勞狀態(tài)的情況下發(fā)生，此類報警系統(tǒng)要達到最佳的 報警效果，需要對駕駛員實施最可靠的刺激方式，以保證其能夠在各種狀態(tài)下快速 有效的察覺到報警信息。觸覺作為人的主要感覺能力之一，分布最廣，感受信息最 多，因此采用觸覺報警方式作用效果往往較為明顯。各汽車廠商及研究機構在此方 面均有相關的應用研究，例如，奧迪公司在車輛偏離車道線時用方向盤振動的方式
提醒駕駛員，中國專利200520128761.8在車輛處于危險狀態(tài)時則利用安裝于油門 踏板上的振動裝置給駕駛員以報警提示。對于已有的方向盤振動報警方式，由于如 今車輛方向盤本身已集成了安全氣囊及大量的功能按鈕，再增加一振動裝置勢必會 使其內(nèi)部線路及部件布置更加復雜。對于油門踏板振動報警方式，由于車輛處于危
險狀態(tài)時駕駛員的腳不一定恰好擱于踏板上，在此情況下將無法起到報警作用。
另外，在車輛不可避免地發(fā)生了碰撞等緊急情況時，此類報警系統(tǒng)最好還應具 有將駕駛員及乘客緊急鎖止于座椅上的功能，以免發(fā)生人體由于和方向盤等物體的 劇烈碰撞而受傷。能夠?qū)崿F(xiàn)此功能的最佳裝置為具有鎖止功能的安全帶，例如公開 號為CN201161580的專利便提出一種緊急鎖止式安全帶巻收器，其在緊急情況下具 有對安全帶進行鎖止的功能，但是其結構復雜，安裝時對原車的安全帶巻收器改動 較大。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種結構簡單，兼具有危險預警及緊急鎖 止功能的基于安全帶的汽車行駛危險預警裝置。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術方案 一種基于安全帶的汽車行駛危險 預警裝置，其特征在于它包括 一安全帶扣，其包括一電磁鐵裝置和一原車安全 帶扣；所述電磁鐵裝置包括線圈、銜鐵、磁軛和導線接口；所述銜鐵上和磁軛底部 分別設置有一連接所述原車安全帶扣用的孔和一連接車輛座椅用的孔，所述線圈通過連接所述安全帶扣控制器； 一安全帶扣控制器，其通過原車上車載CAN總線接收 駕駛輔助系統(tǒng)提供的報警級別大小和車輛碰撞信號；當接收到報警級別信號時，所 述安全帶扣控制器控制所述線圈內(nèi)電流通斷，進而通過所述電磁鐵裝置中的銜鐵控 制所述原車安全帶扣拉緊和放松安全帶；當接收到車輛碰撞信號時，所述安全帶扣 控制器控制所述安全帶扣對安全帶進行鎖止。
所述電磁鐵裝置有一固定鐵芯，所述銜鐵和鐵芯之間設置有一復位彈簧，所述 銜鐵下端連接一底面直徑略小于所述鐵芯中心孔直徑的倒錐形鎖止銷；兩鎖止栓分 別橫向設置在所述鐵芯中心孔壁內(nèi)，外端伸出所述中心孔壁外，所述鎖止栓內(nèi)端連 接一鎖止栓復位彈簧。
所述安全帶扣控制器包括一單片機、一 CAN總線收發(fā)外圍電路和一電磁鐵P麗 驅(qū)動外圍電路；所述C認總線收發(fā)外圍電路通過原車上車載CAN總線接收駕駛輔助 系統(tǒng)提供的報警級別大小和車輛碰撞信號，并輸送給所述單片機。
當所述CAN總線收發(fā)外圍電路接收到報警級別信息時，所述單片機根據(jù)級別不 同生成一不同頻率的P麗信號，并通過所述電磁鐵P麗驅(qū)動外圍電路輸送給所述線 圈，控制所述線圈內(nèi)電流通斷；當CAN總線收發(fā)外圍電路接收到車輛碰撞信號時， 所述安全帶扣控制器將給所述線圈施加最大電流，使得所述鎖止栓能夠迅速對所述 鎖止銷進行鎖止，進而對安全帶進行鎖止。
本發(fā)明由于采取以上技術方案，其具有以下優(yōu)點1、由于本發(fā)明在安全帶扣 中采用電磁鐵裝置，在車輛處于危險狀態(tài)時能夠按照一定頻率對車輛安全帶進行拉 緊與放松，充分對駕駛員進行觸覺上的刺激，使得駕駛員能夠迅速的接收到預警信 息，因此能夠及時、主動、準確地提供預警信息。2、由于本發(fā)明在安全帶扣電磁 鐵裝置的銜鐵及固定鐵芯中分別設置了鎖止銷及鎖止栓，并且在車輛發(fā)生碰撞等危 險時給電磁鐵施加最大電流，使得鎖止栓能夠迅速對鎖止銷進行鎖止，因此能夠迅 速拉緊安全帶并把駕駛員及乘客鎖止于座椅上。3、由于本發(fā)明在電磁鐵裝置銜鐵 頭部保留了原車安全帶扣，因此在車輛發(fā)生碰撞并且駕駛員及乘客被鎖止后，急救 人員能夠通過解開安全帶和原車安全帶扣的連接，從而迅速解除對駕駛員或乘客的 鎖止。本發(fā)明基于一個電磁鐵裝置對車輛安全帶扣進行改造，使其兼具有危險預警 及緊急鎖止的功能，結構簡單，安裝方便，可廣泛應用于前撞報警系統(tǒng)、車道偏離 報警系統(tǒng)等多種駕駛輔助系統(tǒng)。


圖l是本發(fā)明的結構框圖
圖2是本發(fā)明的安全帶扣的結構示意圖發(fā)明的安全帶扣在緊急鎖止時的工作示意圖 圖4是本發(fā)明的安全帶扣控制器原理圖
具體實施例方式
下面結合實施例，對本發(fā)明進行詳細的描述。
如圖1所示，本發(fā)明包括安全帶扣1和安全帶扣控制器2。安全帶扣控制器2 通過原車上車載CAN總線3接收駕駛輔助系統(tǒng)提供的報警級別大小和車輛碰撞信 號。當安全帶扣控制器2接收到報警級別信息時，控制安全帶扣1以不同的頻率拉 緊和放松安全帶，充分對駕駛員進行觸覺上的刺激，使得駕駛員能夠迅速的接收到 預警信息。當安全帶扣控制器2接收到車輛碰撞信號時，安全帶扣控制器2控制安 全帶扣1對安全帶進行鎖止，將駕駛員和乘客鎖止在座椅上。
如圖2所示，安全帶扣1包括一電磁鐵裝置11和一原車安全帶扣12。其中， 電磁鐵裝置11為現(xiàn)有技術設備，其額定工作電壓采用+12V，也可以根據(jù)車型的變 化采用其它額定工作電壓的電磁鐵。電磁鐵裝置11包括一對線圈111、 一磁軛112、 一銜鐵113、 一固定鐵芯114、 一復位彈簧115、 一鎖止銷116、 一對鎖止栓117、 一對鎖止栓復位彈簧118和一導線接口 119。
線圈lll通過導線接口 119與安全帶扣控制器2連接，磁軛112下方設置一個 安裝孔121，用于連接本發(fā)明和車輛上的座椅。銜鐵113上開設有一孔120，通過 孔120可以將電磁鐵裝置11和原車安全帶扣12固定連接，因此本發(fā)明無需額外設 計其與安全帶的連接裝置，在車輛發(fā)生碰撞并且駕駛員和乘客被鎖止后，急救人員 能夠通過解開安全帶和原車安全帶扣12的連接，迅速解除對駕駛員或乘客的鎖止。 銜鐵113與固定鐵芯114之間設置有復位彈簧115，這樣原車安全帶扣12會處于彈 性狀態(tài)。銜鐵113下部通過螺紋固定連接鎖止銷116，鎖止銷116為一個倒錐形部 件，且該倒錐形的底面直徑略小于固定鐵芯114的中心孔直徑。兩鎖止栓117分別 橫向設置在固定鐵芯114的中心孔壁內(nèi)，外端伸出中心孔壁外，且二者位于同一平 面上，每一鎖止栓117的內(nèi)端連接一鎖止栓復位彈簧118。這樣鎖止栓117在鎖止 銷U6推動作用下，可以隨著鎖止栓復位彈簧118的伸縮而橫向運動。
上述各實施例中，當安全帶扣控制器2給線圈lll施加一定大小的電流時，銜 鐵113將被電磁力吸引到靠近固定鐵芯114的位置，同時帶動原車安全帶扣12拉 緊安全帶，此時復位彈簧115被壓縮。線圈111斷電后，銜鐵113將在復位彈簧115 力的作用下迅速復位到初始位置，原車安全帶扣12也進行聯(lián)動從而放松安全帶。 其中，線圈lll以一定的頻率上電和斷電，在電磁力和彈簧力的作用下，安全帶將 被以相同頻率拉緊和放松，從而對駕駛員起到預警作用。另外，由于復位彈簧115 的存在，可使得在車輛非危險狀態(tài)下，安全帶處于較為松弛的狀態(tài)，從而減輕對駕駛員腹部的壓力。導線接口 119上設置有兩個引線端子，第一引線端子連接安全帶 扣控制器2的輸出端，用于接收安全帶扣控制器2發(fā)送的驅(qū)動信號；第二引線端子
連接12V車載電池的正極。
如圖3所示，當安全帶扣控制器2給線圈111施加一最大電流時，固定鐵芯114 相應地產(chǎn)生一極大電磁力。在該電磁力的作用下，銜鐵113將克服復位彈簧115的 作用迅速向固定鐵芯114移動，當鎖止銷116的倒錐面和兩鎖止栓117的端部接觸 時，將推動鎖止栓117克服鎖止栓復位彈簧115的作用朝固定鐵芯114的外圍運動。 當鎖止銷116的倒錐面完全通過鎖止栓117后，鎖止栓117隨著鎖止栓復位彈簧118 的復位而恢復到原來的位置，卡住鎖止銷116的倒錐形底面，使得鎖止栓117能夠 迅速對鎖止銷116進行鎖止，進而對安全帶進行鎖止。
如圖4所示，安全帶扣控制器2包括單片機21、 一CAN總線收發(fā)外圍電路22 和一電磁鐵PWM (Pulse Width Modulation,脈寬調(diào)制)驅(qū)動外圍電路23。其中， CAN總線收發(fā)外圍電路22從車載CAN總線3中接收到原車上駕駛輔助系統(tǒng)發(fā)出的報 警級別和車輛碰撞信號等信息，之后將這些信息輸送給單片機21。單片機21生成 一TTL (Transistor-Transistor Logic,邏輯門電路)類型的P麗信號并輸送給電 磁鐵P麗驅(qū)動外圍電路23， TTL類型的P麗信號經(jīng)過電磁鐵P麗驅(qū)動外圍電路23 轉(zhuǎn)化為M0S (Metal-Oxide-Semiconductor,半導體金屬氧化物)類型的P麗信號后， 輸送給安全帶扣2，控制安全帶扣2的工作。本實施例中，單片機21可以采用摩托 羅拉公司生產(chǎn)的型號為MC9S08DZ60的8位單片機，也可以采用其它類似的單片機 芯片，在此不限。
CAN總線收發(fā)電路22采用PCA82C250芯片U2作為驅(qū)動器，PCA82C250芯片U2 的管腳6和管腳7分別連接車載CAN總線3的低端CANL和高端CANH，用于接收原 車上駕駛輔助系統(tǒng)發(fā)出的報警級別和車輛碰撞信號等信息。PCA82C250芯片U2的管 腳1和管腳4分別與單片機21的管腳29和管腳30連接，以將接收到的原車上駕 駛輔助系統(tǒng)發(fā)出的報警級別和車輛碰撞信號等信息輸送給單片機21。電容Cl和C2 并聯(lián)連接構成PCA82C250芯片U2的濾波穩(wěn)壓電路，濾波穩(wěn)壓電路兩端分別與 PCA82C250芯片U2的管腳3和管腳2連接，同時PCA82C250芯片U2的管腳3還與 電源電壓VCC相連，PCA82C250芯片U4的管腳2與地線相連。
電磁鐵PWM驅(qū)動外圍電路23包括一信號轉(zhuǎn)換裝置231、 一光隔元件232和一 M0SFET管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,金屬-氧化層 -半導體-場效晶體管)Ql。其中，信號轉(zhuǎn)換裝置231采用一SN7407N芯片U3，其輸 入端與單片機21的管腳31相連，用于將單片機21發(fā)出的TTL類型的PWM信號轉(zhuǎn) 換成M0S類型的P麗信號。光隔元件232采用TLP521U4，將單片機21與后續(xù)的驅(qū)動電路中的強電隔離開。光隔元件232管腳1通過一 510Q的限流電阻Rl與電源電 壓VCC相連，管腳2與信號轉(zhuǎn)換裝置231的輸出端相連，管腳3連接MOSFET管Ql 的柵極，管腳3同時通過一 10KQ的限流電阻R2與地線GND連接，管腳4連接車載 蓄電池正極+12V。本實施例中，M0SFET管Q1的型號為IRFZ48N，其門極與地線GND 相連，漏極P麗0UT1通過一二極管Dl與12V車輛蓄電池相連，且二極管Dl負極連 接12V車輛蓄電池的正極。同時漏極P麗0UT1與安全帶扣1中線圈111的輸入端相 連，且線圈11連接12V車輛蓄電池的正極。這樣，二極管D1與線圈111并聯(lián)，保 證了線圈111斷電后，線圈111的剩余電動勢能通過二極管Dl形成的回路迅速消 失。
上述實施例中，當單片機21發(fā)出的P麗信號為低電平時，光隔元件232的管 腳4和管腳3導通，M0SFET管Q1的柵極為高電平，此時Q1的漏極和源極之間導通， 安全帶扣1的電磁鐵線圈111的電路形成回路，電磁鐵裝置11開始工作，安全帶 被拉緊；反之，當單片機21發(fā)出的PWM信號為高電平時，光隔元件232的管腳4 和管腳3不導通，MOSFET管Ql的柵極為低電平，此時Ql的漏極和源極之間也不導 通，安全帶扣2的電磁鐵線圈111的電路回路斷開，安全帶被放松。
本發(fā)明使用時，當安全帶扣控制器2接收到車載CAN總線3的報警級別為0時， 其對安全帶扣不發(fā)出任何控制信號，本發(fā)明起到普通安全帶扣的作用。當安全帶扣 控制器2接收到車載CAN總線3的報警級別為1時，單片機21發(fā)出頻率為0. 5Hz、 占空比為50%的PWM信號對安全帶扣1進行控制，相應的安全帶扣1以0. 5Hz的頻 率拉緊與放松安全帶。當安全帶扣控制器2接收到車載CAN總線3的報警級別為2 時，單片機21發(fā)出頻率為lHz、占空比為50n/。的P麗信號對安全帶扣l進行控制， 相應的安全帶扣1以1Hz的頻率拉緊與放松安全帶。當安全帶扣控制器2接收到車 載CAN總線3的報警級別為3時，單片機21發(fā)出頻率為2Hz、占空比為50%的P觀 信號對安全帶扣1進行控制，相應的安全帶扣1以2Hz的頻率拉緊與放松安全帶。 P安全帶扣控制器2接收到車載CAN總線3的車輛碰撞信號時，單片機21發(fā)出占 空比為100%的P麗信號對安全帶扣1進行控制，即此時對線圈111施加最大電流， 從而使得安全帶被迅速鎖止。上述各報警級別對應的控制頻率，可根據(jù)駕駛員的感 受做相應調(diào)整，在此不做限制。
上述各實施例中，各部件的結構、設置位置、及其連接都是可以有所變化的， 在本發(fā)明技術方案的基礎上，對個別部件進行的改進和等同變換，不應排除在本發(fā) 明的保護范圍之外。
權利要求
1、一種基于安全帶的汽車行駛危險預警裝置，其特征在于它包括一安全帶扣，其包括一電磁鐵裝置和一原車安全帶扣；所述電磁鐵裝置包括線圈、銜鐵、磁軛和導線接口；所述銜鐵上和磁軛底部分別設置有一連接所述原車安全帶扣用的孔和一連接車輛座椅用的孔，所述線圈通過連接所述安全帶扣控制器；一安全帶扣控制器，其通過原車上車載CAN總線接收駕駛輔助系統(tǒng)提供的報警級別大小和車輛碰撞信號；當接收到報警級別信號時，所述安全帶扣控制器控制所述線圈內(nèi)電流通斷，進而通過所述電磁鐵裝置中的銜鐵控制所述原車安全帶扣拉緊和放松安全帶；當接收到車輛碰撞信號時，所述安全帶扣控制器控制所述安全帶扣對安全帶進行鎖止。
2、 如權利要求1所述的基于安全帶的汽車行駛危險預警裝置，其特征在于 所述電磁鐵裝置有一固定鐵芯，所述銜鐵和鐵芯之間設置有一復位彈簧，所述銜鐵 下端連接一底面直徑略小于所述鐵芯中心孔直徑的倒錐形鎖止銷；兩鎖止栓分別橫 向設置在所述鐵芯中心孔壁內(nèi)，外端伸出所述中心孔壁外，所述鎖止栓內(nèi)端連接一 鎖止栓復位彈簧。
3、 如權利要求1所述的基于安全帶的汽車行駛危險預警裝置，其特征在于 所述安全帶扣控制器包括一單片機、一 CAN總線收發(fā)外圍電路和一電磁鐵PWM驅(qū)動 外圍電路；所述CAN總線收發(fā)外圍電路通過原車上車載CAN總線接收駕駛輔助系統(tǒng) 提供的報警級別大小和車輛碰撞信號，并輸送給所述單片機。
4、 如權利要求2所述的基于安全帶的汽車行駛危險預警裝置，其特征在于 所述安全帶扣控制器包括一單片機、一 CAN總線收發(fā)外圍電路和一電磁鐵PWM驅(qū)動 外圍電路；所述CAN總線收發(fā)外圍電路通過原車上車載CAN總線接收駕駛輔助系統(tǒng) 提供的報警級別大小和車輛碰撞信號，并輸送給所述單片機。
5、 如權利要求1或2或3或4所述的基于安全帶的汽車行駛危險預警裝置， 其特征在于當所述CAN總線收發(fā)外圍電路接收到報警級別信息時，所述單片機根 據(jù)級別不同生成一不同頻率的P麗信號，并通過所述電磁鐵P麗驅(qū)動外圍電路輸送 給所述線圈，控制所述線圈內(nèi)電流通斷；當C認總線收發(fā)外圍電路接收到車輛碰撞 信號時，所述安全帶扣控制器將給所述線圈施加最大電流，使得所述鎖止栓能夠迅 速對所述鎖止銷進行鎖止，進而對安全帶進行鎖止。
全文摘要
本發(fā)明涉及基于安全帶的汽車行駛危險預警裝置，它包括一安全帶扣，其包括一包括線圈、銜鐵、磁軛和導線接口的電磁鐵裝置和一原車安全帶扣；銜鐵上和磁軛底部分別設置有一連接原車安全帶扣用的孔和一連接車輛座椅用的孔，線圈通過連接所述安全帶扣控制器；一安全帶扣控制器，其通過原車上車載CAN總線接收駕駛輔助系統(tǒng)提供的報警級別大小和車輛碰撞信號；當接收到報警級別信息時，安全帶扣控制器控制線圈內(nèi)電流通斷，進而通過電磁鐵裝置中的銜鐵控制原車安全帶扣拉緊和放松安全帶，以預警駕駛員；當接收到車輛碰撞信號時，安全帶扣控制器控制安全帶扣對安全帶進行鎖止，將駕駛員和乘客鎖止在座椅上。本發(fā)明兼具危險預警及緊急鎖止的功能，結構簡單，安裝方便，應用范圍廣。
文檔編號B60R22/02GK101537822SQ20091008304
公開日2009年9月23日 申請日期2009年4月27日 優(yōu)先權日2009年4月27日
發(fā)明者張德兆, 李克強, 楊殿閣, 王建強, 羅禹貢, 賈立山, 連小珉, 鄭四發(fā), 高青松 申請人:清華大學