專(zhuān)利名稱(chēng)：集成有慣性測(cè)量單元的安全氣囊控制單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種集成有慣性測(cè)量單元(inertial measurement unit，IMU)的安全氣囊控制單元，并且更特別地，本發(fā)明涉及一種用于把形成為分立單元并連接到電子穩(wěn)定控制(electronic stability control, ESC)單元的偏航率傳感器(yaw rate sensor)禾口垂直/水平重力傳感器(G傳感器)與安全氣囊控制單元(ACU)集成、從而改善車(chē)內(nèi)裝置的布局的技術(shù)。
背景技術(shù)：
偏航率傳感器和G傳感器是執(zhí)行車(chē)輛的轉(zhuǎn)向控制所必需的傳感器。具體地，偏航率傳感器是測(cè)量繞著車(chē)輛的豎直軸的車(chē)輛偏航率(角速度)的傳感器并且被用于車(chē)輛的4 輪轉(zhuǎn)向控制。也被稱(chēng)為加速度計(jì)傳感器的G傳感器(重力傳感器)處理輸出信號(hào)以測(cè)量車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)慣量。如圖1中所示，偏航率傳感器和G傳感器包括電子穩(wěn)定控制(ESC)單元10和形成為與ESC單元10分立的分立單元的傳感器單元。如圖1中所示，傳感器單元(慣性測(cè)量單元(IMU)) 20包括用于檢測(cè)沿X軸的加速度的垂直G傳感器單元40。傳感器單元還包括用于檢測(cè)沿Y軸的加速度和偏航率的水平 G/偏航率傳感器單元50。垂直G傳感器40包括X軸加速度傳感器41和電源單元40。水平G/偏航率傳感器單元50包括偏航率傳感器51、Y軸加速度傳感器52、微型計(jì)算機(jī)55和電源單元M。在圖1中所示的常規(guī)設(shè)計(jì)中，安全氣囊控制單元(A⑶)30包括安全氣囊碰撞傳感器31，其包括加速度傳感器和滾速傳感器；微型計(jì)算機(jī)32 ；和電源單元33。如圖2中所示，由傳感器單元20感測(cè)到的值被傳送給ESC單元10，其中ESC 10的濾波器11和12對(duì)感測(cè)到的值執(zhí)行濾波。然后，A/D轉(zhuǎn)換器13將感測(cè)到的值轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并且確定單元16通過(guò)將數(shù)字信號(hào)與自測(cè)試信號(hào)進(jìn)行比較來(lái)確定所轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)是否是適當(dāng)?shù)男盘?hào)。接著，計(jì)算單元18進(jìn)行用于執(zhí)行校準(zhǔn)的計(jì)算并且校準(zhǔn)單元17對(duì)數(shù)字信號(hào)執(zhí)行偏移校準(zhǔn)(offset calibration)。因此，在相關(guān)技術(shù)中，偏航率傳感器和垂直/水平G傳感器被形成為與ESC單元10 分立的分立單元，從而占據(jù)車(chē)內(nèi)面積的較大一部分。另外，由于ESC 10對(duì)偏航率傳感器和垂直/水平G傳感器的輸出值執(zhí)行濾波、校準(zhǔn)和確定，所以沉重的負(fù)荷被施加到ESC單元10。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種與數(shù)字傳感器集成的安全氣囊控制單元，其中集成了分立的偏航率傳感器和分立的垂直/水平重力傳感器，使得能夠改善車(chē)內(nèi)裝置的布局。另外，偏航率傳感器和垂直/水平重力傳感器的輸出值由安全氣囊控制單元的微型計(jì)算機(jī)處理，使得可以降低施加于ESC單元的負(fù)荷。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種集成有慣性測(cè)量單元(IMU)的安全氣囊控制單元。本發(fā)明的該實(shí)施例中的安全氣囊控制單元可以包括配置成檢測(cè)安全氣囊碰撞信息的安全氣囊碰撞傳感器；配置成檢測(cè)偏航率和加速度的數(shù)字傳感器。安全氣囊控制單元中的數(shù)字傳感器還可以配置成將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。另外，微型計(jì)算機(jī)可以配置成識(shí)別來(lái)自數(shù)字傳感器的輸出和來(lái)自安全氣囊碰撞傳感器的輸出是否處于相應(yīng)傳感器的可測(cè)量范圍內(nèi)。應(yīng)該理解的是，本文中使用的術(shù)語(yǔ)“車(chē)輛”或“車(chē)輛的”或其它類(lèi)似術(shù)語(yǔ)包括一般的機(jī)動(dòng)車(chē)輛(諸如包括運(yùn)動(dòng)型多功能車(chē)(SUV)、公共汽車(chē)、卡車(chē)、各種商用車(chē)輛在內(nèi)的客車(chē))、 包括各種艇和船在內(nèi)的水運(yùn)工具、飛行器等，并且包括混合動(dòng)力車(chē)、電動(dòng)車(chē)、插電式混合電動(dòng)車(chē)、氫動(dòng)力車(chē)以及其它代用燃料車(chē)(例如從除石油以外的資源中取得的燃料)。如本文中所述，混合動(dòng)力車(chē)是具有兩個(gè)或更多個(gè)動(dòng)力源的車(chē)輛，例如既有汽油動(dòng)力又有電動(dòng)力的車(chē)輛。


根據(jù)結(jié)合附圖給出的以下詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更加明了，在附圖中圖1是示出安裝有偏航率傳感器和常規(guī)垂直/水平重力傳感器的常規(guī)配置的圖示；圖2是用于說(shuō)明圖1中的常規(guī)偏航率傳感器和常規(guī)垂直/水平重力傳感器的輸出信號(hào)的流的圖示；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的集成有IMU的安全氣囊控制單元的配置的圖示；并且圖4是示出圖3中的數(shù)字傳感器和微型計(jì)算機(jī)的示例性詳細(xì)配置的圖示。符號(hào)說(shuō)明40:垂直重力傳感器單元41 =X軸加速度傳感器42:電源單元20 垂直重力/偏航率傳感器51 偏航率傳感器52 =Y軸加速度傳感器55 微型計(jì)算機(jī)54 電源單元31 安全氣囊碰撞傳感器32 微型計(jì)算機(jī)33 電源單元11、12:濾波器13:A/D 轉(zhuǎn)換器15 濾波器16 確定單元
17 校準(zhǔn)單元18 計(jì)算單元210 安全氣囊碰撞傳感器220 微型計(jì)算機(jī)230 電源單元240 數(shù)字傳感器
具體實(shí)施例方式將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。在所有附圖中將始終使用相同的附圖標(biāo)記來(lái)指代相同或相似的部分。這里包含的公知的功能和結(jié)構(gòu)的詳細(xì)描述可能會(huì)被省略以避免使本發(fā)明的主題變模糊。應(yīng)該理解的是，本文中使用的術(shù)語(yǔ)“車(chē)輛”或“車(chē)輛的”或其它類(lèi)似術(shù)語(yǔ)包括一般的機(jī)動(dòng)車(chē)輛(諸如包括運(yùn)動(dòng)型多功能車(chē)(SUV)、公共汽車(chē)、卡車(chē)、各種商用車(chē)輛在內(nèi)的客車(chē))、 包括各種艇和船在內(nèi)的水運(yùn)工具、飛行器等，并且包括混合動(dòng)力車(chē)、電動(dòng)車(chē)、插電式混合電動(dòng)車(chē)、氫動(dòng)力車(chē)以及其它代用燃料車(chē)(例如從除石油以外的資源中取得的燃料)。如本文中所述，混合動(dòng)力車(chē)是具有兩個(gè)或更多個(gè)動(dòng)力源的車(chē)輛，例如既有汽油動(dòng)力又有電動(dòng)力的車(chē)輛。在下文中，將參考圖3和4描述根據(jù)本發(fā)明的集成有IMU的安全氣囊控制單元。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的集成有IMU的安全氣囊控制單元(ACU) 的配置的視圖。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的集成有IMU的一體化的ACU 200包括安全氣囊碰撞傳感器210、微型計(jì)算機(jī)220、電源單元230和數(shù)字傳感器M0。具體地，安全氣囊碰撞傳感器210被用來(lái)感測(cè)加速度和滾速。微型計(jì)算機(jī)220對(duì)安全氣囊碰撞傳感器210的輸出值和數(shù)字傳感器MO的輸出值進(jìn)行濾波和測(cè)量，并對(duì)其執(zhí)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以便使得能夠進(jìn)行控制器局域網(wǎng)(controller area network, CAN)通信。為此， 微型計(jì)算機(jī)220包括SPI接口 221、濾波器222、確定單元223和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元224，如圖4 中所示。SPI接口 221接收在SPI模式中輸出的數(shù)字傳感器MO的輸出值。濾波器222對(duì)在SPI接口 221處接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，并且確定單元223通過(guò)識(shí)別濾波后的數(shù)據(jù)是否處于傳感器的可測(cè)量范圍內(nèi)來(lái)檢測(cè)濾波后的數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤狀態(tài)。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元2M將從確定單元223輸出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為遵照CAN通信協(xié)議的數(shù)據(jù)并將所轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)傳送給電子穩(wěn)定控制 (ESC)單元 100。電源單元230將電力提供給安全氣囊碰撞傳感器210、微型計(jì)算機(jī)220和數(shù)字傳感器M0。數(shù)字傳感器240測(cè)量動(dòng)態(tài)力，諸如繞著車(chē)輛的垂直軸的車(chē)輛偏航率(角速度)、沿著車(chē)輛的X軸和Y軸的加速度以及車(chē)輛的振動(dòng)和沖擊。數(shù)字傳感器然后將檢測(cè)到的值轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并對(duì)所轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)執(zhí)行濾波和校準(zhǔn)。為此，數(shù)字傳感器240可以具有如圖4中所示的示例性詳細(xì)配置。在圖4中，數(shù)字傳感器240包括用于將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC)，電容電壓轉(zhuǎn)換(CV)，用于控制所接收的信號(hào)的增益的自動(dòng)增益控制(AGC)，用于將模擬感測(cè)值轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的模數(shù)(AD)轉(zhuǎn)換器，鎖相環(huán)(PLL)，用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波的濾波器FILTER，一次性可編程(OTP) 300，用于根據(jù)車(chē)輛設(shè)定狀況來(lái)執(zhí)行偏移校準(zhǔn)的安全控制器(SCON)四0，用于根據(jù)溫度特征來(lái)校正輸出的溫度傳感器(TEMP SENS) 270，以及用于以 SPI模式輸出校正后的值的串行外圍接口(SPI)280。數(shù)字傳感器240將物理地測(cè)得的偏航率值和加速度值轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并對(duì)數(shù)字信號(hào)執(zhí)行濾波和校準(zhǔn)以發(fā)送給微型計(jì)算機(jī)220。接著，微型計(jì)算機(jī)220對(duì)校準(zhǔn)后的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，識(shí)別數(shù)據(jù)是否處于傳感器的可測(cè)量范圍內(nèi)，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成遵照CAN協(xié)議的數(shù)據(jù)。所轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)被輸出到CAN通信總線使得該數(shù)據(jù)被傳送給ESC單元100。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可以使用一體化的A⑶200的微型計(jì)算機(jī)220和電源單元 230來(lái)替代垂直重力傳感器單元40的電源單元42及水平重力/偏航率傳感器單元50的微型計(jì)算機(jī)55和電源單元54，從而提供改善的布局并減少部件的數(shù)目，這會(huì)導(dǎo)致更低的制造成本。另外，根據(jù)本發(fā)明，偏航率傳感器的輸出和垂直/水平重力傳感器的輸出通過(guò)安全氣囊控制單元的微型計(jì)算機(jī)而得到處理，從而使ESC單元的負(fù)荷最小化。盡管已經(jīng)在上文中詳細(xì)描述了本發(fā)明的示例性實(shí)施例，但是應(yīng)該清楚理解的是， 本領(lǐng)域技術(shù)人員可能會(huì)想到的本文中教導(dǎo)的基本發(fā)明概念的許多變型和改型將會(huì)仍然落入所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種集成有慣性測(cè)量單元的安全氣囊控制單元，所述安全氣囊控制單元包括安全氣囊碰撞傳感器，其被配置成檢測(cè)安全氣囊碰撞信息；數(shù)字傳感器，其被配置成檢測(cè)偏航率和加速度，并且被配置成將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；以及微型計(jì)算機(jī)，其被配置成識(shí)別來(lái)自所述數(shù)字傳感器的輸出和來(lái)自所述安全氣囊碰撞傳感器的輸出是否處于相應(yīng)傳感器的測(cè)量范圍內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的集成有慣性測(cè)量單元的安全氣囊控制單元，其中，所述數(shù)字傳感器對(duì)所述數(shù)字信號(hào)執(zhí)行濾波、溫度校準(zhǔn)和偏移校準(zhǔn)。
3.如權(quán)利要求2所述的集成有慣性測(cè)量單元的安全氣囊控制單元，其中，所述微型計(jì)算機(jī)對(duì)來(lái)自所述數(shù)字傳感器的校準(zhǔn)后的輸出進(jìn)行濾波，執(zhí)行識(shí)別，并將所識(shí)別的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成遵照控制器局域網(wǎng)通信協(xié)議的數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求1所述的集成有慣性測(cè)量單元的安全氣囊控制單元，其中，所述數(shù)字傳感器將偏航率感測(cè)值以及X軸和Y軸的加速度值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。
5.如權(quán)利要求2所述的集成有慣性測(cè)量單元的安全氣囊控制單元，其中，所述數(shù)字傳感器將偏航率感測(cè)值以及X軸和Y軸的加速度值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。
6.如權(quán)利要求3所述的集成有慣性測(cè)量單元的安全氣囊控制單元，其中，所述數(shù)字傳感器將偏航率感測(cè)值以及X軸和Y軸的加速度值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。
7.如權(quán)利要求1所述的集成有慣性測(cè)量單元的安全氣囊控制單元，還包括電源單元，其被配置成將電力提供給所述數(shù)字傳感器、所述安全氣囊碰撞傳感器和所述微型計(jì)算機(jī)。
8.如權(quán)利要求2所述的集成有慣性測(cè)量單元的安全氣囊控制單元，還包括電源單元，其被配置成將電力提供給所述數(shù)字傳感器、所述安全氣囊碰撞傳感器和所述微型計(jì)算機(jī)。
9.一種集成有慣性測(cè)量單元的安全氣囊控制單元，所述安全氣囊控制單元包括第一傳感器，其被配置成檢測(cè)安全氣囊碰撞信息；第二傳感器，其被配置成檢測(cè)與偏航率和加速度相關(guān)的數(shù)據(jù)，并將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；以及微型計(jì)算機(jī)，其被配置成識(shí)別來(lái)自所述第二傳感器的輸出和來(lái)自所述第一傳感器的輸出是否處于相應(yīng)傳感器的預(yù)定范圍內(nèi)。
10.如權(quán)利要求1所述的集成有慣性測(cè)量單元的安全氣囊控制單元，其中所述第一傳感器是安全氣囊控制傳感器并且所述第二傳感器是數(shù)字傳感器，檢測(cè)到的數(shù)據(jù)是偏航率和加速度，并且所述數(shù)字傳感器對(duì)所述數(shù)字信號(hào)執(zhí)行濾波、溫度校準(zhǔn)和偏移校準(zhǔn)。
11.如權(quán)利要求10所述的集成有慣性測(cè)量單元的安全氣囊控制單元，其中，所述微型計(jì)算機(jī)對(duì)來(lái)自所述數(shù)字傳感器的校準(zhǔn)后的輸出進(jìn)行濾波，執(zhí)行識(shí)別，并將所識(shí)別的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成遵照控制器局域網(wǎng)通信協(xié)議的數(shù)據(jù)。
12.如權(quán)利要求10所述的集成有慣性測(cè)量單元的安全氣囊控制單元，其中，所述數(shù)字傳感器將偏航率感測(cè)值以及X軸和Y軸的加速度值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。
13.如權(quán)利要求10所述的集成有慣性測(cè)量單元的安全氣囊控制單元，其中，所述數(shù)字傳感器將偏航率感測(cè)值以及X軸和Y軸的加速度值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。
14.如權(quán)利要求10所述的集成有慣性測(cè)量單元的安全氣囊控制單元，還包括電源單元，其被配置成將電力提供給所述數(shù)字傳感器、所述安全氣囊碰撞傳感器和所述微型計(jì)算機(jī)。
15.一種用于操作集成有慣性測(cè)量單元的安全氣囊控制單元的方法，所述方法包括 通過(guò)第一傳感器來(lái)檢測(cè)安全氣囊碰撞信息；通過(guò)第二傳感器來(lái)檢測(cè)與偏航率和加速度相關(guān)的數(shù)據(jù)； 通過(guò)所述第二傳感器將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；以及通過(guò)微型計(jì)算機(jī)來(lái)識(shí)別來(lái)自所述第二傳感器的輸出和來(lái)自所述第一傳感器的輸出是否處于相應(yīng)傳感器的預(yù)定范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種集成有慣性測(cè)量單元的安全氣囊控制單元。該安全氣囊控制單元包括安全氣囊碰撞傳感器，其被配置成檢測(cè)安全氣囊碰撞信息；數(shù)字傳感器，其被配置成檢測(cè)偏航率和加速度，并且被配置成將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；以及微型計(jì)算機(jī)，其被配置成識(shí)別來(lái)自數(shù)字傳感器的輸出和來(lái)自安全氣囊碰撞傳感器的輸出是否處于相應(yīng)傳感器的測(cè)量范圍內(nèi)。
文檔編號(hào)B60R21/01GK102485548SQ20111012961
公開(kāi)日2012年6月6日 申請(qǐng)日期2011年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月2日
發(fā)明者張?jiān)足? 文圣浩 申請(qǐng)人:現(xiàn)代自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社, 起亞自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社