專利名稱：氣囊激勵事件鑒別系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及交通工具氣囊系統(tǒng)，特別涉及一種交通工具氣囊系統(tǒng)和用于鑒別打開氣囊的事件的方法。
背景信息和相關(guān)技術(shù)描述氣囊系統(tǒng)是在本領(lǐng)域內(nèi)所公知的。通常，這種系統(tǒng)包括一個傳感器，其提供表示各種沖擊狀態(tài)的信號，以及一個控制單元，其評估來自該傳感器的信號并且當(dāng)認(rèn)為存在強(qiáng)烈沖擊狀態(tài)時打開氣囊。該氣囊安裝在交通工具的駕駛室內(nèi)，以減小所有者可能在強(qiáng)烈碰撞狀態(tài)中與交通工具駕駛室強(qiáng)烈碰撞的可能性。
在氣囊系統(tǒng)中考慮的一個方面是該系統(tǒng)需要識別是否應(yīng)當(dāng)導(dǎo)致一個或多個氣囊打開的事件。打開事件通常包括預(yù)定強(qiáng)度的沖擊，這需要打開氣囊，例如，在高于預(yù)定閾值速度的快速減速度。不打開事件可能包括相對較慢速度的碰撞，或者非碰撞事件，例如在顛簸道路上的突然剎車。在這兩種情況中，不需要打開氣囊。因此，需要提供一種交通工具氣囊系統(tǒng)，其能夠鑒別打開事件和不打開事件，并且相應(yīng)地打開氣囊。
發(fā)明簡述本發(fā)明通過執(zhí)行兩個速度計算鑒別打開和不打開事件。當(dāng)已經(jīng)達(dá)到一個計算閾值時執(zhí)行第一計算。僅僅當(dāng)?shù)谝挥嬎愠^預(yù)定閾值時執(zhí)行第二計算。如果第二所計算速度在預(yù)定時間周期經(jīng)過之前超過第一所計算速度，則該系統(tǒng)被允許發(fā)出一個氣囊打開命令。應(yīng)當(dāng)指出，該打開命令可能進(jìn)一步根據(jù)不一定按照本發(fā)明的思想的其它打開標(biāo)準(zhǔn)。
附圖簡述通過參照下文結(jié)構(gòu)附圖的描述可以更好的理解本發(fā)明，其中

圖1示出包括多個氣囊的一種交通工具氣囊系統(tǒng)；圖2為對于一個不打開事件的加速度與時間的曲線圖3為根據(jù)本發(fā)明對于圖2的不打開事件的各種參數(shù)的曲線圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明對于31英里/小時的前桿碰撞的各種參數(shù)的曲線圖；以及圖5A和5B為示出用于區(qū)別根據(jù)本發(fā)明的打開和不打開事件的步驟的流程圖。
發(fā)明詳述圖1示出一種系統(tǒng)10，其中包括響應(yīng)來自控制模塊12的信號和打開的氣囊20-23?？刂颇K12包括加速度計14、微控制器13和引爆驅(qū)動器15。微控制器13評估來自加速度計14的輸出信號，并且當(dāng)滿足打開標(biāo)準(zhǔn)時，通過引爆驅(qū)動器15打開適當(dāng)?shù)臍饽?0-23。微控制器13還從側(cè)面?zhèn)鞲衅?6和17接收輸出信號，并且按照需要打開側(cè)面氣囊22和23。上述部件的結(jié)構(gòu)和操作是本領(lǐng)域內(nèi)所公知的，并且不在此做詳細(xì)描述。本發(fā)明通過進(jìn)一步估算來自加速度計14的信號和/或來自側(cè)面?zhèn)鞲衅?6-17的信號，并且當(dāng)滿足其啟動標(biāo)準(zhǔn)時啟動氣囊20-23的打開。一旦啟動標(biāo)準(zhǔn)被滿足，當(dāng)滿足啟動標(biāo)準(zhǔn)時，控制模塊12能夠打開氣囊。根據(jù)本發(fā)明通過本領(lǐng)域內(nèi)的專業(yè)人員所公知的編程方法，通過對微控制器1 3進(jìn)行編程，或者通過對其它控制單元進(jìn)行編程，本發(fā)明可以被添加到包括上述部件的現(xiàn)有交通工具氣囊系統(tǒng)中。
本發(fā)明估算從濾波的加速度信號計算的第一速度和第二速度，并且當(dāng)?shù)谝凰俣群偷诙俣葷M足于預(yù)定關(guān)系時啟動氣囊的打開。該加速度信號由其中一個加速度計14所提供。在本實施例中，當(dāng)?shù)诙铀俣鹊姆瘸^第一加速度的幅度時，微控制器13啟動一個或多個氣囊20-23的打開。在已經(jīng)滿足啟動標(biāo)準(zhǔn)之后，當(dāng)滿足打開標(biāo)準(zhǔn)時，微控制器13啟動適當(dāng)?shù)囊粋€或多個氣囊20-23。打開標(biāo)準(zhǔn)的估算可以與啟動標(biāo)準(zhǔn)的估算同時執(zhí)行。
可以通過加速度信號的相對持續(xù)時間和幅度，把不打開事件與打開事件相區(qū)別。盡管不打開事件可能具有高的初始加速度水平，該高的加速度水平是相對較短的時間段。一旦大的初始加速度變化開始減小時，加速度信號的幅度快速減小。相反，打開事件傾向于具有相對較大加速度變化的延長周期。通常，造成交通工具結(jié)構(gòu)的塑性形變的沖擊在較長時間段內(nèi)表現(xiàn)出大的加速度變化并具有增加或持續(xù)能量。
考慮到上述情況，本發(fā)明估算來自傳感器的加速度信號。該系統(tǒng)產(chǎn)生第一速度信號，然后如果其達(dá)到充分標(biāo)準(zhǔn)，則繼續(xù)產(chǎn)生第二速度信號。當(dāng)?shù)诙俣鹊姆仍谟嬎阒芷诮Y(jié)束之前超過第一速度的幅度，則該系統(tǒng)找到一個打開啟動狀態(tài)。第一和第二速度信號由一個濾波的加速度信號所產(chǎn)生。第一速度信號提供初始碰撞速度的指示；第二速度信號提供表示在特定的時間段內(nèi)該碰撞具有持續(xù)的能量的指示。
當(dāng)加速度信號超過一個閾值減速度水平時，開始第一速度的計算。該閾值減速度水平可以按照需要對各種交通工具型號而調(diào)節(jié)。當(dāng)兩個條件滿足時，開始第二速度的計算，并且結(jié)束第一速度的計算。第一個條件是第一速度到達(dá)一個閾值水平。第二條件是在該濾波加速度信號中到達(dá)一個足夠大的減速度峰值，或者已經(jīng)做出所有人的位移到達(dá)預(yù)定位移閾值的近似估計。
到達(dá)第一速度的較低閾值表明已經(jīng)檢測到一個足夠大的速度改變。對于第一速度的較低閾值過濾掉可能造成過早啟動氣囊打開的加速度中的小改變，并且可以被設(shè)置為任何所需數(shù)值。
在濾波加速度信號中的較大減速度峰值的檢測表明已經(jīng)到達(dá)一個閾值減速度水平。這可能是由碰撞造成車體的交通工具結(jié)構(gòu)塑性形變的指示。
第二速度被計算并且與第一速度相比較。第二速度被計算的時間可能根據(jù)系統(tǒng)需要而變化。例如，在本發(fā)明中，已經(jīng)確定要在一個可能氣囊狀態(tài)的第一指示的30毫秒內(nèi)決定是否打開氣囊。換句話說，用于在該狀態(tài)中計算第二速度的最長時間應(yīng)當(dāng)不大于在超過減速度閾值之后的30毫秒。在該實施例中，最長計算周期被設(shè)置為25毫秒。當(dāng)用于第二速度的最長計算時間已經(jīng)結(jié)束或者當(dāng)?shù)诙俣葘⒈挥嬎銥橐粋€負(fù)值時，結(jié)束第二速度的計算。
圖2示出多個高加速度峰值事件的加速度特性，其仍然不能保證氣囊的打開。例如該事件可能是在顛簸道路上的高減速度運動。如在此所示，加速度信號20具有3個大峰值大于或等于12g(重力加速度)的減速度。
現(xiàn)在參照圖2和3描述本發(fā)明的啟動標(biāo)準(zhǔn)。在圖3中，濾波的加速度信號30對應(yīng)于圖2中的加速度信號20。原始加速度信號20以幅度和持續(xù)時間示出三個特別強(qiáng)的加速度峰值。濾波的加速度信號30是通過取原始加速度信號20并且用一個低通濾波器來對它濾波而獲得的。低通濾波器的操作為本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員所公知，因此在本說明書中不對其進(jìn)行詳細(xì)描述。一個普通技術(shù)人員可以近一步看出該低通濾波器可以用模擬或數(shù)字技術(shù)來實現(xiàn)。一個低通濾波器被用于過濾在24毫秒和46毫秒之間的較小加速度峰值，如圖2中所示。
積分線32最初穩(wěn)定在-2g。該水平可以根據(jù)特定應(yīng)用的需要而調(diào)節(jié)。當(dāng)濾波的加速度信號30橫過積分線32時，開始第一速度34的計算。第一速度線34表示在積分線與加速度信號30之間的面積。因此當(dāng)對加速度積分以獲得速度時，積分線作為一個與濾波加速度相對的偏移量。直到濾波的加速度超過該積分線時，由于積分線的偏移效果，使得所獲得的速度為負(fù)值。這也是用于濾除小的加速度事件的目的。
第一速度34的計算持續(xù)進(jìn)行直到濾波的加速度30超過減速度閾值35時為止，其在該例子中被設(shè)置為-10g，并且在交通工具開始減速度之后的大約18.5毫秒處出現(xiàn)?？梢钥闯?，第一速度34超過該速度閾值36。在這一點，第二速度38的計算開始，并且第一速度34的計算結(jié)束。當(dāng)加速度信號30在大約26毫秒處橫過積分線32時，第二速度38的計算結(jié)束。積分線32保持恒定直到大約39毫秒處，在這一點，該線向下傾斜。積分線的拐點和斜率可以被調(diào)整以滿足特殊應(yīng)用的需要。積分線在預(yù)定時間段之后向下傾斜，以減小在打開啟動標(biāo)志中的速度計算的影響。由于第二速度38的幅度不超過第一速度34的幅度，因此可以看出打開啟動標(biāo)準(zhǔn)沒有在圖3中得到滿足。
現(xiàn)在參照對應(yīng)于31英里/小時的前桿碰撞的圖4描述打開事件。再次，積分線40最初保持穩(wěn)定在-2g，然后向下傾斜，這次大約為44毫秒。過濾的加速度信號42包括多個波動，并且大約在23毫秒處檢測到一個大的峰值。在該時刻，第一速度44超過較低閾值速度水平46。結(jié)果，第二速度48的計算開始，并且第一速度44的計算結(jié)束。第二速度48在大約43毫秒處橫過第一速度44并且在此時啟動氣囊的打開。氣囊可以在打開標(biāo)準(zhǔn)得到滿足之后被打開。
圖5A和5B為實現(xiàn)本發(fā)明的算法的流程圖。這種算法以及其它實現(xiàn)本發(fā)明思想的算法可以通過常規(guī)的本領(lǐng)域內(nèi)不同技術(shù)人員所公知的編程方法來編程。
在步驟100中，判斷濾波的加速度(LPF_accel)超過一個加速度跟蹤變量(accel_high)。如果該濾波的加速度超過該變量102，則該變量(accel_high)被重新設(shè)置為等于當(dāng)前濾波的加速度值104。按照這種方式可以判斷濾波的加速度何時到達(dá)其第一峰值時。因此，一旦濾波的加速度(LPF_accel)不再超過跟蹤變量(accel_high)106，則不管該跟蹤變量(accel_high＝accel_high)并且不對該數(shù)值的改變做進(jìn)一步的動作。
在下一個步驟110中，第一速度(速度1)被與速度閾值(velocityl_min)相比較。如果該閾值還沒有被超過112，則繼續(xù)第一速度的計算。但是，一旦該閾值被超過114，則下一系列任務(wù)決定是否應(yīng)當(dāng)停止低速度的計算，以及是否應(yīng)當(dāng)開始第二速度的相應(yīng)計算。首先，判斷是否已經(jīng)找到一個大的加速度峰值118。這樣一個峰值是通過把濾波的加速度(LPF_accel)與加速度閾值(s_peak_detect)相比較而查找的。如果沒有找到這樣一個峰值120，則執(zhí)行第二次檢查。在該實施例中，對所有人的偏移進(jìn)行近似估計121。該近似估計基于交通工具的速度與交通工具氣囊打開所需的時間的函數(shù)，并且假設(shè)是一個未系安全帶的所有人。在此，加速度信號被積分兩次以獲得交通工具在相對積分周期上的距離或偏移量。然后該距離由預(yù)定的乘法器倍乘，以近似估計在將來的一些時間點處的不被約束質(zhì)量的位置。根據(jù)已知的氣囊的打開速度，把該近似位置與打開氣囊的未來位置的近似估計相比較。如果估計121用戶還沒有偏移到大于閾值量122，則兩個第二速度計算啟動標(biāo)準(zhǔn)不被滿足并且不采取行動。在這種情況下，繼續(xù)計算第一速度并且第二速度的計算不開始。這些標(biāo)準(zhǔn)被設(shè)計為近似估計情況的嚴(yán)重程度以及是否需要啟動氣囊。本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員可以認(rèn)識到這些標(biāo)準(zhǔn)可以單獨使用，或者可以包含其它標(biāo)準(zhǔn)或者用其它標(biāo)準(zhǔn)代替。
另一方面，如果第二速度計算觸發(fā)器被滿足，則一個大的加速度/減速度峰值被檢測124，或者用戶被估計已經(jīng)偏移到超過閾值量126，則第一速度的計算準(zhǔn)備停止。執(zhí)行簡單的檢查130，以保證表示速度計算階段已經(jīng)結(jié)束的標(biāo)志還沒有被置位；如果該標(biāo)志在較早的循環(huán)迭代132過程中被置位，則不需要對它再次復(fù)位。但是，假設(shè)它還沒有被置位134，則該標(biāo)志現(xiàn)在被置位以表示第一速度的計算已經(jīng)結(jié)束136。
在下面的步驟中，對于第二速度的偏移量被計算。如上文所述，第二速度是積分線與濾波加速度之間的積分差。積分線作為與濾波加速度相對的偏移量，并且被設(shè)計為保證正在經(jīng)歷的加速度現(xiàn)象足以保證氣囊啟動。積分線具有一個常量，或者“保持”部分，并且具有傾斜部分。積分線開始傾斜的時間點出現(xiàn)在第二速度計算開始之后的預(yù)定時間處，并且其相對幅度通過軟件校準(zhǔn)而設(shè)置。因此，在步驟140，確定該直線保持時間是否結(jié)束。如果沒有結(jié)束142，則積分線仍然為恒定，因此它被.設(shè)置在預(yù)定的水平g0_thresh 144。另一方面，如果該直線保持時間已經(jīng)超過146，則該積分線傾斜。在此這是通過簡單的把預(yù)定斜率與當(dāng)前數(shù)值相加而實現(xiàn)的148。因此，在每次迭代中，積分線的數(shù)值增加另一個幅度的增量“斜率”。步驟150和152檢查積分線的迭代幅度是否已經(jīng)超過預(yù)定最大閾值，并且如果超過，則其數(shù)值被固定在該閾值。這些步驟避免積分線變?yōu)檫@樣一個大偏移量，該大偏移量將對在計算第二速度中使用濾波加速度的意義具有不良影響。因此，該閾值是一個可以被調(diào)節(jié)以滿足特定應(yīng)用的需要的一個校正數(shù)值。
已經(jīng)獲得對于該積分線的當(dāng)前迭代數(shù)值之后，現(xiàn)在開始第二速度的計算。首先，做出檢查200，以保證第一速度的計算(調(diào)用步驟110-136)結(jié)束。只要這為“真”202，則執(zhí)行第二過關(guān)測試。在步驟204中，確定是否第二速度的計算開始太晚。用于第二速度計算的定時器(velocity2_timer)基于可以通過軟件校準(zhǔn)設(shè)置的預(yù)定數(shù)值。該數(shù)值可以由系統(tǒng)設(shè)計員增加或減小，以估計該時間點，在該時間點之后計算第二速度不再有意義。最后，執(zhí)行一個積分檢查206，以保證積分線不超過濾波的加速度值。如果它超過，則所計算加速度將為負(fù)值。
已經(jīng)滿足積分檢查200-206之后，下一個任務(wù)是獲得第二速度計算開始的時間。該數(shù)值被用于確定積分線開始傾斜的絕對時間，并且還被用于確定第二速度計算結(jié)束的絕對時間。如上文所述，這兩個時間的相對幅度是通過軟件校準(zhǔn)而預(yù)定的。因此，只要當(dāng)前時間沒有超過最大經(jīng)過的時間閾值(max)208、209，則第二速度計算開始的絕對時間被記錄210。第二速度被計算，在每次迭代增加在濾波的加速度與積分線之間的積分差值212。
按照類似的方式獲得第一速度的數(shù)值。只要第一速度的計算沒有結(jié)束220(調(diào)用步驟110-136)，并且只要它沒有產(chǎn)生一個負(fù)數(shù)222，則第一速度在每次迭代中被增加在濾波的加速度與積分線之間的差值224。
與上文所述相同，第一和第二速度值被用于確定是否應(yīng)當(dāng)啟動氣囊的打開。
盡管本發(fā)明已經(jīng)參照特定的實施例而描述，但是應(yīng)當(dāng)知道可以在所述本發(fā)明的思想的精神和范圍內(nèi)做出各種改變。相應(yīng)地，本發(fā)明不限于所述實施例，而是它包括在所附權(quán)利要求中精神范圍內(nèi)的所有改變。
權(quán)利要求
1.一種用于啟動交通工具用戶保護(hù)設(shè)備的系統(tǒng)，所述用戶保護(hù)設(shè)備由一個激勵信號所啟動，所述系統(tǒng)包括適用于提供于至少一個加速度信號的傳感器；以及連接到所述用戶保護(hù)設(shè)備和所述傳感器的控制器，所述控制器執(zhí)行所述傳感器信號的估算以及響應(yīng)所述估算啟動所述激勵信號，所述估算包括如下步驟產(chǎn)生第一速度信號；把所述第一速度信號與一個速度閾值相比較；當(dāng)所述第一速度超過所述速度閾值時產(chǎn)生第二速度信號；以及如果所述第二速度超過所述第一速度信號，則啟動所述激勵信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交通工具用戶保護(hù)系統(tǒng)，其中由所述控制器所執(zhí)行的所述估算進(jìn)一步包括如下步驟把所述傳感器信號與一個加速閾值相比較；僅僅當(dāng)所述信號超過所述加速度閾值時產(chǎn)生所述第一速度信號；把所述第一速度信號與所述速度閾值相比較；當(dāng)所述第一速度超過所述速度閾值時產(chǎn)生所述第二速度信號；以及如果所述第二速度信號超過所述第一速度信號，則啟動激勵信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的交通工具用戶保護(hù)系統(tǒng)，其中由所述控制器所執(zhí)行的所述估算進(jìn)一步包括如下步驟產(chǎn)生第一速度信號做為所述加速度信號與預(yù)定偏移量的一個函數(shù)；以及在預(yù)定計算周期結(jié)束之后，產(chǎn)生所述第二速度信號，做為所述加速信號與所述預(yù)定偏移量的函數(shù)，并且還作為一個增加偏移量的函數(shù)。
全文摘要
一種用于鑒別使氣囊打開和不使氣囊打開的事件的系統(tǒng)和方法。僅僅當(dāng)確定已經(jīng)滿足打開啟動標(biāo)準(zhǔn)時,才啟動該氣囊系統(tǒng)用于打開氣囊。
文檔編號G01P7/00GK1330596SQ99814461
公開日2002年1月9日 申請日期1999年12月15日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月15日
發(fā)明者R·安德雷斯 申請人:美國西門子汽車公司