可變時間放氣算法的製作方法

2023-05-02 08:33:11 2

專利名稱：可變時間放氣算法的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種對車輛乘坐者加以主動束護的系統，該系統判斷在致動過程中與偏離正確位置的乘坐者的接觸，從而減小致動力，以減少對偏離正確位置的乘坐者造成傷害的可能性。一般來說，當車輛乘坐者相對主動束護裝置定位成完全致動束護裝置時會對其造成傷害，這樣的乘坐者就被認為是「偏離正確位置」的車輛乘坐者。
背景技術：
人們已經研製出許多的系統，用以確定機動車輛內的車輛乘坐者的位置，而用來確定是否需要力或者需要多大的力來致動諸如安全氣囊之類的主動安全束護裝置。一些已知的系統判斷車輛乘坐者是否坐得離安全氣囊太近，從而在出現這樣的情況是可決定在發生事件時不點火起動安全氣囊，或者可確定用較小的力來對安全氣囊點火起動。
US 6,129,379j揭示了一種其上連接有多根帶條的安全氣囊模塊。在氣囊展開的過程中，可以估算帶條的拉伸速度，從而確定氣囊展開的速度。

發明內容
本發明提供一種用以估算來自在氣囊展開的過程中與拉伸的帶條相互作用的傳感器的信息的算法。
在一個實施例中，各帶條包括一交替的圖案，在安全氣囊展開的過程中帶條穿過一傳感器並由該圖案在傳感器中產生一頻率。所產生的頻率基於帶條穿過傳感器的速度，並從而基於安全氣囊的展開速度。一控制器估算出頻率以及在安全氣囊的展開過程中頻率隨著時間的過去而發生的變化。根據系統的特定結構以及特定的車輛，可由信號頻率的減小來表示安全氣囊展開速度的減小。安全氣囊展開速度減小可能表示安全氣囊與車輛乘坐者相接觸。


圖1是安裝在一車輛中的本發明車輛乘坐者安全系統的示意圖。
圖2是在無阻礙物的正常展開過程中的傳感器輸出圖。
圖3是在有一個三歲的小孩位於安全氣囊門上的情況下的模擬展開過程中的傳感器輸出圖。
圖4是在有一個三歲的小孩位於離開安全氣囊門約15釐米(6英寸)處的情況下的模擬展開過程中的傳感器輸出圖。
圖5是在無阻礙物的正常展開過程中的各圖案輸出中的取樣數目圖。
圖6是在有一個三歲的小孩位於安全氣囊門上的情況下的模擬展開過程中的各圖案輸出的取樣數目圖。
圖7是在有一個三歲的小孩位於離開安全氣囊門約15釐米(6英寸)處的情況下的模擬展開過程中的各圖案輸出的取樣數目圖。
圖8是在無阻礙物的正常展開過程中帶一遺忘因子的取樣數目之和的圖。
圖9是在有一個三歲的小孩位於安全氣囊門上的情況下的模擬展開過程中的帶一遺忘因子的取樣數目之和的圖。
圖10是在有一個三歲的小孩位於離開安全氣囊門約15釐米(6英寸)處的情況下的模擬展開過程中的帶一遺忘因子的取樣數目之和的圖。
具體實施例方式
在圖1中示意地示出安裝在一車輛21中的一車輛乘坐者安全系統20。車輛乘坐者安全系統20一般包括一主動束護裝置22，這樣的裝置的一個例子是一安全氣囊模塊22。安全氣囊模塊22包括一安全氣囊24和一安全氣囊充氣器26，充氣器26帶有一有選擇地致動的放氣口27。系統20還包括一碰撞判斷模塊28，該碰撞判斷模塊28包括一個或多個碰撞傳感器，諸如慣性傳感器、加速度計或管中球式傳感器(ball-in-tube sensor)，或者其它慣性傳感器或其它碰撞傳感器，或者它們的組合。一控制器30一般包括一帶有處理器的CPU、存儲器以及其它執行這裡所述功能所必要的軟硬體。也就是說，控制器(30)包括一存儲一電腦程式的計算機可讀媒介，當計算機執行所述電腦程式時，該程序就執行下文所述的步驟以控制安全氣囊系統。
一般來說，控制器30基於來自碰撞確定模塊28的信息，判斷是否要對安全氣囊模塊22點火、何時對安全氣囊模塊22點火，以及在充氣器26的力是可變的情況下，決定用多大的力來對安全氣囊模塊22點火。安全氣囊模塊22中的放氣口27使控制器30能基於判斷出安全氣囊24已接觸到車輛乘坐者和/或偏離正確位置的車輛乘坐者而在任何時刻停止充脹安全氣囊24。
多根帶條34(這裡所示為34a、34b、34c以及34d，並被總地稱作34)連接到安全氣囊24的各個部位，各帶條包括諸如淺色和深色區域之類的圖案。圖案也可以包括孔或鋸齒結構、電氣連接結構、磁性圖案或任何光學、機械或磁性的圖案。圖案較佳的是矩形的，且帶有相等的黑色和白色區域，不過，圖案也可以包括不相等的黑色和白色區域，並可具有沿帶條34的長度變化的間距。
各帶條34a、b、c、d的圖案分別通過一傳感器36a、b、c、d，以產生根據帶條34穿過傳感器36的速度而變化的信號。如果圖案例如是淺色和深色區域的規則圖案，則傳感器36可以是光傳感器36，信號可各自根據相應帶條34的速度而發生頻率的變化。在較佳的實施例中，傳感器36較佳地以至少兩倍於預計會經受的最高頻率的速率進行取樣。下面將更加詳細地描述估算來自傳感器36的信號的特殊技術。
圖2示出安全氣囊24在無阻礙物的正常展開過程中的一帶條34的傳感器36的輸出圖。傳感器36輸出的頻率隨著安全氣囊24和帶條34的速度在展開過程中的加快而增加。用於其它帶條34的其它傳感器36的輸出將是類似的，但可能會根據安全氣囊24的特定形狀而發生變化。在圖中，當帶條34被拉動穿過其相關的傳感器36時，5伏特的樣本對應於帶條34的淺色區域，0.2伏特的樣本對應於帶條34的深色區域。在圖2中可以看到，開初在從深色區域中取樣本之前先從各淺色區域取許多樣本，或者反之。當帶條的速度在展開過程中加快時，在各區域(淺色或深色)中所取的樣本數量迅速地減少，並且所得到的高和低值的相應寬度變得越來越窄，信號的頻率變得越來越高。
圖3是與圖2類似的圖，示出在有一個三歲的車輛乘坐者位於安全氣囊門上的情況。傳感器36輸出的頻率在安全氣囊24碰撞車輛乘坐者時減小。
圖4是類似的圖，示出在有一個三歲的小孩位於離開安全氣囊門約15釐米(6英寸)處的情況。同樣，傳感器36輸出的頻率在安全氣囊24碰撞車輛乘坐者時減小。
在本發明中，控制器30通過監視來自傳感器36的信號，監視安全氣囊24在展開過程中的速度。在本例中，控制器30監控傳感器36的輸出的頻率。如果控制器確定速度的改變(或速度中無改變)是表示偏離正確位置的車輛乘坐者已被碰撞，則控制器30使安全氣囊充氣器26上的放氣口止動，該放氣口將膨脹氣體從充氣器26釋放到安全氣囊24外面，從而停止對安全氣囊24的充脹或者減小安全氣囊24的充脹力。控制器30通過時間頻率分析來確定安全氣囊24已碰撞到車輛乘坐者，例如通過將速度(亦即頻率)與從安全氣囊24的充脹開始隨著時間的過去而變化的一閾值相比較。
較佳的是，控制器30通過對圖2-4中的原始數據進行一快速沃爾什變換，分析來自用於各帶條34的每一傳感器36的信號。沃爾什變換將來自傳感器36的信號中的特殊分量頻率隔離出來。然後，控制器30周期性地將來自各傳感器36的各信號的沃爾什變換與一基於頻率的閾值相比較。該閾值是頻率和時間的函數。因為可以預料到在安全氣囊24正常的、無阻礙的致動中頻率將隨著時間的過去而改變，所以隨著時間的過去中的每次比較都使用一不同的基於頻率的閾值。閾值是基於特殊的車輛21和特殊的安全氣囊模塊22來產生的。來自各傳感器36的信號可能需要與不同的一套閾值進行比較，該不同的一套閾值同樣基於特殊的應用。如果控制器30確定來自一個或多個傳感器36的信號的沃爾什變換越過它們相應的閾值，那麼控制器30就確定安全氣囊24開始碰撞車輛乘坐者。然後控制器就致動充氣器上的放氣口27，以減少安全氣囊24的充脹力。控制器30可構造成為如果諸傳感器36中的任一個越過閾值、或者基於諸傳感器36之和或平均值、或對來自多個傳感器36的信號的任何其它的靜態分析，就致動放氣口。
本發明通過判斷安全氣囊24與車輛乘坐者的碰撞、並致動安全氣囊充氣器26上的放氣口來減少對偏離正確位置的車輛乘坐者造成傷害的可能性，而不需要外部的車輛乘坐者位置傳感器。
在本發明的一個可選用的技術方案中，控制器30對各傳感器36輸出的樣本數目進行計數，所述樣本數目是各圖案輸出(亦即黑色和白色，或孔和無孔)在其切換至另一圖案輸出之前的樣本數目。例如，控制器30可以取樣25個黑色輸出，然後23個白色輸出，然後22個黑色輸出等等。在這種情況下，各圖案輸出的樣本數目將與帶條34的速度以及安全氣囊24的展開速度成反比。
以這樣的方式將對圖2(無阻礙物)的模擬圖形化地示於圖5中。繪出隨著時間的過去的在各圖案輸出(例如黑色和白色)中所取的樣品數目。在安全氣囊24初始點火充脹之後，該數目隨著時間的過去而減小，表示安全氣囊24正在加速。
以這樣的方式將對圖3(門上有三歲的車輛乘坐者)的模擬示於圖6中。各圖案輸出中的取樣數目不像圖5中降得那麼低，表示安全氣囊24沒有像圖5中那樣加速得那麼快，這是因為已碰撞到車輛乘坐者。
以這樣的方式將對圖4(有一個三歲的車輛乘坐者位於離開安全氣囊門約15釐米(6英寸)處)的模擬示於圖7中。取樣點的數目開初隨著安全氣囊24先加速而下降，但在安全氣囊24碰撞到車輛乘坐者而放慢速度時再次上升。
圖8-10是代表用於分析該數據的另一技術方案的圖。在圖8-10中，從各圖案輸出的各取樣中扣除一遺忘因子，並且其結果(截取到不小於零)累計在一和內。特別是，遺忘因子應近似或稍大於在無阻礙物的正常致動中各時間點的預計計數。因此，例如，無阻礙物的致動將使圖形隨著時間的過去而保持在近似零處，如圖8所示，在閾值之下很遠處。
在圖9中，因為每圖案輸出的較大的樣品數目比預計值和遺忘因子大，控制器30就開始累計計數，並相對較快地超過閾值。當超過閾值時，控制器判定安全氣囊24已與車輛乘坐者碰撞並啟用放氣口27。類似地，在圖10中，累計的計數超過閾值，表示已與離開安全氣囊門約15釐米(6英寸)的車輛乘坐者接觸。
權利要求
1.一種車輛安全氣囊系統，該系統包括一安全氣囊(24)；一安全氣囊充氣器(26)，用以選擇地充脹安全氣囊(24)，並基於判斷出安全氣囊已與車輛乘坐者接觸而減少安全氣囊的充脹，所述判斷基於安全氣囊展開的速度；以及確定安全氣囊(24)展開速度的一傳感器(36；36a，36b，36c，36d)，安全氣囊充氣器(26)基於展開速度來減少安全氣囊的充脹。
2.如權利要求1所述的車輛安全氣囊系統，其特徵在於，安全氣囊充氣器(26)基於安全氣囊展開速度的減小而減少安全氣囊(24)的充脹。
3.如權利要求2所述的車輛安全氣囊系統，其特徵在於，還包括連接至安全氣囊(24)的至少一根帶條(34；34a，34b，34c，34d)，傳感器(36；36a，36b，36c，36d)確定帶條的速度以確定安全氣囊的展開速度。
4.如權利要求3所述的車輛安全氣囊系統，其特徵在於，至少一根帶條(34；34a，34b，34c，34d)包括一圖案，該圖案在傳感器(36；36a，36b，36c，36d)中產生一頻率，所述頻率基於帶條速度而變化。
5.如權利要求4所述的車輛安全氣囊系統，其特徵在於，還包括一控制器(30)，該控制器(30)對來自傳感器(36；36a，36b，36c，36d)的信號進行頻域變換，並分析該頻域變換以判斷安全氣囊(24)是否已接觸到車輛乘坐者。
6.如權利要求5所述的車輛安全氣囊系統，其特徵在於，控制器(30)對來自傳感器(36；36a，36b，36c，36d)的信號進行沃爾什變換。
7.如權利要求6所述的車輛安全氣囊系統，其特徵在於，控制器(30)通過分析來自傳感器(36；36a，36b，36c，36d)的頻率中的變化來判斷安全氣囊(24)是否已接觸到車輛乘坐者。
8.如權利要求1所述的車輛安全氣囊系統，其特徵在於，還包括存儲一電腦程式的一計算機可讀媒介(30)，當計算機運行該電腦程式時執行以下步驟(a)分析一安全氣囊(24)的展開速度；(b)判斷安全氣囊(24)是否已接觸到偏離正確位置的車輛乘坐者；以及(c)基於所述步驟(b)控制安全氣囊(24)以停止或繼續充脹。
9.如權利要求8所述的車輛安全氣囊系統，其特徵在於，計算機可讀媒介(30)還執行以下步驟(d)接受可表示安全氣囊(24)的展開速度的一信號；以及(e)分析信號的頻率分量以執行所述步驟(b)。
10.如權利要求9所述的車輛安全氣囊系統，其特徵在於，計算機可讀媒介(30)還執行以下步驟(f)執行一頻域變化，以在所述步驟(e)中分析信號的頻率分量。
11.如權利要求10所述的車輛安全氣囊系統，其特徵在於，頻域變換是沃爾什變換。
12.如權利要求1所述的車輛安全氣囊系統，其特徵在於，該系統通過以下方式控制安全氣囊的展開(a)開始充脹安全氣囊(24)；(b)基於安全氣囊(24)的速度來判斷安全氣囊是否已接觸到車輛乘坐者；以及(c)基於所述步驟(b)停止或繼續充脹安全氣囊(24)。
13.如權利要求12所述的車輛安全氣囊系統，其特徵在於，該系統控制安全氣囊(24)的展開，其中步驟(b)基於安全氣囊行進速度的變化。
14.如權利要求13所述的車輛安全氣囊系統，其特徵在於，通過還包括產生與安全氣囊的行進速度成比例的一頻率來控制安全氣囊(24)的展開。
15.如權利要求14所述的車輛安全氣囊系統，其特徵在於，通過還包括一步驟(d)來控制安全氣囊(24)的展開，所述步驟(d)分析頻率，以使步驟(b)基於該對頻率的分析。
16.如權利要求15所述的車輛安全氣囊系統，其特徵在於，控制安全氣囊(24)的展開，其中對頻率的分析包括分析頻率中的變化。
17.如權利要求16所述的車輛安全氣囊系統，其特徵在於，控制安全氣囊(24)的展開，其中步驟(d)還包括對頻率進行頻域變換的步驟(e)；和分析頻域變換以判斷安全氣囊是否已接觸到車輛乘坐者的步驟(f)。
18.如權利要求17所述的車輛安全氣囊系統，其特徵在於，通過還包括基於判斷出安全氣囊已接觸到偏離正確位置的車輛乘坐者而停止充脹安全氣囊，來控制安全氣囊(24)的展開。
19.如權利要求18所述的車輛安全氣囊系統，其特徵在於，通過還包括對安全氣囊充氣器(26)進行放氣以執行停止充脹的步驟的步驟，來控制安全氣囊(24)的充脹。
20.如權利要求19所述的車輛安全氣囊系統，其特徵在於，控制安全氣囊(24)的展開，其中頻域變換是沃爾什變換。
全文摘要
本發明提供一種用以估算來自與帶條(34；34a，34b，34c，34d)相互作用的傳感器(36；36a，36b，36c，36d)的信號的算法，所述帶條在安全氣囊(24)的致動過程中拉伸，該算法判斷安全氣囊是否已接觸到偏離正確位置的乘坐者。在一個實施例中，各帶條包括一交替的圖案，在安全氣囊展開的過程中帶條(34；34a，34b，34c，34d)穿過一傳感器並由該圖案在傳感器中產生一頻率。所產生的頻率基於帶條穿過傳感器(36；36a，36b，36c，36d)的速度，並從而基於安全氣囊(24)的展開速度。一控制器(30)估算出頻率以及在安全氣囊的展開過程中來自傳感器的頻率中的變化。根據系統的特定結構以及特定的車輛，可由信號頻率的減小來表示安全氣囊展開速度的減小。安全氣囊展開速度減小可能表示安全氣囊(24)與車輛乘坐者相接觸。
文檔編號B60R21/01GK1678480SQ03820943
公開日2005年10月5日 申請日期2003年6月13日 優先權日2002年10月31日
發明者T·吉歐特索斯, D·塔巴 申請人:關鍵安全體系股份有限公司