專利名稱：可變時(shí)間放氣算法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)車輛乘坐者加以主動(dòng)束護(hù)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)判斷在致動(dòng)過程中與偏離正確位置的乘坐者的接觸，從而減小致動(dòng)力，以減少對(duì)偏離正確位置的乘坐者造成傷害的可能性。一般來說，當(dāng)車輛乘坐者相對(duì)主動(dòng)束護(hù)裝置定位成完全致動(dòng)束護(hù)裝置時(shí)會(huì)對(duì)其造成傷害，這樣的乘坐者就被認(rèn)為是“偏離正確位置”的車輛乘坐者。
背景技術(shù)：
人們已經(jīng)研制出許多的系統(tǒng)，用以確定機(jī)動(dòng)車輛內(nèi)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(dòng)諸如安全氣囊之類的主動(dòng)安全束護(hù)裝置。一些已知的系統(tǒng)判斷車輛乘坐者是否坐得離安全氣囊太近，從而在出現(xiàn)這樣的情況是可決定在發(fā)生事件時(shí)不點(diǎn)火起動(dòng)安全氣囊，或者可確定用較小的力來對(duì)安全氣囊點(diǎn)火起動(dòng)。
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(fā)明內(nèi)容
本發(fā)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(gè)實(shí)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并由該圖案在傳感器中產(chǎn)生一頻率。所產(chǎn)生的頻率基于帶條穿過傳感器的速度，并從而基于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(shí)間的過去而發(fā)生的變化。根據(jù)系統(tǒng)的特定結(jié)構(gòu)以及特定的車輛，可由信號(hào)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(fā)明車輛乘坐者安全系統(tǒng)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(gè)三歲的小孩位于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(gè)三歲的小孩位于離開安全氣囊門約15厘米(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(shù)目圖。
圖6是在有一個(gè)三歲的小孩位于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(shù)目圖。
圖7是在有一個(gè)三歲的小孩位于離開安全氣囊門約15厘米(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(shù)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(shù)目之和的圖。
圖9是在有一個(gè)三歲的小孩位于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(shù)目之和的圖。
圖10是在有一個(gè)三歲的小孩位于離開安全氣囊門約15厘米(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(shù)目之和的圖。
具體實(shí)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(tǒng)20。車輛乘坐者安全系統(tǒng)20一般包括一主動(dòng)束護(hù)裝置22，這樣的裝置的一個(gè)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(dòng)的放氣口27。系統(tǒng)20還包括一碰撞判斷模塊28，該碰撞判斷模塊28包括一個(gè)或多個(gè)碰撞傳感器，諸如慣性傳感器、加速度計(jì)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(chǔ)器以及其它執(zhí)行這里所述功能所必要的軟硬件。也就是說，控制器(30)包括一存儲(chǔ)一計(jì)算機(jī)程序的計(jì)算機(jī)可讀媒介，當(dāng)計(jì)算機(jī)執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)，該程序就執(zhí)行下文所述的步驟以控制安全氣囊系統(tǒng)。
一般來說，控制器30基于來自碰撞確定模塊28的信息，判斷是否要對(duì)安全氣囊模塊22點(diǎn)火、何時(shí)對(duì)安全氣囊模塊22點(diǎn)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(duì)安全氣囊模塊22點(diǎn)火。安全氣囊模塊22中的放氣口27使控制器30能基于判斷出安全氣囊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(shí)刻停止充脹安全氣囊24。
多根帶條34(這里所示為34a、34b、34c以及34d，并被總地稱作34)連接到安全氣囊24的各個(gè)部位，各帶條包括諸如淺色和深色區(qū)域之類的圖案。圖案也可以包括孔或鋸齒結(jié)構(gòu)、電氣連接結(jié)構(gòu)、磁性圖案或任何光學(xué)、機(jī)械或磁性的圖案。圖案較佳的是矩形的，且?guī)в邢嗟鹊暮谏桶咨珔^(qū)域，不過，圖案也可以包括不相等的黑色和白色區(qū)域，并可具有沿帶條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(chǎn)生根據(jù)帶條34穿過傳感器36的速度而變化的信號(hào)。如果圖案例如是淺色和深色區(qū)域的規(guī)則圖案，則傳感器36可以是光傳感器36，信號(hào)可各自根據(jù)相應(yīng)帶條34的速度而發(fā)生頻率的變化。在較佳的實(shí)施例中，傳感器36較佳地以至少兩倍于預(yù)計(jì)會(huì)經(jīng)受的最高頻率的速率進(jìn)行取樣。下面將更加詳細(xì)地描述估算來自傳感器36的信號(hào)的特殊技術(shù)。
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。用于其它帶條34的其它傳感器36的輸出將是類似的，但可能會(huì)根據(jù)安全氣囊24的特定形狀而發(fā)生變化。在圖中，當(dāng)帶條34被拉動(dòng)穿過其相關(guān)的傳感器36時(shí)，5伏特的樣本對(duì)應(yīng)于帶條34的淺色區(qū)域，0.2伏特的樣本對(duì)應(yīng)于帶條34的深色區(qū)域。在圖2中可以看到，開初在從深色區(qū)域中取樣本之前先從各淺色區(qū)域取許多樣本，或者反之。當(dāng)帶條的速度在展開過程中加快時(shí)，在各區(qū)域(淺色或深色)中所取的樣本數(shù)量迅速地減少，并且所得到的高和低值的相應(yīng)寬度變得越來越窄，信號(hào)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(gè)三歲的車輛乘坐者位于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(shí)減小。
圖4是類似的圖，示出在有一個(gè)三歲的小孩位于離開安全氣囊門約15厘米(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(shí)減小。
在本發(fā)明中，控制器30通過監(jiān)視來自傳感器36的信號(hào)，監(jiān)視安全氣囊24在展開過程中的速度。在本例中，控制器30監(jiān)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(dòng)，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(duì)安全氣囊24的充脹或者減小安全氣囊24的充脹力?？刂破?0通過時(shí)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(shí)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(duì)圖2-4中的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行一快速沃爾什變換，分析來自用于各帶條34的每一傳感器36的信號(hào)。沃爾什變換將來自傳感器36的信號(hào)中的特殊分量頻率隔離出來。然后，控制器30周期性地將來自各傳感器36的各信號(hào)的沃爾什變換與一基于頻率的閾值相比較。該閾值是頻率和時(shí)間的函數(shù)。因?yàn)榭梢灶A(yù)料到在安全氣囊24正常的、無阻礙的致動(dòng)中頻率將隨著時(shí)間的過去而改變，所以隨著時(shí)間的過去中的每次比較都使用一不同的基于頻率的閾值。閾值是基于特殊的車輛21和特殊的安全氣囊模塊22來產(chǎn)生的。來自各傳感器36的信號(hào)可能需要與不同的一套閾值進(jìn)行比較，該不同的一套閾值同樣基于特殊的應(yīng)用。如果控制器30確定來自一個(gè)或多個(gè)傳感器36的信號(hào)的沃爾什變換越過它們相應(yīng)的閾值，那么控制器30就確定安全氣囊24開始碰撞車輛乘坐者。然后控制器就致動(dòng)充氣器上的放氣口27，以減少安全氣囊24的充脹力?？刂破?0可構(gòu)造成為如果諸傳感器36中的任一個(gè)越過閾值、或者基于諸傳感器36之和或平均值、或?qū)碜远鄠€(gè)傳感器36的信號(hào)的任何其它的靜態(tài)分析，就致動(dòng)放氣口。
本發(fā)明通過判斷安全氣囊24與車輛乘坐者的碰撞、并致動(dòng)安全氣囊充氣器26上的放氣口來減少對(duì)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(fā)明的一個(gè)可選用的技術(shù)方案中，控制器30對(duì)各傳感器36輸出的樣本數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)，所述樣本數(shù)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(shù)目。例如，控制器30可以取樣25個(gè)黑色輸出，然后23個(gè)白色輸出，然后22個(gè)黑色輸出等等。在這種情況下，各圖案輸出的樣本數(shù)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(duì)圖2(無阻礙物)的模擬圖形化地示于圖5中。繪出隨著時(shí)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(shù)目。在安全氣囊24初始點(diǎn)火充脹之后，該數(shù)目隨著時(shí)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(duì)圖3(門上有三歲的車輛乘坐者)的模擬示于圖6中。各圖案輸出中的取樣數(shù)目不像圖5中降得那么低，表示安全氣囊24沒有像圖5中那樣加速得那么快，這是因?yàn)橐雅鲎驳杰囕v乘坐者。
以這樣的方式將對(duì)圖4(有一個(gè)三歲的車輛乘坐者位于離開安全氣囊門約15厘米(6英寸)處)的模擬示于圖7中。取樣點(diǎn)的數(shù)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(shí)再次上升。
圖8-10是代表用于分析該數(shù)據(jù)的另一技術(shù)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，并且其結(jié)果(截取到不小于零)累計(jì)在一和內(nèi)。特別是，遺忘因子應(yīng)近似或稍大于在無阻礙物的正常致動(dòng)中各時(shí)間點(diǎn)的預(yù)計(jì)計(jì)數(shù)。因此，例如，無阻礙物的致動(dòng)將使圖形隨著時(shí)間的過去而保持在近似零處，如圖8所示，在閾值之下很遠(yuǎn)處。
在圖9中，因?yàn)槊繄D案輸出的較大的樣品數(shù)目比預(yù)計(jì)值和遺忘因子大，控制器30就開始累計(jì)計(jì)數(shù)，并相對(duì)較快地超過閾值。當(dāng)超過閾值時(shí)，控制器判定安全氣囊24已與車輛乘坐者碰撞并啟用放氣口27。類似地，在圖10中，累計(jì)的計(jì)數(shù)超過閾值，表示已與離開安全氣囊門約15厘米(6英寸)的車輛乘坐者接觸。
權(quán)利要求
1.一種車輛安全氣囊系統(tǒng)，該系統(tǒng)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)，并基于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，所述判斷基于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)基于展開速度來減少安全氣囊的充脹。
2.如權(quán)利要求1所述的車輛安全氣囊系統(tǒng)，其特征在于，安全氣囊充氣器(26)基于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(quán)利要求2所述的車輛安全氣囊系統(tǒng)，其特征在于，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(quán)利要求3所述的車輛安全氣囊系統(tǒng)，其特征在于，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(chǎn)生一頻率，所述頻率基于帶條速度而變化。
5.如權(quán)利要求4所述的車輛安全氣囊系統(tǒng)，其特征在于，還包括一控制器(30)，該控制器(30)對(duì)來自傳感器(36；36a，36b，36c，36d)的信號(hào)進(jìn)行頻域變換，并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(quán)利要求5所述的車輛安全氣囊系統(tǒng)，其特征在于，控制器(30)對(duì)來自傳感器(36；36a，36b，36c，36d)的信號(hào)進(jìn)行沃爾什變換。
7.如權(quán)利要求6所述的車輛安全氣囊系統(tǒng)，其特征在于，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(quán)利要求1所述的車輛安全氣囊系統(tǒng)，其特征在于，還包括存儲(chǔ)一計(jì)算機(jī)程序的一計(jì)算機(jī)可讀媒介(30)，當(dāng)計(jì)算機(jī)運(yùn)行該計(jì)算機(jī)程序時(shí)執(zhí)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)基于所述步驟(b)控制安全氣囊(24)以停止或繼續(xù)充脹。
9.如權(quán)利要求8所述的車輛安全氣囊系統(tǒng)，其特征在于，計(jì)算機(jī)可讀媒介(30)還執(zhí)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(hào)；以及(e)分析信號(hào)的頻率分量以執(zhí)行所述步驟(b)。
10.如權(quán)利要求9所述的車輛安全氣囊系統(tǒng)，其特征在于，計(jì)算機(jī)可讀媒介(30)還執(zhí)行以下步驟(f)執(zhí)行一頻域變化，以在所述步驟(e)中分析信號(hào)的頻率分量。
11.如權(quán)利要求10所述的車輛安全氣囊系統(tǒng)，其特征在于，頻域變換是沃爾什變換。
12.如權(quán)利要求1所述的車輛安全氣囊系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)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)基于安全氣囊(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)基于所述步驟(b)停止或繼續(xù)充脹安全氣囊(24)。
13.如權(quán)利要求12所述的車輛安全氣囊系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)控制安全氣囊(24)的展開，其中步驟(b)基于安全氣囊行進(jìn)速度的變化。
14.如權(quán)利要求13所述的車輛安全氣囊系統(tǒng)，其特征在于，通過還包括產(chǎn)生與安全氣囊的行進(jìn)速度成比例的一頻率來控制安全氣囊(24)的展開。
15.如權(quán)利要求14所述的車輛安全氣囊系統(tǒng)，其特征在于，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)基于該對(duì)頻率的分析。
16.如權(quán)利要求15所述的車輛安全氣囊系統(tǒng)，其特征在于，控制安全氣囊(24)的展開，其中對(duì)頻率的分析包括分析頻率中的變化。
17.如權(quán)利要求16所述的車輛安全氣囊系統(tǒng)，其特征在于，控制安全氣囊(24)的展開，其中步驟(d)還包括對(duì)頻率進(jìn)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(quán)利要求17所述的車輛安全氣囊系統(tǒng)，其特征在于，通過還包括基于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(quán)利要求18所述的車輛安全氣囊系統(tǒng)，其特征在于，通過還包括對(duì)安全氣囊充氣器(26)進(jìn)行放氣以執(zhí)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(quán)利要求19所述的車輛安全氣囊系統(tǒng)，其特征在于，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(fā)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(hào)的算法，所述帶條在安全氣囊(24)的致動(dòng)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(gè)實(shí)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)穿過一傳感器并由該圖案在傳感器中產(chǎn)生一頻率。所產(chǎn)生的頻率基于帶條穿過傳感器(36；36a，36b，36c，36d)的速度，并從而基于安全氣囊(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(jù)系統(tǒng)的特定結(jié)構(gòu)以及特定的車輛，可由信號(hào)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(hào)B60R21/01GK1678480SQ03820943
公開日2005年10月5日 申請(qǐng)日期2003年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月31日
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