[發(fā)明專利]安全氣囊智能控制系統(tǒng)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010161177.1
• 申請(qǐng)日: 2010-05-04
• 公開（公告）號(hào): CN101817331A
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 管菊花;郭波;羅小青
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南昌大學(xué)
• 主分類號(hào): B60R21/16
• 分類號(hào): B60R21/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及汽車安全氣囊控制領(lǐng)域，尤其是精確控制安全氣囊點(diǎn)火觸發(fā)時(shí)間的智能控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

文獻(xiàn)[1]汪學(xué)方，楊俊波.汽車安全氣囊智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]，《機(jī)械與電子》，2005(11)；[2]汽車安全氣囊智能控制系統(tǒng)專利號(hào)：96241579.0；根據(jù)以上資料可以看出，目前，國(guó)內(nèi)氣囊研究主要采用8位單片機(jī)作為主控芯片，通過減速度傳感器或者兩軸加速度傳感器對(duì)汽車碰撞信息進(jìn)行采集，如果檢查的信息超過所設(shè)閾值，發(fā)點(diǎn)火信號(hào)，通過觸發(fā)電路觸發(fā)氣囊；文獻(xiàn)[1]中還具有系統(tǒng)自檢電路，包括對(duì)EEPROM、加速度傳感器、點(diǎn)火電路和氣囊的自檢；通過串口通信電路對(duì)保存在單片機(jī)里的事故信息進(jìn)行讀取；通過安全警告燈為駕駛員提供氣囊是否正常工作的可視信號(hào)；備用電源電路保證系統(tǒng)失去電源的情況下還能正常工作。

由于氣囊引爆的條件很嚴(yán)格，與碰撞的速度、碰撞的角度、減速度值、變形量等等都有關(guān)系，如果控制芯片不能及時(shí)處理這些信號(hào)，會(huì)導(dǎo)致安全氣囊引爆錯(cuò)誤——汽車碰撞比較嚴(yán)重時(shí)卻沒有打開，有時(shí)不具備打開條件卻突然打開傷到駕駛員或乘員。故需要安全氣囊控制系統(tǒng)能在瞬間完成實(shí)時(shí)處理和復(fù)雜的運(yùn)算，并在極短的時(shí)間內(nèi)對(duì)碰撞事故作出處理，即要求其具有較高的運(yùn)算速度，時(shí)滯較小，以適應(yīng)汽車安全氣囊的實(shí)時(shí)控制要求。

一般的8位單片機(jī)信號(hào)處理能力不強(qiáng)，在實(shí)際應(yīng)用中，安全氣囊時(shí)常未起到相應(yīng)的保護(hù)作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有氣囊控制系統(tǒng)安全保護(hù)作用上的不足，提供一種智能型安全氣囊控制系統(tǒng)，以降低現(xiàn)有安全氣囊不能準(zhǔn)確引爆所引發(fā)的安全隱患，并為多級(jí)智能型汽車安全氣囊控制系統(tǒng)的研究提供平臺(tái)。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：主控芯片選用TI公司基于ARM?Cortex-M3內(nèi)核的32位工業(yè)級(jí)微控處理器LM3S1138，利用其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能實(shí)時(shí)處理傳感器采集的信息，及時(shí)引爆安全氣囊保護(hù)乘員安全。

控制系統(tǒng)主要由自檢電路、傳感器和數(shù)據(jù)采集電路、觸發(fā)電路、備用電源電路、電壓調(diào)節(jié)電路、通訊電路和報(bào)警電路等組成。

自檢電路：上電后，系統(tǒng)首先對(duì)EEPROM、加速度傳感器、點(diǎn)火電路等自檢，確定觸發(fā)電路是否可以正常工作。若觸發(fā)電路存在故障，報(bào)警電路進(jìn)行聲光報(bào)警，表明系統(tǒng)無法正常工作，通知駕駛員及時(shí)修理。

傳感器和數(shù)據(jù)采集電路：LM3S1138處理器內(nèi)置8通道10位ADC，采樣速率可達(dá)1M/s，精度足夠用于安全氣囊。各個(gè)傳感器從相應(yīng)的輸出管腳輸出電壓值，通過LM3S1138處理器內(nèi)置的ADC對(duì)電壓值進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，再存入到軟件設(shè)定的數(shù)組中。考慮到剛性碰撞和彈性碰撞在相同車速時(shí)后果截然不同，因此采用加速度作為引爆控制條件。控制系統(tǒng)選用三軸加速度傳感器，為避免汽車高速駛過溝、坎路面時(shí)，在沒有發(fā)生碰撞的情況下，也產(chǎn)生較大信號(hào)疊加在低速碰撞的碰撞波形上進(jìn)而發(fā)生誤爆，故當(dāng)汽車Z軸(垂直方向)產(chǎn)生較大的加速度時(shí)，無論X軸方向加速度如何，安全氣囊均設(shè)計(jì)為不啟爆，以增強(qiáng)路面抗干擾性。

觸發(fā)電路：由于氣囊氣體發(fā)生器的點(diǎn)爆時(shí)需20mA的電流脈沖。若直接用LM3S1138的I/O口輸出高電平進(jìn)行引爆，驅(qū)動(dòng)過小，無法滿足要求。系統(tǒng)選用電磁式繼電器，在LM3S1138輸出口的控制下可驅(qū)動(dòng)大功率的負(fù)載。由于繼電器會(huì)產(chǎn)生較明顯的干擾，故在繼電器周圍加抗干擾電路的同時(shí)與光電耦合器配合使用，使得處理器與觸發(fā)電路光電隔離。點(diǎn)火算法采用垂直量的移動(dòng)窗積分算法，這種算法主要是考慮了汽車碰撞時(shí)的加速度因素，當(dāng)加速度的積分達(dá)到一定值的時(shí)候，表示汽車的碰撞劇烈程度也到達(dá)一定值，會(huì)給乘員帶來一定傷害，即刻引爆氣囊。同時(shí)，考慮到國(guó)內(nèi)很多人對(duì)安全氣囊的保護(hù)作用不甚了解，副駕駛座位的安全氣囊對(duì)嬰兒或者身材過于矮小的兒童不僅起不到保護(hù)作用，相反氣囊爆開時(shí)與兒童頭部的瞬間接觸力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過兒童的承受能力。因此利用重量傳感器進(jìn)行檢測(cè)，如果檢測(cè)人的重量在40kg以下，則認(rèn)為是嬰兒或者兒童，進(jìn)行語音提醒關(guān)閉引爆氣囊的開關(guān)，以降低氣囊引爆對(duì)他們的傷害。

備用電源電路：防止碰撞后電路斷電而不能引爆氣囊，通過其自放電功能，向引爆電路輸出應(yīng)急電流，確保安全氣囊及時(shí)引爆。

電壓調(diào)節(jié)電路：汽車上電器負(fù)載變化頻繁，許多電感線圈和開關(guān)通斷時(shí)，都會(huì)造成負(fù)載電流突變。電壓調(diào)節(jié)電路維持各元件工作電壓平衡，使控制電路始終處于最佳狀態(tài)，一旦出現(xiàn)短路或斷路，報(bào)警燈立即點(diǎn)亮。