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原文传递外置气囊式车辆侧翻干预系统及干预方法

专利名称：	外置气囊式车辆侧翻干预系统及干预方法
摘要：	本发明涉及外置气囊式车辆侧翻干预系统及干预方法，该系统包括侧翻检测子系统、工作区域监测子系统、侧翻主动干预子系统、系统控制器；其中，所述侧翻检测子系统包括倾角传感器、侧向加速度传感器及侧翻诊断器；所述工作区域监测子系统包括布置在车辆两侧的视觉检测器；所述侧翻主动干预子系统包括安装在车辆两侧的多个执行器，各个执行器的结构相同，包括连接壳体、分离导向壳体、气囊组底座、气囊组、切割索。该系统在侧翻发生初期可以进行主动干预，使车辆受干预气囊与地面接触所给与的扶正力矩，从失稳状态返回稳定状态，防止车辆完全侧翻。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	吉林;22
申请人：	吉林大学
发明人：	马芳武;单子桐;仲首任;赵颖;王奎霖;沈昱成
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-31T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-15T00:00:00+0800
申请号：	CN201910702067.2
公开号：	CN110329242A
代理机构：	吉林省长春市新时代专利商标代理有限公司
代理人：	唐盼
分类号：	B60W30/04(2006.01);B;B60;B60W;B60W30
申请人地址：	130000 吉林省长春市南关区人民大街5988号吉林大学南岭校区
主权项：	1.一种外置气囊式车辆侧翻干预系统，其特征在于，包括：侧翻检测子系统、工作区域监测子系统、侧翻主动干预子系统、系统控制器；其中，所述侧翻检测子系统包括倾角传感器、侧向加速度传感器及侧翻诊断器；所述倾角传感器及侧向加速度传感器布置在车辆重心附近；所述侧翻诊断器用于实时接收倾角传感器和侧向加速度传感器传来的信号并进行实时计算，根据侧翻指数R判断侧翻情况，并将侧翻信号发送给系统控制器，当系统控制器在没有抑制信号的情况下，收到侧翻诊断器的向左侧侧翻信号或向右侧侧翻信号时，控制相应一侧的侧翻主动干预子系统进行干预；所述工作区域监测子系统包括布置在车辆两侧的视觉检测器，所述视觉检测器用于实时监控侧翻主动干预子系统冲击区域，对侧翻主动干预子系统冲击区域的行人、行车进行识别，当监测到有行人或行车时，则向系统控制器发送抑制信号，抑制侧翻主动干预子系统行为的触发；所述侧翻主动干预子系统包括安装在车辆两侧的多个执行器，各个执行器的结构相同，包括连接壳体、分离导向壳体、气囊组底座、气囊组、切割索；所述连接壳体的底部通过内固定板与车门内板或车身连接，在连接壳体内设置有轴心位置为中空结构的变密度隔离环；在所述变密度隔离环的轴心位置还安装有分离弹簧；所述分离弹簧一端固定在连接壳体上，另一端压紧于分离壳体的下方；所述分离导向壳体与连接壳体固连，在分离导向壳体朝向变密度隔离环的一侧加工有削弱槽；所述气囊组底座与分离导向壳体固连，在气囊组底座上设置有用于控制干预气囊组及切割索的CAN总线通信装置、火工系统电路；所述CAN总线通信装置及火工系统电路与系统控制器连接，通过CAN总线通信装置使系统控制器与侧翻检测子系统、工作区域监测子系统、侧翻主动干预子系统之间实现通讯；在所述气囊组底座上与削弱槽相对应的位置还加工有切割索放置槽；所述切割索安装在切割索放置槽内，通过系统控制器发送信号使火工系统电路工作，切割索起爆，起爆后生成射流刀切断削弱槽；所述干预气囊组安装在气囊组底座上，干预气囊组折叠存放，通过车身外板布置在车门位置或翼子板位置；在与布置干预气囊组相对的车身外板的内侧加工有外板削弱槽；通过干预气囊组对侧倾中心产生侧翻干预力矩，阻止侧翻的继续发生。 2.权利要求1所述的外置气囊式车辆侧翻干预系统，其特征在于，所述侧翻指数R的计算公式如下：式(1)中，Fzr为右侧轮毂处所受垂向力、Fzl为左侧车轮轮毂处所受垂向力；当正常直线行驶时，R＝0；当单侧车轮到达离地的临界状态时R＝1或R＝-1；R＝1时为将要向右侧翻，R＝-1时为将要向左侧翻，根据车辆四自由度侧倾动力学模型，可以推导得到式(2)中，l为车辆自身轮距、hR为非簧载质量中心与侧倾中心间距离、φ为倾角传感器实时更新的车辆倾角、ay为侧向加速度传感器实时更新的车辆倾角侧向加速度；如果R超过上阈值Rlimit，侧翻诊断器向系统控制器发送向右侧翻信号，如果R低于下阈值-Rlimit，侧翻诊断器向系统控制器发送向左侧翻信号；所述阈值Rlimit由极限工况的仿真测试进行获取和标定，采用车型相同参数进行动力学建模，进行多组J形转向操纵试验及鱼钩操纵试验，记录未侧翻试验过程中的侧翻指数绝对值最大值，数据的平均值为μ，标准差为σ，取μ+3σ为侧翻主动干预子系统干预阈值Rlimit。 3.权利要求1所述的外置气囊式车辆侧翻干预系统，其特征在于，所述视觉检测器为四个，分别是右前视觉检测器、右后视觉检测器、左后视觉检测器、左前视觉检测器；每个所述的视觉检测器均包含摄像头、图像识别器；所述图像识别器采用英伟达Jetson Nano；所述侧翻主动干预子系统包括八个执行器，分别为左前翼子板执行器、左后翼子板执行器、左前门执行器、左后门执行器、右前翼子板执行器、右后翼子板执行器、右前门执行器、右后门执行器。 4.权利要求1所述的外置气囊式车辆侧翻干预系统，其特征在于，所述外板削弱槽为不封闭环形，在上方留有不切削位置。 5.权利要求1所述的外置气囊式车辆侧翻干预系统，其特征在于，所述干预气囊组包括一级气囊、二级气囊、三级气囊；气囊组采用防刺、防撕裂性能优良的涂层织物裁剪拼接制成；所述一级气囊与二级气囊之间的连接面上、二级气囊与三级气囊之间的连接面均设置有节流阀，通过节流阀依次连通；所述三级气囊上还设置有泄气阀；在所述一级气囊、二级气囊、三级气囊内分别设置有一级气体发生器、二级气体发生器、三级气体发生器，所述一级气体发生器、二级气体发生器、三级气体发生器分别通过导线与CAN总线通信装置上的CAN总线模拟量输入输出模块相连，通过CAN总线通信装置与系统控制器实现通讯，利用系统控制器控制气体发生器对干预气囊组进行充气。 6.权利要求5所述的外置气囊式车辆侧翻干预系统，其特征在于，所述一级气囊通过压紧板安装在气囊组底座上；所述压紧板设置在分离导向壳体与气囊底座之间，使用螺栓将分离导向壳体、压紧板、气囊底座连接，压紧板利用螺栓的压紧力将一级气囊边缘压紧于气囊底座上；所述二级气囊为柱状气囊；所述三级气囊与地面进行接触。 7.权利要求5所述的外置气囊式车辆侧翻干预系统，其特征在于，所述泄气阀及节流阀使用有机粘合剂与气囊织物表面相连；所述一级气体发生器、二级气体发生器、三级气体发生器均使用粘合剂固定在压紧板、一级气囊、二级气囊表面上。 8.权利要求5所述的一种外置气囊式车辆侧翻干预系统的干预方法，具体包括以下步骤：步骤S1、利用布置在车辆重心附近的侧向加速度传感器实时更新车辆倾角侧向加速度ay，利用布置在车辆重心附近的倾角传感器实时更新车辆倾角φ；步骤S2、侧翻诊断器根据侧向加速度传感器、倾角传感器实时传来的数据信息按照下述公式计算侧翻指数R，从而判断侧翻情况，并将侧翻信号发送给系统控制器；式中，l为车辆自身轮距、hR为非簧载质量中心与侧倾中心间距离、φ为倾角传感器实时更新的车辆倾角、ay为侧向加速度传感器实时更新的车辆倾角侧向加速度；如果R超过上阈值Rlimit，侧翻诊断器向系统控制器发送向右侧翻信号，如果R低于下阈值-Rlimit，侧翻诊断器向系统控制器发送向左侧翻信号；所述阈值Rlimit由极限工况的仿真测试进行获取和标定，采用车型相同参数进行动力学建模，进行多组J形转向操纵试验及鱼钩操纵试验，记录未侧翻试验过程中的侧翻指数绝对值最大值，数据的平均值为μ，标准差为σ，取μ+3σ为侧翻主动干预子系统干预阈值Rlimit；步骤S3、当系统控制器在没有抑制信号的情况下，收到侧翻诊断器的向左侧侧翻信号或向右侧侧翻信号时，控制相应一侧的侧翻主动干预子系统进行干预；侧翻主动干预子系统进行干预时，首先通过系统控制器控制执行器工作，一级气囊起爆，在冲击力的作用下车身外板沿着外板削弱槽被截断，车门外板弯折，一级气囊伸出车外，使折叠状态的二级气囊、三级气囊伸出车身，接下来二级气囊起爆，二级气囊内侧与车身相接触，提供更大面积的支撑，然后三级气囊起爆，三级气囊与地面接触，产生反作用力，经过二级气囊、一级气囊传递给车身，对侧倾中心产生侧翻干预力矩，阻止侧翻的继续发生；冲击过程中，气囊组受压后一级气囊中的填充气体通过节流阀流向二级气囊，二级气囊中的填充气体通过节流阀流向三级气囊，对车辆侧翻的动能进行耗散，同时起到缓冲作用；步骤S4、干预过程结束后，系统控制器控制火工系统电路工作，切割索引爆，产生射流刀将分离导向壳体沿削弱槽切割为两部分；在分离弹簧的作用下干预气囊组、气囊底座及分离导向壳体的一部分脱离车身，车辆继续正常行驶，而不受到已充气的干预气囊所带来的单侧摩擦及空气阻力的影响而失去稳定性。
所属类别：	发明专利