专利名称：负荷传感器、检测负荷的方法和行人保护系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及负荷传感器、检测负荷的方法和使用了负荷传感器和检测负荷的方法的车辆的行人保护系统。
背景技术：
用于车辆的行人保护系统通常包括光纤传感器和物体检查ECU(电控单元)。光纤传感器包括LED(发光二极管)、光电二极管和光纤。光纤布置在车辆的前保险杆处，以将发光二极管的光传导到光电二极管。
如果前保险杠碰到物体，光纤被压碎。因此从LED引到光电二极管的光纤中的光传导损失率发生变化，光电二极管的输出电流变化。输出电流转化为电压信号，该电压信号被转化为数字数据。将该数字数据输入给物体检查ECU，物体检查ECU检查碰到的物体是否是行人。如果是行人，物体检查ECU操作行人保护系统，例如行人保护气囊系统。
然而，光纤的光传导损失率不与造成光纤压碎的负荷量级成正比。换句话说，负荷的量级不是光传导损失率的线性函数。因此，以对输入到它的电压信号只具有一个增益的单个放大器检测负荷的精确量级或从其他物体中分辨出行人是困难的。
US6,739,177B2中披露了气体传感器，其中的设备使用映射(map)精确地放大非线性电压。然而，必须具有额外的装置和软件用于映射匹配，这提高了负荷传感器的成本。
发明内容
因此，本发明的目的是提供不昂贵的和精确的负荷传感器。
根据发明的主要方面，负荷传感器包括第一装置，用于根据碰到物体而产生的震动提供输出信号的一个，第二装置，用于通过对所述的第一装置的对应于不同量级的震动的不同输出模拟信号的近似提供多个线性函数，以及第三装置，用于提供对应于来自于线性函数的一个的输出信号的一个的数字数据。在以上的负荷传感器中，第二装置优选地是多个放大器，每个放大器具有规定的增益。第一装置可以包括发光元件、光敏元件和连接发光元件和光敏元件的光纤。第一装置还可以包括第四装置，用于根据震动使光纤变形。
本发明的另一个目的是提供行人保护系统。
该系统包括以上描述的负荷传感器、当根据负荷传感器的数字数据分辨出行人时用于提供输出信号的物体检查单元和当从物体检查单元处接收到输出信号时用于提供气囊操作信号的气囊控制单元。
在以上的行人保护系统中，第二装置可以包括较低负荷放大器和较高负荷放大器。
本发明的另一个目标是提供以不昂贵的负荷传感器精确地检测负荷的方法。
检测由于碰到物体而导致的负荷的方法包括根据因碰到不同物体而产生的不同量级的震动提供输出模拟信号的第一步骤，通过多个线性函数近似震动的量级的模拟信号的非线性函数的第二步骤，以及提供由线性函数转化来的数字数据的第三步骤。
经过研究如下的详细描述、附带的权利书要求和附图，本发明的其他对象、特点和特征以及本发明的相关部件的功能将更清晰。附图中图1是图示了车辆前部部分的透视图，在前部部分上安装了根据本发明的优选实施例的行人保护系统；图2是图1中所示的、带有安装在其内的行人保护系统的负荷传感器的车辆的前保险杠的示意性截面侧视图；图3是行人保护系统的方块图；图4是示出了负荷量级和负荷传感器输出电压的相互关系的图；图5是行人保护系统的信号处理图；图6是示出了负荷量级和较低负荷放大器输出电压信号的相互关系的图；以及图7是示出了负荷量级和较高负荷放大器输出电压信号的相互关系的图。
具体实施例方式
带有负荷传感器的、根据本发明的优选实施例的行人保护系统和使用负荷传感器检测负荷的方法将根据附图进行描述。
如图1所示，行人保护系统1包括负荷传感器2、接触传感器(未绘出)和气囊ECU3。气囊ECU3包括物体检查ECU。
负荷传感器2包括传感器ECU20和光纤21。负荷传感器2嵌入到车辆9的前保险杠90中。光纤21由导光树脂制成并从前保险杠90的一侧到另一侧放置在前保险杠90前部的周围。
气囊ECU3容纳在车辆9的仪表板91横向中央部分下的地板通道上方的位置。气囊ECU3和传感器ECU20通过线束连接。
如图2所示，前保险杠90包括保险杠减振器900、负荷传输板901、保险杠加强件902和保险杠盖(未绘出)。保险杠盖在车辆9前部暴露向外侧。保险杠减振器900是由泡沫树脂制成的长板并布置在保险杠盖后以在车辆横向方向延伸。
负荷传输板901是由金属制成的长板并布置在保险杠减振器900后以在车辆横向方向延伸。柱形的接触传感器4安装在负荷传输板901和保险杠减振器900之间的空间处，以在车辆横向方向延伸。接触传感器4具有含有四个螺旋导线的长管，四个螺旋导线相互连接象以一笔画形式形成的线。当两个导线相互接触时，接触传感器4提供接通信号。
保险杠加强件902也是由金属制成的在车辆横向方向延伸的部件。保险杠加强件902通过前侧部件在其后部(未绘出)支撑。光纤21布置在加强件902和负荷传输板901之间。传感器ECU20布置在保险杠加强件92的左角，如图1所示。
如图3所示，行人保护系统1包括负荷传感器2、接触传感器4和气囊ECU3。传感器ECU20包括LED200、光电二极管201、缓冲器202、5V电源203、控制单元204、处理单元205、放大单元206、调节/修正单元207和通讯I/F(接口)208。
5V电源203从电池转化来，为LED200、光电二极管201和缓冲器202提供5V的恒定电压。LED200布置在光纤21一端。LED200为光纤21供给规定波长(例如650纳米)的光。光电二极管201布置在光纤21的另一端。光电二极管201接收通过光纤21传来的LED200的光。缓冲器202是运算放大器。缓冲器202接收光电二极管201的输出电压并防止输入侧电路和输出侧电路之间的干涉。处理单元205是具有比较大的时间常数的低通滤波器。放大单元206放大处理单元205的输出电压。控制单元204控制LED200的电流，使得光电二极管201的输出电压保持恒定。调节/修正单元207调节或修正在制造过程中导致的负荷传感器2的输出信号的变化。
放大单元206的输出电压是模拟信号，通过通讯I/F208将它转化为数字数据。这些数字数据通过单通讯线S1被送到气囊ECU3。接触传感器4的接通信号也被转化为数字数据，该数据被送到气囊ECU3。
如果车辆9在前保险杠90的保险杠盖处碰到物体，由碰撞导致的震动被从保险杠盖通过保险杠减振器900传送到接触传感器4。因此，接触传感器4被压碎使得它的圆形截面变成扁椭圆的截面。因此接触传感器4的导线相互之间接触以提供接通信号。
该震动还被从保险杠减振器900通过负荷传输板901传送到光纤21。附带提及的是，负荷传输板901和保险杠加强件902的刚性高于光纤21的刚性。所以光纤21在负荷传输板901和保险杠加强件902之间被压缩。因此光纤21的截面从圆形变形为扁椭圆形，使得从LED200到光电二极管201传导的光的量发生变化。因此通过光电二极管201的电流发生变化，且光电二极管201的输出电压发生变化，如图4所示。
也就是，光电二极管201的输出电压随着施加到保险杠盖的输入负荷(震动)量级的变化形成了曲线。该曲线被两个或更多的直线LL和LH所近似，如图4所示。附带提及的是，直线LL代表了输入负荷的量级较低的范围的光电二极管201的输出电压，直线LH代表了输入负荷的量级较高的范围的光电二极管201的输出电压。
负荷传感器2的放大单元206包括较低负荷放大器206L和较高负荷放大器206H，如图5所示。较低负荷放大器206L以高于较高负荷放大器206H的增益的增益放大输入负荷信号，如图6和图7所示。放大单元206通过较低负荷放大器206L在从0到X的量级较低的范围放大输入负荷，通过较高负荷放大器206H在高于X的量级较高的范围放大输入负荷。放大器206L和206H的每个的被放大的电压分别通过通讯I/F208被转化为数字数据并通过通讯线S1被送到气囊ECU3。
气囊ECU3包括物体检查单元和气囊驱动单元，这对于本领域的技术人员是常识性的。物体检查单元通过将输入负荷的量级与阈值电压进行对比来检查物体。
如果根据检查结果物体被认为是行人而接触传感器4提供接通电压信号，驱动单元驱动气囊系统使安装在车辆9前部的行人保护气囊膨胀。
这样，由负荷传感器检测到的负荷的量级被精确地转化为数字数据而不使用附加的硬件，例如对数放大器或软件。
在上述的行人保护系统中，放大单元206可以包括在气囊ECU3中，替代包括在传感器ECU20中，且物体检查ECU可以从气囊ECU3分离。
在以上描述的本发明中，参考特定的本发明的实施例将发明进行披露。但是显然的是可以对本发明的特定的实施例作不同的修改和变化而不偏离在附带的权利要求书中所阐明的本发明的范围。因此，对本发明的描述在某种意义上应看作说明性的而不是限制性的。
权利要求
1.一种负荷传感器，其包括第一装置，用于根据碰到物体而产生的震动提供输出信号的一个；第二装置，用于通过对所述的第一装置的对应于不同量级的震动的不同输出模拟信号的近似提供多个线性函数；以及第三装置，用于提供对应于因碰到物体所导致的、来自于线性函数的一个的输出信号的一个的数字数据。
2.如权利要求1所述的负荷传感器，其中所述的第二装置包括多个每个带有规定增益的放大器。
3.如权利要求1所述的负荷传感器，其中所述的第一装置包括发光元件、光敏元件、连接所述发光元件和所述光敏元件的光纤和用于根据震动使所述光纤变形的第四装置。
4.一种行人保护系统，其包括根据权利要求1所述的负荷传感器；用于当根据数字数据分辨出行人时提供输出信号的物体检查单元；以及气囊控制单元，用于当从所述物体检查单元接收到输出信号时提供气囊操作信号。
5.如权利要求4所述的行人保护系统，其中所述的第二装置包括多个每个带有规定增益的放大器。
6.如权利要求5所述的行人保护系统，其中所述的第二装置包括较低负荷放大器和较高负荷放大器。
7.如权利要求5所述的行人保护系统，进一步包括用于从所述第三装置向所述气囊控制单元发送数字数据的单通讯线。
8.一种用于检测由于碰到物体所导致的负荷的方法，其包括根据因碰撞而产生的不同量级的震动提供输出模拟信号的第一步骤；通过多个线性函数近似输出模拟信号的第二步骤；以及提供由线性函数的一个转化来的数字数据的第三步骤，该线性函数的一个对应于由于碰到物体所导致的输出模拟信号的一个。
全文摘要
负荷传感器包括根据由车辆碰到不同物体所导致的不同量级的震动来提供输出模拟信号的光纤传感器，两个或更多每个近似模拟信号的非线性函数的放大器，以及将线性函数转化为数字数据的单元。因此，每个位于较低量级范围或位于较高量级范围的模拟信号可以通过放大器中的具有更合适增益的一个被放大，使得震动的量级可以被精确地转化为数字数据用于行人保护气囊系统。
文档编号B60R21/34GK1765659SQ200510118450
公开日2006年5月3日 申请日期2005年10月28日 优先权日2004年10月28日
发明者稻本高志, 大高孝治, 伊豫田纪文, 宫田裕次郎, 家中龙太郎, 高桥浩幸 申请人:株式会社电装