带有乘员约束系统激活的车辆侧翻预测的制作方法

专利名称：带有乘员约束系统激活的车辆侧翻预测的制作方法
技术领域：
本发明涉及机动车中的事件检测和乘员约東系统激活，具体涉及允许较早地并精 确地激活可复位乘员约束装置并在适当时使这些乘员约東装置复位的侧翻预测和检 测方法。
背景技术：
已开发出各种侧翻检测方法用于激活乘员约東装置，如气囊、侧帘气囊、倾翻保 护侧气帘系统(safety canopy)、座椅安全带预紧器，及弹出式稳定杆(pop-up rol 1 bar)。多数方法涉及用适合的传感器监视车辆的侧倾角和侧倾速度或各种加速度分 量，及执行路径控制算法以在可能侧翻时部署特定的乘员约束装置并在检测到实际的 侧翻时部署附加的乘员约東装置。
座椅安全带预紧可以将车辆乘员保持在更加有利于部署充气约東装置的位置，从 而是有利的。现有方法不能尽可能早并尽可能精确地预测侧翻。因此，在部署充气约 東装置，如气囊、侧帘气囊，或倾翻保护侧气帘系统之前，可能进行的座椅安全带预 紧不能达到最佳程度。
一些侧翻研究表明，车辆在侧翻之前会经历各种程度的偏航和侧滑(如，在侧向 滑动(skidding)期间)。这样的撞击前车辆运动会产生在撞击事件之前影响乘员运 动学特征(kinematics)的力，这有可能使乘员进入对充气约東件部署来说不理想的 位置。比方说，在车辆开始例如朝驾驶员侧侧倾时，驾驶员的下部躯干通常离开座椅 同时上部躯干侧移直到与左前门内饰板接触。驾驶员的头部继续侧移直到与左前窗玻 璃接触。这样的运动发生在100ms以内。如果车辆转换到自由滑转(free-flight rotation)阶段，则驾驶员的头部和躯干朝乘员恻和车辆的上邵内饰板向内平移，并 相对于其初始位置继续垂直运动，直到头部与车辆的上部内饰板接触。在可能的后续 地面接触阶段期间，当驾驶员的躯干朝车辆的上部内饰板运动时，驾驶员的头部可保 持与车辆的上部内饰板接触，这可能导致颈部受压。
在这样的侧翻中，在开始时，当前排座椅乘员上部躯干和头部朝驾驶员侧移并离 开座椅安全带D环时，前排座椅乘员的下部躯干通常离开座椅。座椅安全带可能从乘 员的肩部滑下，然后乘员继续侧移。如果车辆转换到自由滑转阶段，则乘员的运动反 向并类似地朝右车门和车窗平移，直到上部躯干与右车门接触。乘员可能朝上部内饰 板继续平移，直到其头部到达接近窗玻璃、B柱和车顶纵梁连接处的位置。在可能的 后续地面接触阶段期间，车辆的快速减速会使乘员的躯干朝车辆的上部内饰板运动，这可能造成颈部受压。
如果部署充气约東装置，较早和精确的座椅安全带预紧可以减少上述乘员运动学 特征造成的离位(out-of-position, OOP)伤害。为了实现这样的伤害减少，应在车 辆侧倾开始阶段之前激活预紧装置。因此，这要求较早地预测侧倾的开始或侧倾的可 能性。
现有的车辆约東装置包括标准的三点式座椅安全带系统，以及安装有锁扣的烟火 式机械预紧器(buckle-mounted pyro-mechanical pretensioner )和马达驱动的电 动限力巻收器或常规的限力巻收器的组合。在激活时，马达驱动的卷收器使用电动马 达旋转安全带巻轴并向安全带系统施加张力。然后可以例如在可能的侧翻期间，通过 激活安装有锁扣的烟火式机械预紧器向座椅安全带系统施加附加的张力。 一般而言， 与安装有锁扣的烟火式机械预紧器相比，马达驱动的巻收器向安全带系统施加的力要 小得多并持续较长时间。
倾翻保护侧气帘系统在一些侧面撞击和侧翻情况下使用侧帘气囊保护车辆乘员。 倾翻保护侧气帘系统可以从双排座车辆上A柱和C柱之间及三排座车辆上A柱和D柱 之间的金属板材车顶纵梁上方部署，以便覆盖侧部玻璃区域以保护靠外乘坐位置上的 乘员。气囊的充气机可以位于侧柱之间的车顶纵梁附近。倾翻保护侧气帘系统可以保 持充气达较长时间以有助于防止多次撞击或侧翻产生的伤害。
除了增加驾驶员安全性，还希望考虑顾客满意度。如果在撞击或侧翻不会马上发 生时将车辆乘员即使是暂时地限制在其座椅上，顾客满意度会降低。另外，如果顾客 不得不在撞击或侧翻未发生时更换不可复位安全约東件，顾客满意度也会降低。部署 乘员约東系统的现有方法未能使可复位约東装置，如座椅安全带预紧器和卷收器得到 有效利用和复位。

发明内容
本发明可以解决上述问题中的一个或多个。本发明的其他特征和/或优点将通过 下面的说明变得显而易见。
本发明的一些实施例提供一种用于预测车辆侧翻和激活乘员约束系统的方法。该 方法包括接收用于较早检测一个或多个有侧翻可能性的车辆位置和车辆运动的输入 信号；基于一些输入信号确定何时达到第一侧翻前阶段阈值；在达到第一侧翻前阶段 阈值时至少激活第一可复位约東装置；基于一些输入信号确定何时达到第二侧翻前阶 段阈值；在达到第二侧翻前阶段阈值时至少激活另一个可复位约束装置；基于一些输 入信号确定何时达到第一侧翻阶段阔值；在达到第一侧翻阶段阈值时至少激活第一不 可复位约東装置；基于一些输入信号确定何时达到第二侧翻阶段阈值；及在达到第二 侧翻阶段闽值时至少激活另一个不可复位约束装置。
本发明的一些实施例提供一种用于检测一个或多个有侧翻可能性的车辆位置和车辆运动并激活乘员约束系统的方法。该方法包括接收用于较早检测一个或多个有 侧翻可能性的车辆位置和车辆运动的输入信号；基于一些输入信号确定在指示车辆侧 翻之前是否达到至少三个阈值；及在达到至少三个阈值中的每个时激活约東装置以避 免车辆乘员在车辆内移动到较不适合于充气约東装置部署的位置。
本发明的一些实施例提供车辆侧翻预测和约東装置部署系统，该系统包括产生 多个数据信号的多个车辆数据传感器，及接收数据信号并配置为部署可复位约束装置 和不可复位约東装置的控制器。该控制器配置为在一个或多个数据信号超过第一阈 值，指示车辆处于有侧翻可能性的位置或在进行有侧翻可能性的运动时至少激活一个 可复位约東装置，及在一个或多个数据信号低于第一阈值时停用至少一个可复位约東 装置。
在下面的说明中，特定方面和实施例将变得显而易见。应理解，本发明可按其最 宽泛的意义实施而不具有这些方面和实施例中的一个或多个特征。应理解，这些方面 和实施例仅仅是示例性和解释性的，且不限制本发明。
通过下文中参考附图对与其一致的实施例的详细说明，要求保护的主题的特征和 优点将变得显而易见。


图1示出使用本发明的教导的示例实施例的车辆； 图2示出根据本发明的教导的侧翻可能性或确定性的四个阶段； 图3是示出根据本发明的教导使用输入信号确定各个侧翻前阶段和侧翻阶段的 示例实施例的表格；
图4示出根据本发明的教导的示例实施例的侧翻前和侧翻预测和乘员约東系统 部署的算法的示意图5示出根据本发明的教导的示例实施例确定侧翻前阶段1的示例； 图6A和6B示出根据本发明的教导的示例实施例确定侧翻前阶段2的示例； 图7A和7B示出根据本发明的教导的示例实施例确定侧翻阶段1的示例；及 图8示出根据本发明的教导的示例实施例确定侧翻阶段2的示例。
具休实施方式
虽然下面的详细说明参考示例实施例，但示例实施例的很多替代、修改和变体对 本领域技术人员是显而易见的。因此，应广义看待请求保护的主题。
现参考各种实施例，其示例在附图中示出。然而，这些各种示例实施例并不限制
本发明的内容。相反，本发明的内容应覆盖示例实施例的各种替代、修改和等价。
根据本发明的教导的各种示例实施例预期包括在情况使得乘员由于撞击前车辆 运动而动态地移出位置时检测特定的撞击前运动和激活特定的约束装置。例如，预紧或座椅安全带锁定可以在车辆侧向滑动开始时相对于例如气帘部署区保持乘员位置。 这样的约東装置激活可以使充气约東装置在激活时更加有效。
另外，各种示例实施例预期包括预测侧向滑动和/或阻绊(tripping)发生的条 件，特别是预测其水平可能使车辆侧翻的侧向滑动和/或阻绊发生的条件。例如，对 车辆的向前能量的评估可用于预测侧翻事件，因为向前能量在特定条件下可以转换为 侧向能量。
通过理解撞击前运动对车辆乘员的影响，特定的撞击前车辆运动造成侧翻的可能 性，或造成充气约東件部署的其他情景，可以更早并更精确地激活约東装置。例如， 较轻的撞击力不会触发安全约東件，但可能迫使乘员离位并造成需要激活和部署约束 件的其他动作。通过理解车辆运动对车辆乘员的影响和车辆发生侧翻或撞击的可能 性，跟踪车辆运动可以允许约束装置较早地并更好地将车辆乘员保持在有利于充气约 東装置部署的期望位置。
各种示例实施例提供用于预测车辆侧翻事件和部署乘员约東系统的方法和系统。 本发明的一些实施例可以在各种类型的车辆用于预测或确定恻翻或撞击事件是否将 要发生或正在发生。 一些实施例可以使用在以给定的确定性预测(或检测)侧翻事件 时部署和/或复位，或激活和停用一个或多个乘员约東系统的算法。乘员约東系统可 以自动地、手动地，或以自动和手动结合的方式复位，例如，如果自动复位不成功， 则代之以手动复位。
参考附图，图l是使用本发明的教导的示例实施例的车辆的透视图。如图所示， 车辆100具有连接到乘员约東系统110的侧翻检测系统105。虽然车辆100如图所示 为小汽车，但车辆IOO可以是任何类型的车辆，包括卡车、厢式车、小型厢式车、运 动型多用途车，或其他车辆。根据本发明的示例实施例，侧翻检测系统105可以包括 控制电路115 (术语"控制电路"如本文中所用可以包括控制模块或控制器)、侧倾 率传感器120、侧倾角检测器125、纵向加速度计130、侧向加速度计135、垂直加速 度计140、偏航率传感器145、侧滑角传感器150、车速传感器155、车辆重量传感器 160a和160b、 一个或多个侧向加速度计165a和165b、行驶高度传感器HO、轮胎压 力传感器，及惯性传感器175。在本发明的一些实施例中也可以使用其他传感器，包 括例如车窗状态传感器180、座椅安全带锁扣状态传感器(未示出)、转向盘传感器 (未示出)，及车轮状态传感器(未示出)。其信号输入用于侧翻预测/检测和/或乘 员约東系统部署的传感器直接或间接地向控制电路115提供数据。根据各种示例实施 例的侧翻前和恻翻预测和乘员约束系统部署算法由控制电路115执行。
本领域技术人员应理解，图1中传感器的布置仅用于说明目的，且这样的传感器 的实际布置可以在本发明的车辆或系统中改变。其中一些传感器可用于产生辅助算法 的信号输入，或基于传感器信号计算可在本发明的教导的各种示例实施例中使用的数 据。例如，侧倾角和恻滑角数据可以检测得到或可以基于一个或多个其他传感器信号计算得到(如，通过侧倾稳定性控制单元计算得到，如美国专利7,130,735号所述， 该专利的完整公开内容结合在本文中作为参考)。类似地，各种转动惯量信号和加速 度信号可以通过用于确定其值的其他信号计算得到。
根据本发明的教导的各种示例实施例使用的传感器可以包括子部件，以使传感器 可以检测来自车辆IOO各部分的数据。例如，车辆重量传感器可以包括多个传感器 160a、 160b，用于记录车辆100的不同区域中的车辆重量数据。根据本发明的各种示 例实施例使用的传感器可以电连接或无线连接到控制电路115、任何其他传感器和/ 或其他车辆数据系统。
控制电路115可以具有用于控制侧翻检测系统105的各种特征。取决于侧翻检测 系统105的实现，控制电路115可以具有任何数量的各种输入和输出。控制电路115 可以基于微处理器，或可以用软件、硬件或其组合实现。另外，控制电路115能够与 传感器或其他无线装置，如紧急呼叫系统或车辆修理系统进行无线信号的接收和发 送。控制电路115可以专用于乘员约東系统110,或可以与乘员约束系统110和/或 车辆的其他功能共享。控制电路115可以适用于响应于包括重心高度、轮距、车辆质 量(包括任何负荷)、车辆转动惯量、簧载质量转动惯量，及悬架特性的车辆标称值 (nominal vehicle value)确定多个侧翻前阶段和侧翻阶段的阈值，因为这样的值 可以对每个车辆不同并影响车辆如何响应于特定的因素，如侧向速度和阻绊。在一些 示例实施例中，各种数据传感器可以检测这些车辆标称值中的至少部分。或者，可以 预先编程或预先设置一些车辆标称值。控制电路115还可以适用于更新现有的阈值， 例如以反映车辆侧翻倾向的任何改变。
在本发明的教导的示例实施例中，对输入信号进行预处理，预处理可以包括低通 滤波、噪声消除，及漂移消除中的一个或多个。可以用无线方式或通过硬连线连接向 控制电路115提供输入信号。可以通过专用输入线路和/或通过允许适当时在车辆中 的多个控制器之间共享信号的通信总线，向控制电路115提供输入信号。
本发明的教导的各种示例实施例预期包括侧翻前阶段和侧翻阶段的阈值，该阈值 可以是动态阈值、静态闽值，或两者。阈值可以基于特定的车辆且还可以取决于例如 车辆初始角信号、速度信号、加速度信号、轮胎压力信号、转向盘状态信号、侧倾角 信号、侧倾率信号、偏航率信号，及侧向加速度信号中的一个或多个。 一种根据本发 明的教导的方法和系统可以基于车辆进行有侧翻可能性的运动或处于有侧翻可能性 的位置，而不是使用现有的基于能量的侧翻预测。有侧翻可能性的运动或位置可以包 括例如在车辆的轨迹由与另一车辆或物体的物理接触改变时；在车辆轮胎的压力快 速疯小时；在驾驶员输入快速改变转向速率和转向角度时；或在车辆离开路面并经历 较高的侧向加速度和速度时。在本发明的示例实施例中，用于确定各种侧翻前阶段和 侧翻阶段的阈值可以附加地取决于一个或多个数据信号，包括但不限于例如车窗状态 信号、座椅安全带状态信号，和/或车辆乘员在车辆内的位置。这样的信息可用于确定是否、何时及如何部署特定的可用的乘员约束装置。例如，如果乘员未系上座椅安 全带或使用其他被动约東装置，则希望在较轻的前部碰撞期间部署充气约東装置。
控制电路115还可以控制和开始根据本发明的教导的乘员约東系统110。乘员约 東系统IIO可以包括各种约東装置。这样的装置可以包括侧帘气囊205,如倾翻保护 侧气帘系统、驾驶员侧的前部气囊210、乘员侧的前部气囊215、 一个或多个侧部气 囊220、可复位安全带卷收器，如高级侧翻座椅安全带锁扣或其他类型的巻收器(未 示出)、烟火式锁扣预紧器(未示出)，和/或基于视觉/雷达的撞击前被动安全系统 (未示出)。高级侧翻座椅安全带锁扣在美国专利6,994, 375号中详细描述，该专利 的公开内容完整结合在本文中作为参考。
这些约東装置中的一个或多个可以用在本发明的教导的各种示例实施例且控制 电路115可以适用于在达到阈值，指示进入根据本发明的教导的车辆侧翻前阶段和侧 翻阶段的同时或不同时间，激活这些约束装置。各种其他传感器和独立的控制器在一 些实施例中也可用于控制乘员约束装置。控制电路115可以通过响应于多个侧翻检测 阈值产生一个或多个控制信号来部署约東装置。
图2示出根据本发明的教导的侧翻可能性或确定性的四个阶段(两个侧翻前阶段 和两个侧翻阶段)。在阶段向右转移时，侧翻变得更加确定。
图3是示出用于识别或确定根据本发明的各种侧翻前阶段和侧翻阶段的信号的
示例实施例的表格。如图所示，在该实施例中，侧倾率信号用于确定恻翻前阶段(恻 翻前阶段1和侧翻前阶段2)和侧翻阶段(侧翻阶段1和侧翻阶段2)。侧倾率是车 辆的侧倾角改变的速率。偏航率信号用于确定侧翻前阶段和第一侧翻阶段(侧翻阶段 1)。偏航率指车辆围绕其垂直轴的旋转，且通常以每秒的度数或每秒的弧度数表示。 偏航可以描述为物体围绕其垂直轴的运动，偏航率传感器通常确定车辆偏离轴"旋转" 了多少。偏航率的增加可以指示例如向车辆施加了力或车辆在侧向滑动。转向盘角速 率信号用于确定侧翻前阶段和第一侧翻阶段。转向盘角度信号用于确定侧翻前阶段和 第一侧翻阶段。转向盘角度指示驾驶员希望车辆所转向的度数和方向。因为转向盘角 度指示驾驶员预期的方向，该角度可以与其他传感器输入一起用于确定车辆是否实际 上在该预期方向上行驶(或转向不足，或过度转向)。转向盘角速率指示驾驶员以多 快速度转动转向盘，或转向盘以多快速度转动而没有驾驶员的输入。转向盘角速率可 以指示促成侧翻的驾驶员动作或具有侧翻可能性的其他车辆位置。
侧向加速度信号可用于确定侧翻前阶段和侧翻阶段。纵向加速度信号可用于确定 侧翻前阶段。垂直加速度信号可用于确定侧翻阶段。恻向加速度指车辆速度在侧向上 增加的速率。纵向加速度指车辆速度在前进或倒退方向上增加的速率。垂直加速度指 车辆速度在垂直方向上增加的速率。侧向速度和侧向加速度指示车辆正在侧向移动且 因此不能完全在驾驶员的控制下且处于造成绊倒侧翻(trip over)的位置。纵向速 度和加速度与本发明的教导的算法相关，因为纵向动量在车辆失去控制时可以转换为侧向动量。车辆加速度可以指示例如沟侧翻(ditch over)或斜坡侧翻(ramp over ) 情况。
由于上述原因，车辆速度信号可用于确定第二侧翻前阶段和侧翻阶段。侧滑角或 "滑动角"信号可用于确定第二侧翻前阶段和侧翻阶段。滑动角是侧倾的车辆的实际 行驶方向和其所朝方向之间的角度。 一个或多个轮胎压力信号可以附加地用于确定侧 翻前阶段和侧翻阶段。
一个或多个轮胎压力信号可以包括与右前轮胎和左前轮胎和/或右后轮胎和左右 轮胎有关的轮胎压力信息。本发明的教导可以简单地识别轮胎压力的波动，或基于与 侧翻或接近侧翻的事件对应的压力特性执行对一个或多个压力信号的评估，其结果与 其他传感器输入在本发明的一些实施例中一起用于预测侧翻事件或有侧翻可能性的 车辆位置。
根据本发明的教导，在各种示例实施例中，对压力信号的评估可以包括分别用右 侧轮胎压力信号和左侧轮胎压力信号与轮胎压力高限阈值和轮胎压力低限阈值比较， 或相反，在车辆一恻轮胎的压力低于轮胎压力低限阈值同时车辆另一侧轮胎的压力超 过轮胎压力高限阈值时评估结果为正(指示可能的侧翻)。这样的评估的情况优选地 发生在预定时间窗口中。
或者，对压力信号的评估可以包括测量后续的左侧轮胎压力样本和右侧轮胎压力 样本之间的多个差值的移动平均值，在平均值达到预定的阈值时评估结果为正。对压 力信号的评估可以附加地或替代地包括用在预定的时间窗口中记录的测量的压力特 性与所存储的表示侧翻或接近侧翻的事件的模型的压力模板相比较，如果测量的压力 以预定的精度对应于至少一个模板则评估结果为正(指示可能的侧翻)。存储的模板 可以通过计算机模拟获得、在实时侧翻事件期间记录得到，和/或由专家预测得到。
本发明的教导的各种示例实施例预期包括使用其他类型的信号来确定一个或多 个侧翻前阶段和侧翻阶段，例如使用初始侧倾角检测器、车辆质量传感器，及转动惯 量检测器。本领域技术人员应理解来自这些传感器中的每个的信号如何适用于预测车 辆侧翻。
根据一些示例实施例，在侧翻前阶段l中，激活马达驱动的可复位巻收器或其他 可复位装置，使座椅安全带织带回卷至卷收器中。这允许较早减少或去除穿着厚重外 套的乘员离位(OOP)等产生的座椅安全带松弛。根据一些示例实施例，在侧翻前阶 段2,在侧翻事件变得更加可能时，可以激活另一个可复位装置，如高级侧翻座椅安 全带锁扣、可复位座椅垫，或其他可复位装置，以例如通过确保座椅安全带的腰带部 分不重新产生座椅安全带松弛，进一步保持或修正乘员在车辆内的位置。
对于侧翻阶段1,算法确定侧翻即将发生且在一些示例实施例中开始激活不可复 位装置。在该第一侧翻阶段，激活不可复位(如，烟火式)座椅安全带预紧装置，且 因为比先前部署的巻收器使用了更大的力，这通常能够去除座椅安全带织带中附加的松弛。最后，对于侧翻阶段2，侧翻可能已开始且在本发明的一些实施例中，激活不 可复位的围护装置。这些装置设计用于在侧翻期间将乘员限制在车辆中，且可以包括 例如充气装置，如帘式气囊、倾翻保护侧气帘系统、前部气囊及侧部气囊。将乘员限 制在车辆内，且附加地保持在使充气装置最有效的位置可以减少包括侧翻的撞击产生 伤害的机会和伤害严重性。
图4示出用于根据本发明的教导的各种示例实施例的侧翻前和侧翻预测和乘员 约東系统部署的算法的示意图。如图所示，如侧倾率、偏航率、转向盘角速率、转向 盘角度、纵向加速度、侧向加速度、垂直加速度、车速、侧滑角，及轮胎压力等输入 信号可用于预测侧翻前阶段和侧翻阶段中的车辆侧翻可能性。
在预测车辆侧翻可能性之后，用该可能性与预定或动态确定的特定阈值比较。本 发明的教导预期包括目标在于基于车辆位置和动量较早预测侧翻事件或有侧翻可能 性的车辆位置的可能性的各种阈值基础。这样的阈值的基础可以取决于车辆的类型和 各种类型的侧翻而改变。例如，绊倒侧翻与斜坡侧翻或沟侧翻相比具有不同的侧翻前 车辆特性(至少对于侧翻前阶段1和2)。例如在绊倒侧翻中，车辆的侧向速度和侧 向加速度对于确定是否达到阈值较为重要。然而，在沟侧翻或斜坡侧翻中，垂直加速 度、倾斜度，及侧倾角在评估是否至少达到侧翻前阈值时承担更加重要的角色。
如图4所示，侧翻前阶段1阈值是激活/停用闽值，这意味着激活可复位装置并 在确定侧翻将不发生时停用可复位装置。如果达到侧翻前阶段1阈值，则激活可复位 预紧装置。如果在激活可复位预紧装置之后，造成达到阈值的一个或多个值低于侧翻 前阶段l阈值(表明预测不发生侧翻事件)，则使可复位预紧装置停用和复位。侧翻 前阶段2阈值也是激活/停用阈值。如果达到侧翻前阶段2阈值，则激活附加的可复 位装置。如果在激活附加的可复位装置之后，造成达到阈值的一个或多个值低于恻翻 前阶段2阈值(表明不再以相同程度的确定性预测发生侧翻事件)，则使可复位座椅 安全带锁扣锁定装置停用和复位。
侧翻阶段1阈值是激活闽值，其中激活或部署不可复位约東装置。如果达到侧翻 阶段l阈值，则激活不可复位预紧装置。如果在激活不可复位预紧装置之后，造成达 到阈值的一个或多个值低于阈值，则不复位不可复位预紧装置。侧翻阶段2阈值也是 激活阈值。如果达到侧翻阶段2阈值，则激活不可复位的乘员围护装置。如果在激活 不可复位的乘员围护装置之后，造成达到阈值的一个或多个值低于阈值，则不复位不 可复位的乘员围护装置。
对计算的确认在图4的实施例中作为保险(safing)特征出现，这样的确认是可 选步骤但通常在车辆安全系统中使用。
在本发明的教导的算法的示例实现中，对于以约112. 65公里/小时(=70 mph) 行驶的车辆发生的绊倒侧翻事件，以下面的方式确定侧翻前和侧翻阈值。用于示例实 现统计数据的绊倒侧翻的类型是摩擦力累积，类似于土地绊倒侧翻(soil trip over )。图5示出侧翻前阶段1的确定，在所示实施例中，这可以单独通过车辆的侧向速度和 侧向加速度确定。在所示的示例实施例中，侧翻前阶段l确定在O.l秒至约0.2秒的 时间范围中。如图所示，侧向速度和侧向加速度的急剧增加超过侧翻前阶段1阈值， 例如造成可复位电动座椅安全带卷收器的激活以保持乘员位置并为可能的侧翻事件 做准备。本发明的教导可以例如在平坦地面上达到9.8m/s2 (-lG)的侧向加速度时确 定已达到侧翻前阶段1。本发明的教导预期包括造成达到侧翻前阶段1阈值的其他传 感器读数，侧向速度和侧向加速度是足以指示恻翻可能性以保证可复位约束装置的激 活的单一的较早车辆行为。
对于示例性的112. 65公里/小时(-70 mph) 土地绊倒侧翻实现，图6A和6B示 出侧翻前阶段2的确定，这可以通过车辆的侧向速度并可能通过垂直速度，以及偏航 角(未示出)、偏航率及侧倾率的改变来预测。图6A和6B中的传感器读数整体指示 车辆正在从前向运动到侧向运动改变其方向。事实上，侧翻前阶段2中所示的读数指 示正在出现偏航角的改变。在所示的示例实施例中，侧翻前阶段2确定在约0. 2秒至 约0.4秒的时间范围中。在该侧翻确定性水平期间，绊倒侧翻已发生或即将发生，可 以部署附加的可复位装置以保持乘员在车辆中的位置并进一步为可能的恻翻事件做 准备，如部署将乘员保持在其座椅上的可复位座椅垫。
对于该示例实现，图7A和7B示出侧翻阶段1的确定，这可以通过车辆侧向速度、 偏航率和侧倾率，以及偏航角和侧倾角(未示出)来预测。在所示的示例实施例中， 侧翻阶段l确定在约0.4秒至约0.55秒的时间范围中。侧向加速度和垂直加速度增 加且偏航率较高。侧倾率也增加。在该情景下，侧翻当前即将发生且侧倾角开始改变， 偏航角也开始改变，同时车辆的纵向运动继续转换为侧向运动。在达到侧翻阶段l阔 值时，激活不可复位约束装置，如安装有锁扣的烟火式机械预紧器，因为侧翻事件的 可能性已足够大。与可复位预紧器相比，安装有锁扣的烟火式机械预紧器可以施加更 大的力，从而消除座椅安全带中附加的松弛以更好地保持乘员位置并进一步为即将发 生的侧翻事件做准备。
在所示情景中，造成绊倒侧翻的阻绊可以发生在侧翻前阶段2或恻翻阶段1期间。
对于该示例实现，图8示出确定在约0. 55秒的恻翻阶段2，这可以通过增加的 侧倾角(未示出)预测。在所示实施例中，偏航急剧增加而侧倾率减小。在该阶段侧 翻即将发生或正在发生，从而可以根据侧翻的动态特性(dynamics)部署一个或多个 不可复位约東装置，如气囊。例如，如果不存在将车辆乘员鬼向挡风玻璃的前冲力， 则在绊倒侧翻中可以不部署前部气囊。在这样的情况下，充气约東装置的部署可以限 制于侧部气囊，和/或倾翻保护侧气帘系统/气帘。
应理解，例如在造成侧翻的不同动作中，如绊倒侧翻、斜坡侧翻，及沟恻翻中， 不同的输入信号可用于确定本发明的教导的侧翻前阶段和侧翻阶段。造成侧翻的不同 动作可能需要不同的约東系统部署阶段和部署速率。例如，与斜坡侧翻相比，绊倒侧翻需要更快的部署，且只需要部署被动安全约東件和侧面撞击充气装置。
应注意，并非本文中详述的所有功能和特征都是完整有效地实现本发明所必需。 没有一个(或多个)所述元素或特征隐式地、显式地或本质上对本发明的操作是关键 或必需的，除非在本文中明确说明。例如，本发明在预测侧翻可能性时预期包括任何 数量的侧翻前阶段和侧翻阶段。事实上，不需要侧翻前阶段和侧翻阶段的数量相同。 例如，本发明预期包括三个侧翻前阶段和两个侧翻阶段。此外，本发明不限于在侧翻 前阶段中部署可复位乘员约束装置和在侧翻阶段中部署不可复位乘员约東装置。
为本说明书和所附的权利要求书的目的，除非明确说明，于说明书和权利要求书 中使用的所有表示数量、百分比或比例及其他数值的数字，都应理解为在所有情况下 由定语"约"修饰。因此，除非另外指明，说明书和权利要求书的文本中使用的数值 参数为近似值，且可以取决于本发明试图获得期望特性而改变。每个数值参数应至少 理解为具有报告的有效位数且应用了一般的舍入方法，丝亳不限制也不试图限制等同 原则对权利要求的范围的应用。
虽然限定本发明的广泛范围的数值范围和参数为近似值，但具体示例中使用的数 值是以尽可能精确的方式给出。然而，任何数值本质上包含一定在其相应的试验测量 中必然产生标准偏差的误差。再者，本文中公开的所有范围应理解为包括其中所包含 的任何及所有子范围。例如，"小于10"的范围包括最小值O和最大值IO之间(包 括最小值和最大值)的任何及所有子范围，即，具有大于等于零的最小值和小于等于 IO的最大值的任何及所有子范围，如1至5。
应注意，如本说明书和所附权利要求书中所用，单数形式的"一"、"一个"和 "该"包括复数个所指事物，除非明确和无疑义地限于一个所指事物。因此，例如， 对"一个约東装置"的引述包括两个或多个不同的约東装置。如本文中所用，词语"包 括"及其语法上的变体应理解为是非限制性的，以使在列表中的提到的项目不排除可 替代或添加到所列项目中的其他类似项目。
本领域技术人员显见，可对本公开的方法作出各种修改、和变化而不偏离其教导 的范围。通过考虑说明书和本文中公开的教导的实施，本公开的其他实施例对于本领 域技术人员也是显而易见的。应理解，说明书和示例应视为只是示例性的。
权利要求
1.一种车辆侧翻预测和约束装置部署系统，包括产生多个数据信号的多个车辆数据传感器；及接收所述数据信号并配置为部署可复位约束装置和不可复位约束装置的控制器，所述控制器配置为在一个或多个数据信号超过第一阈值，指示车辆处于有侧翻可能性的位置或在进行有侧翻可能性的运动时至少激活一个可复位约束装置，及在一个或多个数据信号低于第一阈值时停用至少一个可复位约束装置。
2. 如权利要求l所述的系统，其特征在于，与第一闽值相比较的数据信号包括 侧向速度和侧向加速度中的一个或多个。
3. 如权利要求l所述的系统，其特征在于，所述控制器配置为在一个或多个数 据信号超过第二闽值时激活至少一个附加的可复位约束装置，及在一个或多个数据信 号低于第二闽值时停用至少一个附加的可复位约東装置。
4. 如权利要求3所述的系统，其特征在于，与第二阈值相比较的数据信号包括 侧向速度、垂直速度、偏航角、偏航率和侧倾率中的一个或多个。
5. 如权利要求l所达的系统，其特征在于，所述控制器配置为在一个或多个数 据信号超过第三阈值时激活至少一个不可复位约東装置。
6. 如权利要求5所述的系统，其特征在于，与第三阈值相比较的数据信号包括 侧向速度、偏航率、侧倾率、偏航角和侧倾角中的一个或多个。
7. 如权利要求l所述的系统，其特征在于，所述控制器配置为在一个或多个数 据信号超过第四阈值时激活至少一个附加的不可复位约東装置。
8. 如权利要求7所述的系统，其特征在于，与第四闽值相比较的数据信号包括 侧倾角。
全文摘要
本发明涉及带有乘员约束系统激活的车辆侧翻预测。一种车辆侧翻预测和约束装置部署系统包括产生多个数据信号的多个车辆数据传感器，及接收数据信号并配置为部署可复位约束装置和不可复位约束装置的控制器。该控制器配置为在一个或多个数据信号超过第一阈值，指示车辆处于有侧翻可能性的位置或在进行有侧翻可能性的运动时至少激活一个可复位约束装置，及在一个或多个数据信号低于第一阈值时停用至少一个可复位约束装置。本发明的系统可以较早地并精确地激活可复位乘员约束装置并在适当时使这些乘员约束装置复位。
文档编号B60R21/0132GK101407200SQ20081016969
公开日2009年4月15日 申请日期2008年10月9日 优先权日2007年10月10日
发明者乐嘉良, 罗伯特·威廉·麦科伊 申请人:福特环球技术公司