机动车安全设备和方法
【专利摘要】本发明实施例涉及用于相对车座靠背恰当地定位乘客并约束由此定位在车座上的乘客以防备车辆（30）潜在地受到后端碰撞的机动车安全设备（10）和方法。安全带（B1，B2…Bn）与车座相关联并且电动可逆的安全带收缩装置（R1，R2…Rn）与安全带（B1，B2…Bn）相关联。后视探测系统（D1）对接近物体的碰撞风险进行探测和分类。至少一个传感器（S1，S2…Sn）监控一个或多个车辆参数。控制单元（20）根据监控到的车辆参数将驾驶状态确定为危急或不危急。控制单元（20）控制电动可逆的安全带收缩装置（R1，R2…Rn）从而在指示的危急驾驶状态的预定时间内响应于被分类为高的接近物体的碰撞风险以在安全带（B1，B2…Bn）上施加预定的回拉力。
【专利说明】机动车安全设备和方法
【技术领域】
[0001]本文的实施例涉及一种机动车安全设备，用于相对车座靠背恰当地定位乘客并约束如此定位在车座上的乘客以防备车辆潜在地受到后端碰撞。
[0002]此处的又一实施例涉及一种用于相对车座靠背恰当地定位车辆的乘客并约束由此定位在车座上的乘客以防备车辆潜在地受到后端碰撞的方法。
[0003]此处的再一实施例涉及一种包括用于相对车座靠背恰当地定位乘客并约束由此定位在车座上的乘客以防备车辆潜在地受到后端碰撞的机动车安全设备的机动车。
【背景技术】
[0004]在机动车中，碰撞警告系统的应用越来越广泛。碰撞警告系统为车辆操作者提供了对在非常近范围内的物体或车辆的了解和察觉，从而防止与这些物体碰撞。当今的碰撞警告系统通常依赖于位于车辆上的传感器，其一旦感测到物体，就产生物体探测信号，将信号作为潜在碰撞的警告传送至车辆操作者。
[0005]这种碰撞警告系统的其中一种是后端碰撞警告系统。后端碰撞可能对车辆后部的乘客导致所谓的头颈损伤(whiplash injuries)。因此，存在用于防止或减轻后端碰撞期间与头颈损伤有关的损伤的现代系统。这种系统通常依赖于电动可逆(electricreversible)的车座安全带收缩装置(retractor,也称卷收装置)或张紧装置。通过W02008002756已知这种系统，其涉及用于警告后车与前车发生潜在碰撞的控制系统。
[0006]在W02008002756中，前车装备有后碰撞警告系统，其能利用雷达传感器或超声波传感器确定后车的距离和测距速率。控制系统采用探测后车的算法并且确定是否存在与前车的潜在碰撞。算法基于前车的速度比较前车与后车之间期望的距离，并且确定期望的距离与实际距离之间的差异是否大于预定阈值。如果所述差异大于该阈值，算法可能提供一个或多个操作例如危险警示灯以警告后车，或在逼近碰撞的情形下采取其它动作过程例如预拉伸座椅安全带。
[0007]然而，被熟知的事实是很多车辆驾驶员具有十分侵略性的驾驶风格。这种侵略性的驾驶增加了驾驶员很接近后端碰撞的情况。例如通过W02008002756已知的系统因此可能错误地把这些情况分类为碰撞在逼近的情况。
[0008]作为其后果，装备有电动可逆的座椅安全带收缩装置或张紧装置的已知系统因此常常被设定为在后端碰撞前较晚触发收缩装置或张紧装置，以免过于频繁的触发它，否则可能引起干扰和令车辆乘客感到困扰。
[0009]然而，两个移动车辆之间的后端碰撞常常发生的非常快速，这是为什么这种较晚触发可能不能提供足够的时间量来使这种已知的系统完全地实现车辆乘客的合理定位从而提供足够的保护以免受损伤例如头颈损伤。
[0010]已经进行若干尝试以确保非威胁性的驾驶的情况不被错误地分类为碰撞逼近的情况。在US6758495中描述了一种这样的尝试，其涉及用于将乘客约束在车座上的方法和系统，当探测到危急驾驶状态时乘客通过安全带张力被拖入车座并且随后被保持力保持在车座上的回拖位置。提供了用于危险驾驶状态的前视探测系统，其中当探测到危险驾驶状态时，安全带张力受力并且乘客因此被拖入车座，并且其中乘客被保持在车座上的回拖位置。
[0011]根据US6758495，用于安全带张力的触发条件通过确定危急驾驶情况和/或借助前视传感器系统得到。通过监控转向角、与物体的距离、相对速度、车辆减速度、横摆角(yawangle)、横摆速率(yaw rate)、横摆加速度、车辆自身速度、转向角、方向突变、道路/轮胎摩擦系数的跳跃(jump)、横向加速度、轮速和/或倾斜角度或这些参数的任何组合来探测危急车辆状态。例如利用与物体的距离、相对速度、车辆自身的速度、车辆减速度乃至所述摩擦系数作为参数，例如可确定碰撞时间，由此确定在碰撞时间之前电动可逆安全带张紧器必须腾出的时间。来自探测装置和计算单元的所有数据或这些数据的任何组合被输送至控制单元，随后将它们与预定的极限值比较并且如果超过这些值则触发可逆安全带张紧器。
[0012]虽然US6758495提议的方法和系统可将驾驶情况更好地分类为非威胁性或威胁性的，但不能够确保完全地完成车辆乘客合理定位所需的足量时间以便提供充分保护免受头颈损伤。
【发明内容】
[0013]此处的实施例旨在提供一种用于为了防备车辆潜在地受到后端碰撞而相对车座靠背恰当地定位乘客并约束由此定位在车座上的乘客的改进的机动车安全设备，所述车辆具有与所述车座相关联的安全带和与所述安全带相关联的电动可逆的安全带收缩装置。
[0014]通过包括如下部件的机动车安全设备提供该改进的设备:用于对接近物体的碰撞风险进行探测和分类的后视探测系统；用于监控一个或多个车辆参数的至少一个传感器；被设置为根据监控到的车辆参数将驾驶状态确定为危急或不危急的控制单元；并且其中所述控制单元可进一步操作以在指示的危急驾驶状态的预定时间内响应被分类为高的接近物体的碰撞风险来控制电动可逆的安全带收缩装置以便在安全带上施加预定的回拉力从而将乘客拉入车座。
[0015]提供如上所述的机动车安全设备，在指示的危急驾驶状态的预定时间内响应被分类为高的接近物体的碰撞风险完成执行带收缩，就提供了对驾驶员行为的考虑，这样就减少了把无威胁性的情况分类为碰撞逼近的情况的数量。
[0016]根据第二方面，至少一个传感器被设置为监控至少一个以下车辆参数:车辆速度、方向盘角度、车辆横摆速率、横摆加速度、横向加速度、倾斜角度和轮速。
[0017]因为多个这些传感器通常已存在于现代的车辆中，监控这些车辆参数的措施便于以经济有效地实现配置。
[0018]根据第三方面，控制单元被设置为当一个或多个车辆参数指示车轮与道路的低摩擦系数、显著的车辆减速度、车道变化或猛烈的车辆转向时根据监控到的车辆参数确定危急驾驶。
[0019]因为根据利用通常已存在于现代车辆中的传感器获得的车辆参数进行确定，这样确定危急驾驶的措施同样便于以经济有效地实现配置。
[0020]根据第四方面，控制单元被设置为至少基于监控到的轮速差异来确定车轮与道路的低摩擦系数。
[0021]因为根据利用通常已存在于现代车辆中的轮速传感器获得的车辆参数进行确定，这样确定车轮与道路的低摩擦系数的措施同样便于以经济有效地实现配置。
[0022]根据第五方面，控制单元被设置为至少基于监控到的车辆速度在预定时间间隔期间的减速超过预定阈值来确定显著的车辆减速度。
[0023]因为根据利用通常已存在于现代车辆中的传感器获得的车辆参数进行确定，以这种方法确定显著的车辆减速度是简单和经济有效的。
[0024]根据第六方面，控制单元被设置为基于监控到的方向盘角度和车辆横摆速率中的至少一个超过预定阈值来确定车道变化或猛烈的车辆转向。
[0025]因为根据利用通常已存在于现代车辆中的传感器获得的车辆参数进行确定，以这种方法确定车道变化或猛烈的车辆转向是简单和经济有效的。
[0026]根据第七方面，后视探测系统包括一个或多个雷达传感器、激光传感器、激光雷达传感器、超声传感器、红外传感器、图像传感器、或它们的任何组合。
[0027]提供这种类型的后视探测系统就提供了对从后面接近车辆的物体的可靠探测。
[0028]根据第八方面，后视探测系统被设置为估计碰撞时间并且当估计碰撞时间降至预定阈值以下时将靠近物体的碰撞风险分类为高。
[0029]估计碰撞时间并基于用于碰撞时间的预定阈值执行分类就提供了对接近物体的碰撞风险的简单和可靠的分类。
[0030]根据第九方面，进一步提供了一种用于防备车辆潜在地受到后端碰撞而相对车座靠背恰当地定位乘客并约束由此定位在车座上的乘客的方法，所述车辆进一步具有与所述车座相关联的安全带和与所述安全带相关联的电动可逆的安全带收缩装置，其中所述方法包括如下步骤:利用后视探测系统对接近物体的碰撞风险进行探测和分类；利用至少一个传感器监控一个或多个车辆参数；利用控制单元根据监控到的车辆参数将驾驶状态确定为危急或不危急；并且利用控制单元在指示的危急驾驶状态的预定时间内响应被分类为高的接近物体的碰撞风险来控制电动可逆的安全带收缩装置以便在安全带上施加预定的回拉力从而将乘客拉入车座。
[0031]提供了如上所述用于定位车辆乘客的方法就减少了非威胁性的情况被分类为碰撞逼近的情况的数量。
[0032]根据第十方面，提供了一种包括此处所述的机动车安全设备的机动车。
[0033]此处描述的机动车安全设备的机动车为车辆乘客提供了更好的安全性，因为在车辆处于受到后端碰撞的高风险时通过确保能够完全地完成车辆乘客合理定位以便做出免受头颈损伤的充分保护所需的足量时间。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]下面，将仅参照附图举例详述此处的实施例，其中:
[0035]图1是根据此处的实施例的机动车安全设备的示意图。
[0036]图2是根据此处的实施例用于恰当地相对车座靠背定位车辆乘客和约束被定位的乘客的方法的示意图。
[0037]图3是包括根据此处的实施例的机动车安全设备的机动车的示意图。[0038]此处的实施例的其它目的和特征将根据下面结合附图的详细说明更为清楚。但是要了解，附图仅为说明而非对其的限定，本发明的范围受到所附权利要求的限定。应当进一步了解，附图不一定是按比例描绘的，并且除非另有陈述，否则它们仅意图在概念上示出其结构和工序。
【具体实施方式】
[0039] 总的来说，此处的实施例涉及机动车30的安全设备10，如图1示意性地示出。机动车30的安全设备10是用于相对车座靠背恰当地定位车辆乘客并约束由此定位在车座上的车辆乘客以防备车辆30潜在地受到后端碰撞。
[0040]机动车30具有与每个相应的车座相关联的相应安全带B1、B2…Bn。各个电动可逆的安全带收缩装置Rl、R2…Rn与每个相应的安全带B1、B2…Bn相关联。
[0041]机动车30的安全设备10包括后视探测系统D1。后视探测系统Dl设置用于探测接近物体(例如从后面接近装有安全设备10的本机动车30的车辆)的碰撞风险并将其进行分类。后视探测系统Dl适当地包括设置为执行碰撞风险分类的处理装置(未示出)。
[0042]在一些实施例中，后视探测系统Dl包括一个或多个无线电探测和测距(RADAR)传感器、光探测和测距(LIDAR)传感器、激光(Light Amplification by StimulatedEmission of Radiation,简称LASER)传感器、超声传感器、红外传感器、图像传感器或它们的任何组合。图像传感器可以是视频传感器，例如被设计为电荷耦合器件(CCD)摄像机或互补金属氧化物半导体(CMOS)摄像机。
[0043]在进一步的实施例中，后视探测系统Dl被设置为估计碰撞时间并且当估计碰撞时间降至预定阈值以下时将接近物体的碰撞风险分类为高。
[0044]安全设备10进一步包括用于监控一个或多个车辆参数的至少一个传感器S1、S2…Sn。在此处的实施例中，至少一个传感器S1、S2...Sn被设置为监控至少一个以下车辆参数:车辆速度、方向盘角度、车辆横摆速率、横摆加速度、横向加速度、倾斜角度和轮速。所属【技术领域】的技术人员可以立即认识到:确定一个或多个上述车辆参数可以利用通常已存在于当今车辆中的传感器来进行。因此，为简单和符合成本效率起见，安全设备10可对已存在的传感器进行再利用。
[0045]在安全设备10中也包含控制单元20。控制单元20适当地包括处理单元，例如计算机处理器和用于控制其操作的合理软件。控制单元20被设置为根据监控到的车辆参数来确定驾驶状态为危急或不危急。在这里的实施例中，当一个或多个车辆参数指示车轮与道路的低摩擦系数、显著的车辆减速度、车道变化或猛烈的车辆转向时，控制单元20被设置为根据监控到的车辆参数确定危急驾驶。
[0046]以这种方法，可能在执行高风险操纵且存在经受后端碰撞的威胁后立即恰当地定位车辆乘客。因而，如果在最后的T秒内探测到车轮与道路的低摩擦、显著的车辆减速度、车道变化或者右或左转向，并且探测到从后面靠近的物体(例如第二车辆)的碰撞时间小于Z秒，则触发电动可逆的收缩装置Rl、R2…Rn以定位车辆30的乘客以防备车辆30被潜在地从后端碰撞。
[0047]在一些实施例中，控制单元20被设置为至少基于监控到的轮速差异来确定车轮与道路的低摩擦。[0048]在又一个实施例中，控制单元20被设置为至少基于所监控到的车辆速度在预定时间间隔期间的减速超过预定阈值来确定显著的车辆减速度。例如可通过被设置为连续地监控车辆速度的计算机信息处理器完成上述方案。如果在Y秒的时间间隔内车辆速度减少超过X米/秒，那么就探测到显著的车辆减速度。
[0049]在又一个实施例中，控制单元20被设置为基于监控到的方向盘角度和车辆横摆速率的至少一个超过预定阈值来确定车道变化或猛烈的车辆转向。
[0050]控制单元20能进一步操作来控制每个电动可逆的安全带收缩装置R1、R2…Rn以便在每个相应的相关安全带B1、B2…Bn上施加预定的回拉力，从而在指示的危急驾驶状态的预定时间内响应被分类为高的接近物体的碰撞风险将乘客拉入车座。
[0051]在图2中示意性地示出用于相对车座靠背恰当地定位车辆30的乘客并约束由此定位在车座上的乘客以防备车辆30潜在地受到后端碰撞的方法。
[0052]所述方法适用于具有与相应的车座相关联的相应安全带B1、B2…Bn和与每个相应的安全带B1、B2…Bn相关联的相应的电动可逆的安全带收缩装置Rl、R2…Rn的机动车30。
[0053]根据所提出的用于定位车辆30的乘客的方法，所述方法以第一步骤I开始。
[0054]一旦启动和运行，所述方法包括利用至少一个传感器S1、S2…Sn监控一个或多个车辆参数的步骤2、3、4。
[0055]为简单起见，图2示出一实施例，其中在步骤2中判定是否存在车轮与道路的低摩擦系数，在步骤3中判定是否已经发生显著的车辆减速度并且在步骤4中判定是否已经发生车道变化或猛烈的车辆转向，其中上述所有判定基于所监控到的车辆参数。
[0056]在此处的实施例中，所述方法包括设置至少一个传感器S1、S2…Sn以监控至少一个以下车辆参数:车辆速度、方向盘角度、车辆横摆速率、横摆加速度、横向加速度、倾斜角度和轮速。
[0057]利用后视探测系统Dl执行用于对接近物体的碰撞风险进行探测和分类的步骤5。在此处的实施例中，所述方法包括为后视探测系统Dl设置一个或多个雷达传感器、激光传感器、激光雷达传感器、超声传感器、红外传感器、图像传感器或它们的任何组合。
[0058]在此处的实施例中，所述方法进一步包括设置后视探测系统Dl以估计碰撞时间并且当估计碰撞时间降至预定阈值以下时将靠近物体的碰撞风险分类为高。
[0059]利用控制单元20完成又一步骤6，其根据监控到的车辆参数将驾驶状态确定为危急或不危急，并且在指示的危急驾驶状态的预定时间内响应被分类为高的接近物体的碰撞风险来控制电动可逆的安全带收缩装置Rl、R2…Rn以便在安全带B1、B2…Bn上施加预定的回拉力从而将乘客拉入车座。
[0060]在一些实施例中，所述方法进一步包括将控制单元20设置为当一个或多个车辆参数指示车轮与道路的低摩擦系数、显著的车辆减速度、车道变化或猛烈的车辆转向时根据监控到的车辆参数确定危急驾驶。
[0061]在又一实施例中，所述方法还包括将控制单元20设置为至少基于监控到的轮速差异来确定车轮与道路的低摩擦系数。
[0062]此外，在一些实施例中，所述方法进一步包括将控制单元20设置为至少基于在预定时间间隔期间所监控到的车辆速度的减速超过预定阈值来确定显著的车辆减速度。[0063]又在一些实施例中，所述方法进一步包括将控制单元20设置为基于监控到的方向盘角度和车辆横摆速率中的至少一个超过预定阈值来确定车道变化或猛烈的车辆转向。
[0064]根据本申请，还设想提供包括此处描述的机动车安全设备10的机动车30。
[0065]上述实施例可以在以下权利要求的范围内变化。
[0066]因此，虽然已经示出和描述并且指出这里的实施例的主要新颖特征，要了解本领域技术人员可对示出装置的形式和细节及其操作做出不同省略、置换以及变化。例如，明确地意味着，以基本相同的方式实际上完成相同功能以实现相同效果的那些元件和/或方法步骤的所有组合是等效的。此外，应当认识到与任何此处公开的形式或实施例有关的所示和/或所述的结构和/或元件和/或方法步骤可作为常规设计选择被并入任何其它公开的或所述的建议的形式或实施例中。
【权利要求】
1.一种机动车(30)安全设备(10)，用于相对车座靠背恰当地定位乘客并约束被这样定位在车座上的乘客以防备车辆(30)潜在地受到后端碰撞，车辆(30)具有与车座相关联的安全带(BI，B2…Bn)和与所述安全带(BI，B2…Bn)相关联的电动可逆安全带收缩装置(Rl, R2…Rn), 其特征在于机动车安全设备(10)包括: 用于对接近物体的碰撞风险进行探测并分类的后视探测系统(Dl)； 用于监控一个或多个车辆参数的至少一个传感器(SI，S2…Sn)； 控制单元(20)，被设置为根据监控到的车辆参数将驾驶状态确定为危急或不危急，并且 其中所述控制单元(20)能进一步操作以控制电动可逆的安全带收缩装置(Rl，R2…Rn),从而在指示的危急驾驶状态的预定时间内响应被分类为高的接近物体的碰撞风险，在安全带(BI，B2…Bn)上施加预定的回拉力以便将乘客拉入车座。
2.根据权利要求1所述的机动车(30)安全设备(10)，其特征在于:所述至少一个传感器(SI，S2…Sn)被设置为监控至少一个以下车辆参数:车辆速度、方向盘角度、车辆横摆速率、横摆加速度、横向加速度、倾斜角度和轮速。
3.根据权利要求2所述的机动车(30)安全设备(10)，其特征在于:所述控制单元(20)被设置为当一个或多个车辆参数指示车轮与道路的低摩擦系数、显著的车辆减速、车道变化或猛烈的车辆转向时根据监控到的车辆参数确定危急驾驶。
4.根据权利要求3所述的机动车(30)安全设备(10)，其特征在于:所述控制单元(20)被设置为至少基于监控到的轮速差值确定车轮与道路的低摩擦系数。
5.根据权利要求3或4任意一项所述的机动车(30)安全设备(10)，其特征在于:所述控制单元(20)被设置为至少基于所监控到的车辆速度在预定时间间隔期间的减速超过预定阈值来确定显著的车辆减速。
6.根据权利要求3-5任意一项所述的机动车(30)安全设备(10)，其特征在于:所述控制单元(20)被设置为基于监控到的方向盘角度和车辆横摆速率中的至少一个超过预定阈值来确定车道变化或猛烈的车辆转向。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的机动车(30)安全设备(10)，其特征在于:所述后视探测系统(Dl)包括一个或多个雷达传感器、激光传感器、激光雷达传感器、超声传感器、红外传感器、图像传感器、或它们的任何组合。
8.根据前述权利要求任意一项所述的机动车(30)安全设备(10)，其特征在于:所述后视探测系统(Dl)被设置为估计碰撞时间并且当估计碰撞时间降至预定阈值以下时将接近物体的碰撞风险分类为高。
9.一种用于相对车座靠背恰当地定位车辆(30)的乘客并约束被这样定位在车座上的乘客以防备车辆(30)潜在地受到后端碰撞的方法，所述车辆(30)进一步具有与所述车座相关联的安全带(BI, B2…Bn)和与所述安全带(BI, B2…Bn)相关联的电动可逆的安全带收缩装置(Rl，R2…Rn)，其特征在于所述方法包括: 利用后视探测系统(Dl)对接近物体的碰撞风险进行探测并分类； 利用至少一个传感器(SI，S2…Sn)监控一个或多个车辆参数； 利用控制单元(20)根据监控到的车辆参数将驾驶状态确定为危急或不危急；并且利用控制单元(20)控制电动可逆的安全带收缩装置(Rl，R2…Rn)，从而在指示的危急驾驶状态的预定时间内响应被分类为高的接近物体的碰撞风险，在安全带(BI，Β2...Βη)上施加预定的回拉力以便将乘客拉入车座。
10.一种 机动车(30)，其特征在于:其包括根据权利要求1-8任意一项所述的机动车安全设备(10)。
【文档编号】B60R22/48GK103935319SQ201410016225
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年1月14日 优先权日:2013年1月21日
【发明者】A·巴克豪斯, D·马达斯 申请人:沃尔沃汽车公司