基于磁流变阻尼器的汽车开门防撞装置及方法与流程

本发明涉及汽车电子控制领域，尤其涉及一种基于磁流变阻尼器的汽车开门防撞装置及方法。

背景技术：

当汽车停车，车内驾乘人员开启车门时，常常由于开启时未注意汽车周围环境而造成不必要的交通安全事故，且此类事故一旦发生，所带来的危害是较大的，既可能给车内下车人员带来安全危险，也可能给接近的障碍物造成不必要的损失。

为了解决上述车门开启时的问题，国内已有大量研究并申请了相关专利。其中基于视觉的汽车开门碰撞预警装置及方法（申请号：201510504544.6）利用鱼眼摄像头的视角接近180度的特点，完成对汽车四周无死角的观测，与车载的工控机构成环视平台，对车门附近进行环境检测。汽车开门预警防碰击装置（申请号：201520129638.5）利用摄像头对汽车周围环境进行检测，提示车内人员开门危险信息。这类专利利用摄像头进行周围环境检测，提供预警信息，硬件成本高，图像识别信息量大造成实时性不佳，且没有执行机构防止快速开门。

一种轻便式预警装置以及汽车开门安全系统（申请号：201720436608.8）采用了安装于车门把手上可感应人体接触的感应机构和预警机构，可以在人们即将打开车门时向人们发出预警，提醒人们注意后方来车或者来人。

岭南师范学院的刘思云发明了一种汽车停车开门防被撞装置（授权号cn207374228u），。包括控制器、速度传感器、预警提示模块、开关控制模块、车门开关执行模块以及电源模块，预警提示模块与控制器连接,用以进行预警提示，开关控制模块通过控制器与车门开关执行模块连接，控制车门开启，有效避免车上的人员下车时不先进行观察是否安全则直接打开车门，保障了汽车安全。

南京林业大学的张奇祥发明了一种利用阻尼力延时的车门限位装置（授权号cn207017828u）,包括限位盒和限位臂,推开车门时,磁流变阻尼器外加磁场,当滚轮通过凸起时,受到较大的阻尼力,限制车门被迅速推开,给车内人员观察周围路况提供了时间,但本装置设计较为复杂，且无法适应不同工况需求。

南京航空航天大学的严正华发明了一种车门预警装置及方法（申请公布号cn108001343a），该预警装置包括传感器模块,电源模块,启停模块,控制模块,动作器模块及警示模块,该装置以及预警方法可对车内人员开车门时进行预警,使车内人员提前了解到车门后方的行人及行车的具体情况,但该装置未考虑到车门开启不同幅度时的具体实施方法。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有的汽车开门提醒预警装置中，成本高、对障碍物接近速度检测困难、开门阻止装置单一或控制复杂等问题，提出了一种基于磁流变阻尼的汽车开门防撞装置及方法，结构简单，成本低、可对不同速度接近的行人及物体统一检测、阻止车门开启机构易主动控制，可提高汽车的安全性，降低车门开启时发生事故的概率。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于磁流变阻尼的汽车开门防撞装置，包含左前向超声波测距传感器、左后向超声波测距传感器、右前向超声波测距传感器、右后向超声波测距传感器、左前门扇形扫描传感器、左后门扇形扫描传感器、右前门扇形扫描传感器、右后门扇形扫描传感器、左前门磁流变阻尼铰链模块、左后门磁流变阻尼铰链模块、右前门磁流变阻尼铰链模块、右后门磁流变阻尼铰链模块、电控单元ecu和语音报警器；

所述左前向超声波测距传感器、左后向超声波测距传感器设置在汽车左侧的后视镜上，分别用于测量汽车左侧后视镜前、后方障碍物距离汽车左侧后视镜的距离；所述右前向超声波测距传感器、右后向超声波测距传感器设置在汽车右侧的后视镜上，分别用于测量汽车右侧后视镜前、后方障碍物距离汽车右侧后视镜的距离；

所述左前门扇形扫描传感器、左后门扇形扫描传感器、右前门扇形扫描传感器、右后门扇形扫描传感器分别设置在汽车左前门、左后门、右前门、右后门的中心处，分别用于检测汽车左前门、左后门、右前门、右后门外侧是否存在障碍物；

所述左前门磁流变阻尼铰链模块、左后门磁流变阻尼铰链模块、右前门磁流变阻尼铰链模块、右后门磁流变阻尼铰链模块分别设置在汽车左前门、左后门、右前门、右后门和车身的铰接处，均包含若干个磁流变阻尼铰链，分别用于控制汽车左前门、左后门、右前门、右后门开启的阻尼力大小；

所述语音报警器安装在车内，用于对车内开门人员发出危险提示；

所述电控单元ecu分别和左前向超声波测距传感器、左后向超声波测距传感器、右前向超声波测距传感器、右后向超声波测距传感器、左前门扇形扫描传感器、左后门扇形扫描传感器、右前门扇形扫描传感器、右后门扇形扫描传感器、左前门磁流变阻尼铰链模块、左后门磁流变阻尼铰链模块、右前门磁流变阻尼铰链模块、右后门磁流变阻尼铰链模块、语音报警器电气相连，用于根据左前向超声波测距传感器、左后向超声波测距传感器、右前向超声波测距传感器、右后向超声波测距传感器、左前门扇形扫描传感器、左后门扇形扫描传感器、右前门扇形扫描传感器、右后门扇形扫描传感器的感应信息控制左前门磁流变阻尼铰链模块、左后门磁流变阻尼铰链模块、右前门磁流变阻尼铰链模块、右后门磁流变阻尼铰链模块、语音报警器工作。

作为本发明一种基于磁流变阻尼的汽车开门防撞装置进一步的优化方案，所述左前门磁流变阻尼铰链模块、左后门磁流变阻尼铰链模块、右前门磁流变阻尼铰链模块、右后门磁流变阻尼铰链模块均包括三个磁流变阻尼铰链：磁流变阻尼铰链a、磁流变阻尼铰链b和磁流变阻尼铰链c。

本发明还公开了一种该基于磁流变阻尼的汽车开门防撞装置的控制方法，其中，所述左前车门开启时的控制方法如下：

步骤1），当汽车停车，车内人员开启车门时，电控单元ecu控制左前门扇形扫描传感器工作，判断其感应区域w内是否有障碍物；

步骤1.1），当区域w内存在障碍物时，进入车门附近碰撞危险模式，此时，电控单元ecu控制左前门处的磁流变阻尼铰链a、磁流变阻尼铰链b、磁流变阻尼铰链c均通电流，并控制语音报警器提示“车门附近有行人或障碍物，请注意观察”；

步骤1.2），当区域w内无障碍物时，电控单元ecu控制左前向超声波测距传感器、左后向超声波测距传感器工作，判断汽车左侧后视镜的前、后方是否存在障碍物；

步骤1.2.1），当汽车左侧后视镜的前、后方均没有障碍物时，进入无危险模式，此时，电控单元ecu控制左前门处的磁流变阻尼铰链a、磁流变阻尼铰链b、磁流变阻尼铰链c均断电；

步骤1.2.2），令t0为车门正常开启时间，t1为预设的安全反应时间，当汽车左侧后视镜的前方、后方存在障碍物时：

步骤1.2.2.1），如果汽车左侧后视镜的前方、后方只有一方存在障碍物，电控单元ecu根据障碍物和汽车左侧后视镜之间的距离l计算其接近速度v，并计算障碍物进入左前门扇形扫描传感器感应区域w的时间t=l/v；如果汽车左侧后视镜的前方、后方同时存在障碍物，则分别计算汽车左侧后视镜前方障碍物和汽车左侧后视镜后方障碍物进入左前门扇形扫描传感器感应区域w的时间，取较小的时间为t；

步骤1.2.2.2），当t>t0+t1时，进入无危险模式，此时，电控单元ecu控制左前门处的磁流变阻尼铰链a、磁流变阻尼铰链b、磁流变阻尼铰链c均断电；

步骤1.2.2.3），当t≤t0+t1且t≤t1时，进入车门附近有障碍物接近危险模式，此时，电控单元ecu控制左前门处的磁流变阻尼铰链a、磁流变阻尼铰链b、磁流变阻尼铰链c均通电流，并控制语音报警器提示“车门附近有行人或障碍物接近，请注意观察”；

步骤1.2.2.4），当t≤t0+t1且t>t1时：

步骤1.2.2.4.1），如果汽车左侧后视镜的前方存在障碍物、后方不存在障碍物，或者汽车左侧后视镜的前方障碍物进入左前门扇形扫描传感器感应区域w的时间小于汽车左侧后视镜的后方障碍物进入左前门扇形扫描传感器感应区域w的时间，进入前方有障碍物接近危险模式，此时电控单元ecu控制左前门处的磁流变阻尼铰链a、磁流变阻尼铰链b通电，控制磁流变阻尼铰链c断电，同时控制语音报警器提示“前方有障碍物接近，请注意观察”；

步骤1.2.2.4.2），如果汽车左侧后视镜的前方不存在障碍物、后方存在障碍物，或者汽车左侧后视镜的前方障碍物进入左前门扇形扫描传感器感应区域w的时间大于等于汽车左侧后视镜的后方障碍物进入左前门扇形扫描传感器感应区域w的时间，进入后方有障碍物接近危险模式，此时电控单元ecu控制磁流变阻尼铰链a通电，控制磁流变阻尼铰链b和磁流变阻尼铰链c断电，同时控制语音报警器提示“后方有障碍物接近，请注意观察”。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1.成本低，易安装：本发明结传感器较少，传感器和执行机构价格便宜，易于安装；

2.预警实时性好：本发明采用扇形区域扫描和计算行人及物体接近时间的方法，采集数据量少，算法简单，实时性好；

3.预警精确可靠：本发明将采用扇形区域扫描和计算行人及物体接近时间的方法检测周围环境，可针对不同距离和速度接近的行人及障碍物检测得到多种危险模式，预警准确；

4.多工况适应性好：本发明的三个磁流变阻尼铰链采用通断控制，控制算法简单可靠，可在不同危险工况下控制车门开启的所需力度和开门速度。

附图说明

图1是本发明的系统总体布置图；

图2是本发明的磁流变阻尼铰链布置图；

图3是本发明的车门处扇形扫描传感器扫描区域图；

图4是本发明的基于磁流变阻尼的汽车开门防撞方法工作流程图。

图中，1-左前向超声波测距传感器，2-左后向超声波测距传感器，3-左前门磁流变阻尼铰链模块，4-左前门扇形扫描传感器，5-左后门磁流变阻尼铰链模块，6-左后门扇形扫描传感器，7-右后门扇形扫描传感器，8-右后门磁流变阻尼铰链模块，9-右前门扇形扫描传感器，10-右前门磁流变阻尼铰链模块，11-右后向超声波测距传感器，12-右前向超声波测距传感器，13-电控单元ecu，14-语音报警器，15-磁流变阻尼铰链a，16-磁流变阻尼铰链b，17-磁流变阻尼铰链c。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。

如图1所示，本发明公开了一种基于磁流变阻尼的汽车开门防撞装置，包括左前向超声波测距传感器1、左后向超声波测距传感器2、右前向超声波测距传感器12、右后向超声波测距传感器11、左前门扇形扫描传感器4、左后门扇形扫描传感器6、右前门扇形扫描传感器9、右后门扇形扫描传感器7、左前门磁流变阻尼铰链模块3、左后门磁流变阻尼铰链模块5、右前门磁流变阻尼铰链模块10、右后门磁流变阻尼铰链模块8、电控单元ecu13和语音报警器14。

左前向超声波测距传感器1、左后向超声波测距传感器2设置在汽车左侧的后视镜上，分别用于测量汽车左侧后视镜前、后方障碍物距离汽车左侧后视镜的距离；右前向超声波测距传感器12、右后向超声波测距传感器11设置在汽车右侧的后视镜上，分别用于测量汽车右侧后视镜前、后方障碍物距离汽车右侧后视镜的距离；

左前门扇形扫描传感器4、左后门扇形扫描传感器6、右前门扇形扫描传感器9、右后门扇形扫描传感器7分别设置在汽车左前门、左后门、右前门、右后门的中心处，分别用于检测汽车左前门、左后门、右前门、右后门外侧是否有障碍物；

左前门磁流变阻尼铰链模块3、左后门磁流变阻尼铰链模块5、右前门磁流变阻尼铰链模块10、右后门磁流变阻尼铰链模块8分别设置在汽车左前门、左后门、右前门、右后门和车身的铰接处，均包含若干个磁流变阻尼铰链，分别用于控制汽车左前门、左后门、右前门、右后门开启的阻尼力大小；

语音报警器14安装在车内，用于对车内开门人员发出危险提示；

电控单元ecu13分别和左前向超声波测距传感器1、左后向超声波测距传感器2、右前向超声波测距传感器12、右后向超声波测距传感器11、左前门扇形扫描传感器4、左后门扇形扫描传感器6、右前门扇形扫描传感器9、右后门扇形扫描传感器7、左前门磁流变阻尼铰链模块3、左后门磁流变阻尼铰链模块5、右前门磁流变阻尼铰链模块10、右后门磁流变阻尼铰链模块8、语音报警器14电气相连，用于根据左前向超声波测距传感器1、左后向超声波测距传感器2、右前向超声波测距传感器12、右后向超声波测距传感器11、左前门扇形扫描传感器4、左后门扇形扫描传感器6、右前门扇形扫描传感器9、右后门扇形扫描传感器7的感应信息控制左前门磁流变阻尼铰链模块3、左后门磁流变阻尼铰链模块5、右前门磁流变阻尼铰链模块10、右后门磁流变阻尼铰链模块8、语音报警器14工作。

如图2所示，左前门磁流变阻尼铰链模块3、左后门磁流变阻尼铰链模块5、右前门磁流变阻尼铰链模块10、右后门磁流变阻尼铰链模块8均包括三个磁流变阻尼铰链：磁流变阻尼铰链a15、磁流变阻尼铰链b16和磁流变阻尼铰链c17。

如图3所示，左前门扇形扫描传感器的感应区域为扇形。

下面以左前车门开启为例，介绍本装置及方法的具体实施过程。如图4所示，当汽车停车，车内人员开启车门时，电控单元ecu13根据车门附近是否有人或物体，前后方障碍物的接近方向及接近时间，进入不同的工作模式，具体如下：

步骤1），当汽车停车，车内人员开启车门时，电控单元ecu13控制左前门扇形扫描传感器4工作，判断其感应区域w内是否有障碍物；

步骤1.1），当区域w内存在障碍物时，进入车门附近碰撞危险模式，此时，电控单元ecu（13）控制左前门处的磁流变阻尼铰链a15、磁流变阻尼铰链b16、磁流变阻尼铰链c17均通电流，并控制语音报警器14提示“车门附近有行人或障碍物，请注意观察”；

步骤1.2），当区域w内无障碍物时，电控单元ecu13控制左前向超声波测距传感器1、左后向超声波测距传感器2工作，判断汽车左侧后视镜的前、后方是否存在障碍物；

步骤1.2.1），当汽车左侧后视镜的前、后方均没有障碍物时，进入无危险模式，此时，电控单元ecu13控制左前门处的磁流变阻尼铰链a15、磁流变阻尼铰链b16、磁流变阻尼铰链c17均断电；

步骤1.2.2），令t0为车门正常开启时间，t1为预设的安全反应时间，当汽车左侧后视镜的前方、后方存在障碍物时：

步骤1.2.2.1），如果汽车左侧后视镜的前方、后方只有一方存在障碍物，电控单元ecu13根据障碍物和汽车左侧后视镜之间的距离l计算其接近速度v，并计算障碍物进入左前门扇形扫描传感器4感应区域w的时间t=l/v；如果汽车左侧后视镜的前方、后方同时存在障碍物，则分别计算汽车左侧后视镜前方障碍物和汽车左侧后视镜后方障碍物进入左前门扇形扫描传感器4感应区域w的时间，取较小的时间为t；

步骤1.2.2.2），当t>t0+t1时，进入无危险模式，此时，电控单元ecu13控制左前门处的磁流变阻尼铰链a15、磁流变阻尼铰链b16、磁流变阻尼铰链c17均断电；

步骤1.2.2.3），当t≤t0+t1且t≤t1时，进入车门附近有障碍物接近危险模式，此时，电控单元ecu（13）控制左前门处的磁流变阻尼铰链a15、磁流变阻尼铰链b16、磁流变阻尼铰链c17均通电流，并控制语音报警器14提示“车门附近有行人或障碍物接近，请注意观察”；

步骤1.2.2.4），当t≤t0+t1且t>t1时：

步骤1.2.2.4.1），如果汽车左侧后视镜的前方存在障碍物、后方不存在障碍物，或者汽车左侧后视镜的前方障碍物进入左前门扇形扫描传感器4感应区域w的时间小于汽车左侧后视镜的后方障碍物进入左前门扇形扫描传感器4感应区域w的时间，进入前方有障碍物接近危险模式，此时电控单元ecu13控制左前门处的磁流变阻尼铰链a15、磁流变阻尼铰链b16通电，控制磁流变阻尼铰链c17断电，同时控制语音报警器14提示“前方有障碍物接近，请注意观察”；

步骤1.2.2.4.2），如果汽车左侧后视镜的前方不存在障碍物、后方存在障碍物，或者汽车左侧后视镜的前方障碍物进入左前门扇形扫描传感器4感应区域w的时间大于等于汽车左侧后视镜的后方障碍物进入左前门扇形扫描传感器4感应区域w的时间，进入后方有障碍物接近危险模式，此时电控单元ecu13）控制磁流变阻尼铰链a15通电，控制磁流变阻尼铰链b16和磁流变阻尼铰链c17断电，同时控制语音报警器14提示“后方有障碍物接近，请注意观察”。

汽车左后门、右前门、右后门开启时的控制策略均和左前门类似，此处不再赘述。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。