一种用于智能汽车保护行人的发动机罩及其工作方法与流程

本发明涉及智能汽车领域，更具体地，涉及一种用于智能汽车保护行人的发动机罩及其工作方法。

背景技术：

因行人事故与几乎每个人的出行都密切相关且是强者对弱者的致命伤害，因而该类事故形态已成为舆论关注的焦点。相对于车内乘员而言，行人在交通事故中受到的伤害更严重，故而研究保护行人的措施极为必要。

行人在交通事故中的伤害主要来自于车体的第一次撞击及随后与地面的第二次撞击。总体来说，车体撞击是导致人体伤害的主要原因，但人体受地面伤害亦不可忽略。目前研究聚焦于车体所致损伤的防护，学者们提出了更友好的车头形状、车头各类安全气囊、可变发动机罩等系列办法。而关于人地碰撞损伤防护的方案较少，仅有少量成果中提出车头安全气囊、粘性发动机罩等措施以防止人体下坠。这与当前汽车智能化水平不高有关，在当前技术水平下能够防护车体撞击所致损伤已属不易，地面损伤防护自然就置于次要位置。但随着智能化技术的发展，未来汽车具备实时监测人体运动及控制车辆运动的能力。因而对于未来的智能汽车，可以做到将人车、人地碰撞损伤一起进行防护。

车人碰撞事故中，一般情况下，人体下肢首先被汽车前保险杠撞击，然后臀部与发动机罩前沿碰撞，接着胸、上肢及头部与发动机罩后沿或挡风玻璃先后碰撞然后人体被视为与车体具有共同初速度而被抛出；人体被抛出后如果车辆继续保持制动，则人车会分离，行人最终会坠落地面而导致人地碰撞损伤的产生。易于发现事故中与人体接触的部位仅有前保险杠、发动机罩及挡风玻璃，其中发动机罩位于这些部位的中间，可对其进行适当设计，以使得发动机罩既能保护人车碰撞又能保护人地碰撞。

技术实现要素：

针对现有研究成果大多仅防护人车碰撞损伤的现实，本发明设计一种发动机罩使其既能防护人车又能防护人地碰撞损伤。该发动机罩由三层组成，下层为支撑层，中层为气囊层，外层为保护层，其中气囊层由前、中、后3个刺猬状气囊组成。该发动机罩保护行人的步骤如下：

s1：当汽车检测到事故不可避免时，引爆气囊层并完全制动车辆直到人体头部与车体首次撞击的t1时刻；

s2：t1时刻后，控制车辆速度以使其发动机罩后沿与人体之间保持一定距离并一起向前运动；

s3：检测到人体再次掉到发动机盖上后，再次完全制动直到车辆静止。

当智能汽车检测到事故不可避免时，引爆气囊层后开始完全制动车辆直到检测到人体头部与车体的首次撞击时刻t1，随后控制车辆速度以使车辆发动机罩后沿与人体之间保持一定距离并一起向前运动，当检测到人体再次掉落到发动机罩上后，再次完全制动直到车辆静止。通过引爆气囊层后展开的安全气囊降低人车碰撞伤害的同时，通过移动的车辆接住人体以改变人体坠地姿态且由展开气囊所制造的摩擦力减缓人体坠向地面的速度以此实现对人车、人地碰撞损伤的同时防护。

优选地，步骤s1中t1时刻为人体头部与车体首次撞击时刻；个别案例中头部与车体未直接发生碰撞，此时t1为人体整体被抛出时刻。在该时刻之前完全制动车辆是尽可能降低人车之间的碰撞速度。

优选地，步骤s2中发动机罩后沿与人体之间保持的距离d为发动机罩后沿至人体胸部在水平方向的距离，为递减变量，其值根据每一步中监测到的人体胸部至发动机罩后沿在水平方向的距离向量d0决定

当通过上式计算所得d值少于等于零时取零。通过如此方式确定人体与发动机罩后沿的距离一方面是实现逐步改变车速使得发动机罩后沿渐进地趋近于人体而无需急剧改变车速，更重要的是为防止低速碰撞下人体胸部位置不能达到发动机罩后沿位置时而产生加速汽车的行为。

优选地，步骤s2中车辆速度通过如下方式控制：

假定某时刻发动机罩后沿与人体胸部位置之间在水平方向的距离向量为d0，车辆检测到人体胸部在水平方向的运行速度为v20，要求在一个步长δt时间内将距离调整至d，则车辆在δt时间内的运行速度v为

。

优选地，步骤s3中检测到人体再次掉到发动机盖指人体胸部再次与发动机罩接触。以胸部作为判断指标，能够进一步避免在低速碰撞事故中为达到步骤s2中距离d的约束条件而加速车辆、增加人体动能进而增加人地碰撞速度。在低速撞击下，在发动机罩后沿与人体胸部之间距离大于d时人体胸部已经与发动机罩再次接触，此时无需继续步骤s2，可以直接开始步骤s3，进而避免因对车辆进行加速而导致人体从车体处获得更多动能。通过步骤s3用发动机罩接住下坠的人体可以有益地降低人地碰撞，原因有三：其一是t1后人、车在水平方向的速度接近相同使得接住过程中人体在水平方向所受冲击力不大，其二是人体下坠高度降低，车体能吸收很大一部分本该由地面吸收的重力势能，其三则是车头覆盖安全气囊能吸收人体下坠的总能。

优选地，一种用于智能汽车保护行人的发动机罩由三层组成，底层为支撑层，中层为气囊层，外层为保护层。气囊层由前、中、后三个刺猬状安全气囊组成，气囊引爆装置与车辆中控台连接。

优选地，一种用于智能汽车保护行人的发动机罩的外层由具有防止环境腐蚀、在由内往外冲击力作用下易于破碎且由外往内冲击力作用下不易破碎的复合材料板制成，外层四周与底层固定连接。外层作用是保护中层的气囊并能确保在发生事故后能够在气囊冲击下破碎而不阻碍气囊展开。

优选地，一种用于智能汽车保护行人的发动机罩的气囊层中前气囊位于发动机罩前沿，尾端与底层支撑层固定连接，引爆后下垂经过前保险杠触及地面。展开后的气囊与发动机罩前沿同高、与车体同宽，表面遍布带有倒钩的气柱，气柱高0.5米。前气囊有3个作用：其一是降低事故中车体对人体下肢的直接碰撞力；其二是通过带有倒钩的气柱阻碍人体下肢抛出而降低人体旋转角速度；其三则是具有一定的防止车辆碾压人体的作用。

优选地，一种用于智能汽车保护行人的发动机罩的气囊层中中气囊下端与底层支撑层固定连接，引爆后的气囊覆盖整个发动机罩，气囊表面与前气囊类似，由诸多带有倒钩的气柱组成，气柱高0.5米。中气囊有4个作用：其一是降低人体与发动机罩的首次直接撞击力；其二是通过倒钩气柱的作用降低人体被抛出的速度；其三是在步骤s3中接住人体过程中降低人车的二次撞击且减缓之后人体坠落地面的速度；其四是利用气柱为未受致命伤害的人体提供手抓物体以消耗人体动能、阻碍人体下滑。

优选地，一种用于智能汽车保护行人的发动机罩的气囊层中后气囊位于发动机罩后沿，尾端与底层支撑层固定连接，引爆后沿着前挡风玻璃向上延伸至挡风玻璃中部位置。展开后的气囊与车体同宽，表面亦遍布带有倒钩的气柱，气柱高0.5米。其作用有三：其一是降低人体与挡风玻璃的直接碰撞力；其二是阻碍人体抛出以降低人体抛出速度；其三则是在再次接人过程中降低二次撞击并降低人体滑向地面的速度。

优选地，一种用于智能汽车保护行人的发动机罩的支撑层由具有较强刚度、强度的复合材料板制成。其作用在于固定气囊层并承受一定的人体冲击力，以保证在人体冲击下可正常发挥发动机罩功能。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：通过引爆发动机罩的气囊层使得车头覆盖刺猬状的安全气囊以降低人车间直接碰撞力的同时，由气囊外表带倒钩状的气柱延缓行人被抛出的速度，在实现直接保护人车碰撞的同时消耗人体从车体处所获得的动能；再通过移动车辆让车头接住人体、气囊外表气柱延缓人体坠地速度以进一步消耗人体势能与动能，进而降低人地碰撞速度，据此实现对人车、人地碰撞的同时保护。

附图说明

图1为本发明中发动机罩的工作流程图。

图2为发动机罩示意图。

图3为气囊层引爆后的侧面示意图。

图4为气囊层引爆后的正面示意图。

其中，图中对应的附图标记为：1-底层支撑层，2-中层气囊层，3-外层保护层，4-中层前气囊，5-中层中气囊，6-中层后气囊，7-挡风玻璃，8-气囊表面气柱，9-气柱倒钩。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

当某安装有本发明的发动机罩的智能汽车检测到车人碰撞不可避免时，其通过如下途径保护行人：

s1：当检测到事故不可避免时，引爆气囊层并完全制动车辆直到t1时刻。在气囊层冲击下发动机罩外层保护层破碎，气囊完全舒展开以做好保护行人的准备。而t1时刻为头部首次碰撞车体的时刻；当检测不到头部与车体撞击但人体开始整体往外抛出时，将该时刻视为t1时刻。

s2：t1时刻后，控制车辆速度以使其发动机罩后沿与人体之间保持一定距离并一起向前运动。

其中，发动机罩后沿与人体之间保持的距离d为发动机罩后沿至人体胸部在水平方向的距离，为递减变量，其值根据每一步中监测到的人体胸部至发动机罩后沿在水平方向的距离向量d0决定

当通过上式计算所得d值少于等于零时取零。

而车辆速度则通过如下方式计算获得：假定某时刻发动机罩后沿与人体胸部位置之间在水平方向的距离向量为d0，车辆检测到人体胸部在水平方向的运行速度为v20，要求在一个步长δt时间内将距离调整至d，则车辆在δt时间内的运行速度v为

。

s3：检测到人体胸部与发动机罩再次接触后，再次完全制动直到车辆静止。

本发明发明了一种用于智能汽车保护行人的发动机罩及其工作方法：通过引爆发动机罩的气囊层使得车头覆盖刺猬状的安全气囊以降低人车间直接碰撞力的同时，由气囊外表带倒钩状的气柱延缓行人被抛出的速度，在实现直接保护人车碰撞的同时消耗人体从车体处所获得的动能；再通过移动车辆让车头接住人体、气囊外表气柱延缓人体坠地速度以进一步消耗人体势能与动能，进而降低人地碰撞速度，据此实现对人车、人地碰撞的同时保护。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。