用于自主车辆的膝部气囊装置及控制其操作的方法与流程

本公开涉及一种用于自主车辆的膝部气囊装置及其控制方法，更具体地，涉及一种用于自主车辆的膝部气囊装置及其控制方法，该膝部气囊装置包括多个缓冲垫，使得根据座椅的位置和碰撞模式展开用于不同目的的缓冲垫。

背景技术：

本节中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。

自主车辆是智能车辆，其利用自主驾驶技术以允许驾驶员在不直接操纵方向盘、加速器和制动器的条件下行进到目的地。最近，自主车辆得到了迅速发展。

当自主驾驶情况普遍地实现时，驾驶员可选择驾驶员直接驾驶车辆的驾驶模式和驾驶员在不驾驶车辆的情况下休息的放松模式。

在驾驶模式中，座椅的位置位于座椅导轨的前侧。此时，座椅位于正常区域。正常区域可表示从座椅导轨的前端到距其后侧预定距离的区域。

在放松模式中，座椅位于放松区域中。放松区域是座椅导轨的除正常区域之外的区域，并且可表示从正常区域的端部到座椅导轨的后端的区域。

同时，当座椅位于放松区域中时，坐在座椅上的乘客与防撞垫之间的距离过大。因此，使用传统的膝部气囊不可能有效地确保乘客的安全。

本节中公开的内容仅仅是为了增强对本公开的一般背景的理解，并且不应被视为这些内容形成本领域技术人员已知的相关技术的承认或任何形式的建议。

技术实现要素：

本公开提供一种用于自主车辆的膝部气囊装置及其控制方法，该膝部气囊装置包括多个缓冲垫，使根据座椅的位置和碰撞模式展开得用于不同目的的缓冲垫，并且能够有效地确保位于正常区域的乘客和位于放松区域的乘客两者的安全性。

根据本公开的一个方面，上述可通过用于自主车辆的膝部气囊装置来实现，该膝部气囊装置包括：充气机，由气囊控制器操作以产生气囊气体；第一缓冲垫，通过气囊气体朝向坐着的乘客的膝盖展开；第二缓冲垫，通过第一通气孔连接到第一缓冲垫；以及第一主动通气孔，被配置为在仅展开第一缓冲垫的条件下关闭第一通气孔并且在展开第二缓冲垫的条件下打开第一通气孔，使得在展开第一缓冲垫之后以一时间差展开第二缓冲垫。

第二缓冲垫可连接到第一缓冲垫以面向坐着的乘客，并且当第一通气孔打开时，第二缓冲垫朝向坐着的乘客的膝盖展开。

膝部气囊装置还可包括：第三缓冲垫，通过第二通气孔连接到第一缓冲垫；以及第二主动通气孔，被配置为在不展开第三缓冲垫的条件下关闭第二通气孔并且在展开第三缓冲垫的条件下打开第二通气孔使得第三缓冲垫展开。

第三缓冲垫可在第一缓冲垫和第二缓冲垫下方展开，以保护坐着的乘客的脚和胫部。

气囊控制器可配置成从碰撞检测传感器、乘客检测传感器和座椅定位机构接收信号，并控制充气机、第一主动通气孔和第二主动通气孔的操作。

仅展开第一缓冲垫的条件可以是乘客坐在座椅上、发生正面碰撞并且座椅位于正常区域的第一条件。

第二缓冲垫展开的条件可以是满足第二条件和第三条件中的任一项的条件，第二条件可以是乘客坐在座椅上、发生正面碰撞、并且座椅位于放松区域的条件，并且第三条件可以是乘客坐在座椅上、发生偏移碰撞或倾斜碰撞、并且座椅位于放松区域的条件。

展开第三缓冲垫的条件可以是满足第三条件和第四条件中的任一项的条件，第三条件可以是乘客坐在座椅上、发生偏移碰撞或倾斜碰撞、并且座椅位于放松区域的条件，并且第四条件可以是乘客坐在座椅上、发生偏移碰撞或倾斜碰撞、并且座椅位于正常位置区域的条件。

充气机可固定到驾驶员座椅的防撞垫，第一缓冲垫和第二缓冲垫可朝向坐在驾驶员座椅上的乘客的膝盖展开，并且第三缓冲垫可朝向坐在驾驶员座椅上的乘客的脚和胫部展开。

充气机可固定到耦接到乘客座椅的防撞垫的手套箱，当充气机充气时，手套箱可通过手套箱升降器的操作而向内突出，第一缓冲垫和第二缓冲垫可朝向乘客座位上的乘客的膝盖展开，并且第三缓冲垫可朝向坐在乘客座位上的乘客的脚和胫部展开。

根据本公开的另一方面，以上可通过控制用于自主车辆的膝部气囊装置的操作的方法来实现，该方法包括：当在车辆启动和气囊系统开启的状态下发生碰撞时，确定第一模式(正面碰撞)或第二模式(偏移碰撞或倾斜碰撞)；当确定第一模式(正面碰撞)时，根据座椅的位置进行控制以仅展开第一缓冲垫或展开第一缓冲垫和第二缓冲垫；以及当确定第二模式(偏移碰撞或倾斜碰撞)时，根据座椅的位置执行控制以展开第一缓冲垫和第三缓冲垫，或者展开第一缓冲垫、第二缓冲垫和第三缓冲垫。

在确定第一模式(正面碰撞)的状态下当座椅位于正常区域时，充气机可通过气囊控制器操作以执行控制，使得仅第一缓冲垫朝向坐着的乘客的膝盖展开。

在确定第一模式(正面碰撞)的状态下当座椅位于放松区域时，充气机可通过气囊控制器操作以执行控制，使得第一缓冲垫朝向坐着的乘客的膝盖展开，并且在展开第一缓冲垫之后，当以一时间差操作第一主动通气孔时，第二缓冲垫朝向坐着的乘客的膝盖展开。

在确定第二模式(偏移碰撞或倾斜碰撞)的状态下当座椅位于正常区域时，充气机可通过气囊控制器操作以执行控制，使得第一缓冲垫朝向坐着的乘客的膝盖展开，并且当第一缓冲垫展开时通过操作第二主动通气孔，第三缓冲垫朝向坐着的乘客的脚和胫部展开。

在确定第二模式(偏移碰撞或倾斜碰撞)的状态下当座椅位于放松区域时，充气机可通过气囊控制器操作以执行控制，使得第一缓冲垫朝向坐着的乘客的膝盖展开；在展开第一缓冲垫之后通过以一时间差操作第一主动通气孔，第二缓冲垫朝向坐着的乘客的膝盖展开；并且当第二缓冲垫展开时，通过操作第二主动通气孔，第三缓冲垫朝向坐着的乘客的脚和胫部展开。

根据本文提供的描述，其他适用领域将变得显而易见。应该理解的是，描述和具体实例仅用于说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。

附图说明

为了可很好地理解本公开，现在将描述其各种形式，通过实例的方式给出，参考附图，其中：

图1是示出仅展开第一缓冲垫的状态以便说明根据本公开的用于自主车辆的膝部气囊装置的视图。

图2是表示展开第一缓冲垫和第二缓冲垫的状态的视图。

图3是表示展开第一缓冲垫和第三缓冲垫的状态的视图。

图4是表示展开第一缓冲垫、第二缓冲垫和第三缓冲垫的状态的视图。

图5是示出根据本公开的用于自主车辆的膝部气囊装置设置在耦接到乘客座椅的防撞垫的手套箱中的结构的视图；并且

图6是示出根据本公开的控制用于自主车辆的膝部气囊装置的方法的流程图。

这里描述的附图仅用于说明目的，并不旨在以任何方式限制本公开的范围。

具体实施方式

以下描述本质上仅是示例性的，并不旨在限制本公开、应用或用途。应该理解的是，在整个附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。

在下文中，将参考附图详细描述用于自主车辆的膝部气囊装置及其控制方法。

当自主驾驶情况普遍地实现时，驾驶员可选择驾驶员直接驾驶车辆的驾驶模式和驾驶员在不驾驶车辆的情况下休息的放松模式。

在驾驶模式中，座椅位于座椅导轨的前侧。此时，座椅位于正常区域。正常区域可表示从座椅导轨的前端到距其后侧预定距离的区域。

在放松模式中，座椅位于放松区域中。放松区域是座椅导轨的除正常区域之外的区域，并且可表示从正常区域的端部到座椅导轨的后端的区域。

本公开的一个方面的特征在于，膝部气囊装置包括多个腔室，并且展开的腔室的数量和类型根据碰撞模式(正面碰撞、偏移碰撞或倾斜碰撞)和座椅的位置(座椅是位于正常区域还是放松区域)而变化，从而有效地确保位于正常区域的乘客和位于放松区域的乘客两者的安全。

如图1至图6所示，根据本发明的用于自主车辆的膝部气囊装置包括由气囊控制器1操作以产生气囊气体的充气机10；通过气囊气体朝向坐着的乘客2的膝盖3展开的第一缓冲垫20；通过第一通气孔31连接到第一缓冲垫20的第二缓冲垫30；第一主动通气孔40，被配置为在仅展开第一缓冲垫20的条件下关闭第一通气孔31并且在展开第二缓冲垫30的条件下打开第一通气孔31，使得在第一缓冲垫20展开之后第二缓冲垫30以一时间差展开；通过第二通气孔51连接到第一缓冲垫20的第三缓冲垫50；以及第二主动通气孔60，被配置为在不展开第三缓冲垫50的条件下关闭第二通气孔51并且在展开第三缓冲垫50的条件下打开第二通气孔51，使得第三缓冲垫50展开。

第二缓冲垫30连接到第一缓冲垫10以面对坐着的乘客2，并且在第一通气孔31打开时朝向坐着的乘客2的膝盖3展开。

第三缓冲垫50在第一缓冲垫20和第二缓冲垫30下方展开，以保护坐着的乘客2的脚4和胫部5。

图1至图4示出了安装在驾驶员座椅侧的膝部气囊装置。此时，充气机10固定到驾驶员座椅侧的防撞垫6，第一缓冲垫20和第二缓冲垫30朝向坐在驾驶员座椅上的乘客2的膝盖3展开，并且第三缓冲垫50朝向坐在驾驶员座椅上的乘客2的脚4和胫部5展开。

气囊控制器1被配置为从碰撞检测传感器7、乘客检测传感器8和座椅定位机构9接收信号并控制充气机10、第一主动通气孔40和第二主动通气孔60的操作。

碰撞检测传感器7包括多个前部撞击传感器(fis)，并且可使用fis确定正面碰撞、偏移碰撞或倾斜碰撞。

乘客检测传感器8用于确定乘客是否在座位上并且通常使用利用压电装置的乘客存在检测器(ppd)。

座椅定位机构9用于确定沿座椅导轨前后移动的座椅是位于正常区域还是放松区域，并且通常可使用座椅牵引位置系统(stps)、利用相机捕捉的图像、或超声波传感器。

第一主动通气孔40包括系绳41，诸如金属丝，以及连接到系绳41的隔膜构件42。

当第一缓冲垫20展开时，系绳41保持紧固。当如图1或图3所示仅展开第一缓冲垫20时，隔膜构件42关闭第一通气孔31。当第一缓冲垫20和第二缓冲垫30如图2或图4所示展开时，系绳41由切割器切割，第一通气孔31通过气体压力移动隔膜构件42而打开，并且由于第一通气孔31的打开，因此在第一缓冲垫20展开之后，第二缓冲垫30以一时间差朝向乘客2的膝盖3展开。

第二主动通气孔60还包括系绳61(诸如金属丝)和连接到系绳61的隔膜构件62。

当第一缓冲垫20展开时，系绳61保持紧固。在如图1至图2所示的正面碰撞的条件下，隔膜构件62关闭第二通气孔51。在如图3至图4所示的偏移碰撞或倾斜碰撞的条件下，当第一缓冲垫20展开时，系绳61由切割器切割，第二通气孔51通过气体压力移动隔膜构件62而打开，并且由于第二通气孔51的打开，第三缓冲垫50朝向乘客2的膝盖3和胫部5展开。

根据本公开的膝部气囊装置可安装在乘客座椅侧，如图5所示。此时，充气机10固定到耦接到乘客座椅侧的防撞垫6的手套箱71。当充气机10充气时，手套箱71通过手套箱升降器72的操作向内突出(箭头m1)，第一缓冲垫20和第三缓冲垫30从手套箱71朝向乘客2的膝盖3展开，并且第三缓冲垫50朝向坐在乘客座椅上的乘客2的脚4和胫部5展开。

在图1至图5中，附图标记73表示前挡风玻璃。

将参考图6的流程图描述根据本公开的控制用于自主车辆的膝部气囊装置的方法。

在车辆启动并且气囊系统开启的状态下(步骤s1)，使用碰撞检测传感器7的信号确定是否发生了车辆碰撞(步骤s2)。在确定已经发生碰撞时，使用乘客检测传感器8的信号确定乘客是否在座位上(步骤s3)。在确定乘客不在座位上时逻辑结束，并且在确定乘客在座位上时，使用碰撞检测传感器7的信号确定碰撞模式(步骤s4)。

碰撞模式大致分为第一模式(正面碰撞)和第二模式(偏移碰撞或倾斜碰撞)。当发生碰撞时，如果附接到车辆前侧的多个碰撞检测传感器7均匀地产生信号，则确定第一模式(正面碰撞)，并且如果一些传感器产生局部信号，则确定第二模式(偏移碰撞或倾斜碰撞)。

首先，如果确定了第一模式(正面碰撞)，则使用座椅定位机构9的信号检查座椅的位置(步骤s5)。座椅的位置被分成从座椅导轨的前端到距其后侧预定距离的区域，即正常区域，以及从正常区域的端部到座椅导轨的后端的区域，作为座椅导轨的排除正常区域的区域，即放松区域。

当在步骤s5中座椅当前位于正常区域时，由于坐着的乘客2和防撞垫6之间的距离较小，如图1所示，充气机10在气囊控制器1的控制下操作，使得仅第一缓冲垫20朝向乘客2的膝盖3展开(步骤s6)。

相反，当在步骤s5中座椅当前位于放松区域中时，由于坐着的乘客2和防撞垫6之间的距离过大，如图2所示，充气机10在气囊控制器1的控制下操作，使得第一缓冲垫20朝向乘客2的膝盖3展开(步骤s7)，在第一缓冲垫20展开之后，通过以时间差操作第一主动通气孔40而打开第一通气孔31(步骤s8)，并且通过第一通气孔31的打开，第二缓冲垫30以与第一缓冲垫20的时间差朝向乘客2的膝盖3展开(步骤s9)。

同时，当在步骤s4中确定第二模式(偏移碰撞或倾斜碰撞)时，使用座椅定位机构9的信号检查座椅的位置(正常区域或放松区域)(步骤s10)。

在偏移碰撞或倾斜碰撞的条件下，不仅包括乘客的膝盖而且包括脚4和胫部5的下身受伤的风险增加。因此，在第二模式(偏移碰撞或倾斜碰撞)的情况下，也可展开第二缓冲垫50。

也就是说，在第二模式(偏移碰撞或倾斜碰撞)中，如果作为检查座椅位置的结果，座椅当前位于正常区域中(步骤s10)，则由于坐着的乘客2与防撞垫6之间的距离很小，如图3所示，充气机10在气囊控制器1的控制下操作，使得第一缓冲垫20朝向乘客2的膝盖3展开(步骤s11)，当第一缓冲垫20展开时，通过操作第二主动通气孔60而打开第二通气孔51(s12)，并且第三缓冲垫50通过第二通气孔51的打开而朝向乘客2的脚4和胫部5展开(步骤s13)。

也就是说，在第二模式(偏移碰撞或倾斜碰撞)中，如果作为检查座椅位置的结果，座椅当前位于放松区域中(步骤s10)，则由于坐着的乘客2与防撞垫6之间的距离过大，如图4所示，充气机10在气囊控制器1的控制下操作，使得第一缓冲垫20朝向乘客2的膝盖3展开(步骤s14)，在第一缓冲垫20展开之后，第一通气孔31通过以一时间差操作第一主动通气孔40而被打开(步骤s15)，第二缓冲垫30通过第一通气孔31的打开而以与第一缓冲垫20的时间差朝向乘客2的膝盖3展开(s16)，当第一缓冲垫20展开时，通过操作第二主动通气孔60而打开第二通气孔51(s17)，并且第三缓冲垫50通过第二通气孔51的打开而朝向乘客2的脚4和胫部5展开(步骤s18)。

如上所述，根据本公开的一个方面的用于自主车辆的膝部气囊装置包括根据碰撞模式(正面碰撞、偏移碰撞或倾斜碰撞)和座椅的位置(正常位置或放松位置)朝向乘客2的膝盖3展开的第一缓冲垫20和第二缓冲垫30以及朝向乘客2的脚4和胫部5展开的第三缓冲垫50，从而有效地确保坐在位于正常区域的座椅上的乘客和坐在位于放松区域的座椅上的乘客安全性。

根据本公开的用于自主车辆的膝部气囊装置包括根据碰撞模式(正面碰撞、偏移碰撞或倾斜碰撞)以及座椅的位置(正常位置或放松位置)朝向乘客的膝盖展开的第一缓冲垫和第二缓冲垫以及朝向乘客的脚和胫部展开的第三缓冲垫，从而有效地确保坐在位于正常区域的座椅上的乘客和坐在位于放松区域的座椅上的乘客的安全性。

尽管出于说明性目的描述了本公开的各方面，但是本领域技术人员将理解，在不脱离所附权利要求中公开的本公开的范围和精神的条件下，可进行各种修改、添加和替换。