[发明专利]车辆撞击探测系统

说明书

本发明涉及探测跟行人或动物的碰撞的车辆碰撞传感器。

机动车辆结构设计的改进，与诸如座椅安全带之类的被动安全系统以及诸如安全气囊和座椅安全带卷收器之类的主动安全装置组合，大大降低了碰撞时机动车辆乘客的死亡和伤害。主动安全装置响应于探测碰撞发生的传感器，启动或展开装置以使化对车辆乘客的伤害最小。

在车辆跟行人碰撞时，行人可能会受到严重的伤害或死亡。最近人们努力开发设计成在车辆-行人碰撞期间保护行人的可展开安全装置。这些安全装置升高了车辆发动机罩，或展开安全气囊以减小对行人头部的伤害。相对良好的另一种碰撞类型是跟诸如鹿之类的动物碰撞。这种类型碰撞的危险是动物可能经过车辆的发动机罩上方并撞穿前挡风玻璃。人们正在考虑响应发生车辆-动物的碰撞的安全装置。

US6 784 792 B2揭示了使用压电膜传感器来探测跟行人撞击引起的压力和变形，并将传感器输出信号与参考量相比较以得出第一判定标准，并揭示了由于车辆的速度或加速度的变化而得出的第二标准。诸如在US6 559 763B2中揭示了使用压电条来探测碰撞的发生。US5 797 623A中揭示了使用压电传感器来测量应变能量以探测侧向撞击。

从US6 737 981B2中已知用压电膜来探测由液压冲击装置产生的加速度。分析磁致伸缩传感器的频率和振幅来确定沿着应力传导件横向方向碰撞的位置，如US6329 910B1所述。

图1是装备有本发明的车辆撞击探测系统的机动车辆撞击行人的局部剖切侧视图。

图2是示出了压电膜传感器的安装位置的图1机动车辆的保险杠的一部分的放大图。

图3是安装到平板并由橡胶锤击打的压电膜传感器和Terfenol-D(铽镝铁磁致伸缩合金)传感器的输出的振幅和时间的曲线图。

图4是安装到平板并由金属球状承载件击打的压电膜传感器和Terfenol-D传感器的输出的振幅和时间的曲线图。

车辆-行人碰撞和车辆-动物碰撞的类似之处在于车辆跟相对小质量的软组织物体碰撞。需要能够将这种类型的碰撞与跟大块物体的碰撞、或跟体积较小但刚性的物体的碰撞区分开的传感器，从而可优化主动安全装置的展开或不展开。

本发明的车辆撞击探测系统使用安装到前部车辆保险杠上的压电或压电膜。压电含氟聚合物膜(PVDF)是作为相对新类别的压电传感器的压电材料。PVDF材料是具有沉积在每侧上的薄导电镍铜合金的薄塑料聚合物片。该材料称为压电膜。为了从压电膜得到电输出，电连接到PVDF材料的每侧上的导电涂层。用在本发明中的压电膜选择和安装成与高频冲击波相比对低频冲击波具有更大的灵敏度。将冲击波的频率和振幅与指示跟软组织物体的碰撞的所选范围的频率和振幅相比较。在另一实施例中，将压电膜的输出与第二传感器的输出相比较，该第二传感器比压电膜对高频冲击波更敏感且比压电膜对低频冲击波更不敏感。第二传感器可以是例如基于Terfenol-D的传感器。

本发明提供了一种可将车辆跟动物或行人的撞击与车辆跟大块或轻质刚性物体撞击区分开的动物或行人撞击探测系统。

本发明还提供了连接到在撞击动物时展开以保护车辆乘客的安全系统的撞击传感器。

本发明还使用多个传感器来区别跟动物或行人的撞击与跟更刚性物体的撞击。

在图1中，示出了行人20被装有本发明的车辆撞击探测系统23的机动车辆22撞击。在发生这种撞击的情况下，行人20通常首先撞击保险杠24，接着撞击车辆的发动机罩25。为了能够及时地启动形成安全系统的一部分并设计成保护行人免受伤害的主动装置26，需要传感器来指示与行人的撞击。该系统23具有用于在行人撞击和其它类型撞击之间进行区分的压电膜传感器28。压电膜传感器28用于将软、小质量撞击与跟栏杆或其它车辆的碰撞区分开，并还用于将软的小质量撞击与保险杠与岩石、冰、或其它路面碎片的击打区分开。

如图3所示，已经试验发现当使用橡胶锤在金属板(未示出)上形成应力波30时，压电膜传感器对低频冲击波敏感。产生的应力波30具有如由压电膜传感器28探测的500-600Hz范围的频率和200至600mV之间的振幅。图4示出了压电膜传感器28响应于6.3mm直径的钢球状承载件(ball bearing)从1m高落到金属板上的频率和振幅响应，即应力波31。