气囊模块、安全系统、提升车辆道路兼容性的方法、介质与流程

1.本发明涉及车辆安全领域，尤其涉及一种气囊模块、安全系统、提升车辆道路兼容性的方法、介质。


背景技术：

2.对于车辆的碰撞事故，由于道路上各种车辆的车身高度、重量、车身结构甚至保险杠高度和形状的不同，导致了车辆在碰撞事故中必定有一方占据主动优势，一方占据劣势。如何在碰撞中既能保护自身的安全，也能减少对方的伤害，这就是车辆道路兼容性的理念。
3.现有技术中，提高车辆道路兼容性的技术方案主要是通过车身的结构设计改进实现，例如将车头部分的刚性降低，除了在碰撞中减少对自身车辆的驾驶舱的冲击之外，在两车碰撞中，也可以可能地吸收双方对撞产生的冲击力，减少对碰撞的另一方造成的伤害。
4.然而，对于车辆道路兼容性的要求越来越高，例如中国新车评价规程(china-new car assessment program,cncap)2021版中新加入了关于道路兼容性的罚分要求。
5.现有技术中，气囊模块的作用一般是对于车内乘员的起到保护作用。也有现有技术采用在车辆前部设置前部气囊，以在碰撞中保护行人。
6.然而发明人发现，由于车辆与障碍物发生碰撞的碰撞形态与障碍物与行人的碰撞形态以及障碍物相比于行人承受气囊展开的冲击力的能力，均存在本质区别，因此，为保护行人设置的前部气囊，很难满足车辆的道路兼容性要求。
7.因此，本领域需要一种气囊模块、安全系统、提升车辆道路兼容性的方法、介质，以进一步提高车辆道路兼容性，满足越来越严格的车辆道路兼容性要求。


技术实现要素：

8.本发明的一个目的在于提供一种气囊模块，以进一步提高车辆的道路兼容性。
9.本发明的另一个目的在于提供一种安全系统，以进一步提高车辆的道路兼容性。
10.本发明的再一个目的在于提供一种提升车辆道路兼容性的方法。
11.本发明的又一个目的在于提供一种计算机可读存储介质，其可以实现提升车辆道路兼容性的方法。
12.根据本发明的一个方面的一种气囊模块，包括气囊，所述气囊模块可接收展开信号使所述气囊展开至车辆外部；其中，所述气囊的安装位置包括车辆的防撞横梁的内侧、上方或者下方的至少一处，当所述气囊展开时，所述气囊沿绕开所述防撞横梁的方向展开至所述车辆外部。
13.在一个或多个实施例中，所述车辆外部为车辆的前方；所述气囊的安装位置为所述防撞横梁的内侧，当所述气囊展开时，所述气囊沿突破穿过车辆前部下方外罩和/或进气格栅的方向展开至车辆的前方；和/或所述气囊的安装位置为所述防撞横梁的上方，当所述气囊展开时，所述气囊沿突破穿过车辆前部上方外罩和/或进气格栅的方向展开至车辆的前方；和/或所述气囊的安装位置为所述防撞横梁的下方，当所述气囊展开时，所述气囊沿
突破穿过车辆前部下方外罩和/或进气格栅的方向展开至车辆的前方。
14.在一个或多个实施例中，所述气囊模块还包括气体系统，所述气体系统包括气体发生器，所述气体发生器可接收所述展开信号而点爆，产生的气体输送至所述气囊。
15.在一个或多个实施例中，所述气体系统还包括充气管，所述气体发生器可接收所述展开信号而点爆，产生的气体通过所述充气管输送至所述气囊，所述气体发生器安装于所述防撞横梁之外的安装位置，所述安装位置具有至少200mm的长度空间。
16.在一个或多个实施例中，所述气体发生器包括连接部，用于连接传输所述展开信号的线束，所述连接部具有密封结构。
17.在一个或多个实施例中，所述气囊模块还包括防水层，所述防水层包覆所述气囊，以对所述气囊进行防水保护。
18.根据本发明的另一个方面的一种安全系统，包括以上任意一项所述的气囊模块，以及安全状态系统，包括：监测系统，包括车辆外部信息监测模块，用于监测车身周围障碍物，采集车身周围障碍物数据；以及车身姿态监测模块，用于监测车身运动以及车身姿态，采集车身运动以及车身姿态数据；集成安全域控制单元，用于根据所述车辆外部信息监测模块、所述车身姿态监测模块采集到的数据，计算车辆与障碍物之间的碰撞形态，包括碰撞相对速度以及碰撞重叠率，根据所述碰撞相对速度以及所述碰撞重叠率判断是否输出所述展开信号；其中，输出所述展开信号的判断条件包括，所述碰撞相对速度是否大于第一速度阈值以及所述碰撞重叠率是否大于第一重叠率阈值。
19.在一个或多个实施例中，输出所述展开信号的判断条件还包括，在所述碰撞形态下展开所述气囊是否降低车辆的伤害；若否，则所述集成安全域控制单元输出收合信号控制所述气囊保持收合。
20.在一个或多个实施例中，所述监测系统还包括车内监测模块，用于采集车内驾驶员的精神状态数据；所述集成安全域控制单元根据所述精神状态数据以及所述车身周围障碍物数据、所述车身运动以及车身姿态数据，计算驾驶员注意到与所述障碍物发生碰撞的可能性，并根据所述可能性计算所述碰撞形态。
21.根据本发明的再一个方面的一种提升车辆道路兼容性的方法，所述车辆具有防撞横梁，所述方法包括：
22.提供气囊模块，所述气囊模块包括气囊，所述气囊可展开至车辆外部；
23.设定所述气囊安装于所述防撞横梁的内侧、上方或者下方的至少一处；设定当所述气囊展开时，所述气囊沿绕开所述防撞横梁的方向展开至所述车辆外部。
24.在一个或多个实施例中，设定所述气囊展开的判断条件包括，若车辆的碰撞相对速度大于第一速度阈值和车辆的碰撞重叠率大于第一重叠率阈值，则展开所述气囊。
25.在一个或多个实施例中，设定所述气囊展开的判断条件还包括，若展开所述气囊可降低车辆的伤害值，则展开所述气囊。
26.根据本发明又一个方面的一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行实现以下步骤：
27.根据输入的车辆周围障碍物数据、车身运动数据以及车身姿态数据计算车辆与障碍物之间的碰撞形态，包括碰撞相对速度以及碰撞重叠率；
28.判断所述碰撞相对速度是否大于第一速度阈值以及所述碰撞重叠率是否大于第
一重叠率阈值；
29.若所述碰撞相对速度大于第一速度阈值且所述碰撞重叠率大于第一重叠率阈值，则控制以上任意一项所述的气囊模块的所述气囊展开；
30.若所述碰撞相对速度小于第一速度阈值和/或所述碰撞重叠率小于第一重叠率阈值，则控制以上任意一项所述的气囊模块的所述气囊保持收合。
31.本发明的有益效果及其原理分析如下：
32.1.通过将气囊设置于防撞横梁的内侧、上方或者下方的至少一处，绕开防撞横梁展开，避免了将气囊穿过防撞横梁展开而导致的防撞横梁的强度受损，影响车辆的道路兼容性；
33.2.通过气体发生器安装在防撞横梁以外的安装位置，既可以分散整个气囊模块施加在防撞横梁的力，以及合理利用车内其它区域的空间布置气囊模块，避免防撞横梁附近区域的部件分布过于拥挤，也可以防止气体发生器仅在低速碰撞的时候就受到损伤，使得防撞横梁的防撞效果以及气体发生器的运行可靠，提高车辆的道路兼容性；
34.3.通过设置防水壳包裹气囊，使其防水性能好，避免由于气囊的安装位置导致的气囊涉水而影响气囊的展开性能，保证了气囊及时有效地展开，进一步提升了车辆的道路兼容性；
35.4.通过设置安全状态系统，可对车辆碰撞事件快速准确地判断，使得气囊具备更为充足的展开时间，且可以根据车辆的碰撞形态及时有效地展开，提高车辆的道路兼容性。
附图说明
36.本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：
37.图1为一个或多个实施例的气囊模块的气囊安装于车辆前部的结构示意图。
38.图2为一个或多个实施例的气囊模块的气体系统的部件分解图。
39.图3a以及图3b为一个或多个实施例的气囊模块的气囊展开后的俯视示意图以及主视示意图。
40.图4为一个或多个实施例的安全系统的系统框图。
41.图5为一实施例的提升车辆道路兼容性的方法的流程图。
42.图6为另一实施例的提升车辆道路兼容性的方法的流程图。
具体实施方式
43.下述公开了多种不同的实施所述的主题技术方案的实施方式或者实施例。为简化公开内容，下面描述了各元件和排列的具体实例，当然，这些仅仅为例子而已，并非是对本技术的保护范围进行限制。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本技术至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个或多个实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本技术的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。需要注意的是，如下描述中的上、下、前、后、内、外用于反映对象的各个部分之间的相对位置和/或方向，在车辆正常向前行驶的方向为前方参照。
44.参考图1、图2、图3a以及图3b，在一实施例中，车辆的气囊模块10包括气囊1以及气体系统2，气体系统2为气囊1的展开提供气体。参考图1，气囊1的安装位置为车辆的防撞横梁20的内侧，也可以是悬挂在车辆的防撞横梁20的下方，如图1的虚线标示的气囊101所示的位置，也可以是安装在车辆的防撞横梁20的上方，如图1的虚线标示的气囊102所示的位置。如图2所示，气囊1的固定方式可以通过支架111固定。气囊1安装在车辆的防撞横梁20的内侧为例，其绕开防撞横梁20展开至车辆外部具体可以是如图1所示的，当气囊1接受展开信号发生展开，气囊1的展开路径为沿绕开防撞横梁20的方向，先向下打破车辆前部下方外罩30，再向上展开至车辆前脸40的前方，但不以此为限，还可以是先向下打破车辆前部下方外罩30后，同时向上以及向下展开至车辆的前方，包括车辆前脸40的前方以及车辆前脸40与地面之间的部分区域，但不会触及地面。气囊1展开后的结构可以参考图3a以及图3b所示，其中图3b示出了发生碰撞时本方车辆100的气囊1展开与对方车辆200接触。可以理解到，车辆前部下方外罩30也可以替换或部分替换为进气格栅，根据实际要求进行调整。至于对气囊1的展开方向的引导，可以参考现有技术中的膝部气囊(knee airbag,kab)的自下而上展开的引导结构以及引导方法，或参考现有技术中的乘客安全气囊(passenger airbag,pab)从中间同时向上下展开的引导结构和方法，此处不再赘述。设置气囊模块10的有益效果在于，保证了防撞横梁20的强度，使其在发生碰撞时起到相应作用，提高车辆的道路兼容性。其原理在于，通过将气囊1安装于防撞横梁20的内侧、上方或者下方的至少一处，绕开防撞横梁20展开，避免了将气囊1穿过防撞横梁20而导致的防撞横梁20的强度受损影响其性能。可以理解到，在图1所示的实施例，气囊1展开至车辆外部的形态为展开至车辆的前方，但不以此为限，气囊也可以安装在车辆后部的防撞横梁，以增强车辆后部的保护，那么此时气囊展开至车辆外部也可以是气囊展开至车辆的后方。优选地，在一些实施例中，由于气囊1无需穿过防撞横梁20展开，在防撞横梁20的外侧还可以设置防撞泡沫60，进一步吸收碰撞的冲击，提高车辆兼容性。
45.继续参考图1，在一些实施例中，车辆外部为车辆的前方，气囊101位于防撞横梁20的上方，当气囊101展开时，气囊101沿突破穿过车辆前部上方外罩50的方向展开至车辆的前方，可以理解到，车辆前部上方外罩50也可以替换或部分替换为进气格栅，根据实际要求进行调整。气囊101展开至外部后主要展开至车辆前脸40的前方，也有部分展开至引擎盖70的前方，如此设置可以适用于底盘较低的车辆，或者碰撞部位较高的碰撞事件，提高车辆的道路兼容性。同理的，气囊102位于防撞横梁20的下方，当气囊102展开时，先向下打破车辆前部下方外罩30，再向上展开至车辆前脸40的前方，可以理解到，车辆前部上方外罩50也可以替换或部分替换为进气格栅，根据实际要求进行调整，如此设置可以适用于底盘较高的车辆，或者碰撞部位较低的碰撞事件，提高车辆的道路兼容性。可以理解到，以上介绍的气囊1、气囊101以及气囊102，可以单独的设置，也可以组合的设置。
46.参考图2，在一个或多个实施例中，气体系统2的具体结构可以包括气体发生器21以及充气管22，气体发生器21通过支架211固定，充气管22通过支架221固定。气体发生器21可接受气囊1的展开信号而点爆，迅速产生大量气体，气体通过充气管22输送至气囊，气体发生器21安装于防撞横梁20之外的安装位置，安装位置具有至少200mm的长度空间即可。如此设置的有益效果在于，既可以分散整个气囊模块10施加在防撞横梁20的力，以及合理利用车内其它区域的空间布置气囊模块10，避免防撞横梁20附近区域的部件分布过于拥挤，
也可以防止气体发生器21仅在低速碰撞的时候就受到损伤，使得防撞横梁20的防撞效果以及气体发生器21的运行可靠，提高车辆的道路兼容性。优选地，在一些实施例中，安装位置具体可以是车辆的大灯支架(未图示)，如此既保证了稳定的安装效果，也便于充气管22的布置，但安装位置不以此为限，也可以是发动机舱内的位置。可以理解到，气体系统2的具体形态，不以上述实施例介绍的内容为限，例如气体系统2可以采用高压气罐对气囊1充气而无需气体发生器21，又例如气体系统2可以是无需充气管22，即气体发生器21集成于气囊1的内部从而将充气管22省略。
47.继续参考图1，在一些实施例中，气囊模块10还可以包括防水层4，防水层4包覆气囊1，对气囊进行防水保护。防水层4的具体材料可以是塑料，在包裹的缝隙处还使用防水密封胶进行密封。发明人发现，由于气囊1是绕过防撞横梁20进行展开而不是贯穿防撞横梁20设置，其在运行中涉水的概率较高，因此需要对气囊1进行防水保护，使其在需要展开时能迅速展开，避免气囊涉水而影响其展开速度。优选地，在一些实施例中，对于气体发生器21用于与传输展开信号的线束的连接部(未图示)也设置密封结构，例如密封圈，或者密封胶，以防止其涉水失效。可以理解到，展开信号的传输不限于利用线束的有线传输，也可以利用无线通信的方式进行传输。
48.参考图4，在一些实施例中，气囊模块10的展开信号的计算分析，可以通过安全状态系统3进行，即气囊模块10与安全状态系统3被包括于一个安全系统1000中。安全状态系统3可以包括监测系统31以及集成安全域控制单元32，监测系统31可以包括车辆外部信息监测模块311以及车身姿态监测模块312，车辆外部信息监测模块311用于监测车身周围障碍物，采集车身周围障碍物数据，此处的障碍物指的是广义的障碍物，即指的是道路中可能发生碰撞的碰撞对象。车身姿态监测模块312用于监测车身运动以及车身姿态。集成安全域控制单元32，根据车辆外部信息监测模块311、车身姿态监测模块312采集到的数据，计算车辆与障碍物之间的碰撞形态，包括碰撞相对速度以及碰撞重叠率，根据碰撞相对速度以及碰撞重叠率判断是否输出展开信号至气体发生器21；其中，控制输出所述展开信号的判断条件包括，碰撞相对速度是否大于第一速度阈值v1以及碰撞重叠率是否大于第一重叠率阈值x1。具体而言，在某一碰撞形态下，集成安全域控制单元32计算若碰撞相对速度小于第一速度阈值v1，和/或碰撞重叠率小于第一重叠阈值x1，则输出保持收合的控制信号至气囊模块10的气体发生器21，使气囊1保持收合。而若碰撞相对速度大于第一速度阈值v1，和碰撞重叠率大于第一重叠阈值x1，则可以判定该碰撞形态下通过展开气囊1可以提高道路兼容性。如此可以使得气囊1具备更为充足的展开时间，且可以根据车辆的碰撞形态及时有效地展开，提高车辆的道路兼容性。其原理在于，由于气囊1需要绕过防撞横梁20展开，相对于直接穿过防撞横梁20而言，气囊1需要略微更长的展开事件。而通过集成安全域单元32，将更加快速准确地提前判断气囊1是否需要展开提升道路兼容性。集成安全域单元32将碰撞相对速度以及碰撞重叠率作为判断条件判断是否输出展开信号至气体发生器21而展开气囊1，而低于第一速度阈值v1和/或低于第一重叠率阈值x1即无需展开气囊1，使得气囊1能够更有针对性地提升道路兼容性，避免出现误触发气囊1而引发危险。也无需进行在中低速碰撞下进行是否展开气囊1的判断与计算，如此提高了集成安全域单元32的运算速度，提高道路兼容性。
49.在一些实施例中，集成安全域控制单元32输出展开信号的判断条件还可以包括，
在碰撞形态下展开气囊1是否降低车辆的伤害；若否，则集成安全域控制单元32输出收合信号控制气囊1保持收合。具体而言，例如碰撞位置并非气囊1覆盖的保护区域，又例如车辆外部信息监测模块311监测识别发生碰撞的障碍物的质量远大于本方车辆，如大卡车、大客车等，本方车辆即使展开气囊1也无法降低伤害，集成安全域控制单元32控制气囊1保持收合。
50.监测系统31还可以包括车内监测模块313，用于监测车内驾驶员的精神状态，采集车内驾驶员的精神状态数据，集成安全域控制单元32结合采集车身周围障碍物数据、车身运动以及车身姿态数据以及车内驾驶员的精神状态数据，计算驾驶员注意到与所述障碍物发生碰撞的可能性，并根据所述可能性计算碰撞形态，判断是否输出展开信号。车内驾驶员的精神状态数据包括车内驾驶员健康状态数据以及车内驾驶员面部数据的其中之一或其组合，采集以上数据可以通过摄像头和/或车内雷达的硬件实现。具体来说，通过摄像头监测的健康状态数据可以包括如心跳信息等，面部数据信息可以包括面部情绪状态信息(比如激动，暴怒)、面部疲劳状态信息(如眨眼频率、打哈气)、面部视线信息(如摄像头对人的视线进行追踪来判定驾驶员是否注意到障碍物)、面部朝向信息(如根据面部朝向判断司乘人员的头部转向进行分析来判定人是否将注意力集中在前方)，车内雷达可做车内活体检测，以及心跳检测功能，例如根据检测到驾驶员精神状态和/或健康状态修正对于车辆发生碰撞的碰撞相对速度和/或碰撞重叠率的计算，更新对于是否输出展开信号的判断结果，例如集成安全域控制单元32计算得到车内驾驶员注意到与障碍物发生碰撞的可能性较低，那么碰撞形态的计算结果中碰撞相对速度会提高，碰撞重叠率会提升。如此可以更为及时准确地输出展开信号而使气囊1展开，提升车辆的道路兼容性。可以看出，设置车内监测模块313，集成安全域控制单元32可以将驾驶员精神状态、车辆外部、车身姿态三者信息融合进行碰撞形态的计算，从而使得计算结果更为准确，得到最接近实际情况的路面情况以及自身车辆情况的结果。
51.可以理解的是，如前的实施方式中的集成安全域控制单元32可以包括一个或多个硬件处理器，诸如片上系统(soc)、微控制器、微处理器(例如mcu芯片或51单片机)、精简指令集计算机(risc)、专用集成电路(asic)、应用特定指令集成处理器(asip)、中央处理单元(cpu)、图形处理单元(gpu)、物理处理单元(ppu)、微控制器单元、数字信号处理器(dsp)、现场可编程门阵列(fpga)、高级risc机(arm)、可编程逻辑器件(pld)、能够执行一个或多个功能的任何电路或处理器等中的一种或多种的组合。
52.参考图5，承上介绍可知，对于具有防撞横梁20的车辆，提升车辆道路兼容性的方法可以包括如下步骤：
53.步骤a.提供气囊模块10，气囊模块10包括气囊1，气囊1可展开至车辆外部；
54.步骤b.设定气囊1安装于防撞横梁20的内侧、上方或者下方的至少一处；设定当气囊1展开时，气囊1沿绕开防撞横梁20的方向展开至车辆外部。
55.参考图6，在一个或多个实施例中，步骤a中，设定气囊1展开的判断条件包括，若车辆的碰撞相对速度大于第一速度阈值v1以及车辆的碰撞重叠率大于第一重叠率阈值x1，则展开气囊1，若车辆的碰撞相对速度小于第一速度阈值v1和/或车辆的碰撞重叠率小于第一重叠率阈值x1，则气囊1保持收合。优选地，继续参考图6，在一些实施例中，判断条件还可以包括，若展开气囊1可降低车辆的伤害值，则展开气囊1，若无法降低伤害值，则保持气囊1收合。
56.根据本案的另一方面，本案还提供了一种计算机可读存储介质。
57.本案提供的上述计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令。该计算机指令由处理器执行时，可以实施该程序被处理器执行实现以下步骤：
58.根据输入的车辆周围障碍物数据、车身运动数据以及车身姿态数据计算车辆与障碍物之间的碰撞形态，包括碰撞相对速度以及碰撞重叠率；
59.判断碰撞相对速度是否大于第一速度阈值v1和/或碰撞重叠率是否大于第一重叠率阈值x1；
60.若碰撞相对速度大于第一速度阈值v1且碰撞重叠率大于第一重叠率阈值x1，则控制以上实施例介绍的气囊模块10的气囊1展开；
61.若碰撞相对速度小于第一速度阈值v1和/或碰撞重叠率小于第一重叠率阈值x1，则控制以上实施例介绍的气囊模块10的气囊1保持收合。
62.结合本文中公开的实施例描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中体现。软件模块可驻留在ram存储器、闪存、rom存储器、eprom存储器、eeprom存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、cd-rom、或本领域中所知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读取和写入信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在asic中。asic可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。
63.在一个或多个示例性实施例中，所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中实现为计算机程序产品，则各功能可以作为一条或更多条指令或代码存储在计算机可读介质上或借其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通讯介质两者，其包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，这样的计算机可读介质可包括ram、rom、eeprom、cd-rom或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的合意程序代码且能被计算机访问的任何其它介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(dsl)、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、dsl、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(cd)、激光碟、光碟、数字多用碟(dvd)、软盘和蓝光碟，其中盘(disk)往往以磁的方式再现数据，而碟(disc)用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。
64.本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。