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車是如何分辨人和小動(dòng)物的-主動(dòng)發(fā)蓋誤作用試驗(yàn)介紹

2022-01-16 16:06:49·  來源：上汽安全與CAE技術(shù)  
　
本文首先介紹了行人保護(hù)主動(dòng)式發(fā)動(dòng)機(jī)蓋開發(fā)的背景和意義，然后著重介紹了主動(dòng)發(fā)蓋誤作用試驗(yàn)的試驗(yàn)方法，包括試驗(yàn)用到的各種沖擊器，試驗(yàn)矩陣，壓力管傳感器信號(hào)
本文首先介紹了行人保護(hù)主動(dòng)式發(fā)動(dòng)機(jī)蓋開發(fā)的背景和意義，然后著重介紹了主動(dòng)發(fā)蓋誤作用試驗(yàn)的試驗(yàn)方法，包括試驗(yàn)用到的各種沖擊器，試驗(yàn)矩陣，壓力管傳感器信號(hào)采集等。
01、主動(dòng)式發(fā)動(dòng)機(jī)蓋開發(fā)的背景和意義
眾所周知，行人與車輛發(fā)生碰撞之后，行人的頭部與發(fā)動(dòng)機(jī)蓋及其下部的堅(jiān)硬物體發(fā)生碰撞，這是致死和致傷的主要原因。為了優(yōu)化行人保護(hù)性能，通常會(huì)對(duì)車輛進(jìn)行造型優(yōu)化和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，但是在車輛造型越來越個(gè)性化的今天，這兩種方案都有局限性。主動(dòng)彈起式發(fā)動(dòng)機(jī)蓋作為一種新興技術(shù)被越來越多的車企采用。在碰撞的瞬間，主動(dòng)式發(fā)動(dòng)機(jī)蓋通過氣體發(fā)生器的作用頂起，能夠有效增大發(fā)動(dòng)機(jī)蓋到發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)部堅(jiān)硬物體之間的距離，吸收更多的碰撞能量，避免人的頭部與車輛的硬接觸，從而起到降低傷害的效果。
02、主動(dòng)式發(fā)蓋誤作用試驗(yàn)介紹
本文介紹的主動(dòng)式發(fā)動(dòng)機(jī)蓋，其工作原理是在汽車前保險(xiǎn)杠區(qū)域安裝壓力管傳感器，在車與行人碰撞時(shí)，會(huì)產(chǎn)生壓力信號(hào)的變化，該信號(hào)傳遞到安全氣囊控制模塊中。通過安全氣囊控制模塊中集成的軟件及算法，來判斷是否是行人遭到了碰撞，從而決定是否要啟動(dòng)氣體發(fā)生器來頂升機(jī)蓋。通常，壓力管傳感器會(huì)集成到保險(xiǎn)杠的發(fā)泡裝置中。下圖為壓力管傳感器以及傳感器布置到泡沫中的狀態(tài)。
圖1：壓力管傳感器
相應(yīng)的，為了準(zhǔn)確的探知被撞物體的性質(zhì)以及減少誤爆率，需要做一系列的主動(dòng)發(fā)蓋誤作用試驗(yàn)，通過采集不同沖擊器作用下的壓力信號(hào)，通過算法來判定是否是行人遭到了碰撞。整個(gè)過程分為采集，標(biāo)定和驗(yàn)證三個(gè)階段。下面對(duì)主動(dòng)發(fā)蓋誤作用試驗(yàn)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。
2.1 誤作用試驗(yàn)沖擊器
一組比較完整的誤作用試驗(yàn)沖擊器應(yīng)包含：aPLI腿型，F(xiàn)lex-PLI腿型，PDI2腿型，小動(dòng)物，足球，籃球，壘球，鋼珠，樹枝，共計(jì)9種沖擊器。每種沖擊器的特性如下表。此外，根據(jù)中國(guó)的道路實(shí)際情況，我們又增加了一種沖擊器-交通錐。這些沖擊器是日常生活中可能和車輛碰撞，從而導(dǎo)致壓力管信號(hào)產(chǎn)生變化的物體的典型代表。每一種沖擊器都需要專門的發(fā)射支架來匹配，通過對(duì)發(fā)射氣壓，發(fā)射的初始角度和位置的調(diào)試，確保沖擊器的發(fā)射速度精度達(dá)到±0.2km/h，碰撞位置的偏差控制在±10mm之內(nèi)。
圖2：誤作用試驗(yàn)沖擊器及其規(guī)格
2.2 試驗(yàn)矩陣
在采集數(shù)據(jù)階段，除了考慮不同的沖擊器之外，還有三個(gè)維度需要考慮。一是碰撞速度，同一沖擊器在不同的碰撞速度下，引起的壓力管信號(hào)的變化也是不同的，因此需要界定低速和高速的門檻值用于采集標(biāo)定。二是碰撞位置，由于車輛前保險(xiǎn)杠區(qū)域的造型并非完全對(duì)稱，大燈，雷達(dá)，攝像頭乃至線束都會(huì)對(duì)壓力管信號(hào)產(chǎn)生不同程度的影響。因此，無法用少數(shù)位置的信號(hào)來覆蓋整個(gè)車寬，必須間隔一定距離進(jìn)行試驗(yàn)采集，并且要覆蓋車輛中心線的左右兩側(cè)。第三個(gè)維度是溫度，除了考慮常溫狀態(tài)，還需要在高低溫的狀態(tài)下進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。通常來說，在沖擊器，碰撞速度和碰撞位置都一定的情況，產(chǎn)生的壓力管信號(hào)的強(qiáng)度從大到小依次為高溫，常溫，低溫。在綜合考慮上述因素下，整個(gè)誤作用試驗(yàn)矩陣將包含200余次試驗(yàn)。圖3為一個(gè)典型的誤作用試驗(yàn)矩陣。
圖3：誤作用試驗(yàn)矩陣
2.3 壓力管信號(hào)的采集
本文介紹的壓力管傳感器，其通信接口采用的是PSI5（Peripheral Sensor Interface），該標(biāo)準(zhǔn)是由Autoliv, Bosch, Continental, Freescale and TRW五家公司聯(lián)合制定的，廣泛用于車輛的氣囊系統(tǒng)上。由于其采用的是比較特殊的通信協(xié)議，因此其數(shù)據(jù)采集設(shè)備也不同于常規(guī)的加速度傳感器的采集設(shè)備，使用的是一種名為PSI5 Simulyzer的設(shè)備，它是一種專用的PSI5接口盒，可工作在三種模式：被動(dòng)模式，ECU模式，傳感器模式。在主動(dòng)發(fā)蓋誤作用試驗(yàn)中使用的是ECU模式。下圖為PSI5 Simulyzer的設(shè)備照片和典型的壓力管傳感器采集的信號(hào)曲線。
03、結(jié)語(yǔ)
隨著在GB24550《汽車對(duì)行人的碰撞保護(hù)》于2024年開始實(shí)施，以及各個(gè)NCAP組織對(duì)行人保護(hù)性能的要求不斷提高，行人保護(hù)將越來越受到消費(fèi)者和車輛制造商的關(guān)注。行人保護(hù)主動(dòng)發(fā)蓋技術(shù)是一種較為成熟，產(chǎn)品易于匹配與安裝，實(shí)際應(yīng)用效果明顯的用于提高行人保護(hù)效果的對(duì)策，將越來越多的應(yīng)用到新的車型上。
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