AEB制动下主动安全带对乘员胸部损伤的影响

为了研究在制动紧急制动系统(AEB)作用下,集成主动预紧式安全带(Integrated Active Pre-tensioning Seatbelt,IAPS)主动预紧对事故中乘员胸部伤害产生的影响,针对某款车型进行了2次模拟AEB制动功能的滑台试验。试验中,滑台由64 km/h通过模拟AEB制动降至50 km/h后进行正面碰撞。2次试验中,一次用普通安全带,一次用IAPS。研究结果表明:碰撞前,AEB制动导致乘员发生前移及上躯干前倾,而IAPS能够使乘员保持原有姿态。但躯干前倾,安全带碰撞中预紧会对乘员肩部产生向下按压作用,IAPS作用后导致事故中安全带按压作用丧失,碰撞后期乘员胸部前扑幅度加大,胸部刚度下降。在AEB制动下,IAPS作用改变安全带肩带合力作用方向,在当前试验条件下,存在加重乘员胸部伤害风险。

基于有限元技术的主动安全带性能研究

本文建立了带THUMS人体模型的驾驶员侧约束系统模型和主动安全带模型,通过对比普通安全带和主动安全带下驾驶员模型在紧急制动下的前倾位移量,来量化研究主动安全带对乘员坐姿的影响,仿真结果表明:紧急制动使乘员产生离位现象,使用主动安全带能够分别减少乘员头部、胸部位移37.5%和81.8%。

主动式安全带对AEB乘员离位的改善方案

自动紧急制动(AEB)作用时会产生乘员离位现象,乘员离位在碰撞中对乘员胸部伤害会产生不利影响。通过仿真验证得出,主动式安全带在预碰撞阶段的预紧会改善乘员离位情况,并且加快预紧作用过程的反应速度和加大预紧力值均能提升对乘员的约束,而通过系统匹配,调整主动式安全带在预碰撞阶段预紧启动时间,可实现对乘员更好的约束效果。

制动工况中乘员动态响应分析及主动预紧安全带效能评价

主动控制卷收器(ACR)可减少乘员在制动时的位移和碰撞中的损伤风险,但国内相关试验较为匮乏。因此,为探究紧急制动时ACR对乘员离位现象的影响,针对2名男性志愿者,开展了初始速度为70 km/h的紧急制动试验,定量测定并分析了ACR与普通卷收器下的志愿者运动响应和安全带物理参数,为ACR的进一步研发提供数据参考。结果表明,在ACR的作用下,志愿者头部和T1位移分别减小34 mm和27 mm,制动阶段的织带拉出量减少13 mm,制动结束时织带回拉量增加62 mm,运动速度峰值和安全带力则无明显变化。此外,试验分析结果还显示志愿者位移(头部、肩部和T1位移)与肩带力高度正相关。

主动预紧式安全带控制系统的实现

主动预紧式安全带在接收危急信号时,可在碰撞前有效地消除织带松弛量,从而降低乘员在正面碰撞中的损伤,降低乘员发生二次碰撞的风险。本文首先在建模仿真的基础上验证了主动预紧式安全带降低乘员损伤的功能,接着确定控制系统的参数,从而完成了软件系统算法的设计,实现了高优先级信号的优先执行,保证了信号扫描和电机运转的并行。最后进行了台架静态测试,验证了控制系统的功能可靠性。结果表明,该智能控制系统可有效进行CAN通信,准确执行安全带预紧指令,有效支撑主动预紧式安全带功能的执行。

集成主动预紧式安全带的乘员可接受度与优化措施

集成主动预紧式安全带(IAPS)是集成了若干高级驾驶辅助系统(ADAS)的乘员约束保护系统。为开发和应用IAPS,该文研究了乘员对IAPS的可接受度,提出了提高接受度的措施。进行了装有50%th男性假人的座椅台架试验和20名志愿者参与的实车道路实验;分析了IAPS的一级预紧力、预紧频次、预紧噪音值3因素对乘员可接受度的影响。结果表明:不同志愿者对一级预紧力感觉不舒适的最小阈值存在差异,可将一级预紧力定为124 N;原IAPS有较高的预紧频次,可优化触发一级预紧功能的即碰时间(TTC)来降低此阈值;预紧噪音值不会对乘员造成额外的干扰。因而,这些优化措施,可提升乘员对IAPS的可接受度。

新型主动式安全带锁止系统研究

安全带是车用乘员防护系统的主要部件。锁止系统是安全带的核心部件。目前常用的系统主要依靠惯性零件感知车辆加速度,依靠重力平衡感知车辆角度,依靠芯轴转动时的离心力感知织带被抽出速度。该套系统的稳定性在当前量产中得到验证,但随着行业要求逐步提高以及主动式安全系统的发展,该系统的局限性也越来越明显。从整体角度探讨了适用于主动式安全带的全新锁止系统,在提高现有系统性能的同时,为当前突出矛盾探讨解决方案。

车用智能化预紧式安全带综合试验台设计

分析了传统汽车安全带的缺点,设计了智能化预紧式安全带试验台系统。该试验台由预警传感器、安全带卷收系统和基于MC9S12DP256的核心控制器组成。重点介绍了安全带卷收系统的优化设计和控制器的电路设计。设计的试验台通过对传感器预警信号的处理能够提前预知危险的发生并控制安全带收紧,实现了安全带主动预紧的功能,满足了主动安全的需要。

集成主被动式安全带的性能评估及优化分析

针对高级驾驶员辅助系统(ADAS)功能多、集成度低的情况,提出了将可逆预紧式安全带与车道偏离预警系统、前方碰撞预警系统和疲劳驾驶监测系统集成为一体的集成式主被动安全系统。在探讨了该集成系统的工作原理和控制策略基础上,通过开展志愿者实车道路实验研究了前方预警系统的碰撞时间阈值、安全带预紧力以及安全带预紧时产生的噪声三个因素对乘员主观感受的影响。对志愿者的主观评价和实验数据的对比分析表明:该集成系统的控制策略逻辑合理,在各个工况下能够主动触发以提醒和约束乘员;但是初期由于预警提醒的频次过高和噪声较大影响了乘员的驾驶体验。经过降低预警系统碰撞时间阈值和优化调整安全带的传动结构,提高了乘员的驾驶体验。该集成式主动安全系统可有效地辅助驾驶员驾驶,且满足乘员的主观可接受度。

滚针式超越离合器在安全带上的设计与应用

主动式安全带是带有驱动马达、传动系统、离合器等的部件,能根据信号主动回收织带,从而实现震动提醒、碰撞前防护等功能的新型安全带。目前主动式安全带中的离合器主要为齿式离合器,存在离合冲击大、噪声大、输出扭矩不稳定、齿尖对碰风险高等问题。为提高性能,需要一种传递扭矩大、离合冲击小的新型离合器。从设计角度讨论滚针式超越离合器在主动式安全带上的设计与应用,并针对离合面为对数螺旋线的滚针式超越离合器的螺旋线进行参数设计,讨论其具体计算方法并总结公式。该方法与公式可广泛适用于驱动轴与从动轴需要完全脱离的双向或单项超越离合器设计。

主动式安全带电机预紧的软硬件解耦

主动式安全带的传统电机预紧存在以下问题:大多采用软硬件强耦合,不易更新且占用资源;软件架构配置高,开发成本高,架构之间存在移植困难的问题;采用织带位移传感器(WMS)感知人体离位,会导致并非因离位造成织带位移而引起的回拉。针对上述问题,借鉴了AutoSAR的简化软件架构,提出了关于软硬件解耦的新方案。应用结果表明:新方案可实现基于实时环境(RTE)的标准应用层函数接口互连;驾驶员/乘员监控系统(DMS/OMS)能够准确识别人体离位动作,具有低成本、易更新、易移植、无误判的优点。

主动式安全带及其应用研究

近年来,随着消费者对汽车安全事故形态的了解及交通法的普及,安全带的佩戴率日益提升。安全带在碰撞事故中对于乘员的保护作用毋庸置疑,但客户在日常使用中却无法感知到安全带的约束性能;为了提升安全带的日常使用舒适度,减小碰撞前的安全带松弛量,主动式安全带应运而生。本文首先阐述主动式安全带的发展背景及原理,明确主动式安全带的应用工况和目标性能;之后基于某主动式安全带的结构,结合相关设计参数给出设计优化提案,为主动式安全带的设计提供参考。

汽车预碰撞制动下乘员离位影响及参数优化分析

对于汽车制动后发生的碰撞工况,乘员前倾将会增加人体损伤风险。本文进行了汽车预碰撞制动下乘员离位影响及参数优化分析研究。通过实车制动试验得到车辆在不同制动工况下的乘员颈部前向位移量分布区间;建立了MADYMO主动人体仿真模型,采用变量分析法研究不同制动波形下乘员离位特征;运用正交设计方法进行滑台碰撞试验,得到乘员离位因子对乘员碰撞损伤影响;建立乘员响应面模型,采用中心复合试验设计(Central composite design)方法,研究了主动式安全带参数与乘员离位位移之间的相关性,通过优化设计,得到了最优参数组合。

假人与人体模型在AEB作用下的驾驶员离位响应对比

为研究假人与人体模型在不同制动强度下驾驶员离位响应差异性,进行假人与人体模型的仿真实验。构建人体乘员约束测试装置(THOR)假人和人体安全模型(THUMS)的驾驶员约束系统模型,将MADYMO的主动人体模型(AHM)与LS-DYNA有限元约束系统耦合构建AHM模型的驾驶员约束系统模型,提取假人与人体模型头部、肩部、胸部及膝部的位移―时间历程曲线,并开展假人与人体模型离位差异性分析和不同安全带约束下驾驶员离位分析。结果表明:参考志愿者实验数据,3个模型离位都在志愿者响应通道范围内,人体模型AHM和THUMS具有更高的离位运动生物逼真度;相较于标准安全带,主动预紧安全带能够有效降低驾驶员在自动紧急制动(AEB)工况下离位响应。

基于AEB正面碰撞的乘员主被动一体式损伤研究

为探究自动紧急制动(automatic emergency braking,AEB)系统与主动预紧安全带在发生正面碰撞时的防护效果,基于某车型构建了AEB功能和主动预紧安全带的乘员约束系统模型;对3组不同防护策略(无AEB无预紧安全带、有AEB无预紧安全带和有AEB有预紧安全带)开展了正面100%重叠刚性壁障碰撞仿真实验。仿真结果表明:仅有AEB作用下,乘员平均加权伤害指标(weighted injury criteria,WIC)值反而升高了79%;而在AEB和主动预紧安全带耦合作用下,乘员平均WIC值降低了9%。在主动预紧安全带与AEB系统联合作用下,能够有效提高乘员防护水平。