基于座椅調(diào)節(jié)電機(jī)的乘員體征檢測(cè)

基于座椅調(diào)節(jié)電機(jī)的乘員體征檢測(cè)

美國(guó)國(guó)家公路運(yùn)輸安全管理局制定的聯(lián)邦機(jī)動(dòng)車(chē)安全標(biāo)準(zhǔn)中，強(qiáng)制要求北美市場(chǎng)上的所有汽車(chē)都要安裝安全氣囊控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)對(duì)汽車(chē)乘員類(lèi)型等體征信息的識(shí)別，確定安全氣囊的展開(kāi)時(shí)間和充氣強(qiáng)度。如要求系統(tǒng)能夠識(shí)別出座椅上的乘員是否是兒童，以避免發(fā)生碰撞時(shí)突然展開(kāi)的安全氣囊對(duì)兒童造成致命傷害。實(shí)時(shí)和準(zhǔn)確地識(shí)別乘員類(lèi)型，對(duì)碰撞發(fā)生時(shí)安全氣囊的展開(kāi)時(shí)間和充氣強(qiáng)度起著決定性的作用。目前對(duì)乘員體征識(shí)別的研究，多采用電場(chǎng)感應(yīng)、壓力及質(zhì)量測(cè)量、超聲波、紅外光束、雷達(dá)以及視覺(jué)測(cè)量等技術(shù)手段。然而，這些安全系統(tǒng)及其它電子系統(tǒng)的使用，這使車(chē)載傳感器的數(shù)量急劇增加，這不僅增加了整車(chē)的生產(chǎn)成本，而且增加了整車(chē)質(zhì)量。對(duì)此，給出一種利用座椅調(diào)節(jié)電機(jī)對(duì)乘員體征進(jìn)行識(shí)別的方法，不需要使用額外的車(chē)載傳感器。

分析如何利用座椅調(diào)節(jié)電機(jī)對(duì)乘員體征進(jìn)行識(shí)別時(shí)，假設(shè)：①汽車(chē)座椅均配備電動(dòng)調(diào)節(jié)功能；②座椅調(diào)節(jié)電機(jī)為永磁式直流電機(jī)；③使用的永磁式直流電機(jī)配備一個(gè)霍爾效應(yīng)速度傳感器。利用永磁式直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和物理特性量，確定座椅調(diào)節(jié)電機(jī)電流和轉(zhuǎn)速與座椅調(diào)節(jié)電機(jī)負(fù)荷之間的關(guān)系。在眾多座椅調(diào)節(jié)電機(jī)中，座椅高度調(diào)節(jié)電機(jī)承載了乘員很大一部分體重，因而分析時(shí)選用的參數(shù)為座椅高度調(diào)節(jié)電機(jī)的相關(guān)參數(shù)。通過(guò)試驗(yàn)對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行確認(rèn)。試驗(yàn)電機(jī)為1臺(tái)最大轉(zhuǎn)速90r/min的輕型永磁式直流電機(jī)，在電機(jī)主軸的一側(cè)上施加5～30N的外力，模擬座椅調(diào)節(jié)電機(jī)的工作過(guò)程。設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的測(cè)量電路對(duì)流經(jīng)電機(jī)的電流進(jìn)行測(cè)量，并利用一個(gè)光學(xué)旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速。結(jié)果顯示，試驗(yàn)結(jié)果與分析結(jié)果相似。電機(jī)負(fù)荷每增加10N，流經(jīng)電機(jī)的電流增加70.5mA，相應(yīng)的轉(zhuǎn)速下降8.4r/min。利用該關(guān)系可以建立電機(jī)負(fù)荷與電機(jī)電流和轉(zhuǎn)速之間的線(xiàn)性關(guān)系。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，當(dāng)所有的車(chē)門(mén)都鎖死或發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，座椅調(diào)節(jié)電機(jī)立即被激活，幾毫秒便能確定乘員質(zhì)量大小，不會(huì)對(duì)乘員產(chǎn)生影響。

SushantKishorHinganeet al.SAE 2016-01-0100.

編譯：陳丁躍