基于座椅調(diào)節(jié)電機的乘員體征檢測

美國國家公路運輸安全管理局制定的聯(lián)邦機動車安全標(biāo)準中，強制要求北美市場上的所有汽車都要安裝安全氣囊控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過對汽車乘員類型等體征信息的識別，確定安全氣囊的展開時間和充氣強度。如要求系統(tǒng)能夠識別出座椅上的乘員是否是兒童，以避免發(fā)生碰撞時突然展開的安全氣囊對兒童造成致命傷害。實時和準確地識別乘員類型，對碰撞發(fā)生時安全氣囊的展開時間和充氣強度起著決定性的作用。目前對乘員體征識別的研究，多采用電場感應(yīng)、壓力及質(zhì)量測量、超聲波、紅外光束、雷達以及視覺測量等技術(shù)手段。然而，這些安全系統(tǒng)及其它電子系統(tǒng)的使用，這使車載傳感器的數(shù)量急劇增加，這不僅增加了整車的生產(chǎn)成本，而且增加了整車質(zhì)量。對此，給出一種利用座椅調(diào)節(jié)電機對乘員體征進行識別的方法，不需要使用額外的車載傳感器。

分析如何利用座椅調(diào)節(jié)電機對乘員體征進行識別時，假設(shè)：①汽車座椅均配備電動調(diào)節(jié)功能；②座椅調(diào)節(jié)電機為永磁式直流電機；③使用的永磁式直流電機配備一個霍爾效應(yīng)速度傳感器。利用永磁式直流電機的數(shù)學(xué)模型和物理特性量，確定座椅調(diào)節(jié)電機電流和轉(zhuǎn)速與座椅調(diào)節(jié)電機負荷之間的關(guān)系。在眾多座椅調(diào)節(jié)電機中，座椅高度調(diào)節(jié)電機承載了乘員很大一部分體重，因而分析時選用的參數(shù)為座椅高度調(diào)節(jié)電機的相關(guān)參數(shù)。通過試驗對分析結(jié)果進行確認。試驗電機為1臺最大轉(zhuǎn)速90r/min的輕型永磁式直流電機，在電機主軸的一側(cè)上施加5～30N的外力，模擬座椅調(diào)節(jié)電機的工作過程。設(shè)計簡單的測量電路對流經(jīng)電機的電流進行測量，并利用一個光學(xué)旋轉(zhuǎn)編碼器測量電機轉(zhuǎn)速。結(jié)果顯示，試驗結(jié)果與分析結(jié)果相似。電機負荷每增加10N，流經(jīng)電機的電流增加70.5mA，相應(yīng)的轉(zhuǎn)速下降8.4r/min。利用該關(guān)系可以建立電機負荷與電機電流和轉(zhuǎn)速之間的線性關(guān)系。實際應(yīng)用時，當(dāng)所有的車門都鎖死或發(fā)動機起動時，座椅調(diào)節(jié)電機立即被激活，幾毫秒便能確定乘員質(zhì)量大小，不會對乘員產(chǎn)生影響。

SushantKishorHinganeet al.SAE 2016-01-0100.

編譯：陳丁躍