專利名稱：負荷傳感器、檢測負荷的方法和行人保護系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及負荷傳感器、檢測負荷的方法和使用了負荷傳感器和檢測負荷的方法的車輛的行人保護系統。
背景技術：
用于車輛的行人保護系統通常包括光纖傳感器和物體檢查ECU(電控單元)。光纖傳感器包括LED(發光二極管)、光電二極管和光纖。光纖布置在車輛的前保險桿處，以將發光二極管的光傳導到光電二極管。
如果前保險杠碰到物體，光纖被壓碎。因此從LED引到光電二極管的光纖中的光傳導損失率發生變化，光電二極管的輸出電流變化。輸出電流轉化為電壓信號，該電壓信號被轉化為數字數據。將該數字數據輸入給物體檢查ECU，物體檢查ECU檢查碰到的物體是否是行人。如果是行人，物體檢查ECU操作行人保護系統，例如行人保護氣囊系統。
然而，光纖的光傳導損失率不與造成光纖壓碎的負荷量級成正比。換句話說，負荷的量級不是光傳導損失率的線性函數。因此，以對輸入到它的電壓信號只具有一個增益的單個放大器檢測負荷的精確量級或從其他物體中分辨出行人是困難的。
US6,739,177B2中披露了氣體傳感器，其中的設備使用映射(map)精確地放大非線性電壓。然而，必須具有額外的裝置和軟件用于映射匹配，這提高了負荷傳感器的成本。
發明內容
因此，本發明的目的是提供不昂貴的和精確的負荷傳感器。
根據發明的主要方面，負荷傳感器包括第一裝置，用于根據碰到物體而產生的震動提供輸出信號的一個，第二裝置，用于通過對所述的第一裝置的對應于不同量級的震動的不同輸出模擬信號的近似提供多個線性函數，以及第三裝置，用于提供對應于來自于線性函數的一個的輸出信號的一個的數字數據。在以上的負荷傳感器中，第二裝置優選地是多個放大器，每個放大器具有規定的增益。第一裝置可以包括發光元件、光敏元件和連接發光元件和光敏元件的光纖。第一裝置還可以包括第四裝置，用于根據震動使光纖變形。
本發明的另一個目的是提供行人保護系統。
該系統包括以上描述的負荷傳感器、當根據負荷傳感器的數字數據分辨出行人時用于提供輸出信號的物體檢查單元和當從物體檢查單元處接收到輸出信號時用于提供氣囊操作信號的氣囊控制單元。
在以上的行人保護系統中，第二裝置可以包括較低負荷放大器和較高負荷放大器。
本發明的另一個目標是提供以不昂貴的負荷傳感器精確地檢測負荷的方法。
檢測由于碰到物體而導致的負荷的方法包括根據因碰到不同物體而產生的不同量級的震動提供輸出模擬信號的第一步驟，通過多個線性函數近似震動的量級的模擬信號的非線性函數的第二步驟，以及提供由線性函數轉化來的數字數據的第三步驟。
經過研究如下的詳細描述、附帶的權利書要求和附圖，本發明的其他對象、特點和特征以及本發明的相關部件的功能將更清晰。附圖中圖1是圖示了車輛前部部分的透視圖，在前部部分上安裝了根據本發明的優選實施例的行人保護系統；圖2是圖1中所示的、帶有安裝在其內的行人保護系統的負荷傳感器的車輛的前保險杠的示意性截面側視圖；圖3是行人保護系統的方塊圖；圖4是示出了負荷量級和負荷傳感器輸出電壓的相互關系的圖；圖5是行人保護系統的信號處理圖；圖6是示出了負荷量級和較低負荷放大器輸出電壓信號的相互關系的圖；以及圖7是示出了負荷量級和較高負荷放大器輸出電壓信號的相互關系的圖。
具體實施例方式
帶有負荷傳感器的、根據本發明的優選實施例的行人保護系統和使用負荷傳感器檢測負荷的方法將根據附圖進行描述。
如圖1所示，行人保護系統1包括負荷傳感器2、接觸傳感器(未繪出)和氣囊ECU3。氣囊ECU3包括物體檢查ECU。
負荷傳感器2包括傳感器ECU20和光纖21。負荷傳感器2嵌入到車輛9的前保險杠90中。光纖21由導光樹脂制成并從前保險杠90的一側到另一側放置在前保險杠90前部的周圍。
氣囊ECU3容納在車輛9的儀表板91橫向中央部分下的地板通道上方的位置。氣囊ECU3和傳感器ECU20通過線束連接。
如圖2所示，前保險杠90包括保險杠減振器900、負荷傳輸板901、保險杠加強件902和保險杠蓋(未繪出)。保險杠蓋在車輛9前部暴露向外側。保險杠減振器900是由泡沫樹脂制成的長板并布置在保險杠蓋后以在車輛橫向方向延伸。
負荷傳輸板901是由金屬制成的長板并布置在保險杠減振器900后以在車輛橫向方向延伸。柱形的接觸傳感器4安裝在負荷傳輸板901和保險杠減振器900之間的空間處，以在車輛橫向方向延伸。接觸傳感器4具有含有四個螺旋導線的長管，四個螺旋導線相互連接象以一筆畫形式形成的線。當兩個導線相互接觸時，接觸傳感器4提供接通信號。
保險杠加強件902也是由金屬制成的在車輛橫向方向延伸的部件。保險杠加強件902通過前側部件在其后部(未繪出)支撐。光纖21布置在加強件902和負荷傳輸板901之間。傳感器ECU20布置在保險杠加強件92的左角，如圖1所示。
如圖3所示，行人保護系統1包括負荷傳感器2、接觸傳感器4和氣囊ECU3。傳感器ECU20包括LED200、光電二極管201、緩沖器202、5V電源203、控制單元204、處理單元205、放大單元206、調節/修正單元207和通訊I/F(接口)208。
5V電源203從電池轉化來，為LED200、光電二極管201和緩沖器202提供5V的恒定電壓。LED200布置在光纖21一端。LED200為光纖21供給規定波長(例如650納米)的光。光電二極管201布置在光纖21的另一端。光電二極管201接收通過光纖21傳來的LED200的光。緩沖器202是運算放大器。緩沖器202接收光電二極管201的輸出電壓并防止輸入側電路和輸出側電路之間的干涉。處理單元205是具有比較大的時間常數的低通濾波器。放大單元206放大處理單元205的輸出電壓。控制單元204控制LED200的電流，使得光電二極管201的輸出電壓保持恒定。調節/修正單元207調節或修正在制造過程中導致的負荷傳感器2的輸出信號的變化。
放大單元206的輸出電壓是模擬信號，通過通訊I/F208將它轉化為數字數據。這些數字數據通過單通訊線S1被送到氣囊ECU3。接觸傳感器4的接通信號也被轉化為數字數據，該數據被送到氣囊ECU3。
如果車輛9在前保險杠90的保險杠蓋處碰到物體，由碰撞導致的震動被從保險杠蓋通過保險杠減振器900傳送到接觸傳感器4。因此，接觸傳感器4被壓碎使得它的圓形截面變成扁橢圓的截面。因此接觸傳感器4的導線相互之間接觸以提供接通信號。
該震動還被從保險杠減振器900通過負荷傳輸板901傳送到光纖21。附帶提及的是，負荷傳輸板901和保險杠加強件902的剛性高于光纖21的剛性。所以光纖21在負荷傳輸板901和保險杠加強件902之間被壓縮。因此光纖21的截面從圓形變形為扁橢圓形，使得從LED200到光電二極管201傳導的光的量發生變化。因此通過光電二極管201的電流發生變化，且光電二極管201的輸出電壓發生變化，如圖4所示。
也就是，光電二極管201的輸出電壓隨著施加到保險杠蓋的輸入負荷(震動)量級的變化形成了曲線。該曲線被兩個或更多的直線LL和LH所近似，如圖4所示。附帶提及的是，直線LL代表了輸入負荷的量級較低的范圍的光電二極管201的輸出電壓，直線LH代表了輸入負荷的量級較高的范圍的光電二極管201的輸出電壓。
負荷傳感器2的放大單元206包括較低負荷放大器206L和較高負荷放大器206H，如圖5所示。較低負荷放大器206L以高于較高負荷放大器206H的增益的增益放大輸入負荷信號，如圖6和圖7所示。放大單元206通過較低負荷放大器206L在從0到X的量級較低的范圍放大輸入負荷，通過較高負荷放大器206H在高于X的量級較高的范圍放大輸入負荷。放大器206L和206H的每個的被放大的電壓分別通過通訊I/F208被轉化為數字數據并通過通訊線S1被送到氣囊ECU3。
氣囊ECU3包括物體檢查單元和氣囊驅動單元，這對于本領域的技術人員是常識性的。物體檢查單元通過將輸入負荷的量級與閾值電壓進行對比來檢查物體。
如果根據檢查結果物體被認為是行人而接觸傳感器4提供接通電壓信號，驅動單元驅動氣囊系統使安裝在車輛9前部的行人保護氣囊膨脹。
這樣，由負荷傳感器檢測到的負荷的量級被精確地轉化為數字數據而不使用附加的硬件，例如對數放大器或軟件。
在上述的行人保護系統中，放大單元206可以包括在氣囊ECU3中，替代包括在傳感器ECU20中，且物體檢查ECU可以從氣囊ECU3分離。
在以上描述的本發明中，參考特定的本發明的實施例將發明進行披露。但是顯然的是可以對本發明的特定的實施例作不同的修改和變化而不偏離在附帶的權利要求書中所闡明的本發明的范圍。因此，對本發明的描述在某種意義上應看作說明性的而不是限制性的。
權利要求
1.一種負荷傳感器，其包括第一裝置，用于根據碰到物體而產生的震動提供輸出信號的一個；第二裝置，用于通過對所述的第一裝置的對應于不同量級的震動的不同輸出模擬信號的近似提供多個線性函數；以及第三裝置，用于提供對應于因碰到物體所導致的、來自于線性函數的一個的輸出信號的一個的數字數據。
2.如權利要求1所述的負荷傳感器，其中所述的第二裝置包括多個每個帶有規定增益的放大器。
3.如權利要求1所述的負荷傳感器，其中所述的第一裝置包括發光元件、光敏元件、連接所述發光元件和所述光敏元件的光纖和用于根據震動使所述光纖變形的第四裝置。
4.一種行人保護系統，其包括根據權利要求1所述的負荷傳感器；用于當根據數字數據分辨出行人時提供輸出信號的物體檢查單元；以及氣囊控制單元，用于當從所述物體檢查單元接收到輸出信號時提供氣囊操作信號。
5.如權利要求4所述的行人保護系統，其中所述的第二裝置包括多個每個帶有規定增益的放大器。
6.如權利要求5所述的行人保護系統，其中所述的第二裝置包括較低負荷放大器和較高負荷放大器。
7.如權利要求5所述的行人保護系統，進一步包括用于從所述第三裝置向所述氣囊控制單元發送數字數據的單通訊線。
8.一種用于檢測由于碰到物體所導致的負荷的方法，其包括根據因碰撞而產生的不同量級的震動提供輸出模擬信號的第一步驟；通過多個線性函數近似輸出模擬信號的第二步驟；以及提供由線性函數的一個轉化來的數字數據的第三步驟，該線性函數的一個對應于由于碰到物體所導致的輸出模擬信號的一個。
全文摘要
負荷傳感器包括根據由車輛碰到不同物體所導致的不同量級的震動來提供輸出模擬信號的光纖傳感器，兩個或更多每個近似模擬信號的非線性函數的放大器，以及將線性函數轉化為數字數據的單元。因此，每個位于較低量級范圍或位于較高量級范圍的模擬信號可以通過放大器中的具有更合適增益的一個被放大，使得震動的量級可以被精確地轉化為數字數據用于行人保護氣囊系統。
文檔編號B60R21/34GK1765659SQ200510118450
公開日2006年5月3日 申請日期2005年10月28日 優先權日2004年10月28日
發明者稻本高志, 大高孝治, 伊豫田紀文, 宮田裕次郎, 家中龍太郎, 高橋浩幸 申請人:株式會社電裝