本发明专利技术提供一种可调节正负泊松比的预碰撞装置，外罩由软质韧性材料制备，车载碰撞结构的内部芯材为可变正负泊松比的多胞结构，用于改变内部芯材结构的仿生微结构动作控制器、用于获得本车运行信息的CAN车载网络、用于检测障碍物运行信息的目标运动状态传感器、判断障碍物类型的碰撞目标类型判断单元、用于接收CAN车载网络数据、接收目标运动状态传感器数据、障碍物类型，并判断本车与障碍物的碰撞是否无法避免的碰撞预判单元、实时监测本车与障碍物是否发生接触，并将检测结果实时传输给碰撞预控制单元的碰撞监测单元；当障碍物为生物体或非生物体时，利用碰撞预控制单元控制仿生微结构动作控制器将内部芯材切换为负泊松比结构或正泊松比结构。结构或正泊松比结构。结构或正泊松比结构。
【技术实现步骤摘要】
一种可调节正负泊松比的预碰撞装置及控制方法
[0001]本专利技术属于交通安全领域，具体涉及一种可调节正负泊松比的预碰撞装置及控制方法。
技术介绍
[0002]随着我国汽车保有量的迅速上升，路面交通环境日益拥挤，交通事故也日益频发。与此同时，从相关法规来看，国家对于汽车节能减排的要求日益严格，因此，汽车研发单位对整车轻量化的设计逐渐增多，虽然解决了上述汽车节能减排的问题，但是由于整车轻量化的设计，导致汽车防撞梁的碰撞吸能性能以及对防撞梁后零部件的保护能力欠缺。且现有的防撞梁一般为焊接钢板或铝型材，其刚度和吸能特性无法根据工况自动调节，在撞击行人时，非常容易对行人造成严重的伤害。
[0003]现有技术已经形成了比较完善的针对能够预测车辆发生碰撞的可能性，并且进行车辆自主制动的方法，例如中国专利CN 104691480 A公开了一种车辆预碰撞控制系统，该系统设置有碰撞预测单元，可以有效降低车辆碰撞的可能。即使发生不可避免的碰撞，也可以依靠自主制动来降低撞击速度，以最大限度的降低车内乘客的安全。但是该系统对被撞目标无法进行区分、识别，并且无法对不同被撞目标进行选择性的保护。中国专利CN 105150972 A公开了一种基于预碰撞的变刚度保险杠系统，该系统可通过控制气囊的充气量来调整气囊的刚度，从而根据碰撞性质的不同来灵活地调节保险杠的吸能特性。但是该专利所公开的系统结构较为复杂，生产成本较高，且需另外加装气源以及控制阀，不利于整车零部件的布置。中国专利CN 107719285 B公开了一种基于形状记忆合金主动保护装置的预碰撞系统，该系统可以感知障碍物类型，当障碍物类型为行人时，对记忆金属吸能盒进行加热，使其具有较弱的刚度。但该系统采用电热方法改变结构刚度，响应速度相对较慢，具有一定运动速度的传统防撞梁如果无法降低刚度，仍能对行人造成较大伤害。
[0004]因此，研发一种不仅能够主动判断车辆是否会发生不可避免的碰撞，还能够判断障碍物类型，并针对不同的障碍物类型、碰撞速度、碰撞位置进行主动调整碰撞位置刚度的防撞梁具有十分重要的意义。
技术实现思路
[0005]为解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术的第一个目的是提供一种可调节正负泊松比的预碰撞装置。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种可调节正负泊松比的预碰撞装置，包括设置于车身上的车载碰撞结构、仿生微结构动作控制器、CAN车载网络、目标运动状态传感器、碰撞预判单元、碰撞目标类型判断单元、碰撞监测单元、碰撞预控制单元；
[0008]所述车载碰撞结构采用夹心结构设计，包括外罩和内部芯材，所述外罩由软质韧性材料制备，所述外罩用于包裹和固定内部芯材；所述内部芯材为可变正负泊松比的多胞
结构；
[0009]所述仿生微结构动作控制器用于改变内部芯材的结构，以调整本车与不同障碍物之间的碰撞结果；
[0010]所述CAN车载网络用于获得本车通行信息并传输；
[0011]所述目标运动状态传感器用于检测障碍物与本车的相对通行信息并传输；
[0012]所述碰撞目标类型判断单元，对障碍物进行检测，判断障碍物是否为生物体并传输；
[0013]所述碰撞预判单元接收CAN车载网络传输的本车通行信息、接收目标运动状态传感器传输的障碍物与本车的相对通行信息、接收碰撞目标类型判断单元传输的判断结果，并判断本车与障碍物之间的碰撞是否无法避免；
[0014]所述碰撞预控制单元接收碰撞预判单元传输的碰撞是否无法避免以及障碍物是否为生物体的判断结果，当碰撞无法避免且障碍物为生物体时，控制仿生微结构动作控制器将内部芯材切换为负泊松比结构；当碰撞无法避免且障碍物为非生物体时，控制仿生微结构动作控制器将内部芯材切换为正泊松比结构；
[0015]所述碰撞监测单元实时监测本车与障碍物之间是否发生接触，并将检测结果实时传输给碰撞预控制单元。
[0016]作为本专利技术的优选，所述内部芯材的多胞结构是由多个单元胞在X向、Y向、Z向上依次排列组合而成的立体结构；所述单元胞结构为轴对称结构，所述单元胞结构由吸能体、连接板和绕线柱构成，所述吸能体的纵截面呈中空的边长为H的正方形结构；所述连接板为长方形结构，连接板的长边为H，短边为H/2，所述连接板的长边与吸能体的侧面连接，横向垂直设置于吸能体侧面的中间位置；所述绕线柱的长度为H/2，所述绕线柱的一端与吸能体的侧面连接，横向垂直设置于吸能体侧面的中间位置，邻近连接板设置。
[0017]作为本专利技术的优选，所述仿生微结构动作控制器为缠绕在绕线柱上的绕组线圈，所述绕组线圈的通断以及电流的大小和流通方向通过碰撞预控制单元控制，通过绕组线圈产生相互吸引或者相互排斥的电磁场力，在电磁场力的作用下单元胞结构的吸能体两侧向内收缩或向外扩张以实现内部芯材的正负泊松比结构的切换。
[0018]作为本专利技术的优选，所述内部芯材为3D打印的一体式结构，也可以通过线切割工艺实现内部芯材结构。
[0019]本专利技术的第二个目的是提供一种可调节正负泊松比的预碰撞控制方法，包括以下步骤：
[0020]步骤S1：利用CAN车载网络传输本车通行信息；
[0021]步骤S2：利用目标运动状态传感器检测并传输障碍物与本车的相对通行信息；
[0022]步骤S3：利用碰撞目标类型判断单元，对障碍物进行检测，判断障碍物是否为生物体；
[0023]步骤S4：利用碰撞预判单元接收CAN车载网络传输的本车通行信息、接收目标运动状态传感器传输的障碍物与本车的相对通行信息判、接收碰撞目标类型判断单元对障碍物类型的判断结果，并判断本车与障碍物之间的碰撞是否无法避免；
[0024]步骤S41：当碰撞预判单元判断判断碰撞无法避免且断障碍物为生物体时，利用碰撞预控制单元控制仿生微结构动作控制器在单元胞结构的吸能体两侧产生相互吸引的电
磁场力，从而将内部芯材切换为负泊松比结构；
[0025]当碰撞监测单元监测到本车与生物体之间已发生接触，传输上述信息至碰撞预控制单元，碰撞预控制单元控制仿生微结构动作控制器继续工作，负泊松比结构的内部芯材由于同时受到来自本车运动反方向的碰撞接触力与结构内部电磁力作用，负泊松比结构的内部芯材刚度降低，在碰撞发生时，负泊松比结构的内部芯材未能吸收碰撞能量时就已完成最大变形，此时终止仿生微结构动作控制器的工作，负泊松比结构的内部芯材能够在生物体所能承受的碰撞接触力的上限以下并接近上限的条件下完成对碰撞能量的吸收，以达到最大限度吸收碰撞能量的目的，降低生物体的变形量；
[0026]步骤S42：当碰撞预判单元判断判断碰撞无法避免且断障碍物为非生物体时，利用碰撞预控制单元控制仿生微结构动作控制器在单元胞结构的吸能体两侧产生相互排斥的电磁场力，从而将内部芯材切换为正泊松比结构；
[0027]当碰撞监测单元监测到本车与非生物体之间已发生接触，传输上述信息至碰撞预控制单元，碰撞预控制单元控制仿生微结构动作控制器是否继续工作，继续工作时，正泊松比结构的内本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种可调节正负泊松比的预碰撞装置，其特征在于：包括设置于车身上的车载碰撞结构、仿生微结构动作控制器、CAN车载网络、目标运动状态传感器、碰撞预判单元、碰撞目标类型判断单元、碰撞监测单元、碰撞预控制单元；所述车载碰撞结构采用夹心结构设计，包括外罩和内部芯材，所述外罩由软质韧性材料制备，所述外罩用于包裹和固定内部芯材；所述内部芯材为可变正负泊松比的多胞结构；所述仿生微结构动作控制器用于改变内部芯材的结构，以调整本车与不同障碍物之间的碰撞结果；所述CAN车载网络用于获得本车通行信息并传输；所述目标运动状态传感器用于检测障碍物与本车的相对通行信息并传输；所述碰撞目标类型判断单元，对障碍物进行检测，判断障碍物是否为生物体并传输；所述碰撞预判单元接收CAN车载网络传输的本车通行信息、接收目标运动状态传感器传输的障碍物与本车的相对通行信息、接收碰撞目标类型判断单元传输的判断结果，并判断本车与障碍物之间的碰撞是否无法避免；所述碰撞预控制单元接收碰撞预判单元传输的碰撞是否无法避免以及障碍物是否为生物体的判断结果，当碰撞无法避免且障碍物为生物体时，控制仿生微结构动作控制器将内部芯材切换为负泊松比结构；当碰撞无法避免且障碍物为非生物体时，控制仿生微结构动作控制器将内部芯材切换为正泊松比结构；所述碰撞监测单元实时监测本车与障碍物之间是否发生接触，并将检测结果实时传输给碰撞预控制单元。2.根据权利要求1所述的一种可调节正负泊松比的预碰撞装置，其特征在于：所述内部芯材的多胞结构是由多个单元胞在X向、Y向、Z向上依次排列组合而成的立体结构；所述单元胞结构为轴对称结构，所述单元胞结构由吸能体、连接板和绕线柱构成，所述吸能体的纵截面呈中空的边长为H的正方形结构；所述连接板为长方形结构，连接板的长边为H，短边为H/2，所述连接板的长边与吸能体的侧面连接，横向垂直设置于吸能体侧面的中间位置；所述绕线柱的长度为H/2，所述绕线柱的一端与吸能体的侧面连接，横向垂直设置于吸能体侧面的中间位置，邻近连接板设置。3.根据权利要求2所述的一种可调节正负泊松比的预碰撞装置，其特征在于：所述仿生微结构动作控制器为缠绕在绕线柱上的绕组线圈，所述绕组线圈的通断以及电流的大小和流通方向通过碰撞预控制单元控制，通过绕组线圈产生相互吸引或者相互排斥的电磁场力，在电磁场...
【专利技术属性】
技术研发人员：马芳武，刘百川，梁鸿宇，薛桂连，蒲永锋，王晨，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。