曹立波，歐陽志高,郜 亢,陳 凱

(湖南大學(xué)，汽車車身先進(jìn)設(shè)計(jì)制造國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長沙 410082)

2016205

主動(dòng)預(yù)緊式安全帶控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)*

曹立波，歐陽志高,郜 亢,陳 凱

(湖南大學(xué)，汽車車身先進(jìn)設(shè)計(jì)制造國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長沙 410082)

主動(dòng)預(yù)緊式安全帶在接收危急信號(hào)時(shí)，可在碰撞前有效地消除織帶松弛量，從而降低乘員在正面碰撞中的損傷，降低乘員發(fā)生二次碰撞的風(fēng)險(xiǎn)。本文首先在建模仿真的基礎(chǔ)上驗(yàn)證了主動(dòng)預(yù)緊式安全帶降低乘員損傷的功能，接著確定控制系統(tǒng)的參數(shù)，從而完成了軟件系統(tǒng)算法的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了高優(yōu)先級(jí)信號(hào)的優(yōu)先執(zhí)行，保證了信號(hào)掃描和電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的并行。最后進(jìn)行了臺(tái)架靜態(tài)測試，驗(yàn)證了控制系統(tǒng)的功能可靠性。結(jié)果表明，該智能控制系統(tǒng)可有效進(jìn)行CAN通信，準(zhǔn)確執(zhí)行安全帶預(yù)緊指令，有效支撐主動(dòng)預(yù)緊式安全帶功能的執(zhí)行。

主動(dòng)預(yù)緊式安全帶；控制系統(tǒng)；CAN通信

前言

研究表明織帶松弛會(huì)降低乘員約束系統(tǒng)的保護(hù)效果[1]。在此情況下，乘員胸部加速度和頭部HIC值與安全帶織帶松弛量呈線性增長關(guān)系，同時(shí)過大的織帶松弛量還可能造成乘員與乘員艙發(fā)生碰撞。圖1為安全帶動(dòng)態(tài)拉出量L不同時(shí)乘員胸部在車身X方向的位移[2]。由此可知，在安全帶動(dòng)態(tài)拉出量不同的情況下，乘員胸部X方向的位移隨著安全帶動(dòng)態(tài)拉出量的增大而增大，這將降低乘員約束系統(tǒng)的防護(hù)效果。

圖1 安全帶動(dòng)態(tài)拉出量對人體胸部位移的影響

為消除織帶松弛量，更好地發(fā)揮安全帶的約束功能，主動(dòng)預(yù)緊式安全帶被提出并廣泛用于目前的乘員約束系統(tǒng)中。其原理是汽車發(fā)生碰撞事故時(shí)，在乘員尚未明顯向前移動(dòng)的情況下，立即拉緊織帶以消除織帶松弛量，將乘員“束縛”在座椅上，達(dá)到提高乘員的碰撞防護(hù)效果的目的。主動(dòng)預(yù)緊式安全帶能減小乘員與車體之間的相對運(yùn)動(dòng)，從而對乘員的胸和腹部起到良好的保護(hù)作用。

主動(dòng)預(yù)緊式安全帶是在帶有鎖止機(jī)構(gòu)的普通安全帶的基礎(chǔ)上，加裝ECU電控預(yù)緊裝置，在接收預(yù)緊指令后電機(jī)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系實(shí)現(xiàn)預(yù)緊。預(yù)緊裝置位于卷收器的相同位置。在正常情況下該裝置不影響乘員的佩戴舒適性。當(dāng)預(yù)判事故要發(fā)生時(shí)，預(yù)緊裝置觸發(fā)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，迅速收緊并鎖止安全帶織帶，消除織帶松弛量并使織帶不能繼續(xù)釋放，保持對乘員的約束。判斷危機(jī)情況解除后，電機(jī)反轉(zhuǎn)，同時(shí)卷收器解除鎖止?fàn)顟B(tài)。本控制系統(tǒng)通過CAN總線實(shí)時(shí)獲取汽車主動(dòng)安全系統(tǒng)發(fā)送的危機(jī)信號(hào)，保證了預(yù)緊的時(shí)間,準(zhǔn)確控制織帶卷收和鎖止機(jī)構(gòu)功能。通過這種在碰撞前預(yù)緊安全帶，減少織帶松弛量[3]，有效減少了乘員在被安全帶約束之前的前移距離，減少了乘員發(fā)生二次碰撞的危險(xiǎn)，從而提升了汽車安全性。

傳統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)算法的思想是基于軟件延時(shí)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)操作，導(dǎo)致信號(hào)接收、判別、執(zhí)行和電機(jī)驅(qū)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)是串行操作，無法使高優(yōu)先級(jí)工況強(qiáng)制執(zhí)行，如正在執(zhí)行危機(jī)預(yù)警工況時(shí)，突然進(jìn)入前碰撞階段，需要執(zhí)行二級(jí)預(yù)緊，傳統(tǒng)算法只能等待正在運(yùn)行的危機(jī)預(yù)警工況執(zhí)行完畢后才可執(zhí)行二級(jí)預(yù)緊，已經(jīng)錯(cuò)過了預(yù)緊的最佳時(shí)機(jī)。

為達(dá)到保護(hù)乘員安全的效果，必須做到程序即使在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的同時(shí)，也能不斷掃描中斷信號(hào)，判斷優(yōu)先級(jí)，并能實(shí)時(shí)地將高優(yōu)先級(jí)信號(hào)識(shí)別出并立刻執(zhí)行。

1 主動(dòng)預(yù)緊式安全帶控制理論

1.1 基于仿真模型對控制系統(tǒng)的參數(shù)驗(yàn)證

利用MADYMO軟件建立駕駛員側(cè)乘員約束系統(tǒng)仿真模型[4-6]，主要包括車身、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、座椅、安全帶、安全氣囊和假人等模型。將實(shí)車試驗(yàn)獲得的正面碰撞B柱加速度曲線作為仿真模型的加載條件，以此來模擬車輛發(fā)生碰撞事故后的狀態(tài)進(jìn)行碰撞仿真。其中，汽車的駕駛室模型主要包括地板、腳踏板、前圍板、儀表板、前風(fēng)窗玻璃、座椅和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，按試驗(yàn)車型的實(shí)際尺寸建立其仿真模型；根據(jù)實(shí)際情況，安全帶與人體貼合后的相互作用力一般為10N[7]，因此在MADYMO正面碰撞仿真中，將施加的拉力定為10N。采用傳統(tǒng)預(yù)緊的人體模型頭部前傾量約為70mm，胸部前傾量約為50mm。圖2為仿真得到的碰撞即將發(fā)生時(shí)采用傳統(tǒng)預(yù)緊和采用主動(dòng)預(yù)緊兩種情況下的人體模型姿勢和位置的對比。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，基于車輛緊急制動(dòng)過程，駕駛員和乘員上身都有不同程度的前傾，其中傳統(tǒng)預(yù)緊駕駛員胸部的前傾量約為50mm[8]，而主動(dòng)式預(yù)緊的前傾量為30mm。

圖2 碰撞前人體模型姿勢對比

正面碰撞過程仿真中分別采用主動(dòng)式安全帶預(yù)緊裝置和傳統(tǒng)預(yù)緊裝置保護(hù)的乘員損傷參數(shù)曲線對比如圖3所示。采用主動(dòng)預(yù)緊保護(hù)時(shí)，各曲線峰值出現(xiàn)時(shí)刻滯后于采用傳統(tǒng)預(yù)緊時(shí)，峰值也明顯較低。這是由于采用主動(dòng)預(yù)緊保護(hù)時(shí)，碰撞發(fā)生的初始時(shí)刻主動(dòng)預(yù)緊人體模型離轉(zhuǎn)向盤和儀表板的距離較遠(yuǎn)，發(fā)生二次碰撞的時(shí)間稍晚，且胸部與氣囊接觸時(shí)間更合理，可有效降低乘員損傷參數(shù)。

圖3 胸部加速度曲線及胸部壓縮量曲線對比

而在碰撞仿真模型中重新設(shè)置預(yù)緊裝置參數(shù)，本模型采用的是PAYIN_TIME預(yù)緊裝置模型，直接通過定義函數(shù)曲線來實(shí)現(xiàn)預(yù)緊量與預(yù)緊時(shí)間的組合。經(jīng)過反復(fù)調(diào)試，當(dāng)預(yù)緊量為50mm以上，碰撞前時(shí)長(TTC)小于1 400ms時(shí)預(yù)緊開始，預(yù)緊過程時(shí)間為800ms，得到的方案效果最為理想，為該控制系統(tǒng)算法提供參數(shù)支持。

1.2 基于仿真模型的控制系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定

在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，該新型主動(dòng)預(yù)緊式安全帶通過與前撞預(yù)警系統(tǒng)(FCW)的CAN通信，獲得預(yù)碰撞時(shí)間TTC值。根據(jù)調(diào)試得到的最優(yōu)數(shù)據(jù)，需要執(zhí)行以下工況。

(1) 初級(jí)預(yù)緊 TTC值小于1 400ms時(shí)，ECU觸發(fā)安全帶卷收動(dòng)作，基于仿真結(jié)果的預(yù)緊數(shù)據(jù)，將收卷時(shí)間設(shè)為400ms。

(2) 高級(jí)預(yù)緊 當(dāng)TTC值小于600ms時(shí)，即發(fā)生比一級(jí)預(yù)緊更為危急的狀態(tài)，則需要執(zhí)行更為強(qiáng)制的安全帶預(yù)緊，ECU控制電機(jī)持續(xù)收卷織帶，預(yù)緊時(shí)間為800ms，此時(shí)安全效果最優(yōu)。

(3) 取消預(yù)緊 當(dāng)檢測TTC值確定乘員處于安全狀態(tài)，如果當(dāng)前還在執(zhí)行預(yù)緊指令，則停止預(yù)緊，并進(jìn)一步松弛安全帶，同時(shí)卷收器解除鎖止?fàn)顟B(tài)。

2 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1 控制策略

提出的基于MC8S12G48與CAN通信方式的智能主動(dòng)預(yù)緊式安全帶控制系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)目標(biāo)是：消除安全帶的織帶松弛量，能根據(jù)前撞預(yù)警系統(tǒng)或其他發(fā)送終端發(fā)送的指令，通過CAN通信實(shí)現(xiàn)接收、判別，并通過PWM電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過傳動(dòng)系帶動(dòng)安全帶卷收和松弛。使主動(dòng)預(yù)緊式安全帶達(dá)到乘員保護(hù)的收縮量，以達(dá)到乘員保護(hù)效果，如圖4所示。

圖4 主動(dòng)預(yù)緊式安全帶控制策略

2.2 硬件平臺(tái)

本算法設(shè)計(jì)基于已有的安全帶控制系統(tǒng)硬件，由單片機(jī)最小系統(tǒng)電路、CAN模塊、電機(jī)控制模塊、定時(shí)器模塊和A/D轉(zhuǎn)換模塊等組成。

為滿足設(shè)計(jì)要求并考慮到后續(xù)開發(fā)的需要，選用16位的Freescale MC9S12G48芯片，搭建了包括電源電路、晶振電路、復(fù)位電路和BMD下載接口的最小系統(tǒng)電路。

電源電路中采用LM2940芯片、750mA保險(xiǎn)芯片和極性電容組成的濾波穩(wěn)壓限流電路，實(shí)現(xiàn)從12V的車載電源轉(zhuǎn)換為單片機(jī)5V供電電源。晶振電路中選擇16MHz的石英晶體。所有元件采用車規(guī)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 軟件設(shè)計(jì)與并行驅(qū)動(dòng)算法實(shí)現(xiàn)

為提高軟件的可復(fù)用性與可移植性，軟件開發(fā)采用構(gòu)件化的軟件模塊設(shè)計(jì)方式和飛思卡爾的CodeWarrior開發(fā)工具作為控制板程序軟件進(jìn)行開發(fā)。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括：主函數(shù)程序、CAN收發(fā)程序、指令優(yōu)先級(jí)判斷執(zhí)行程序和電機(jī)控制程序等。各構(gòu)件函數(shù)的具體功能如表1所示。

表1 單片機(jī)構(gòu)件函數(shù)程序功能作用

2.3.1 主函數(shù)

主函數(shù)是軟件程序的入口程序。在主函數(shù)聲明變量，單片機(jī)初始化，PWM模塊函數(shù)、定時(shí)器子函數(shù)、行程開關(guān)控制子函數(shù)和SCI串口子函數(shù)初始化，開放中斷等。其中單片機(jī)初始化包括：時(shí)鐘、標(biāo)志位、變量、寄存器參數(shù)、管腳等初始化，時(shí)鐘頻率設(shè)置為32MHz。聲明變量和初始化工作結(jié)束后，主函數(shù)進(jìn)入一個(gè)主循環(huán)程序，單片機(jī)與ADAS系統(tǒng)等建立CAN通信連接，接收CAN總線發(fā)送過來的指令。一旦檢測到發(fā)送過來的指令，對該指令進(jìn)行第一次判斷，判斷指令的優(yōu)先級(jí)，并分別標(biāo)志為1-4。然后進(jìn)行第二步判斷，判斷接收到的信號(hào)優(yōu)先級(jí)是否高于目前執(zhí)行的命令優(yōu)先級(jí)。只有更高的優(yōu)先級(jí)指令才能控制單片機(jī)的管腳執(zhí)行相應(yīng)的控制命令，對電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)安全帶的收放。圖5為主函數(shù)的程序流程圖。

圖5 主函數(shù)程序流程圖

2.3.2 中斷函數(shù)程序

中斷指令處理控制執(zhí)行一個(gè)任務(wù)的程序轉(zhuǎn)移。本程序設(shè)計(jì)了CAN數(shù)據(jù)接收中斷程序。放在中斷函數(shù)irs.c中。計(jì)數(shù)器中斷函數(shù)中斷矢量為isrCount。在本程序中，沒有設(shè)定其中斷優(yōu)先級(jí)別,而是分為CAN接收中斷和定時(shí)器TOF中斷。

2.3.3 CAN通信模塊軟件

該控制系統(tǒng)采用CAN通信，可有效實(shí)現(xiàn)收發(fā)端數(shù)據(jù)的同步，使接收端可正確接收和解析數(shù)據(jù)[9]。該通信模塊軟件實(shí)質(zhì)是控制CAN通信口實(shí)現(xiàn)對ADAS系統(tǒng)CAN信息的接收、分級(jí)和篩選。要實(shí)現(xiàn)通信功能，首先要對這些控制寄存器進(jìn)行串口初始化，然后激活MSCAN12模塊，進(jìn)入初始化模式，配置時(shí)鐘，設(shè)置同步跳轉(zhuǎn)寬度為1,預(yù)分頻因子為5。將比特率設(shè)置成197kb/s，采用內(nèi)部時(shí)鐘，之后等待總線通信時(shí)鐘同步后即完成初始化。接下來需要用CAN發(fā)送引腳和接收引腳傳輸信號(hào)，實(shí)現(xiàn)通信傳輸。要接收一幀的數(shù)據(jù)，首先是接收標(biāo)志位，判斷為標(biāo)準(zhǔn)幀、接收到receiveFrame->m_data[i]后，清RXF標(biāo)志位，準(zhǔn)備接收下一幀數(shù)據(jù)。

完成上述兩個(gè)步驟后，需要在每次接收到數(shù)據(jù)時(shí)進(jìn)入一個(gè)中斷函數(shù)，在這個(gè)中斷函數(shù)中實(shí)現(xiàn)對接收幀數(shù)據(jù)的處理。其中CAN接收中斷函數(shù)矢量為CAN_receive。

CAN接收中斷函數(shù)程序是軟件站最重要的程序之一，在此過程中，首先是CAN初始化，硬件檢測到CAN接收標(biāo)志位置1，進(jìn)入CAN中斷，進(jìn)而解析數(shù)據(jù)幀的類型、長度和內(nèi)容，提取關(guān)鍵幀進(jìn)行分析和判斷，在接下來的編程過程中，運(yùn)用閾值now_level,默認(rèn)為0，而將CAN接收到的數(shù)據(jù)分為level=1/2/3分別代表不同的指令優(yōu)先級(jí)，如果接收到的level高于目前運(yùn)行的now_levle(沒有工況運(yùn)行為0),則強(qiáng)制執(zhí)行新的指令，并將level賦予now_level，該工況執(zhí)行完畢后，now_level清零。這樣，程序就能“得到”“是否有更高優(yōu)先級(jí)的工況需要執(zhí)行”的信息。這里設(shè)置的閾值為main函數(shù)的雙工況執(zhí)行及強(qiáng)制執(zhí)行提供指示。其流程圖如圖6所示。

圖6 CAN通信程序流程圖

要實(shí)現(xiàn)根據(jù)接收到的幀數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確執(zhí)行相應(yīng)工況，必須制定完善的CAN通信協(xié)議，如表2所示，具有一條CAN總線，定義FCW系統(tǒng)的ID為$312，ECU的ID為$316，傳輸周期為20ms，傳輸速率設(shè)置為500kb/s。

表2 控制指令對應(yīng)的幀數(shù)據(jù)

2.3.4 定時(shí)器模塊軟件設(shè)計(jì)

定時(shí)器模塊的軟件設(shè)計(jì)主要通過在溢出中斷函數(shù)中設(shè)置PWM來起停電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而達(dá)到精確控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的效果。首先，定時(shí)器在main(·)函數(shù)中初始化，在經(jīng)過掃描判斷進(jìn)入要執(zhí)行的工況后，將TSCR1寄存器D7位置0，允許定時(shí)器正常工作，接著執(zhí)行TimerInit1(·)函數(shù)語句，此函數(shù)的功能是添加相應(yīng)的運(yùn)行時(shí)間，令TSCR2=0b00000111，即設(shè)定分頻因子p=128，要添加的運(yùn)行時(shí)間為

t=n·p/fbus

(1)

式中：總線頻率fbus=16；根據(jù)寄存器位數(shù)推算的系數(shù)n=65535。配置TCNT寄存器以實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)：

TCNT=0x9E57

則t=200000ms，此時(shí)只需執(zhí)行一次，即可實(shí)現(xiàn)200ms的計(jì)時(shí)，通過定時(shí)器循環(huán)工作2～4次，即可實(shí)現(xiàn)400和800ms的硬件延遲，可用于二級(jí)預(yù)緊等其他工況。

設(shè)置完畢后直接使break語句跳到主掃描函數(shù)switch(·)語句中，執(zhí)行指令的掃描。無論運(yùn)行到何種語句，只要定時(shí)器沒有被終止，定時(shí)完成將進(jìn)入定時(shí)器中斷isr_timeroverflow(void)，完成相應(yīng)循環(huán)次數(shù)后執(zhí)行危機(jī)標(biāo)示符清零，且令TFLG2|=(1<<7)，使定時(shí)器中斷溢出位重置，完成定時(shí)操作。

為滿足在執(zhí)行低優(yōu)先級(jí)工況時(shí)強(qiáng)制執(zhí)行高優(yōu)先級(jí)工況，每進(jìn)入一次switch語句，首先要執(zhí)行定時(shí)器的充值操縱，即TSCR1寄存器TEN位置0，TCNT重裝數(shù)值。此時(shí)之前運(yùn)行的定時(shí)器清零，并按照新的工況設(shè)定運(yùn)行。

3 控制系統(tǒng)時(shí)效性和工況測試

3.1 模擬信號(hào)發(fā)生器的搭建

搭建一套模擬信號(hào)發(fā)生裝置，通過點(diǎn)擊不同指令按鈕，該發(fā)生器可模擬實(shí)際工況實(shí)時(shí)發(fā)送CAN信號(hào)，此CAN信號(hào)可作為驗(yàn)證該控制系統(tǒng)功能的有效信號(hào)來源。軟件設(shè)計(jì)完成后，通過BDM模塊將程序通過CW軟件寫入芯片，進(jìn)行主動(dòng)預(yù)緊式安全帶功能測試。

3.2 臺(tái)架測試

依照法規(guī)要求調(diào)整座椅，保證座椅坐墊角度為15°，座椅靠背角度為22°。座椅安裝好后，將預(yù)緊裝置樣件固定在座椅右側(cè)，使預(yù)緊裝置上端帶扣的位置與原車帶扣的位置大致相同，使用導(dǎo)線連接12V蓄電池給預(yù)緊裝置提供電源。并加裝安全帶張力傳感器，安裝臺(tái)架如圖7所示。

圖7 主動(dòng)預(yù)緊式安全帶的安裝

按動(dòng)高級(jí)預(yù)緊指令，控制系統(tǒng)接收到CAN信號(hào)后，執(zhí)行“正轉(zhuǎn)800ms”的指令，通過拉動(dòng)帶扣下移使安全帶肩帶和腰帶同時(shí)收緊并鎖止，帶扣的位置變化如圖8所示，通過測量可得帶扣沿預(yù)緊裝置的導(dǎo)向滑道方向移動(dòng)了約80mm，說明該預(yù)緊裝置在靜態(tài)試驗(yàn)中可達(dá)到預(yù)期預(yù)緊量。同時(shí)觀察織帶上附著的目標(biāo)紙相對初始時(shí)刻的位置變化。由圖8可見，安全帶肩帶在預(yù)緊過程中下拉了約55mm，有效減少了織帶松弛量。按動(dòng)“取消預(yù)緊”模擬信號(hào)，電機(jī)反轉(zhuǎn)，織帶松弛，卷收器解除鎖止，織帶可自由收放。

圖8 預(yù)緊指令觸發(fā)前后織帶回收量對比

圖9為安全帶張力傳感器采集的肩帶張力濾波后的曲線，可知200ms時(shí)肩帶力開始上升，安全帶開始收緊，肩帶力逐漸攀升，約在700ms時(shí)達(dá)到峰值，之后保持峰值力繼續(xù)約束乘員，整個(gè)預(yù)緊過程為800ms，和系統(tǒng)設(shè)計(jì)相符，說明控制系統(tǒng)可實(shí)時(shí)、精確地執(zhí)行安全帶的主動(dòng)式預(yù)緊，實(shí)現(xiàn)織帶有效收放。

圖9 安全帶肩帶力

4 結(jié)論

提出一種按照接收到的指定危機(jī)信號(hào)精確執(zhí)行安全帶收放的算法，優(yōu)化后的軟件能在持續(xù)接收指令的同時(shí)，控制芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī)，并能按不同工況、不同優(yōu)先級(jí)、不同轉(zhuǎn)向、不同轉(zhuǎn)速進(jìn)行精確驅(qū)動(dòng)。采用軟硬件結(jié)合的編程方法，設(shè)計(jì)低延遲、高實(shí)現(xiàn)性算法，再依據(jù)模塊化編程思路，便于移植、修改和升級(jí)。首先通過建模仿真確認(rèn)了主動(dòng)預(yù)緊式安全帶的可行性，調(diào)試出控制系統(tǒng)所需的部分參數(shù)；之后針對控制系統(tǒng)進(jìn)行靜態(tài)試驗(yàn)，確認(rèn)了主動(dòng)預(yù)緊式安全帶控制系統(tǒng)軟件執(zhí)行的有效性。

[1] 任錫娟,曹立波,歐陽志高.集成式汽車兒童安全座椅的設(shè)計(jì)與仿真[J].汽車工程,2009,31(12):1133-1135.

[2] 葛如海,劉志強(qiáng).汽車安全工程[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005:81-119.

[3] SANDER U, MROZ K, BOSTR?M O, et al. The effect of pre-pretensioning in multiple impact crashes[C]. International Technical Conference on the Enhanced Safety of Vehicles, Stuttgart,2009.

[4] SEO Y D, CHUNG S H, YOH J J. Automotive airbag inflator analysis using the measured properties of modern propellants[J]. Fuel,2010,18(6):1395-1401.

[5] ABDEL-NASSER Y A. Frontal crash simulation of vehicles against lighting columns using FEM[J]. Alexandria Engineering Journal,2013,52(3):295-299.

[6] TENG T L, CHANG F A, LIU Y S, et al. Analysis of dynamic response of vehicle occupant in frontal crash using multibody dynamics method[J]. Mathematical & Computer Modelling,2008,48(11-12):1724-1736.

[7] 曹立波.汽車前碰撞安全性的試驗(yàn)與仿真技術(shù)研究[D].長沙:湖南大學(xué),2001.

[8] MANARY M A, REED M, FLANNAGAN C A C, et al. ATD positioning based on driver posture and position[C]. Stapp Car Crash Conference,1998.

[9] 鄧婕.CAN總線通信原理分析[J].電子設(shè)計(jì)工程,2012,20(7):104-107.

The Implementation of Control System for Active Pre-tensioning Safety Belt

Cao Libo, Ouyang Zhigao, Gao Kang & Chen Kai

HunanUniversity,StateKeyLaboratoryofAdvancedDesignandManufacturingforVehicleBody,Changsha410082

When receiving emergent signals, active pre-tensioning safety belt can effectively eliminate belt slack before collision, thereby reducing the injury and the risk of secondary impacts of occupant in a frontal collision. In this paper, firstly on the base of modeling and simulation, the function of reducing occupant injury of active pre-tensioning safety belt is verified. Then the parameters of control system are determined, and hence the design of software system algorithm is completed, realizing the preferential execution of the signal with higher priority and ensuring the parallel execution of signal scanning and motor running. Finally, a static bench test is conducted，verifying the functional reliability of control system. The results show that intelligent control system can effectively carry out CAN communication, accurately execute the instruction of belt pre-tensioning, effectively supporting the function execution of active pre-tensioning safety belt.

active pre-tensioning safety belt; control system; CAN communications

*國家863計(jì)劃項(xiàng)目(2012AA111802)和2013年湖南省研究生科研創(chuàng)新項(xiàng)目(CX2013B151)資助。

原稿收到日期為2015年9月6日，修改稿收到日期為2015年11月19日。