校車用主動式兒童安全氣囊裝置及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種校車用主動式兒童安全氣囊裝置及其控制方法，所述裝置包括氣囊系統、ECU、分別與ECU相連的總開關、壓力分布傳感器和車速傳感器，壓力分布傳感器裝于椅座上，氣囊系統包括氣囊織袋、供氣裝置、收納裝置、與ECU相連的進氣控制閥、泄氣控制閥、氣體壓力傳感器，進氣控制閥連通氣囊織袋與供氣裝置，泄氣控制閥連通氣囊織袋與排氣管路，收納裝置設在椅背背面，氣體壓力傳感器位于氣囊織袋內。本發(fā)明通過多個傳感器、ECU判斷氣囊系統是否工作、氣囊織袋展開的時機、調節(jié)氣囊織袋內的氣壓，對兒童乘員提供最佳保護。本發(fā)明的氣囊織袋可重復使用，消除了起爆時的沖擊傷害、灼傷，對環(huán)境無污染，適用于校車、客車及轎車。
【專利說明】校車用主動式兒童安全氣囊裝置及其控制方法【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于汽車安全領域，尤其涉及一種校車用主動式兒童安全氣囊裝置及其控制方法。
【背景技術】
[0002]隨著汽車保有量的增長，公路交通事故與傷亡人員數量不斷增加。其中，校車事故頻頻發(fā)生。校車安全問題存在很大的安全隱患，已經成為如今困擾人們的一個社會問題。
[0003]現行的校車的乘員約束系統的結構存在不足，在正面碰撞或緊急制動等工況下，能夠發(fā)揮作用的系統部件只有座椅、安全帶、以及前排座椅。大部分校車按照《專用校車安全技術條件》標準，配備了《機動車成年乘員用安全帶和約束系統》中規(guī)定的兩點式腰帶安全帶。一些較好的校車配備了三點式安全帶，僅達到了轎車乘員防護的最低水平。而有些校車為了節(jié)約成本，甚至沒有配備安全帶。同時，校車的安全帶佩戴率也不盡如人意，安全帶的保護效果沒有得到很好的發(fā)揮，在校車緊急制動或發(fā)生碰撞時，未系安全帶的兒童乘員將會由于慣性與前排座椅發(fā)生二次碰撞，受到較大的傷害。
[0004]由于幼兒校車前后排座椅的間距較小，幼兒校車上兒童乘員最主要的傷害部位是胸部。而中小學校車上5百分位假人傷害超標的主要原因是頭部傷害過高，這說明在中小學校車上由于學生體型的差距較大，傷害方式更加復雜，加之兒童為多動體，在座位上的形態(tài)多樣，成人安全帶較難以提供全面的保護效果。實際的校車事故種類形式也有多種，并且有很多翻滾的例子，傳統簡單的安全帶約束系統也不能在這些工況下達到兒童乘員的保護要求。
[0005]目前，國內外對提高校車安全性的研究主要是針對校車本身車體結構的強化、采用駕駛輔助系統、智能駕駛系統以及使用車聯網進行、通過強化法律管理來進一步規(guī)范校車的定位和運行，而沒有對校車乘員約束系統進行優(yōu)化。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的在于解決上述校車兒童乘員約束系統存在的不足，提供一種校車用主動式兒童安全氣囊裝置及其控制方法，對不同體型的兒童，在行車過程中進行全時刻的有效保護。
[0007]本發(fā)明是通過以下技術方案實現上述技術目的的。
[0008]校車用主動式兒童安全氣囊裝置，其特征在于，包括氣囊系統、控制器(簡稱“ECU”)、分別與ECU相連的總開關、壓力分布傳感器和車速傳感器，所述壓力分布傳感器裝于椅座坐墊上，車速傳感器裝于車輪軸上，所述氣囊系統包括氣囊織袋、收納裝置、進氣控制閥、泄氣控制閥、氣體壓力傳感器、供氣裝置，氣囊織袋能夠收納于收納裝置中，進氣控制閥、泄氣控制閥分別用于控制氣囊織袋的進氣和泄氣，所述進氣控制閥通過進氣管路與供氣裝置相連通，泄氣控制閥與大氣相通，收納裝置固定在椅座椅背的背面，所述氣體壓力傳感器位于氣囊織袋內部、且與控制器相連，所述供氣裝置為壓縮空氣的供應裝置。[0009]優(yōu)選地，所述收納裝置包括卷簧、盒體，氣囊織袋的一邊與卷簧連接，卷簧裝于盒體內，氣囊織袋的其他邊與盒體相連，所述進氣控制閥、泄氣控制閥、氣體壓力傳感器固定在盒體上。
[0010]優(yōu)選地，所述供氣裝置為空氣壓縮機。
[0011]校車用主動式兒童安全氣囊裝置的控制方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0012](I)通過壓力分布傳感器檢測座椅上的乘員對座椅的壓力、并傳輸至E⑶，E⑶根據壓力值判斷乘員是否為兒童乘員，若是兒童，決定校車用主動式兒童安全氣囊裝置工作；
[0013](2)校車開始行駛以后，車速傳感器實時采集車輛的行駛速度、并傳輸至ECU與設定的閾值進行比較，當車速超過設定的閾值時，ECU控制進氣控制閥打開，供氣裝置通過進氣控制閥向氣囊織袋充氣，氣囊織袋展開；
[0014](3)氣囊織袋內部的氣體壓力傳感器實時檢測氣囊織袋內的氣壓、并發(fā)送至E⑶，ECU根據氣囊織袋內的實時氣壓，通過控制進氣控制閥、泄氣控制閥調節(jié)氣囊織袋內部氣體的壓力；
[0015](4)當ECU根據車速傳感器實時采集的車輛行駛速度判定車輛急剎或發(fā)生碰撞時，兒童乘員與氣囊織袋發(fā)生接觸時，ECU根據氣體壓力傳感器實時采集的氣體壓力信息，通過控制泄氣控制閥的開度調節(jié)氣囊織袋內部氣體的壓力；
[0016](5)當行駛結束后，通過調整總開關、通過E⑶控制泄氣控制閥，使氣囊織袋中的氣體排出，并將全氣囊織袋收納于收納裝置中。
[0017]優(yōu)選地，所述步驟(I)中還包括利用壓力分布傳感器采集兒童乘員的體重、并傳輸至ECU的步驟；所述步驟(3)中充入氣囊織袋內部的氣體壓力根據兒童乘員體重而定，兒童乘員體重與氣體壓力值的具體對應關系根據不同體重兒童的仿真實驗測定。
[0018]所述ECU用于決定氣囊系統是否工作、判斷氣囊織袋開始展開的時機、控制進氣控制閥與泄氣控制閥以調節(jié)氣囊織袋至合適的狀態(tài)、并與卷簧共同作用進行氣囊織袋的收回；所述氣囊織袋通過進氣控制閥供給壓縮空氣進行充氣，達到氣囊織袋的展開；通過協調控制進氣控制閥與泄氣控制閥調節(jié)氣囊織袋的內部氣體壓力；通過泄氣控制閥與卷簧共同作用將氣囊織袋進行收回。氣囊織袋選用摩擦系數小，耐折疊，耐劃傷的織物制成，可重復使用。在進氣控制閥被打開時為氣囊織袋充氣；所述泄氣控制閥通過排氣管路直通大氣，由于氣囊織袋中的氣體是壓縮空氣，而不是使用氣體發(fā)生器產生的氣體，故泄氣控制閥可將氣囊織袋內部氣體排至大氣。
[0019]本發(fā)明所述的校車用主動式兒童安全氣囊裝置，通過多個傳感器采集的信息綜合判斷，使所述的校車用主動式兒童安全氣囊裝置能夠對兒童乘員提供全時刻的最佳保護。與傳統氣囊相比，本發(fā)明能夠實時控制所述氣囊織袋內部的氣體壓力恒定，不會在受到擠壓時爆裂，可重復使用；同時消除了傳統氣囊織袋起爆對乘員造成的沖擊傷害和灼傷情形，消除了氣體發(fā)生器對環(huán)境的污染。本發(fā)明也能用于客車以及轎車后排的乘員約束系統。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明所述的校車用主動式兒童安全氣囊裝置的結構示意圖。
[0021]附圖標記說明如下:[0022]1-氣囊織袋，2-進氣控制閥，3-泄氣控制閥，4-卷簧，5-盒體，6_氣體壓力傳感器，7-控制器，8-車速傳感器，9-總開關，10-壓力分布傳感器，11-供氣裝置。
【具體實施方式】
[0023]為更進一步闡述本發(fā)明的技術方案，以下結合附圖對本發(fā)明的實施方式詳細說明如。
[0024]如圖1所示，本發(fā)明所述的座椅上的乘員對座椅的壓力，包括氣囊織袋1、進氣控制閥2、泄氣控制閥3、卷簧4、盒體5、氣體壓力傳感器6、E⑶7、車速傳感器8、總開關9、壓力分布傳感器10和供氣裝置11組成。E⑶7以不同端口分別連接進氣控制閥2、泄氣控制閥3、氣體壓力傳感器6、車速傳感器8、壓力分布傳感器10和總開關9。所述壓力分布傳感器10裝于椅座坐墊上，用于檢測座椅上的乘員對座椅的壓力、并將檢測的壓力信息上傳至ECU7 ;所述車速傳感器8裝于車輪軸上，用于實時采集車輛的行駛速度、并將檢測的車速上傳至ECU7。所述氣囊織袋1、進氣控制閥2、泄氣控制閥3、卷簧4、盒體5、氣體壓力傳感器
6、供氣裝置11構成氣囊系統；其中盒體5和卷簧4作為氣囊織袋I的收納裝置，盒體5固定在椅座椅背的背面，在不使用氣囊織袋I時，用于收納氣囊織袋I。具體的，氣囊織袋I的一邊與卷簧4連接，卷簧4裝于盒體5內，氣囊織袋I的其他邊與盒體5相連，所述進氣控制閥2、泄氣控制閥3、氣體壓力傳感器6固定在盒體5上。進氣控制閥2通過進氣管路與供氣裝置11相連通，供給壓縮空氣。供氣裝置11為壓縮空氣的提供裝置，例如空氣壓縮機等。泄氣控制閥3與排氣管路相連，用于將氣囊織袋I內部的空氣排至大氣。
[0025]E⑶7是整個裝置的核心，可以整合在車輛的中央控制器中。E⑶7根據壓力分布傳感器10檢測的座椅上的乘員對座椅的壓力判斷乘員是否為兒童乘員，如果是兒童乘員，ECU7做出啟動本發(fā)明所述座椅上的乘員對座椅的壓力的指令信號。壓力分布傳感器10進一步檢測兒童乘員的體重,并上傳至E⑶7，便于E⑶7根據兒童乘員的體重控制充入氣囊織袋I中的氣體壓力。
[0026]E⑶7通過車速傳感器8判斷車輛速度是否超過設定的閾值，決定氣囊織袋I是否展開；并通過控制進氣控制閥2向氣囊織袋I中充氣，展開氣囊織袋I ;根據氣囊織袋I內的氣體壓力傳感器6以及兒童乘員的體重，調節(jié)氣囊織袋I內部氣體壓力大小至適合當前乘員的體重，并關閉進氣控制閥2。在校車發(fā)生急剎或碰撞時，ECU7根據氣囊織袋I內部氣體壓力的變化判斷乘員與氣囊織袋I接觸的劇烈程度，調節(jié)泄氣控制閥3的開度，調節(jié)氣囊織袋I內部氣體的壓力，使泄氣吸能達到最好的乘員保護效果，同時防止乘員與前排座椅及安全氣囊織袋I內部結構發(fā)生二次碰撞。在校車到達目的地，駕駛員操縱總開關9，E⑶7將控制泄氣控制閥3排出氣囊織袋I中的氣體、并收起氣囊織袋I。
[0027]為了達到在各個時刻都能對兒童乘員產生有效保護的目的，本發(fā)明是通過以下方法實現的:
[0028](I)在校車開始行駛前，通過壓力分布傳感器10檢測座椅上的乘員對座椅的壓力、并傳輸至E⑶7，E⑶7根據壓力值判斷乘員是否為兒童乘員，若是兒童，決定校車用主動式兒童安全氣囊織袋I裝置工作；同時采集兒童乘員的體重，并傳輸至ECU7，用于確定氣囊織袋I的氣體壓力預設值。
[0029](2 )校車開始行駛以后，車速傳感器8實時采集車輛的行駛速度、并傳輸至ECU7與設定的閾值進行比較，當車速超過設定的閾值時，ECU7打開進氣控制閥2，保持泄氣控制閥3的關閉，供氣裝置11通過進氣控制閥2將壓縮空氣充入氣囊織袋1，氣囊織袋I克服卷簧4的作用力展開。
[0030](3)氣囊織袋I內部的氣體壓力傳感器6實時檢測氣囊織袋I內的氣壓、并發(fā)送至ECU7，當氣囊織袋I內的氣體氣壓達到預設值后，關閉進氣控制閥2，使氣囊織袋I內部壓力得到保持。具體的，氣囊織袋I內的氣體氣壓的預設值根據兒童乘員的體重而定，兒童乘員體重與氣體壓力值的具體對應關系根據不同體重兒童的仿真實驗測定。
[0031](4)當E⑶7根據車速傳感器8實時采集的車輛行駛速度判定車輛急剎或發(fā)生碰撞時，兒童乘員與氣囊織袋I發(fā)生接觸，ECU7根據氣體壓力傳感器6實時采集的氣體壓力信息，通過控制泄氣控制閥3的開度，通過氣囊織袋I的泄氣吸收碰撞能量，調節(jié)氣囊織袋I內部氣體的壓力。使乘員在不發(fā)生二次碰撞的情況下，提供給乘員最大程度的保護。
[0032](5)在校車到達目的地時，當行駛結束后，通過調整總開關9、通過E⑶7控制泄氣控制閥3，使氣囊織袋I中的空氣排出至大氣，氣囊織袋I在卷簧4的作用下收回盒體5中。
【權利要求】
1.校車用主動式兒童安全氣囊裝置，其特征在于，包括氣囊系統、E⑶(7)、分別與E⑶(7)相連的總開關(9)、壓力分布傳感器(10)和車速傳感器(8)，所述壓力分布傳感器(10)裝于椅座坐墊上，車速傳感器(8)裝于車輪軸上，所述氣囊系統包括氣囊織袋(I)、收納裝置、進氣控制閥(2)、泄氣控制閥(3)、氣體壓力傳感器(6)、供氣裝置(11)，氣囊織袋(I)能夠收納于收納裝置中，進氣控制閥(2)、泄氣控制閥(3)分別用于控制氣囊織袋(I)的進氣和泄氣，所述進氣控制閥(2 )通過進氣管路與供氣裝置(11)相連通，收納裝置固定在椅座椅背的背面，所述氣體壓力傳感器(6)位于氣囊織袋(I)內部、且與控制器相連，所述供氣裝置(11)為壓縮空氣的供應裝置。
2.根據權利要求1所述的校車用主動式兒童安全氣囊裝置，其特征在于，所述收納裝置包括卷簧(4)、盒體(5)，氣囊織袋(I)的一邊與卷簧(4)連接，卷簧(4)裝于盒體(5)內，氣囊織袋(I)的其他邊與盒體(5)相連，所述進氣控制閥(2)、泄氣控制閥(3)、氣體壓力傳感器(6)固定在盒體(5)上。
3.根據權利要求1所述的校車用主動式兒童安全氣囊裝置，其特征在于，所述供氣裝置(11)為空氣壓縮機。
4.權利要求1所述的校車用主動式兒童安全氣囊裝置的控制方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)在車輛行駛前，通過壓力分布傳感器(10)檢測座椅上的乘員對座椅的壓力、并傳輸至E⑶(7)，E⑶(7)根據壓力值判斷乘員是否為兒童乘員，若是兒童，決定校車用主動式兒童安全氣囊裝置工作； (2)校車開始行駛以后，車速傳感器(8)實時采集車輛的行駛速度、并傳輸至ECU(7)與設定的閾值進行比較，當車速超過設定的閾值時，ECU (7)控制進氣控制閥(2)打開，供氣裝置(11)通過進氣控制閥(2 )向氣囊織袋(I)充氣，氣囊織袋(I)展開； (3)氣囊織袋(I)內部的氣體壓力傳感器(6)實時檢測氣囊織袋(I)內的氣壓、并發(fā)送至E⑶(7)，當氣囊織袋(I)內的氣壓達到預設值后，關閉進氣控制閥(2); (4)當ECU(7)根據車速傳感器(8)實時采集的車輛行駛速度判定車輛急剎或發(fā)生碰撞時，兒童乘員與氣囊織袋(I)發(fā)生接觸時，E⑶(7)根據氣體壓力傳感器(6)實時采集的氣體壓力信息，通過控制泄氣控制閥(3)的開度調節(jié)氣囊織袋(I)內部氣體的壓力； (5)當行駛結束后，通過調整總開關(9)、通過E⑶(7)控制泄氣控制閥(3)，使氣囊織袋(I)中的氣體排出，全氣囊織袋(I)在卷簧的回收力作用下收納于收納裝置中。
5.根據權利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述步驟(I)中還包括利用壓力分布傳感器(10)采集兒童乘員的體重、并傳輸至E⑶(7)的步驟；所述步驟(3)中充入氣囊織袋(I)內部的氣體壓力根據兒童乘員體重而定，兒童乘員體重與氣體壓力值的具體對應關系根據不同體重」L童的仿真實驗測定。
【文檔編號】B60R21/23GK103786681SQ201410018211
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月16日 優(yōu)先權日:2014年1月16日
【發(fā)明者】葛如海, 應龍, 陳珣 申請人:江蘇大學