CN103786681A - 校车用主动式儿童安全气囊装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种校车用主动式儿童安全气囊装置及其控制方法，所述装置包括气囊系统、ECU、分别与ECU相连的总开关、压力分布传感器和车速传感器，压力分布传感器装于椅座上，气囊系统包括气囊织袋、供气装置、收纳装置、与ECU相连的进气控制阀、泄气控制阀、气体压力传感器，进气控制阀连通气囊织袋与供气装置，泄气控制阀连通气囊织袋与排气管路，收纳装置设在椅背背面，气体压力传感器位于气囊织袋内。本发明通过多个传感器、ECU判断气囊系统是否工作、气囊织袋展开的时机、调节气囊织袋内的气压，对儿童乘员提供最佳保护。本发明的气囊织袋可重复使用，消除了起爆时的冲击伤害、灼伤，对环境无污染，适用于校车、客车及轿车。

Description

校车用主动式儿童安全气囊装置及其控制方法

技术领域

本发明属于汽车安全领域，尤其涉及一种校车用主动式儿童安全气囊装置及其控制方法。

背景技术

随着汽车保有量的增长，公路交通事故与伤亡人员数量不断增加。其中，校车事故频频发生。校车安全问题存在很大的安全隐患，已经成为如今困扰人们的一个社会问题。

现行的校车的乘员约束系统的结构存在不足，在正面碰撞或紧急制动等工况下，能够发挥作用的系统部件只有座椅、安全带、以及前排座椅。大部分校车按照《专用校车安全技术条件》标准，配备了《机动车成年乘员用安全带和约束系统》中规定的两点式腰带安全带。一些较好的校车配备了三点式安全带，仅达到了轿车乘员防护的最低水平。而有些校车为了节约成本，甚至没有配备安全带。同时，校车的安全带佩戴率也不尽如人意，安全带的保护效果没有得到很好的发挥，在校车紧急制动或发生碰撞时，未系安全带的儿童乘员将会由于惯性与前排座椅发生二次碰撞，受到较大的伤害。

由于幼儿校车前后排座椅的间距较小，幼儿校车上儿童乘员最主要的伤害部位是胸部。而中小学校车上5百分位假人伤害超标的主要原因是头部伤害过高，这说明在中小学校车上由于学生体型的差距较大，伤害方式更加复杂，加之儿童为多动体，在座位上的形态多样，成人安全带较难以提供全面的保护效果。实际的校车事故种类形式也有多种，并且有很多翻滚的例子，传统简单的安全带约束系统也不能在这些工况下达到儿童乘员的保护要求。

目前，国内外对提高校车安全性的研究主要是针对校车本身车体结构的强化、采用驾驶辅助系统、智能驾驶系统以及使用车联网进行、通过强化法律管理来进一步规范校车的定位和运行，而没有对校车乘员约束系统进行优化。

发明内容

本发明的目的在于解决上述校车儿童乘员约束系统存在的不足，提供一种校车用主动式儿童安全气囊装置及其控制方法，对不同体型的儿童，在行车过程中进行全时刻的有效保护。

本发明是通过以下技术方案实现上述技术目的的。

校车用主动式儿童安全气囊装置，其特征在于，包括气囊系统、控制器（简称“ECU”）、分别与ECU相连的总开关、压力分布传感器和车速传感器，所述压力分布传感器装于椅座坐垫上，车速传感器装于车轮轴上，所述气囊系统包括气囊织袋、收纳装置、进气控制阀、泄气控制阀、气体压力传感器、供气装置，气囊织袋能够收纳于收纳装置中，进气控制阀、泄气控制阀分别用于控制气囊织袋的进气和泄气，所述进气控制阀通过进气管路与供气装置相连通，泄气控制阀与大气相通，收纳装置固定在椅座椅背的背面，所述气体压力传感器位于气囊织袋内部、且与控制器相连，所述供气装置为压缩空气的供应装置。

优选地，所述收纳装置包括卷簧、盒体，气囊织袋的一边与卷簧连接，卷簧装于盒体内，气囊织袋的其他边与盒体相连，所述进气控制阀、泄气控制阀、气体压力传感器固定在盒体上。

优选地，所述供气装置为空气压缩机。

校车用主动式儿童安全气囊装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）通过压力分布传感器检测座椅上的乘员对座椅的压力、并传输至ECU，ECU根据压力值判断乘员是否为儿童乘员，若是儿童，决定校车用主动式儿童安全气囊装置工作；

（2）校车开始行驶以后，车速传感器实时采集车辆的行驶速度、并传输至ECU与设定的阈值进行比较，当车速超过设定的阈值时，ECU控制进气控制阀打开，供气装置通过进气控制阀向气囊织袋充气，气囊织袋展开；

（3）气囊织袋内部的气体压力传感器实时检测气囊织袋内的气压、并发送至ECU，ECU根据气囊织袋内的实时气压，通过控制进气控制阀、泄气控制阀调节气囊织袋内部气体的压力；

（4）当ECU根据车速传感器实时采集的车辆行驶速度判定车辆急刹或发生碰撞时，儿童乘员与气囊织袋发生接触时，ECU根据气体压力传感器实时采集的气体压力信息，通过控制泄气控制阀的开度调节气囊织袋内部气体的压力；

（5）当行驶结束后，通过调整总开关、通过ECU控制泄气控制阀，使气囊织袋中的气体排出，并将全气囊织袋收纳于收纳装置中。

优选地，所述步骤（1）中还包括利用压力分布传感器采集儿童乘员的体重、并传输至ECU的步骤；所述步骤（3）中充入气囊织袋内部的气体压力根据儿童乘员体重而定，儿童乘员体重与气体压力值的具体对应关系根据不同体重儿童的仿真实验测定。

所述ECU用于决定气囊系统是否工作、判断气囊织袋开始展开的时机、控制进气控制阀与泄气控制阀以调节气囊织袋至合适的状态、并与卷簧共同作用进行气囊织袋的收回；所述气囊织袋通过进气控制阀供给压缩空气进行充气，达到气囊织袋的展开；通过协调控制进气控制阀与泄气控制阀调节气囊织袋的内部气体压力；通过泄气控制阀与卷簧共同作用将气囊织袋进行收回。气囊织袋选用摩擦系数小，耐折叠，耐划伤的织物制成，可重复使用。在进气控制阀被打开时为气囊织袋充气；所述泄气控制阀通过排气管路直通大气，由于气囊织袋中的气体是压缩空气，而不是使用气体发生器产生的气体，故泄气控制阀可将气囊织袋内部气体排至大气。

本发明所述的校车用主动式儿童安全气囊装置，通过多个传感器采集的信息综合判断，使所述的校车用主动式儿童安全气囊装置能够对儿童乘员提供全时刻的最佳保护。与传统气囊相比，本发明能够实时控制所述气囊织袋内部的气体压力恒定，不会在受到挤压时爆裂，可重复使用；同时消除了传统气囊织袋起爆对乘员造成的冲击伤害和灼伤情形，消除了气体发生器对环境的污染。本发明也能用于客车以及轿车后排的乘员约束系统。

附图说明

图1是本发明所述的校车用主动式儿童安全气囊装置的结构示意图。

附图标记说明如下：

1-气囊织袋，2-进气控制阀，3-泄气控制阀，4-卷簧，5-盒体，6-气体压力传感器，7-控制器，8-车速传感器，9-总开关，10-压力分布传感器，11-供气装置。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明的技术方案，以下结合附图对本发明的实施方式详细说明如。

如图1所示，本发明所述的座椅上的乘员对座椅的压力，包括气囊织袋1、进气控制阀2、泄气控制阀3、卷簧4、盒体5、气体压力传感器6、ECU7、车速传感器8、总开关9、压力分布传感器10和供气装置11组成。ECU7以不同端口分别连接进气控制阀2、泄气控制阀3、气体压力传感器6、车速传感器8、压力分布传感器10和总开关9。所述压力分布传感器10装于椅座坐垫上，用于检测座椅上的乘员对座椅的压力、并将检测的压力信息上传至ECU7；所述车速传感器8装于车轮轴上，用于实时采集车辆的行驶速度、并将检测的车速上传至ECU7。所述气囊织袋1、进气控制阀2、泄气控制阀3、卷簧4、盒体5、气体压力传感器6、供气装置11构成气囊系统；其中盒体5和卷簧4作为气囊织袋1的收纳装置，盒体5固定在椅座椅背的背面，在不使用气囊织袋1时，用于收纳气囊织袋1。具体的，气囊织袋1的一边与卷簧4连接，卷簧4装于盒体5内，气囊织袋1的其他边与盒体5相连，所述进气控制阀2、泄气控制阀3、气体压力传感器6固定在盒体5上。进气控制阀2通过进气管路与供气装置11相连通，供给压缩空气。供气装置11为压缩空气的提供装置，例如空气压缩机等。泄气控制阀3与排气管路相连，用于将气囊织袋1内部的空气排至大气。

ECU7是整个装置的核心，可以整合在车辆的中央控制器中。ECU7根据压力分布传感器10检测的座椅上的乘员对座椅的压力判断乘员是否为儿童乘员，如果是儿童乘员，ECU7做出启动本发明所述座椅上的乘员对座椅的压力的指令信号。压力分布传感器10进一步检测儿童乘员的体重，并上传至ECU7，便于ECU7根据儿童乘员的体重控制充入气囊织袋1中的气体压力。

ECU7通过车速传感器8判断车辆速度是否超过设定的阈值，决定气囊织袋1是否展开；并通过控制进气控制阀2向气囊织袋1中充气，展开气囊织袋1；根据气囊织袋1内的气体压力传感器6以及儿童乘员的体重，调节气囊织袋1内部气体压力大小至适合当前乘员的体重，并关闭进气控制阀2。在校车发生急刹或碰撞时，ECU7根据气囊织袋1内部气体压力的变化判断乘员与气囊织袋1接触的剧烈程度，调节泄气控制阀3的开度，调节气囊织袋1内部气体的压力，使泄气吸能达到最好的乘员保护效果，同时防止乘员与前排座椅及安全气囊织袋1内部结构发生二次碰撞。在校车到达目的地，驾驶员操纵总开关9，ECU7将控制泄气控制阀3排出气囊织袋1中的气体、并收起气囊织袋1。

为了达到在各个时刻都能对儿童乘员产生有效保护的目的，本发明是通过以下方法实现的：

（1）在校车开始行驶前，通过压力分布传感器10检测座椅上的乘员对座椅的压力、并传输至ECU7，ECU7根据压力值判断乘员是否为儿童乘员，若是儿童，决定校车用主动式儿童安全气囊织袋1装置工作；同时采集儿童乘员的体重，并传输至ECU7，用于确定气囊织袋1的气体压力预设值。

（2）校车开始行驶以后，车速传感器8实时采集车辆的行驶速度、并传输至ECU7与设定的阈值进行比较，当车速超过设定的阈值时，ECU7打开进气控制阀2，保持泄气控制阀3的关闭，供气装置11通过进气控制阀2将压缩空气充入气囊织袋1，气囊织袋1克服卷簧4的作用力展开。

（3）气囊织袋1内部的气体压力传感器6实时检测气囊织袋1内的气压、并发送至ECU7，当气囊织袋1内的气体气压达到预设值后，关闭进气控制阀2，使气囊织袋1内部压力得到保持。具体的，气囊织袋1内的气体气压的预设值根据儿童乘员的体重而定，儿童乘员体重与气体压力值的具体对应关系根据不同体重儿童的仿真实验测定。

（4）当ECU7根据车速传感器8实时采集的车辆行驶速度判定车辆急刹或发生碰撞时，儿童乘员与气囊织袋1发生接触，ECU7根据气体压力传感器6实时采集的气体压力信息，通过控制泄气控制阀3的开度，通过气囊织袋1的泄气吸收碰撞能量，调节气囊织袋1内部气体的压力。使乘员在不发生二次碰撞的情况下，提供给乘员最大程度的保护。

（5）在校车到达目的地时，当行驶结束后，通过调整总开关9、通过ECU7控制泄气控制阀3，使气囊织袋1中的空气排出至大气，气囊织袋1在卷簧4的作用下收回盒体5中。

Claims (5)

1.校车用主动式儿童安全气囊装置，其特征在于，包括气囊系统、ECU（7）、分别与ECU（7）相连的总开关（9）、压力分布传感器（10）和车速传感器（8），所述压力分布传感器（10）装于椅座坐垫上，车速传感器（8）装于车轮轴上，所述气囊系统包括气囊织袋（1）、收纳装置、进气控制阀（2）、泄气控制阀（3）、气体压力传感器（6）、供气装置（11），气囊织袋（1）能够收纳于收纳装置中，进气控制阀（2）、泄气控制阀（3）分别用于控制气囊织袋（1）的进气和泄气，所述进气控制阀（2）通过进气管路与供气装置（11）相连通，收纳装置固定在椅座椅背的背面，所述气体压力传感器（6）位于气囊织袋（1）内部、且与控制器相连，所述供气装置（11）为压缩空气的供应装置。

2.根据权利要求1所述的校车用主动式儿童安全气囊装置，其特征在于，所述收纳装置包括卷簧（4）、盒体（5），气囊织袋（1）的一边与卷簧（4）连接，卷簧（4）装于盒体（5）内，气囊织袋（1）的其他边与盒体（5）相连，所述进气控制阀（2）、泄气控制阀（3）、气体压力传感器（6）固定在盒体（5）上。

3.根据权利要求1所述的校车用主动式儿童安全气囊装置，其特征在于，所述供气装置（11）为空气压缩机。

4.权利要求1所述的校车用主动式儿童安全气囊装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）在车辆行驶前，通过压力分布传感器（10）检测座椅上的乘员对座椅的压力、并传输至ECU（7），ECU（7）根据压力值判断乘员是否为儿童乘员，若是儿童，决定校车用主动式儿童安全气囊装置工作；

（2）校车开始行驶以后，车速传感器（8）实时采集车辆的行驶速度、并传输至ECU（7）与设定的阈值进行比较，当车速超过设定的阈值时，ECU（7）控制进气控制阀（2）打开，供气装置（11）通过进气控制阀（2）向气囊织袋（1）充气，气囊织袋（1）展开；

（3）气囊织袋（1）内部的气体压力传感器（6）实时检测气囊织袋（1）内的气压、并发送至ECU（7），当气囊织袋（1）内的气压达到预设值后，关闭进气控制阀（2）；

（4）当ECU（7）根据车速传感器（8）实时采集的车辆行驶速度判定车辆急刹或发生碰撞时，儿童乘员与气囊织袋（1）发生接触时，ECU（7）根据气体压力传感器（6）实时采集的气体压力信息，通过控制泄气控制阀（3）的开度调节气囊织袋（1）内部气体的压力；

（5）当行驶结束后，通过调整总开关（9）、通过ECU（7）控制泄气控制阀（3），使气囊织袋（1）中的气体排出，全气囊织袋（1）在卷簧的回收力作用下收纳于收纳装置中。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述步骤（1）中还包括利用压力分布传感器（10）采集儿童乘员的体重、并传输至ECU（7）的步骤；所述步骤（3）中充入气囊织袋（1）内部的气体压力根据儿童乘员体重而定，儿童乘员体重与气体压力值的具体对应关系根据不同体重儿童的仿真实验测定。

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