CN103434496B - 一种针对雨天的汽车安全停车装置及确保停车安全的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种针对雨天的汽车安全停车装置及确保停车安全的方法，其中，所述停车装置包括充气单元和控制单元，所述充气单元包括气囊、气囊固定座、气瓶、电磁阀以及气管；其中，所述充气单元的气囊为两个，分别设置于汽车底盘中部左右两侧固定的气囊固定座凹槽中，所述气瓶通过所述气管以及电磁阀与气囊连接；所述控制单元包括水位探测器和微处理器，其中，所述水位探测器用于检测水位信号，并将该水位信号输送给微处理器；所述微处理器用于接收水位探测器的水位信号并输出控制信号控制所述电磁阀工作。本发明的汽车安全停车装置及确保停车安全的方法具有该装置具有对汽车的越障通过性影响小、自动化程度高、安全性及可靠性好等优点。

Description

一种针对雨天的汽车安全停车装置及确保停车安全的方法

技术领域

本发明涉及一种保护汽车安全的装置及方法，具体涉及一种针对雨天的汽车安全停车装置及确保停车安全的方法。

背景技术

随着汽车保有量的增加，汽车的安全事故已成为世界性社会问题，不仅道路交通事故多引起人员伤亡数量不断增加，而且在多雨积水地区引起的汽车被水淹事件也在不断发生。例如，2011年5、6月份广东省广州等地区遭遇特大暴雨袭击，根据广东省保监局最新统计数据，广东保险业共接受近日暴雨灾害相关保险报案数22211件，初步估计损失金额4.27亿元。其中，涉及车险报案数1.824万件，初步估计损失金额1.7亿元，可见下雨天汽车的安全停车问题尤为凸显，针对多雨的南方地区设计一种针对雨天的汽车安全停车装置，在保护车主爱车、提高汽车自动化的同时，必将给社会带来较大的经济效益。

目前对下雨天汽车的安全停车问题研究非常少，主要集中在安全水位和发动机防进水的研究上，但汽车的电气系统和内饰一旦被水淹，对汽车也是灾难性的后果。所以对汽车进行全方位的保护非常重要，针对雨天汽车停车主动安全研究有：汽车防水淹雨衣，利用软质耐磨防水材料，在遇到暴雨水位上涨时给汽车穿上雨衣；汽车防水淹安全气囊装置，利用布置在汽车底盘多个气囊进行充气，利用浮力使汽车浮上来，并借助底盘的锚钩组件稳定车体。前者要求人必须在雨水到达危险水位前给汽车套上防水材料，而往往是停车后人离开现场，即使人在现场，大部分情况完全可以把汽车开走，所以该方案对汽车的防水淹安全停车问题起到的作用非常有限；后者显然没有充分考虑汽车的通过性及自动化，在汽车底盘周围布置多个气囊和锚钩组件，会占用不少地盘空间，同时在整套装置的自动化程度和工作参数指标设计上不足。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种针对雨天的汽车安全停车装置，该装置具有对汽车的越障通过性影响小、自动化程度高、安全性及可靠性好等优点。

本发明解决上述技术问题的技术方案为：

一种针对雨天的汽车安全停车装置，其特征在于，包括充气单元和控制单元，其中：

所述充气单元包括气囊、气囊固定座、气瓶、电磁阀以及气管；其中，所述充气单元的气囊为两个，分别设置于汽车底盘中部左右两侧固定的气囊固定座凹槽中，所述气瓶通过所述气管以及电磁阀与气囊连接；

所述控制单元包括水位探测器和微处理器，其中，所述水位探测器用于检测水位信号，并将该水位信号输送给微处理器；所述微处理器用于接收水位探测器的水位信号并输出控制信号控制所述电磁阀工作。

本发明的一个优选方案，其中，所述气囊的中部呈圆柱形，两端呈圆锥形；所述气囊固定座上的凹槽的横截面为与所述气囊的圆柱形部分相匹配的圆弧形。

本发明的一个优选方案，其中，所述两个气囊固定座的中心与汽车质心在地面的投影位于同一直线上；所述气瓶设置于汽车后尾箱内，该气瓶的输出口位于两气囊固定座的中心之间的连线的中垂线上。

本发明的一个优选方案，其中，所述气囊的底面上设有阵列凸起颗粒。

本发明的一个优选方案，其中，所述气囊固定座上设有与气管连接的中心孔，所述气囊上的充气嘴与所述中心孔连接；所述气瓶的周围设有弹性缓冲物。

本发明的一个优选方案，其中，还包括用于切换控制单元电路和汽车点火主电路的切换开关，该切换开关与汽车启动钥匙连接，当汽车启动钥匙处于点火位置时，该切换开关断开控制单元电路，当汽车启动钥匙处于熄火位置时，该切换开关接通控制单元电路。

本发明的一个优选方案，其中，所述水位探测器包括浮球、杠杆、接线头以及微处理器的信号输入电路，其中，所述浮球和接线头分别设置于杠杆的一端，杠杆的中部与汽车底盘连接形成支点；自然状态下，所述杠杆中浮球一端位于下方，接线头一端位于上方；当水位上涨推起浮球时，接线头一端向下接通微处理器的信号输入电路。

本发明的一个优选方案，其中，所述控制单元还与汽车的报警电路连接。

一种利用上述针对雨天的汽车安全停车装置实现的确保停车安全的方法，其特征在于，包括以下步骤：

当水位上涨使汽车处于危险高度时，水位探测器检测到该水位信号，并将该水位危险信号传输给未处理器，微处理器输出控制信号，控制电磁阀打开，气囊开始充气，将车身升高到安全高度后，电磁阀关闭。

本发明的确保停车安全的方法的一个优选方案，其中，所述气囊从充气开始到充气完全膨胀的充气过程共分三次进行：

(1)当水位探测器首次检测到汽车处于危险高度时，微处理器控制电磁阀打开，进行第一次充气，向气囊充入一定量的气体后，微处理器控制电磁阀关闭；

(2)第一次充气完毕后，水位探测器如果检测到汽车到达安全高度，微处理器控制电磁阀保持关闭状态；水位探测器如果检测到汽车仍处于危险高度，或者第一次充气使得汽车到达安全高度后，由于水位继续上涨使得汽车又处于危险高度时，微处理器控制电磁阀打开，进行第二次充气，向气囊充入一定量的气体后，微处理器控制电磁阀关闭；

(3)第二次充气完毕后，水位探测器如果检测到汽车到达安全高度，微处理器控制电磁阀保持关闭状态；水位探测器如果检测到汽车仍处于危险高度，或者第二次充气使得汽车到达安全高度后，由于水位继续上涨使得汽车又处于危险高度时，微处理器控制电磁阀打开，进行第三次充气，向气囊充入一定量的气体后，微处理器控制电磁阀关闭。

本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：

1、本发明中，通过控制单元的水位探测器自动检测水位，当水位高到影响汽车安全时，控制充气单元中的气囊充气，将汽车抬起至安全高度，从而确保汽车安全。由此可见，本发明的针对雨天的汽车安全停车装置的自动化程度、安全性以及可靠性大大提高，可带来巨大的社会经济效益。相比现有的汽车防水淹雨衣，本发明的自动化程度高、工作效率高，效果明显，可以更大程度实现汽车在停车时的自我保护功能，具有技术手段简便易行、造价低廉、工作效率高、安全可靠等优点。

2、本发明中，所述气囊设置于气囊固定座的凹槽内，不工作时，气囊藏于凹槽内，从而不影响汽车的通过性。

3、本发明适用范围广，特别是对于多雨的南方地区，可以大大减少汽车被水淹事件，减少社会经济损失。

附图说明

图1为本发明的针对雨天的汽车安全停车装置的工作流程图。

图2为本明的针对雨天的汽车安全停车装置中气囊以及气瓶的布置位置示意图。

图3为本发明的针对雨天的汽车安全停车装置中气囊的结构示意图。

图4为本发明的针对雨天的汽车安全停车装置中气囊和气囊固定座的结构示意图。

图5为本发明的针对雨天的汽车安全停车装置中切换开关的工作原理示意图。

图6为本发明的针对雨天的汽车安全停车装置中水位探测器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

参见图1～图6，本发明的针对雨天的汽车安全停车装置，主要由充气单元和控制单元组成。其中，所述充气单元包括气囊4、气囊固定座3、气瓶5、电磁阀以及气管；其中，所述充气单元的气囊4为两个，分别设置于汽车底盘1中部左右两侧固定的气囊固定座3凹槽3-2中，所述气瓶5通过所述气管以及电磁阀与气囊4连接；所述控制单元包括水位探测器和微处理器，其中，所述水位探测器用于检测水位信号，并将该水位信号输送给微处理器；所述微处理器用于接收水位探测器的水位信号并输出控制信号控制所述电磁阀工作。

所述气囊4采用丹尼尔聚酯纤维织物制成，两面设有PVC镀层。所述气囊4的中部呈圆柱形，两端呈圆锥形；所述气囊固定座3上的凹槽3-2的横截面为与所述气囊4的圆柱形部分相匹配的圆弧形，气囊4与凹槽3-2之间采用粘接形成一体，气囊4的轴线方向平行于汽车的长度方向。上述结构中，采用圆柱形的作用在于，可增大气囊4的受力面积、保证受力均匀，对气囊4起到固定导轨作用，同时方便拆卸安装；采用锥形的作用在于减少停车时水的冲击力，确保原地驻车性能。

参见图3，所述气囊4的底面上设有由橡胶制成的阵列凸起颗粒4-1，其表面粗糙加工。采用该方案的目的在于，汽车在气囊4充气被抬起时，由于在水中具有一定的浮力，可能会在水的冲击下移动，所以现有技术中通常采用锚钩等装置将汽车与地面固定，这显然存在结构复杂、操作不便的缺点，而采用上述技术方案后，由于设置了阵列凸起颗粒4-1，该阵列凸起颗粒4-1的末端较尖，能够与底面充分接触，因此增大了气囊4与底面之间的摩擦系数，增大了最大静摩擦力，通过合理设置阵列凸起颗粒4-1的形状和数量，使得摩擦系数足够大，便可以确保汽车不会被水冲走，提高原地驻车性能，省去锚钩等结构；此外，设置阵列凸起颗粒4-1有利于将位于气囊4下部的水排出，从而不会因为气囊4下部围困有部分积水而对气囊4产生浮力，对提高原地驻车性能同样具有积极作用。所述阵列凸起颗粒4-1可根据具体情况灵活设置，如气囊4压水时有大量积水形成水层隔在气囊4底部和路面之间，把阵列凸起颗粒4-1的接地面积变小，即凸粒变尖，使其挤水排水效果更明显，与地面接触更好，同时增加凸粒数目，保证了在每个凸粒接地面积减小情况下，总面积基本不变，把硬底的磨损减到最小。所述的气囊4采用锥形两端，有利于减少汽车驻车时所受的雨水冲击力。

参见图2，在汽车的底盘1，所述两个气囊固定座3的中心与汽车质心2在地面的投影位于同一直线上；所述气瓶5设置于汽车后尾箱内，该气瓶5的输出口位于两气囊固定座3的中心之间的连线的中垂线上。采用该技术方案的目的在于，通过两个气囊4便可将汽车升起并保持平衡，使得气囊4的数量减少到最少；同时，气瓶5到两个气囊4之间的气管的长度相同，使得充气过程中两个气囊4同步地充气，使得汽车平稳地升起。

参见图2和图4，所述气囊固定座3上设有与气管连接的中心孔3-1，所述气囊4上的充气嘴与该中心孔3-1连接。该中心孔3-1采用ISO7/1标准管螺纹，是一种用螺纹密封的椎管螺纹，其牙型角55°，牙细而浅，可以避免过削弱管壁，内外径无间隙，并做成圆顶，用这种螺纹不加填料或密封质就能防止渗漏。所述气瓶5采用公称容积13.4L，工作压力0～5Mpa的LWH203-13.4-15铝合金无缝气瓶5，安装固定在后尾箱，并用弹性缓冲物质包裹，减小汽车颠簸、追尾撞车、翻车等危险因素的影响；所述电磁阀采用型号为5231025的高压电磁阀，阀体材质是黄铜或不锈钢，密封材质：PTFE NER；所述的气管为Y型连接，一头连接气瓶5，另两头分别连接气囊固定座3上的螺纹孔，气管左右等距连接，保证充气过程车身的平衡。

参见图5，本发明的针对雨天的汽车安全停车装置还包括用于切换控制单元电路8和汽车点火主电路7的切换开关6，该切换开关6与汽车启动钥匙连接，当汽车启动钥匙处于点火位置时(即汽车点火主电路7接通)，该切换开关6断开控制单元电路8，当汽车启动钥匙处于熄火位置时(即汽车点火主电路7断开)，该切换开关6接通控制单元电路8。设置所述切换开关6的目的在于，保证停车熄火后本发明的装置才能工作，同时也避免在行驶过程气囊4意外打开的事故；由于发动机工作时进水会发生拉杆等致命故障，对车主和汽车不利，因此设置所述切换开关6后，本发明的停车装置只能在停车后才能正常工作。

参见图6，所述水位探测器包括浮球10、杠杆9、接线头11以及微处理器的信号输入电路12，其中，所述浮球10和接线头11分别设置于杠杆9的一端，杠杆9的中部连接于汽车底盘1上形成支点；自然状态下，由于浮球10较接线头11重，杠杆9中浮球10一端位于下方，接线头11一端位于上方；当水位上涨推起浮球10时，在杠杆9原理作用下，接线头11一端向下运动接通微处理器的信号输入电路12；信号输入电路12接通后，微处理器检测到该信号，从而控制电磁阀打开，气囊4充气。

所述控制单元还与汽车的报警电路连接，其目的在于，当水位涨高汽车遇险时，在信号输入电路接通的同时，控制单元接通报警电路，向车主发出报警信号。

参见图1，本发明的利用上述针对雨天的汽车安全停车装置实现的确保停车安全的方法，包括以下步骤：当水位上涨到一定高度使汽车处于危险高度时，水位探测器中的接线头接通微处理器的信号输入电路，微处理器检测到该信号，从而控制电磁阀打开一定时间T1，向气囊充气，将车身升高到安全高度后，电磁阀关闭；在接通信号输入电路的同时，控制单元接通报警电路，向车主发出报警信号。

参见图1，上述的确保停车安全的方法中，为了节约能源、安全性及考虑实际水位的高低不同的情况，所述气囊从充气开始到充气完全膨胀的充气过程共分三次进行，充气时，保持电磁阀开度一定，通过微处理器程序控制每次充气的时间，从而控制气囊的充气量，调节车身的上升高度。具体的充气过程如下：

(1)当水位探测器首次检测到汽车处于危险高度时，微处理器控制电磁阀打开一定时间，进行第一次充气，向气囊充入设定量的气体后，汽车车身升起一定高度，接着微处理器控制电磁阀关闭；

(2)第一次充气完毕后，水位探测器如果检测到汽车到达安全高度(即水位低于警戒线，包括水退、保持不变、继续上升但是仍位于警戒线以下的情况)，微处理器控制电磁阀保持关闭状态；水位探测器如果检测到汽车仍处于危险高度，或者第一次充气使得汽车到达安全高度后，由于水位继续上涨使得汽车又处于危险高度时，微处理器控制电磁阀打开，进行第二次充气，向气囊充入设定量的气体后，微处理器控制电磁阀关闭；

(3)第二次充气完毕后，水位探测器如果检测到汽车到达安全高度(即水位低于警戒线，包括水退、保持不变、继续上升但是仍位于警戒线以下的情况)，微处理器控制电磁阀保持关闭状态；水位探测器如果检测到汽车仍处于危险高度，或者第二次充气使得汽车到达安全高度后，由于水位继续上涨使得汽车又处于危险高度时，微处理器控制电磁阀打开，进行第三次充气，向气囊充入一定量的气体后，微处理器控制电磁阀关闭。

当三次充气完毕后，气囊到达了完全充气膨胀的状态，汽车被升起到最高的高度，系统停止工作。

上述充气过程中，气囊充气量的多少通过控制电磁阀的开启时间来控制。下面对上述汽车升起的时间进行分析，假设汽车升起的高度范围是0～400mm，亦即气囊完全充气膨胀后可将汽车太高400mm，气囊分三次进行充气。按一辆车1500kg算，每一次充气完成稳定后，整个系统受力平衡，并考虑了0.1Mpa大气压，因此每个气囊里面所需要的压力值为:0.10978Mpa。假设气体为理想气体，且整个充气过程是等温变化，因此由热力学公式P1V1＝P2V2，V1＝0.57m³，V2＝13.4×10﹣3m³，得出气瓶压力为P＝4.67Mpa。考虑到现实情况与理想状态的差距，所以适当增大安全系数，由此也进一步验证前面气瓶的选用规格符合性能要求。按电磁阀KV值＝8.5m³/h计算，根据上式可得该值折算成气囊体积为361.6m³/h,可得出充气时间t<5.67s，分三次充气，每次充气时间约为2秒。

所述的车身升起高度后，驻车性能分析：按所设计的气囊规格，假设其体积V<0.57m³，所以整个浸没时所受浮力为F浮<5.7×10³N(水密度10³kg/m³，g＝10m/s²，V＝0.57m³)，车重力G＝15×10³N，所以气囊跟地面之间压力F＝G-F浮>9.3×10³N，所以车跟地面最小摩擦力f＝7.44×10³N(当气囊还没被全淹没时，浮力比F浮小，相应的F增大，所以摩擦力会变大)。而平常汽车的驻车系统工作情况是：正常情况下，驻车制动力的总和不应小于该车在测试状态下整车重量的20％；对总质量为装备质量1.2倍以下的车辆，此值为15％。所以所需最大制动力F1＝15×10³×20％＝3×10³N<7.44×10³N，由此得出该气囊的设计是符合汽车安全停驻在原位要求的。

上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，例如，所述气囊充气的过程也可以分成两次、四次等方式进行；总之，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种针对雨天的汽车安全停车装置，其特征在于，包括充气单元和控制单元，其中：

所述充气单元包括气囊、气囊固定座、气瓶、电磁阀以及气管；其中，所述充气单元的气囊为两个，分别设置于汽车底盘中部左右两侧固定的气囊固定座凹槽中，所述气瓶通过所述气管以及电磁阀与气囊连接；

所述控制单元包括水位探测器和微处理器，其中，所述水位探测器用于检测水位信号，并将该水位信号输送给微处理器；所述微处理器用于接收水位探测器的水位信号并输出控制信号控制所述电磁阀工作。

2.根据权利要求1所述的针对雨天的汽车安全停车装置，其特征在于，所述气囊的中部呈圆柱形，两端呈圆锥形；所述气囊固定座上的凹槽的横截面为与所述气囊的圆柱形部分相匹配的圆弧形。

3.根据权利要求1所述的针对雨天的汽车安全停车装置，其特征在于，所述两个气囊固定座的中心与汽车质心在地面的投影位于同一直线上；所述气瓶设置于汽车后尾箱内，该气瓶的输出口位于两气囊固定座的中心之间的连线的中垂线上。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的针对雨天的汽车安全停车装置，其特征在于，所述气囊的底面上设有阵列凸起颗粒。

5.根据权利要求1所述的针对雨天的汽车安全停车装置，其特征在于，所述气囊固定座上设有与气管连接的中心孔，所述气囊上的充气嘴与所述中心孔连接；所述气瓶的周围设有弹性缓冲物。

6.根据权利要求1所述的针对雨天的汽车安全停车装置，其特征在于，所述控制单元还包括用于切换控制单元电路和汽车点火主电路的切换开关，该切换开关与汽车启动钥匙连接，当汽车启动钥匙处于点火位置时，该切换开关断开控制单元电路，当汽车启动钥匙处于熄火位置时，该切换开关接通控制单元电路。

7.根据权利要求1所述的针对雨天的汽车安全停车装置，其特征在于，所述水位探测器包括浮球、杠杆、接线头以及微处理器的信号输入电路，其中，所述浮球和接线头分别设置于杠杆的一端，杠杆的中部与汽车底盘连接形成支点；自然状态下，所述杠杆中浮球一端位于下方，接线头一端位于上方；当水位上涨推起浮球时，接线头一端向下接通微处理器的信号输入电路。

8.一种利用权利要求1中所述针对雨天的汽车安全停车装置实现的确保停车安全的方法，其特征在于，包括以下步骤：

当水位上涨使汽车处于危险高度时，水位探测器检测到该水位信号，并将该水位危险信号传输给微处理器，微处理器输出控制信号，控制电磁阀打开，气囊开始充气，将车身升高到安全高度后，电磁阀关闭。

9.根据权利要求8所述的确保停车安全的方法，其特征在于，所述气囊从充气开始到充气完全膨胀的充气过程共分三次进行：

(1)当水位探测器首次检测到汽车处于危险高度时，微处理器控制电磁阀打开，进行第一次充气，向气囊充入一定量的气体后，微处理器控制电磁阀关闭；

(2)第一次充气完毕后，水位探测器如果检测到汽车到达安全高度，微处理器控制电磁阀保持关闭状态；水位探测器如果检测到汽车仍处于危险高度，或者第一次充气使得汽车到达安全高度后，由于水位继续上涨使得汽车又处于危险高度时，微处理器控制电磁阀打开，进行第二次充气，向气囊充入一定量的气体后，微处理器控制电磁阀关闭；

(3)第二次充气完毕后，水位探测器如果检测到汽车到达安全高度，微处理器控制电磁阀保持关闭状态；水位探测器如果检测到汽车仍处于危险高度，或者第二次充气使得汽车到达安全高度后，由于水位继续上涨使得汽车又处于危险高度时，微处理器控制电磁阀打开，进行第三次充气，向气囊充入一定量的气体后，微处理器控制电磁阀关闭。