CN111231884A - 一种主动式儿童气囊背心装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主动式儿童气囊背心装置及其控制方法，包括背心本体、拉链、锁扣A、锁扣B、锁扣C、锁扣D、锁扣舌A、锁扣舌B、锁扣舌C、锁扣舌D、织带A、织带B、织带C、织带D、卷收机构、收紧机构、泄气控制机构、充气口、旋钮、压力传感器、车速传感器、侧倾角度传感器、侧向力传感器、总开关、信息存储单元、ECU。在儿童上车前，随车工作人员将儿童的身高、体重信息输入信息存储单元，ECU根据信息存储单元中儿童的身高、体重信息，控制卷收机构工作；ECU实时控制泄气控制机构的开启、关闭以及开度；ECU接收压力传感器、车速传感器、侧倾角度传感器、侧向力传感器的探测信息，作为判断、控制依据。本发明能有效避免或减轻儿童伤害。

Description

一种主动式儿童气囊背心装置及其控制方法

技术领域

本发明属于汽车安全领域，尤其涉及一种主动式儿童气囊背心装置及其控制方法。

背景技术

校车作为接送儿童上、下学的主要交通工具，其碰撞安全性日益受到社会的广泛关注。目前，校车上配备的约束装置主要是安全带(包括二点式安全带或三点式安全带)。

当校车发生正面碰撞时，由于安全带与儿童胸部、腹部等部位的接触面积较小，安全带本身会对儿童胸部、腹部等部位产生较大的挤压力，加之儿童骨骼与肌肉发育不完全，从而易造成儿童伤害；此外，由于儿童天性活泼好动，在乘坐校车时，经常出现“离位”坐姿，这使得安全带的保护效果大幅降低，甚至会对“离位”坐姿儿童造成额外的严重伤害。

当校车发生侧倾、翻滚、侧面碰撞时，安全带的保护效果欠佳，无法有效束缚儿童的运动，导致儿童离开原乘坐位置，与其他人员或物体发生剧烈碰撞；同样安全带会对“离位”坐姿儿童造成额外的严重伤害。

发明内容

针对上述情况，本发明提供一种主动式儿童气囊背心装置及其控制方法，当校车发生正面碰撞、侧倾、翻滚、侧面碰撞时，能够有效保护儿童乘员。

本发明是通过以下技术方案实现上述目的的：

本发明所述的一种主动式儿童气囊背心装置包括背心本体、拉链、锁扣A、锁扣B、锁扣C、锁扣D、锁扣舌A、锁扣舌B、锁扣舌C、锁扣舌D、织带A、织带B、织带C、织带D、卷收机构、收紧机构、泄气控制机构、充气口、旋钮、压力传感器、车速传感器、侧倾角度传感器、侧向力传感器、总开关、信息存储单元、控制器(简称“ECU”)。

所述背心本体由织物制成，其外形呈扁平状，内部呈中空结构；向背心本体内部充入气体后，背心本体膨胀为气囊背心；背心本体的前部设有拉链，拉链便于儿童快捷穿上、脱下背心本体或气囊背心；背心本体的右侧偏下位置设置有充气口，充气口与背心本体的中空部分相连通，通过充气口，可向背心本体内部充入气体；充气口外有一旋钮，该旋钮对充气口起密封作用。

所述锁扣A、锁扣B分别安装于背心本体上部后方的左、右两侧，所述锁扣C、锁扣D分别安装于背心本体左、右两侧的后下方。

所述卷收机构包括卷收装置A、卷收装置B、卷收装置C、卷收装置D；卷收装置A、卷收装置B、卷收装置C、卷收装置D分别安装于座椅靠背内部的左上角、右上角、左下角、右下角，分别与织带A、织带B、织带C、织带D的一端相连接，用于储存、回收、释放织带A、织带B、织带C、织带D，以及限定织带A、织带B、织带C、织带D的最大伸长量。所述织带A、织带B、织带C、织带D的另一端分别与锁扣舌A、锁扣舌B、锁扣舌C、锁扣舌D相连接。当锁扣舌A、锁扣舌B、锁扣舌C、锁扣舌D位于初始位置时，其与靠背外表面相接触。当锁扣舌A、锁扣舌B、锁扣舌C、锁扣舌D分别插入锁扣A、锁扣B、锁扣C、锁扣D中时，两两固定连接，同时织带A、织带B、织带C、织带D与背心本体相连接。

所述收紧机构包括收紧装置A、收紧装置B、收紧装置C、收紧装置D；收紧装置A、收紧装置B、收紧装置C、收紧装置D分别与卷收装置A、卷收装置B、卷收装置C、卷收装置D相连接，用于控制卷收装置A、卷收装置B、卷收装置C、卷收装置D快速回收织带A、织带B、织带C、织带D。

所述泄气控制机构包括泄气控制阀A、泄气控制阀B、泄气控制阀C、泄气控制阀D；泄气控制阀A、泄气控制阀B分别安装于拉链中部的左、右两侧，泄气控制阀C、泄气控制阀D分别安装于背心本体左、右两侧的居中位置；泄气控制阀A、泄气控制阀B、泄气控制阀C、泄气控制阀D用于排出气囊背心内部的气体，且泄气控制阀A、泄气控制阀B、泄气控制阀C、泄气控制阀D的开度可调；通常情况下，泄气控制阀A、泄气控制阀B、泄气控制阀C、泄气控制阀D处于“关闭”状态。

所述压力传感器安装于座椅坐垫内部，用于探测乘员对坐垫的压力，并将探测信息发送至ECU。

所述车速传感器安装于车身上，用于实时探测车辆的行驶车速，并将探测信息发送至ECU。

所述侧倾角度传感器、侧向力传感器安装于车身上，分别用于实时探测车辆的侧倾角度、所受侧向撞击力，并将探测信息发送至ECU。

所述信息存储单元安装于座椅中，用于存储儿童的身高、体重等信息。

所述ECU以不同的端口分别连接卷收机构、收紧机构、泄气控制机构、压力传感器、车速传感器、侧倾角度传感器、侧向力传感器、总开关、信息存储单元；ECU对卷收机构、收紧机构、泄气控制机构进行控制；在儿童上车前，随车工作人员将儿童的身高、体重信息输入信息存储单元，ECU根据信息存储单元中儿童的身高、体重信息，控制卷收机构工作；ECU实时控制泄气控制机构的开启、关闭以及开度；ECU接收压力传感器、车速传感器、侧倾角度传感器、侧向力传感器的探测信息，作为判断、控制依据。

优选地，在儿童上车前，随车工作人员利用气泵，通过充气口，将适量空气充入背心本体中，使背心本体膨胀为气囊背心；充气量由儿童的身高、体重信息确定，以当校车发生正面碰撞、侧倾、翻滚、侧面碰撞时，最大程度地保护儿童安全。

为达到本发明的保护效果，本发明的控制方法如下：

(1)驾驶员启动总开关；在上车前，儿童穿上背心本体；

(2)随车工作人员首先根据儿童的身高、体重信息，通过充气口，向背心本体内部充入适量空气，从而使得背心本体膨胀为气囊背心，其后将儿童的身高、体重信息输入指定座椅的信息存储单元；

(3)儿童在指定座椅上入座，此座椅的信息存储单元中已有入座儿童的身高、体重信息；当儿童乘坐在座椅上时，压力传感器探测儿童对坐垫的压力，并将探测信息发送至ECU；若ECU根据压力传感器的探测信息，判定有儿童入座时，则ECU决定本发明所述的一种主动式儿童气囊背心装置启动；

(4)随车人员或儿童首先向前拉动锁扣舌A、锁扣舌B、锁扣舌C、锁扣舌D，随之从卷收装置A、卷收装置B、卷收装置C、卷收装置D中拉出织带A、织带B、织带C、织带D，其后将锁扣舌A、锁扣舌B、锁扣舌C、锁扣舌D分别插入锁扣A、锁扣B、锁扣C、锁扣D中，使两两固定连接，同时织带A、织带B、织带C、织带D与气囊背心相连接；

(5)ECU根据儿童的身高、体重信息，控制卷收装置A、卷收装置B、卷收装置C、卷收装置D工作，使其限定织带A、织带B、织带C、织带D的最大伸长量，从而限制儿童的“离位”坐姿与“离位”程度；

(6)校车开始行驶以后，车速传感器、侧倾角度传感器、侧向力传感器分别实时探测车辆的行驶速度、侧倾角度、所受侧向撞击力，并将探测信息发送至ECU；

(7)ECU根据车速传感器的探测信息，计算出车辆的减速度，若车辆的减速度超过某阈值时，则ECU判定校车发生正面碰撞。当校车发生正面碰撞时，一方面，织带A、织带B、织带C、织带D以及气囊背心共同约束儿童的向前冲撞，在约束过程中，相比于安全带，气囊背心与儿童胸部、腹部等部位的接触面积显著增大，从而避免因约束装置挤压儿童胸部、腹部等部位，而造成的伤害；另一方面，ECU根据车辆的减速度与儿童的身高、体重信息，实时控制泄气控制阀A，泄气控制阀B，泄气控制阀C，泄气控制阀D的开度，使得气囊背心中的空气外泄，从而吸收儿童的前冲能量；最终有效避免或减轻儿童伤害；

(8)若ECU根据侧倾角度传感器的探测信息，判定校车发生侧倾或翻滚时，ECU触发收紧装置A，收紧装置B，收紧装置C，收紧装置D工作，收紧装置A，收紧装置B，收紧装置C，收紧装置D分别作用于卷收装置A、卷收装置B、卷收装置C、卷收装置D，使得卷收装置A、卷收装置B、卷收装置C、卷收装置D迅速回收全部的织带A、织带B、织带C、织带D，从而将儿童束缚在靠背、坐垫表面，以防止校车侧倾或翻滚过程中，儿童离开座椅，与其他人员或物体发生剧烈碰撞；同时气囊背心本身能够减小其他人员或物体对儿童的撞击力；最终有效避免或减轻儿童伤害；

(9)若ECU根据侧向力传感器的探测信息，判定校车发生侧面碰撞时，首先，ECU触发收紧装置A，收紧装置B，收紧装置C，收紧装置D工作，收紧装置A，收紧装置B，收紧装置C，收紧装置D分别作用于卷收装置A、卷收装置B、卷收装置C、卷收装置D，使得卷收装置A、卷收装置B、卷收装置C、卷收装置D迅速回收全部的织带A、织带B、织带C、织带D，从而将儿童束缚在靠背、坐垫表面，以降低儿童对其他人员或物体的撞击力；其次，ECU先保持泄气控制阀C、泄气控制阀D处于“关闭”状态，从而使得气囊背心的左、右两侧保持膨胀，从而减小其他人员或物体对儿童身体侧面的撞击力，ECU再根据校车所受侧向撞击力与儿童的身高、体重信息，实时控制泄气控制阀A、泄气控制阀B的开度，使得气囊背心中的空气外泄，从而吸收儿童所受的侧面撞击能量；最终有效避免或减轻儿童伤害；

(10)当校车正面碰撞、侧倾、翻滚、侧面碰撞结束后，儿童拉下拉链，即可迅速逃离事故车辆；ECU控制泄气控制阀A、泄气控制阀B、泄气控制阀C、泄气控制阀D处于“关闭”状态；驾驶员关闭总开关，控制本发明所述的一种主动式儿童气囊背心装置关闭；当本发明所述的一种主动式儿童气囊背心装置关闭后，随行工作人员首先使锁扣舌A、锁扣舌B、锁扣舌C、锁扣舌D脱离锁扣A、锁扣B、锁扣C、锁扣D，即可取下背心本体或气囊背心，此时，卷收装置A、卷收装置B、卷收装置C、卷收装置D回收全部的织带A、织带B、织带C、织带D，锁扣舌A、锁扣舌B、锁扣舌C、锁扣舌D恢复初始位置；其后拧开密封充气口的旋钮，即可排空气囊背心中的气体，使得气囊背心重新恢复为扁平的背心本体，以便下次重复使用；

(11)当校车未发生碰撞事故，到达目的地时，儿童使锁扣舌A、锁扣舌B、锁扣舌C、锁扣舌D脱离锁扣A、锁扣B、锁扣C、锁扣D，即可下车，此时，卷收装置A、卷收装置B、卷收装置C、卷收装置D回收全部的织带A、织带B、织带C、织带D，锁扣舌A、锁扣舌B、锁扣舌C、锁扣舌D恢复初始位置；下车后，儿童拧开密封充气口的旋钮，即可排空气囊背心中的气体，使得气囊背心重新恢复为扁平的背心本体，以便下次重复使用；驾驶员关闭总开关，控制本发明所述的一种主动式儿童气囊背心装置关闭。

本发明的有益效果：

1、本发明所述的一种主动式儿童气囊背心装置，通过气囊背心、卷收机构、收紧机构、泄气控制机构、压力传感器、车速传感器、侧倾角度传感器、侧向力传感器、信息存储单元、ECU等的协同工作，提高儿童乘车安全性。

2、当校车发生正面碰撞时，增大约束装置与儿童身体的接触面积，约束儿童的向前冲撞；同时吸收儿童的前冲能量；最终有效避免或减轻儿童伤害。

3、当校车发生侧倾或翻滚时，将儿童束缚在靠背、坐垫表面，以防止校车侧倾或翻滚过程中，儿童离开座椅，与其他人员或物体发生剧烈碰撞；同时减小其他人员或物体对儿童的撞击力；最终有效避免或减轻儿童伤害。

4、当校车发生侧面碰撞时，一方面将儿童束缚在靠背、坐垫表面，以降低儿童对其他人员或物体的撞击力；另一方面减小其他人员或物体对儿童身体侧面的撞击力，吸收儿童所受的侧面撞击能量；最终有效避免或减轻儿童伤害。

5、气囊背心在使用前先充气，在碰撞时泄气。

6、根据儿童的身高和体重决定充气量；并且儿童的身高和体重信息存储在信息存储单元内，并可实时手动输入更新。

附图说明

图1为背心本体、拉链、锁扣A、锁扣B、锁扣D、织带A、织带B、织带D、充气口的结构示意图；

图2为背心本体、拉链、锁扣A、锁扣B、锁扣C、织带A、织带B、织带C的结构示意图；

图3为锁扣A、锁扣B、锁扣C、锁扣D、织带A、织带B、织带C、织带D、锁扣舌A、锁扣舌B、锁扣舌C、锁扣舌D的结构示意图；

图4为本发明的控制示意图。

图中标号名称为：1、背心本体；2、拉链；31、锁扣A；32、锁扣B；33、锁扣C；34、锁扣D；41、锁扣舌A；42、锁扣舌B；43、锁扣舌C；44、锁扣舌D；51、织带A；52、织带B；53、织带C；54、织带D；61、卷收装置A；62、卷收装置B；63、卷收装置C；64、卷收装置D；71、收紧装置A；72、收紧装置B；73、收紧装置C；74、收紧装置D；81、泄气控制阀A；82、泄气控制阀B；83、泄气控制阀C；84、泄气控制阀D；9、充气口；10、压力传感器；11、车速传感器12、侧倾角度传感器；13、侧向力传感器；14、总开关；15、信息存储单元；16、ECU。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

一种主动式儿童气囊背心装置包括背心本体1、拉链2、锁扣A31、锁扣B32、锁扣C33、锁扣D34、锁扣舌A41、锁扣舌B42、锁扣舌C43、锁扣舌D44、织带A51、织带B52、织带C53、织带D54、卷收机构、收紧机构、泄气控制机构、充气口9、旋钮、压力传感器10、车速传感器11、侧倾角度传感器12、侧向力传感器13、总开关14、信息存储单元15、ECU16。

背心本体1外形呈扁平状，内部呈中空结构，由摩擦系数小、耐划伤的织物制成；向背心本体1内部充入气体后，背心本体1膨胀为气囊背心；背心本体1的前部设有拉链2，拉链2便于儿童快捷穿上、脱下背心本体1或气囊背心。

锁扣A31、锁扣B32分别安装于背心本体1上部后方的左、右两侧，锁扣C33、锁扣D34分别安装于背心本体1左、右两侧的后下方，锁扣A31，锁扣B32，锁扣C33，锁扣D34的结构与尺寸相同。

背心本体1的右侧偏下位置设置有充气口9，充气口9与背心本体1的中空部分相连通，通过充气口9，可向背心本体1内部充入气体；充气口9外有一旋钮，该旋钮对充气口9起密封作用。

卷收机构包括卷收装置A61、卷收装置B62、卷收装置C63、卷收装置D64；卷收装置A61、卷收装置B62、卷收装置C63、卷收装置D64分别安装于座椅靠背内部的左上角、右上角、左下角、右下角，分别与织带A51、织带B52、织带C53、织带D54的一端相连接，用于储存、回收、释放织带A51、织带B52、织带C53、织带D54，以及限定织带A51、织带B52、织带C53、织带D54的最大伸长量。织带A51、织带B52、织带C53、织带D54的另一端分别与锁扣舌A41、锁扣舌B42、锁扣舌C43、锁扣舌D44相连接。当锁扣舌A41、锁扣舌B42、锁扣舌C43、锁扣舌D44位于初始位置时，其与靠背外表面相接触。当锁扣舌A41、锁扣舌B42、锁扣舌C43、锁扣舌D44分别插入锁扣A31、锁扣B32、锁扣C33、锁扣D34中时，两两固定连接，同时织带A51、织带B52、织带C53、织带D54与背心本体相连接。

收紧机构包括收紧装置A71、收紧装置B72、收紧装置C73、收紧装置D74；收紧装置A71、收紧装置B72、收紧装置C73、收紧装置D74分别与卷收装置A61、卷收装置B62、卷收装置C63、卷收装置D64相连接，用于控制卷收装置A61、卷收装置B62、卷收装置C63、卷收装置D64快速回收织带A51、织带B52、织带C53、织带D54。

泄气控制机构包括泄气控制阀A81、泄气控制阀B82、泄气控制阀C83、泄气控制阀D84；泄气控制阀A81、泄气控制阀B82分别安装于拉链2中部的左、右两侧，泄气控制阀C83、泄气控制阀D84分别安装于背心本体1左、右两侧的居中位置；泄气控制阀A81、泄气控制阀B82、泄气控制阀C83、泄气控制阀D84用于排出气囊背心内部的气体，且泄气控制阀A81、泄气控制阀B82、泄气控制阀C83、泄气控制阀D84的开度可调；通常情况下，泄气控制阀A81、泄气控制阀B82、泄气控制阀C83、泄气控制阀D84处于“关闭”状态。

压力传感器10安装于座椅坐垫内部，用于探测乘员对坐垫的压力，并将探测信息发送至ECU16。

车速传感器11安装于车身上，用于实时探测车辆的行驶车速，并将探测信息发送至ECU16。

侧倾角度传感器12、侧向力传感器13安装于车身上，分别用于实时探测车辆的侧倾角度、所受侧向撞击力，并将探测信息发送至ECU16。

信息存储单元15安装于座椅中，用于存储儿童的身高、体重等信息。

ECU16是本发明装置的核心，可集成在校车的中央处理器中。ECU16以不同的端口分别连接卷收装置A61、卷收装置B62、卷收装置C63、卷收装置D64、收紧装置A71、收紧装置B72、收紧装置C73、收紧装置D74、泄气控制阀A81、泄气控制阀B82、泄气控制阀C83、泄气控制阀D84、压力传感器10、车速传感器11、侧倾角度传感器12、侧向力传感器13、总开关14、信息存储单元15；ECU16对卷收装置A61、卷收装置B62、卷收装置C63、卷收装置D64、收紧装置A71、收紧装置B72、收紧装置C73、收紧装置D74、泄气控制阀A81、泄气控制阀B82、泄气控制阀C83、泄气控制阀D84进行控制；在儿童上车前，随车工作人员将儿童的身高、体重信息输入信息存储单元15，ECU16根据信息存储单元15中儿童的身高、体重信息，控制卷收装置A61、卷收装置B62、卷收装置C63、卷收装置D64工作，使其限定织带A51、织带B52、织带C53、织带D54的最大伸长量；ECU16实时控制泄气控制阀A81、泄气控制阀B82、泄气控制阀C83、泄气控制阀D84的开启、关闭以及开度；ECU接收压力传感器10、车速传感器11、侧倾角度传感器12、侧向力传感器13的探测信息，作为判断、控制依据。

具体的，在儿童上车前，随车工作人员利用气泵，通过充气口9，将适量空气充入背心本体1中，使背心本体1膨胀为气囊背心；充气量由儿童的身高、体重信息确定，以当校车发生正面碰撞、侧倾、翻滚、侧面碰撞时，最大程度地保护儿童安全。

为达到当校车发生正面碰撞、侧倾、翻滚、侧面碰撞时，有效保护儿童乘员的目的，本发明通过以下控制方法实现：

(1)驾驶员启动总开关14；在上车前，儿童穿上背心本体1；

(2)随车工作人员首先根据儿童的身高、体重信息，向背心本体1内部充入适量空气，从而使得背心本体1膨胀为气囊背心，其后将儿童的身高、体重信息输入指定座椅的信息存储单元15；

(3)儿童在指定座椅上入座，此座椅的信息存储单元15中已有入座儿童的身高、体重信息；当儿童乘坐在座椅上时，压力传感器10探测儿童对坐垫的压力，并将探测信息发送至ECU16；若ECU16根据压力传感器10的探测信息，判定有儿童入座时，则ECU16启动本发明所述的一种主动式儿童气囊背心装置；

(4)随车人员或儿童首先向前拉动锁扣舌A41、锁扣舌B42、锁扣舌C43、锁扣舌D44，随之从卷收装置A61、卷收装置B62、卷收装置C63、卷收装置D64中拉出织带A51、织带B52、织带C53、织带D54，其后将锁扣舌A41、锁扣舌B42、锁扣舌C43、锁扣舌D44分别插入锁扣A31、锁扣B32、锁扣C33、锁扣D34中，使两两固定连接，同时织带A51、织带B52、织带C53、织带D54与气囊背心相连接；

(5)ECU16根据儿童的身高、体重信息，控制卷收装置A61、卷收装置B62、卷收装置C63、卷收装置D64工作，使其限定织带A51、织带B52、织带C53、织带D54的最大伸长量，从而限制儿童的“离位”坐姿与“离位”程度；

(6)校车开始行驶以后，车速传感器11、侧倾角度传感器12、侧向力传感器13分别实时探测车辆的行驶速度、侧倾角度、所受侧向撞击力，并将探测信息发送至ECU16；

(7)ECU16根据车速传感器11的探测信息，计算出车辆的减速度，若车辆的减速度超过某阈值时，则ECU16判定校车发生正面碰撞。当校车发生正面碰撞时，一方面，织带A51、织带B52、织带C53、织带D54以及气囊背心共同约束儿童的向前冲撞，在约束过程中，相比于安全带，气囊背心与儿童胸部、腹部等部位的接触面积显著增大，从而避免因约束装置挤压儿童胸部、腹部等部位，而造成的伤害；另一方面，ECU16根据车辆的减速度与儿童的身高、体重信息，实时控制泄气控制阀A81，泄气控制阀B82，泄气控制阀C83，泄气控制阀D84的开度，使得气囊背心中的空气外泄，从而吸收儿童的前冲能量；最终有效避免或减轻儿童伤害；

(8)若ECU16根据侧倾角度传感器12的探测信息，判定校车发生侧倾或翻滚时，ECU16触发收紧装置A71，收紧装置B72，收紧装置C73，收紧装置D74工作，收紧装置A71，收紧装置B72，收紧装置C73，收紧装置D74分别作用于卷收装置A61、卷收装置B62、卷收装置C63、卷收装置D64，使得卷收装置A61、卷收装置B62、卷收装置C63、卷收装置D64迅速回收全部的织带A51、织带B52、织带C53、织带D54，从而将儿童束缚在靠背、坐垫表面，以防止校车侧倾或翻滚过程中，儿童离开座椅，与其他人员或物体发生剧烈碰撞；同时气囊背心本身能够减小其他人员或物体对儿童的撞击力；最终有效避免或减轻儿童伤害；

(9)若ECU16根据侧向力传感器13的探测信息，判定校车发生侧面碰撞时，首先，ECU16触发收紧装置A71，收紧装置B72，收紧装置C73，收紧装置D74工作，收紧装置A71，收紧装置B72，收紧装置C73，收紧装置D74分别作用于卷收装置A61、卷收装置B62、卷收装置C63、卷收装置D64，使得卷收装置A61、卷收装置B62、卷收装置C63、卷收装置D64迅速回收全部的织带A51、织带B52、织带C53、织带D54，从而将儿童束缚在靠背、坐垫表面，以降低儿童对其他人员或物体的撞击力；其次，ECU16先保持泄气控制阀C83、泄气控制阀D84处于“关闭”状态，从而使得气囊背心的左、右两侧保持膨胀，从而减小其他人员或物体对儿童身体侧面的撞击力，ECU16再根据校车所受侧向撞击力与儿童的身高、体重信息，实时控制泄气控制阀A81、泄气控制阀B82的开度，使得气囊背心中的空气外泄，从而吸收儿童所受的侧面撞击能量；最终有效避免或减轻儿童伤害；

(10)当校车正面碰撞、侧倾、翻滚、侧面碰撞结束后，儿童拉下拉链2，即可迅速逃离事故车辆；ECU16控制泄气控制阀A81、泄气控制阀B82、泄气控制阀C83、泄气控制阀D84处于“关闭”状态；驾驶员关闭总开关14，控制本发明所述的一种主动式儿童气囊背心装置关闭；当本发明所述的一种主动式儿童气囊背心装置关闭后，随行工作人员首先使锁扣舌A41、锁扣舌B42、锁扣舌C43、锁扣舌D44脱离锁扣A31、锁扣B32、锁扣C33、锁扣D34，即可取下背心本体1或气囊背心，此时，卷收装置A61、卷收装置B62、卷收装置C63、卷收装置D64回收全部的织带A51、织带B52、织带C53、织带D54，锁扣舌A41、锁扣舌B42、锁扣舌C43、锁扣舌D44恢复初始位置；其后拧开密封充气口9的旋钮，即可排空气囊背心中的气体，使得气囊背心重新恢复为扁平的背心本体1，以便下次重复使用；

(11)当校车未发生碰撞事故，到达目的地时，儿童使锁扣舌A41、锁扣舌B42、锁扣舌C43、锁扣舌D44脱离锁扣A31、锁扣B32、锁扣C33、锁扣D34，即可下车，此时，卷收装置A61、卷收装置B62、卷收装置C63、卷收装置D64回收全部的织带A51、织带B52、织带C53、织带D54，锁扣舌A41、锁扣舌B42、锁扣舌C43、锁扣舌D44恢复初始位置；下车后，儿童拧开密封充气口9的旋钮，即可排空气囊背心中的气体，使得气囊背心重新恢复为扁平的背心本体1，以便下次重复使用；驾驶员关闭总开关，控制本发明所述的一种主动式儿童气囊背心装置关闭。

具体的，步骤(3)中，若压力传感器10测得的压力值在150N至450N之间时，则ECU16判定有儿童入座。

具体的，步骤(7)中，若车辆的减速度超过70m/s²时，则ECU判定校车发生正面碰撞；泄气控制阀A81，泄气控制阀B82，泄气控制阀C83，泄气控制阀D84的实时开度由车辆减速度与儿童身高、体重信息共同决定，其对应关系根据试验或仿真获得。

具体的，步骤(8)中，若侧倾角度传感器12测得的车辆侧倾角超过30°时，则ECU16判定校车发生侧倾或翻滚。

具体的，步骤(9)中，侧向力传感器13测得的车辆所受侧向撞击力超过15kN时，则ECU16判定校车发生侧面碰撞；泄气控制阀A81、泄气控制阀B82的实时开度由校车所受侧向撞击力与儿童的身高、体重信息共同决定，其对应关系根据试验或仿真获得。

需要说明的是，本发明涉及的上、下、左、右、前、后等方位指示词与汽车常规使用时对应的上、下、左、右、前、后是一致的。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技术所创的等效方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种主动式儿童气囊背心装置，其特征在于，包括背心本体(1)、拉链(2)、锁扣A(31)、锁扣B(32)、锁扣C(33)、锁扣D(34)、锁扣舌A(41)、锁扣舌B(42)、锁扣舌C(43)、锁扣舌D(44)、织带A(51)、织带B(52)、织带C(53)、织带D(54)、卷收机构、收紧机构、泄气控制机构、充气口(9)、旋钮、压力传感器(10)、车速传感器(11)、侧倾角度传感器(12)、侧向力传感器(13)、信息存储单元(15)、ECU(16)；

所述背心本体(1)内部充入气体后，背心本体(1)膨胀为气囊背心；背心本体(1)的右侧偏下位置设置有充气口(9)，充气口(9)与背心本体(1)的中空部分相连通，通过充气口(9)，可向背心本体(1)内部充入气体；充气口(9)外有一旋钮，该旋钮对充气口(9)起密封作用；

所述锁扣A(31)、锁扣B(32)分别安装于背心本体上部后方的左、右两侧，所述锁扣C(33)、锁扣D(34)分别安装于背心本体左、右两侧的后下方；

所述卷收机构包括卷收装置A(61)、卷收装置B(62)、卷收装置C(63)、卷收装置D(64)；卷收装置A(61)、卷收装置B(62)、卷收装置C(63)、卷收装置D(64)分别安装于座椅靠背内部的左上角、右上角、左下角、右下角，分别与织带A(51)、织带B(52)、织带C(53)、织带D(54)的一端相连接，用于储存、回收、释放织带A(51)、织带B(52)、织带C(53)、织带D(54)，以及限定织带A(51)、织带B(52)、织带C(53)、织带D(54)的最大伸长量；所述织带A(51)、织带B(52)、织带C(53)、织带D(54)的另一端分别与锁扣舌A(41)、锁扣舌B(42)、锁扣舌C(43)、锁扣舌D(44)相连接；

所述收紧机构包括收紧装置A(71)、收紧装置B(72)、收紧装置C(73)、收紧装置D(74)；收紧装置A(71)、收紧装置B(72)、收紧装置C(73)、收紧装置D(74)分别与卷收装置A(61)、卷收装置B(62)、卷收装置C(63)、卷收装置D(64)相连接，用于控制卷收装置A(61)、卷收装置B(62)、卷收装置C(63)、卷收装置D(64)快速回收织带A(51)、织带B(52)、织带C(53)、织带D(54)；

所述泄气控制机构包括泄气控制阀A(81)、泄气控制阀B(82)、泄气控制阀C(83)、泄气控制阀D(84)；泄气控制阀A(81)、泄气控制阀B(82)、泄气控制阀C(83)、泄气控制阀D(84)用于排出气囊背心内部的气体，且泄气控制阀A(81)、泄气控制阀B(82)、泄气控制阀C(83)、泄气控制阀D(84)的开度可调；

所述压力传感器(10)用于探测乘员对坐垫的压力，并将探测信息发送至ECU；

所述车速传感器(11)用于实时探测车辆的行驶车速，并将探测信息发送至ECU(16)；

所述侧倾角度传感器(12)、侧向力传感器(13)分别用于实时探测车辆的侧倾角度、所受侧向撞击力，并将探测信息发送至ECU(16)；

所述信息存储单元(15)用于存储儿童的身高、体重等信息。

所述ECU(16)以不同的端口分别连接卷收机构、收紧机构、泄气控制机构、压力传感器(10)、车速传感器(11)、侧倾角度传感器(12)、侧向力传感器(13)、信息存储单元(15)；ECU(16)对卷收机构、收紧机构、泄气控制机构进行控制；ECU(16)根据信息存储单元(15)中儿童的身高、体重信息，控制卷收机构工作；ECU(16)实时控制泄气控制机构的开启、关闭以及开度；ECU(16)接收压力传感器(10)、车速传感器(11)、侧倾角度传感器(12)、侧向力传感器(13)的探测信息，判断车辆状态、以及根据车辆状态实时控制气囊背心的状态。

2.根据权利要求1所述的一种主动式儿童气囊背心装置，其特征在于，所述背心本体(1)由织物制成，其外形呈偏平状，内部呈中空结构；所述背心本体(1)的前部设有拉链。

3.根据权利要求1所述的一种主动式儿童气囊背心装置，其特征在于，所述锁扣舌A(41)、锁扣舌B(42)、锁扣舌C(43)、锁扣舌D(44)位于初始位置时，它们与靠背外表面相接触；当锁扣舌A(41)、锁扣舌B(42)、锁扣舌C(43)、锁扣舌D(44)分别插入锁扣A(31)、锁扣B(32)、锁扣C(33)、锁扣D(34)中时，四对锁扣舌与锁扣之间两两固定连接，同时使得织带A(51)、织带B(52)、织带C(53)、织带D(54)与背心本体(1)相连接。

4.根据权利要求1所述的一种主动式儿童气囊背心装置，其特征在于，所述泄气控制阀A(81)、泄气控制阀B(82)分别安装于拉链(2)中部的左、右两侧，泄气控制阀C(83)、泄气控制阀D(84)分别安装于背心本体(1)左、右两侧的居中位置；通常情况下，泄气控制阀A(81)、泄气控制阀B(82)、泄气控制阀C(83)、泄气控制阀D(84)处于“关闭”状态。

5.根据权利要求1所述的一种主动式儿童气囊背心装置，其特征在于，所述压力传感器(10)安装于座椅坐垫内部，所述车速传感器(11)、侧倾角度传感器(12)、侧向力传感器(13)均安装于车身上，所述信息存储单元(15)安装于座椅中。

6.根据权利要求1所述的一种主动式儿童气囊背心装置，其特征在于，所述背心本体(1)在儿童穿戴时充气，并且充气量由儿童的身高、体重信息确定。

7.根据权利要求1所述的一种主动式儿童气囊背心装置，其特征在于，还包括总开关(14)，用于启动或关闭所述主动式儿童气囊背心装置。

8.一种主动式儿童气囊背心装置的控制方法，其特征在于，包括如下：

(1)驾驶员启动总开关(14)；在上车前，儿童穿上背心本体(1)；

(2)随车工作人员首先根据儿童的身高、体重信息，通过充气口(9)，向背心本体(1)内部充入适量空气，使得背心本体(1)膨胀为气囊背心，其后将儿童的身高、体重信息输入指定座椅的信息存储单元(15)；

(3)儿童在指定座椅上入座，此座椅的信息存储单元(15)中已有入座儿童的身高、体重信息；当儿童乘坐在座椅上时，压力传感器(10)探测儿童对坐垫的压力，并将探测信息发送至ECU(16)；若ECU(16)根据压力传感器(10)的探测信息，判定有儿童入座时，则ECU(16)决定主动式儿童气囊背心装置启动；

(4)随车人员或儿童首先向前拉动锁扣舌A(41)、锁扣舌B(42)、锁扣舌C(43)、锁扣舌D(44)，随之从卷收装置A(61)、卷收装置B(62)、卷收装置C(63)、卷收装置D(64)中拉出织带A(51)、织带B(52)、织带C(53)、织带D(54)，其后将锁扣舌A(41)、锁扣舌B(42)、锁扣舌C(43)、锁扣舌D(44)分别插入锁扣A(31)、锁扣B(32)、锁扣C(33)、锁扣D(34)中，使两两固定连接，同时织带A(51)、织带B(52)、织带C(53)、织带D(54)与气囊背心相连接；

(5)ECU(16)根据儿童的身高、体重信息，控制卷收装置A(61)、卷收装置B(62)、卷收装置C(63)、卷收装置D(64)工作，使其限定织带A(51)、织带B(52)、织带C(53)、织带D(54)的最大伸长量，从而限制儿童的“离位”坐姿与“离位”程度；

(6)校车开始行驶以后，车速传感器(11)、侧倾角度传感器(12)、侧向力传感器(13)分别实时探测车辆的行驶速度、侧倾角度、所受侧向撞击力，并将探测信息发送至ECU(16)；

(7)ECU(16)根据车速传感器(11)的探测信息，计算出车辆的减速度，若车辆的减速度超过某阈值时，则ECU(16)判定校车发生正面碰撞。当校车发生正面碰撞时，一方面，织带A(51)、织带B(52)、织带C(53)、织带D(54)以及气囊背心共同约束儿童的向前冲撞，另一方面，ECU(16)根据车辆的减速度与儿童的身高、体重信息，实时控制泄气控制阀A(81)，泄气控制阀B(82)，泄气控制阀C(83)，泄气控制阀D(84)的开度，使得气囊背心中的空气外泄，吸收儿童的前冲能量；有效避免或减轻儿童伤害；

(8)若ECU(16)根据侧倾角度传感器(12)的探测信息，判定校车发生侧倾或翻滚时，ECU(16)触发收紧装置A(71)，收紧装置B(72)，收紧装置C(73)，收紧装置D(74)工作，收紧装置A(71)，收紧装置B(72)，收紧装置C(73)，收紧装置D(74)分别作用于卷收装置A(61)、卷收装置B(62)、卷收装置C(63)、卷收装置D(64)，使得卷收装置A(61)、卷收装置B(62)、卷收装置C(63)、卷收装置D(64)迅速回收全部的织带A(51)、织带B(52)、织带C(53)、织带D(54)，从而将儿童束缚在靠背、坐垫表面，以防止校车侧倾或翻滚过程中，儿童离开座椅，与其他人员或物体发生剧烈碰撞；同时气囊背心本身能够减小其他人员或物体对儿童的撞击力；有效避免或减轻儿童伤害；

(9)若ECU(16)根据侧向力传感器的探测信息，判定校车发生侧面碰撞时，首先，ECU(16)触发收紧装置A(71)，收紧装置B(72)，收紧装置C(73)，收紧装置D(74)工作，收紧装置A(71)，收紧装置B(72)，收紧装置C(73)，收紧装置D(74)分别作用于卷收装置A(61)、卷收装置B(62)、卷收装置C(63)、卷收装置D(64)，使得卷收装置A(61)、卷收装置B(62)、卷收装置C(63)、卷收装置D(64)迅速回收全部的织带A(51)、织带B(52)、织带C(53)、织带D(54)，从而将儿童束缚在靠背、坐垫表面，以降低儿童对其他人员或物体的撞击力；其次，ECU(16)先保持泄气控制阀C(83)、泄气控制阀D(84)处于“关闭”状态，从而使得气囊背心的左、右两侧保持膨胀，从而减小其他人员或物体对儿童身体侧面的撞击力，ECU(16)再根据校车所受侧向撞击力与儿童的身高、体重信息，实时控制泄气控制阀A(81)、泄气控制阀B(82)的开度，使得气囊背心中的空气外泄，从而吸收儿童所受的侧面撞击能量；最终有效避免或减轻儿童伤害；

(10)当校车正面碰撞、侧倾、翻滚、侧面碰撞结束后，儿童拉下拉链(2)，即可迅速逃离事故车辆；ECU(16)控制泄气控制阀A(81)、泄气控制阀B(82)、泄气控制阀C(83)、泄气控制阀D(84)处于“关闭”状态；驾驶员关闭总开关(14)，控制主动式儿童气囊背心装置关闭；当主动式儿童气囊背心装置关闭后，首先使锁扣舌A(41)、锁扣舌B(42)、锁扣舌C(43)、锁扣舌D(44)脱离锁扣A(31)、锁扣B(32)、锁扣C(33)、锁扣D(34)，取下背心本体(1)或气囊背心，此时，卷收装置A(61)、卷收装置B(62)、卷收装置C(63)、卷收装置D(64)回收全部的织带A(51)、织带B(52)、织带C(53)、织带D(54)，锁扣舌A(41)、锁扣舌B(42)、锁扣舌C(43)、锁扣舌D(44)恢复初始位置；其后拧开密封充气口(9)的旋钮，即可排空气囊背心中的气体，使得气囊背心重新恢复为扁平的背心本体(1)；

(11)当校车未发生碰撞事故，到达目的地时，儿童使锁扣舌A(41)、锁扣舌B(42)、锁扣舌C(43)、锁扣舌D(44)脱离锁扣A(31)、锁扣B(32)、锁扣C(33)、锁扣D(34)，此时，卷收装置A(61)、卷收装置B(62)、卷收装置C(63)、卷收装置D(64)回收全部的织带A(51)、织带B(52)、织带C(53)、织带D(54)，锁扣舌A(41)、锁扣舌B(42)、锁扣舌C(43)、锁扣舌D(44)恢复初始位置；打开密封充气口(9)的旋钮，即可排空气囊背心中的气体，使得气囊背心重新恢复为扁平的背心本体(1)，以便下次重复使用；驾驶员关闭总开关(14)，控制主动式儿童气囊背心装置关闭。

9.根据权利要求8所述的一种主动式儿童气囊背心装置的控制方法，其特征在于，步骤(3)中，若压力传感器(10)测得的压力值在150N至450N之间时，则ECU(16)判定有儿童入座；

步骤(7)中，若车辆的减速度超过70m/s²时，则ECU判定校车发生正面碰撞；泄气控制阀A(81)，泄气控制阀B(82)，泄气控制阀C(83)，泄气控制阀D(84)的实时开度由车辆减速度与儿童身高、体重信息共同决定，其对应关系根据试验或仿真获得；

步骤(8)中，若侧倾角度传感器(12)测得的车辆侧倾角超过30°时，则ECU(16)判定校车发生侧倾或翻滚；

步骤(9)中，若侧向力传感器(13)测得的车辆所受侧向撞击力超过15kN时，则ECU(16)判定校车发生侧面碰撞；泄气控制阀A(81)、泄气控制阀B(82)的实时开度由校车所受侧向撞击力与儿童的身高、体重信息共同决定，其对应关系根据试验或仿真获得。

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