一种防止碾压儿童的被动安全系统及具有该被动安全系统的车辆和方法与流程

本发明属于汽车安全系统技术领域，具体涉及一种防止碾压儿童的被动安全系统及具有该被动安全系统的车辆和方法。

背景技术：

汽车在道路上行驶，会面临各种各样复杂的环境，其中一种会造成比较严重伤害的情况是：当车辆在较低速度行驶时，由于疏忽驾驶或处于驾驶员及车辆检测感知系统的盲区，可能将儿童卷入车底，造成车轮碾压伤害，由于车辆通常有较大的自重，这种碾压造成的伤害往往也是致命的，碾压事故在交通事故中屡有发生。

而现行车辆设计中，更多是关注车内乘员的安全，或车外成人的安全，对车外儿童碾压防护鲜有技术手段。

专利申请号201210203110.9公开的一种制止二次碾压的车辆制动系统，其采用红外探测光线，对人体图像信息进行处理，由单片机执行车辆制动。该专利存在的问题是，一、图像处理数据量庞大，运算速度慢；二是即便在有车辆驾驶辅助系统介入全力制动时(例如自动紧急制动系统，简称aeb)，车辆仍需运行2米左右，才有可能制动停止，这种情况仍有可能造成碾压。

专利申请号201510462483.1公开了一种车辆防碰撞防碾压系统，其刹车电机通过刹车连杆电机连接车内刹车构件和挡板装置，用压力传感器感知可能发生的碰撞动作。存在的问题是，儿童的重量通常较轻，3岁儿童的重量只有15千克左右，压力传感器探测不够准确和灵敏。文件也并未说明连杆电机与挡板装置的工作形式，机械运动机构也难以达到较高的反应速度。

专利201621481053.0公开了一种防碾压行人的安全气囊装置，其在保险杠部设计一个可弹出的安全气囊，通过距离传感器探测碰撞的可能性，该技术采用安全气囊、挡板单元及至少3个距离传感器，系统过于复杂。

如上公开技术，也并未公开具体的探测形式，也未对重量、身材相对矮小的儿童的判定和保护方式进行特别的阐述。

技术实现要素：

为了克服现有技术当中的缺陷，本发明的目的之一在于提供一种防止碾压儿童的被动安全系统，其能够对重量较轻、身材矮小的儿童进行检测并快速启动，对这些重量较轻、身材矮小的儿童进行保护。

本发明的目的之二在于提供一种具有上述防止碾压儿童的被动安全系统的车辆。

本发明的目的之三在于提供上述防止碾压儿童的被动安全系统的实现方法。

为了实现本发明的目的，所采用的技术方案是：

一种防止碾压儿童的被动安全系统，包括：

一电容传感系统：所述电容传感系统安装在车身上，用于在汽车处于通电待启动状态时或运行状态时来感知车外人员与车辆的相对位置变化；

一中央处理控制系统：所述中央处理控制系统与所述电容传感系统相连，用于接收所述电容传感系统送过来的电容检测信号，并对这些电容检测信号进行处理来判断是否对车辆驾驶员进行提示或/和驱动自动紧急制动系统aeb进行制动或/和驱动至少一执行系统动作,所述执行机构驱动防碾压装置填充车辆与地面之间的间隙,推离人员避免碾压。

在本发明的一个优选实施例中，所述执行系统为火药爆炸驱动式防碾压执行机构或电机驱动式防碾压执行机构。

在本发明的一个优选实施例中，所述的火药式防碾压执行机构包括一火药桶、滑动配置在所述火药桶内的活塞和与所述活塞连接的推杆，所述活塞将所述火药桶的内腔分为上腔和下腔，在所述上腔内填充有火药并设置有点火器，所述点火器的引线穿出所述火药桶的顶部与所述中央处理控制系统控制连接；所述推杆穿过所述下腔并由所述火药桶的底部穿出，所述防碾压装置与所述推杆的底部连接。

在本发明的一个优选实施例中，在所述火药桶的下部适当位置开设有排气孔，当所述活塞运动在所述火药桶最底部位置时，火药产生的气体由所述排气孔排出。

在本发明的一个优选实施例中，所述电机驱动式防碾压执行机构包括一固定在车身上的机架、一安装所述机架上的电机、一安装在所述电机的输出轴上的齿轮和滑动安装在所述机架上的齿条，所述齿轮与所述齿条连接；所述防碾压装置与所述齿条的底部相连。

在本发明的一个优选实施例中，所述电容传感系统布置在车辆的前保险杆上或/和后保险杆上或/和左前轮附件的车身上或/和右前轮附件的车身上或/和左后半轮附件的车身上或/和右后轮附件的车身上。

在本发明的一个优选实施例中，所述执行系统布置在车辆的前保险杆上或/和后保险杆上或/和左前轮附件的车身上或/和右前轮附件的车身上或/和左后半轮附件的车身上或/和右后轮附件的车身上。

在本发明的一个优选实施例中，所述中央处理控制系统包括中央处理器mcu、电源管理电路、执行系统驱动电路、指示灯接口电路、cro接口电路、通讯接口电路和开关接口电路，所述中央处理器mcu通过电源管理电路与车身电源连接，所述中央处理器mcu通过执行系统驱动电路与执行系统连接，所述中央处理器mcu通过指示灯接口电路与安装在车身上的指示灯连接，所述中央处理器mcu通过cro接口电路与自动紧急制动系统aeb相连，所述中央处理器mcu通过通讯接口电路与车身控制系统相连，所述中央处理器mcu通过开关接口电路与安装在车身上的控制开关相连。

一种车辆，包含上述防止碾压儿童的被动安全系统。

上述防止碾压儿童的被动安全系统的实现方法，包括如下步骤：

(1)当车辆处于通电待启动状态时，电容传感系统探测周围环境，并将所探测的周围环境数据发送至中央处理控制系统，所述中央处理控制系统将所收到的周围环境数据与所存储的周围环境数据进行比对，决定是否可以启动车辆或警示驾驶员；

(2)当车辆处于行驶状态时，所述电容传感系统随时探测周围环境，感知人与车辆的相对位置变化，并随时将所探测的人与车辆的相对位置变化数据发送至中央处理控制系统，所述中央处理控制系统将所收到的人与车辆的相对位置变化数据与所存储的周围环境数据进行比对并对可能发生的碾压风险等级进行判断，如判断碾压风险等级低，所述中央处理控制系统通过cro接口电路发送信号给自动紧急制动系统aeb进行制动，但是中央处理控制系统不会通过执行系统驱动电路发送信号给执行系统而启动执行系统；如判断碾压等级高且碾压将不可避免发生的，所述中央处理控制系统通过cro接口电路发送信号给自动紧急制动系统aeb进行制动，同时中央处理控制系统通过执行系统驱动电路发送信号给执行系统而启动执行系统；所述执行机构驱动防碾压装置填充车辆与地面之间的间隙,推离人员避免碾压。

本发明的有益效果在于：通过采用本发明的系统，可对重量、身材相对矮小的儿童的判定和保护方式，防止对儿童或其他较小体积活物的卷入和碾压。

附图说明

图1为本发明中央处理控制系统的原理框图。

图2为本发明防止碾压儿童的被动安全系统在车辆上的布置示意图。

图3为本发明防止碾压儿童的被动安全系统中的火药式防碾压执行机构的结构示意图；

图4为本发明防止碾压儿童的被动安全系统中的电机驱动式防碾压执行机构的结构示意图。

图5为本发明防止碾压儿童的被动安全系统中的火药式防碾压执行机构驱动防碾压装置的工作示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

本具体实施方式是以电容传感系统100布置在车辆200的前保险杆210为例来详细说明本发明。当然电容传感系统100也可以安装在后保险杆上或/和左前轮附件的车身上或/和右前轮附件的车身上或/和左后半轮附件的车身上或/和右后轮附件的车身上。同样本具体实施方式是以执行系统300布置在车辆200的前保险杆210为例来详细说明本发明。当然执行系统300也可以安装在后保险杆上或/和左前轮附件的车身上或/和右前轮附件的车身上或/和左后半轮附件的车身上或/和右后轮附件的车身上。

本具体实施方式的中央处理控制系统400安装在车辆内部适当的位置处，以保证可靠的使用环境和寿命。参见图1，中央处理控制系统400包括中央处理器mcu410、电源管理电路420、执行系统驱动电路430、指示灯接口电路440、cro接口电路450、通讯接口电路460和开关接口电路470，中央处理器mcu410通过电源管理电路420与车身电源510连接，中央处理器mcu410通过执行系统驱动电路430与执行系统300连接，中央处理器mcu410通过指示灯接口电路440与安装在车身上的指示灯520连接，中央处理器mcu410通过cro接口电路450与自动紧急制动系统aeb530相连，中央处理器mcu410通过通讯接口电路460与车身控制系统中的通讯模块540相连，中央处理器mcu410通过开关接口电路470与安装在车身上的控制开关550相连。另外本具体实施方式的电容传感系统100也与中央处理器mcu410相连接。

电容传感系统100为中央处理器mcu410提供逻辑判断所需的信号；车身电源510通过电源管理电路420给中央处理器mcu410以及执行系统驱动电路430、指示灯接口电路440、cro接口电路450、通讯接口电路460、开关接口电路470提供电源。车身上的指示灯520提供中央处理控制系统400的工作状态指示。当判定碾压危险发生时，中央处理器mcu410通过cro接口电路450给自动紧急制动系统aeb530提供信号实现紧急制动。中央处理器mcu410通过通讯接口电路460与车身控制系统进行通讯。车身上的控制开关550可控制中央处理控制系统400的待机或关闭。执行系统300是系统的执行部分，当接收到中央处理器mcu410指令时执行相应的动作。

本具体实施方式中，电容传感系统100、中央处理控制系统400、执行系统300之间通过线束连接。

本具体实施方式中，布置在车辆200的前保险杆210上的电容传感系统100，由于人体具有天然的导体属性，电容传感系统100与人体距离发生变化时，电容传感系统100的信号会发生变化，而树枝、水泥桩、球类等非导体则不会影响电容传感系统100的信号，因此，可以有效避免非生物信号干扰。

布置在车辆200的前保险杆210上的电容传感系统100为至少一个或多个电容式传感器。如果是多个电容式传感器的话，这些电容式传感器可以为一组，从左到右布满在前保险杆210上；也可以分成两组，分别布置在前保险杆210靠近左右前轮的位置。每组电容式传感器可以分成一条电容式传感器带，一条电容式传感器带可以感知与人体的距离。也可以分成两条电容式传感器带，两条电容式传感器带按一定间隔并行排列。两条电容式传感器带可以感知距离，也可以感知角度。

该电容传感系统100的信号变化输入到中央处理控制系统400中的中央处理器mcu410，中央处理控制系统400中的中央处理器mcu410分析判断碰撞是否不可避免或已经发生。如确认存在风险，中央处理控制系统400中的中央处理器mcu410一方面通过cro接口电路450给自动紧急制动系统aeb530提供信号实现紧急制动，使车辆200以刹车性能允许的范围最大功率制动。同时中央处理器mcu410通过执行系统驱动电路430输出信号至执行系统300，执行系统300驱动防碾压装置600填充到前保险杆210与地面之间的缝隙或者前保险杆210与左右前轮之间的缝隙，从而避免行驶车辆对儿童的碾压。

对于一般乘用车而言，前保险杆210离地间隙通常在150mm左右，20公里/小时的行驶速度下，碾压可以在50ms已经发生，所以执行系统300驱动防碾压装置600必须在尽可能短的时间内完成执行动作(参见图5)。

由于车轮到人员的距离较小，并且车辆还在行驶运动中，执行系统300需要在几十毫秒左右的运动距离内驱动防碾压装置600到位，才能够起到防止碾压的作用，因此本具体实施方式提供的执行系统300为两种，一种是为火药爆炸驱动式防碾压执行机构，另一种是电机驱动式防碾压执行机构。

参见图3，图中所示的火药爆炸驱动式防碾压执行机构包括一火药桶310、滑动配置在火药桶310内的活塞320和与活塞320连接的推杆330，活塞320将火药桶310的内腔分为上腔311和下腔312，在上腔311内填充有火药340并设置有点火器350，点火器350的引线351穿出火药桶310的顶部与中央处理控制系统100中的执行系统驱动电路430连接；推杆330穿过下腔312并由火药桶310的底部穿出，防碾压装置600与推杆330的底部连接。在火药桶310的下部适当位置开设有排气孔(图中未示出)，当活塞320运动在火药桶310最底部位置时，火药产生的气体由该排气孔排出，气体排出后，在车辆200停止运动后，防碾压装置600即可在外力作用下回到初始位置，方便救援。防碾压装置600在外力作用下回到初始位置过程中，也通过推杆330驱动活塞320回到初始状态。

火药爆炸驱动式防碾压执行机构中的火药340是一种快速的能量释放方式，能够实现短时间内的快速运动。因此点火器350在收到点火信号后，点燃上腔311内的火药340，使火药发生爆炸，爆炸所产生的气体驱动活塞320向火药桶310的底部方向运动，快速运动的活塞320通过推杆330驱动防碾压装置600快速运动到位，填充到前保险杆210与地面之间的缝隙或者前保险杆210与左右前轮之间的缝隙，从而避免行驶车辆对儿童的碾压。

参见图4，图中所示的电机驱动式防碾压执行机构包括一固定在车身上的机架(图中未示出)、一安装机架上的电机310a、一安装在电机310a的输出轴上的齿轮320a和滑动安装在机架上的齿条330a，齿轮320a与齿条330a连接；防碾压装置600与齿条330a的底部相连。电机310a通过齿轮320a的转动带动齿条330a进行快速的直线运动，驱动防碾压装置600快速运动到位，填充到前保险杆210与地面之间的缝隙或者前保险杆210与左右前轮之间的缝隙，从而避免行驶车辆对儿童的碾压。车辆200停止运动后，电机310a反转带动齿轮320a反转，驱动齿条330a向上运动回到初始状态，同时齿条330a带动防碾压装置600回到初始装置，方便救援。

上述防止碾压儿童的被动安全系统的实现方法，包括如下步骤：

(1)当车辆200处于通电待启动状态时，电容传感系统100探测周围环境，并将所探测的周围环境数据发送至中央处理控制系统400，中央处理控制系统400将所收到的周围环境数据与所存储的周围环境数据进行比对，决定是否可以启动车辆或警示驾驶员；

(2)当车辆200处于行驶状态时，电容传感系统100随时探测周围环境，感知人与车辆的相对位置变化，并随时将所探测的人与车辆的相对位置变化数据发送至中央处理控制系统400，中央处理控制系统400将所收到的人与车辆的相对位置变化数据与所存储的周围环境数据进行比对并对可能发生的碾压风险等级进行判断，如判断碾压风险等级低，中央处理控制系统400中的中央处理器mcu410通过cro接口电路450发送信号给自动紧急制动系统aeb530进行制动，但是中央处理控制系统400中的中央处理器mcu410不会通过执行系统驱动电路430发送信号给执行系统300而启动执行系统300；如判断碾压等级高且碾压将不可避免发生的，中央处理控制系统400中的中央处理器mcu410通过cro接口电路450发送信号给自动紧急制动系统aeb530进行制动，同时中央处理控制系统400中的中央处理器mcu410通过执行系统驱动电路430发送信号给执行系统300而启动执行系统300；执行机构300驱动防碾压装置600填充车辆与地面之间的间隙,推离人员避免碾压。