车辆落水自救装置及系统的制作方法

本实用新型涉及车辆安全领域，特别是涉及一种车辆落水自救装置及系统。

背景技术：

在现代生活中，车辆已成为人们生活中的重要交通工具之一。但车辆给人们带来方便的同时，也带来了很多安全隐患问题，例如，常见的车辆落水事故，事故中驾乘人员的生命安全受到严重威胁。因此，提供一种高效的车辆落水自救设备对于提高出行安全性有着重要意义。

技术实现要素：

基于此，有必要针对车辆落水事故，提供一种车辆落水自救装置及系统。

为了实现上述目的，一方面，本实用新型实施例提供了一种车辆落水自救装置，包括气体供应单元，用于调整车辆的车身姿态的车身姿态调整气囊和用于使车辆处于漂浮状态的防沉气囊；

车身姿态调整气囊设置于车辆的第一车身位置；防沉气囊设置于车辆的第二车身位置；

气体供应单元分别与车身姿态调整气囊和防沉气囊通过充气管路连接。

在其中一个实施例中，第一车身位置包括车辆前保险杠的下部；

车身姿态调整气囊包括设置于车辆前保险杠的下部的前扶起气囊。

在其中一个实施例中，第一车身位置包括车辆的各个车轮挡泥板的顶部；

车身姿态调整气囊包括对应设置在各个车轮挡泥板的顶部的调整气囊。

在其中一个实施例中，气体供应单元包括储气罐和电磁阀；

充气管路包括充气主路，第一充气支路和第二充气支路；

储气罐与充气主路连接；

第一充气支路的一端连接充气主路，另一端连接车身姿态调整气囊；

第一充气支路与车身姿态调整气囊的接口处设置有电磁阀；

第二充气支路的一端连接充气主路，另一端连接防沉气囊；

第二充气支路与防沉气囊的接口处设置有电磁阀。

在其中一个实施例中，气体供应单元包括储气罐和电磁阀；充气管路包括第一管路和第二管路；

储气罐通过第一管路与车身姿态调整气囊连接；

第一管路与车身姿态调整气囊的接口处设置有电磁阀

储气罐通过第二管路与防沉气囊连接；

第二管路与防沉气囊的接口处设置有电磁阀。

一种车辆落水自救系统，包括：车载ECU，落水检测单元，车身姿态检测单元和上述车辆落水自救装置；

车载ECU与气体供应单元电连接；

车载ECU分别与落水检测单元和车身姿态检测单元通信连接，且用于在根据落水检测单元的输出信号和车辆配置的车身姿态检测单元所检测到的车身姿态控制气体供应单元对车身姿态调整气囊和防沉气囊充气。

在其中一个实施例中，落水检测单元包括液位传感器和接触式水浸探测器；

车载ECU分别与液位传感器和接触式水浸探测器连接。

在其中一个实施例中，液位传感器和接触式水浸探测器对应成组设置；

车辆的前、后车身分别设置有至少一组液位传感器和接触式水浸探测器。

在其中一个实施例中，在车辆后行李箱内设置有至少一个液位传感器；在车辆的发动机舱内设置有至少一个液位传感器；

液位传感器设置的高度低于车辆的蓄电池所在的平面高度。

在其中一个实施例中，在车辆的发动机舱内至少设置有一个接触式水浸探测器，在车辆的车尾底部至少设置有一个接触式水浸探测器；

接触式水浸探测器设置的高度低于车辆的排气管出口所在的平面高度。

本实用新型至少具有如下优点和有益效果：本实用新型提供的车辆落水自救装置采用车身姿态调整气囊和防沉气囊结合的形式，通过在车辆的特定位置设置相关气囊，在车辆以一定的姿态落水时，能够通过气体供应单元对车身姿态调整气囊和防沉气囊充气，使得车辆恢复正常姿态并处于漂浮状态，提高驾乘人员自救成功概率。

附图说明

通过附图中所示的本实用新型的优选实施例的更具体说明，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1为一个实施例中车辆落水防沉气囊的结构示意图；

图2为另一个实施例中车辆落水自救系统的结构示意图；

图3为一个实施例中气体供应单元的结构示意图；

图4为另一个实施例中气体供应单元的结构示意图；

图5为一个实施例中车辆落水自救系统工作过程示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的首选实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型提供了一种车辆落水自救装置，如图1所示，包括气体供应单元60，用于调整车辆的车身姿态的车身姿态调整气囊40和用于使车辆处于漂浮状态的防沉气囊50；车身姿态调整气囊40设置于车辆的第一车身位置；防沉气囊50设置于车辆的第二车身位置；气体供应单元60分别与车身姿态调整气囊 40和防沉气囊50通过充气管路连接。

其中，第一车身位置是指用于安装车身姿态调整气囊40的安装位置，第二车身位置是指用于安装防沉气囊50的安装位置。具体的，在车辆落水时，可以通过防沉气囊的充气膨胀，使车身处于漂浮状态。例如，当车辆落水后，气体供应单元60对车身姿态调整气囊40充气后，设置在车辆的第一车身位置的姿态调整气囊充气膨胀，在不同方向产生浮力，使车辆车身姿态恢复正常，气体供应单元60再对车辆的第二车身位置的防沉气囊50充气，使防沉气囊50快速充气膨胀，维持车身处于稳定的漂浮状态，实现落水自救。可选的，防沉气囊 50可以安装在车辆两侧门槛111下部，防沉气囊50还可以对称的安装在车辆两侧门槛111下部，这样在气体供应单元60对防沉气囊50充气时，两侧的防沉气囊50可以以相对同步的膨胀速度膨胀，即在防沉气囊50膨胀过程中，车辆可以以平稳的状态上浮，给车内的驾乘人员提供较好的坐姿条件。本实用新型提供的车辆落水自救装置，实现对落水车辆的车身姿态恢复，以及车辆的漂浮，使车辆以平稳的车身姿态漂浮在水面上，给驾乘人员提供更多的逃生时间和机会，大大增加了落水时驾乘人员获救的机率。

在其中一个实施例中，如图1所示，第一车身位置包括车辆前保险杠112 的下部；车身姿态调整气囊40包括设置于车辆前保险杠112的下部的前扶起气囊42。

考虑到现在的大多车辆均为前置前驱布置方式，由于发动机在前部，前轴载荷会比后轴要大，车辆落水后，通常会是车头下沉车尾上浮。鉴于这种情况，前扶起气囊42充气后，就可以托起下沉的车头，利于落水车辆姿态的改善。具体的，前扶起气囊42安装在车辆前保险杠112下部，当车辆以车头落水姿势落水时，通过对前扶起气囊42充气，可以时车头迅速抬起，尽快达到车身姿态的调整。例如，可以通过车载ECU30实现对前扶起气囊42的充气控制。车载ECU30 根据车身落水时的车身姿态，控制气体供应单元60对前扶起气囊42充气，以使得车辆前端产生较大的浮力，使车头迅速以上扬的趋势浮出水面，使驾乘人员在车内始终处于最合适的姿态。采用这种高压气体充气模式，用于落水车辆车头下沉时的车身姿态改善，并用刚性挡板做防撞保护，一方面可以实现车辆车头落水时的车身姿态的快速改善，另一方面，采用刚性挡板做防撞保护，可以减小对驾乘人员的二次伤害。

在其中一个实施例中，如图1所示，第一车身位置包括车辆的各个车轮挡泥板113的顶部；车身姿态调整气囊40包括对应设置在各个车轮挡泥板113的顶部的调整气囊41。

具体的，车辆落水时，通过对车轮挡泥板113顶部的调整气囊41充气，根据各个调整气囊41的充其量的大小，车辆的车身姿态得以恢复正常，实现落水时车身姿态的调整。例如，车载ECU30获取到车身姿态检测单元10检测的车身姿态的数据，根据当前的车身姿态，车载ECU30控制气体供应单元60对车辆各个车轮挡泥板113顶部所设置的调整气囊41进行充气，使车身姿态恢复正常。例如，当车辆以车头先落水的姿态落水时，车身姿态检测单元10检测到车身姿态为车头落水姿态，车载ECU30依据当前的车身姿态，先控制气体供应单元60对前车轮挡泥板113顶部的调整气囊41充气，当车头以一定的速度上抬时，车载ECU30再控制气体供应单元60对后车轮的挡泥板113顶部所设置的调整气囊41充气，使车身姿态迅速恢复，从而使车辆内部的驾乘人员处于一个比较舒适的姿态，保障驾乘人员呼吸顺畅。本实用新型实施例采用在车辆落水时，通过对车身姿态的检测，车载ECU30控制气体供应单元60对车辆下沉侧进行大量充气，上浮侧少量充气或不冲气，通过对各个调整气囊41的充气量的控制，实现车身姿态的调整。

在其中一个实施例中，如图2所述，车身姿态调整气囊40包括前扶起气囊 42和调整气囊41。当车辆落水时，可以通过车载ECU30控制气体供应单元60 对前扶起气囊42充气，使车头快速抬起，并控制气体供应单元60对调整气囊 41充气，使车头抬起过程中的车辆尽快恢复正常姿态，为车辆内的驾乘人员提供一个比较舒适的姿势。

在其中一个实施例中，如图3所示，气体供应单元60包括储气罐90和电磁阀94；充气管路包括充气主路91，第一充气支路92和第二充气支路93；储气罐90与充气主路91连接；第一充气支路92的一端连接充气主路91，另一端连接车身姿态调整气囊40；第一充气支路92与车身姿态调整气囊40的接口处设置有电磁阀94；第二充气支路93的一端连接充气主路91，另一端连接防沉气囊50；第二充气支路93与防沉气囊50的接口处设置有电磁阀94。

其中，第一充气支路92和第二充气支路93均至在充气主路91上的分支。第一充气支路92是指连通充气主路91和车身姿态调整气囊40的支路，第二充气支路93是指连通充气主路91和防沉气囊50的支路。当车辆发生落水事故时，气体供应单元60的电磁阀94通过开启或关闭将储气罐90中的气体充入与该电磁阀94对应的车身姿态调整气囊40和防沉气囊50。电磁阀94的开启和关闭顺序及开启和关闭时间，直接决定车身姿态调整气囊40和防沉气囊50的充气膨胀顺序和充气膨胀程度，通过各个车身姿态调整气囊40和防沉气囊50的充气量和充气顺序的调节，实现在不同落水情况下的快速车身姿态调整及车身上浮，从而达到良好的落水自救效果。

在其中一个实施例中，如图4所示，气体供应单元60包括储气罐90和电磁阀94；充气管路包括第一管路95和第二管路96；储气罐90通过第一管路95 与车身姿态调整气囊40连接；第一管路95与车身姿态调整气囊40的接口处设置有电磁阀94储气罐90通过第二管路96与防沉气囊50连接；第二管路96与防沉气囊50的接口处设置有电磁阀94。

其中，第一管路95是指用于连接储气罐90和车身姿态调整气囊40的管路，第二管路96是指用于连接储气罐90和防沉气囊50的管路。具体的，车辆落水时，气体供应单元60通过第一管路95对各车身姿态调整气囊40充气，使车身姿态恢复正常，然后再通过第二管路96对各防沉气囊50充气，使车身处于漂浮状态，为驾乘人员提供更多的逃生时间和机会。

一种车辆落水自救系统，如图2、图5所示，包括：车载ECU30，落水检测单元20，车身姿态检测单元10和上述车辆落水自救装置；车载ECU30与气体供应单元60连接，车载ECU分别与落水检测单元20和车身姿态检测单元10 通信连接，且用于在根据落水检测单元20的输出信号和车辆配置的车身姿态检测单元10所检测到的车身姿态控制气体供应单元60对车身姿态调整气囊40和防沉气囊50充气。

其中，车载ECU30指能够对车身姿态检测单元10和落水检测单元20的数据进行一定的处理，并可以控制气体供应单元60工作状态的装置。车身姿态恢复正常是指车辆的姿态趋近于水平时的状态。具体的，车辆在行驶过程中，落水检测单元20持续检测车辆的落水情况并发送检测信号至车载ECU30，当车载 ECU30根据落水检测单元20输出端的信号判定车辆落水时，车载ECU30获取车身姿态检测单元10输出的检测信号，并根据落水时的车身姿态，控制气体供应单元60通过充气管路对车身姿态调整气囊40充气，使落水车辆尽快恢复正常的车身姿态，以使得车辆以正常的姿态漂浮在水面上，此时，车载ECU30控制气体供应单元60对防沉气囊50充气，使车辆处于平稳的漂浮状态，为驾乘人员提供更多的逃生时间和机会，增大自救成功概率，进一步提升车辆自救系统的可靠性。可选的，车身姿态检测单元10在车载ECU30根据落水检测单元 20输出端的信号判定车辆落水后才工作。这样可以在检测到车辆发生落水事故后，才会启动车身姿态检测单元10，节省电能，提高车身姿态检测单元10的工作效率，也减轻车载ECU30的处理量，从而提高车载ECU30的计算、执行速度，提高车辆落水自救效率。可选的，车身姿态检测单元10可以水平安装在车辆仪表台内部。其中，防沉气囊50的大小可以根据不同车辆的总质量进行选择，使得防沉气囊50充气后能够实现落水车辆的整体上浮或使车辆漂于水面。可选的，车载ECU30可以安装在车辆的仪表台内部。

在其中一个实施例中，落水检测单元20包括液位传感器21和接触式水浸探测器22；车载ECU30分别与液位传感器21和接触式水浸探测器22连接。

其中，液位传感器21，是一种测量液位的压力传感器，用于检测该传感器周围的液位情况，当液位传感器21周围存在一定的水压后，液位传感器21输出能够说明该传感器周围液位情况的信号；接触式水浸探测器22，用于检测该传感器周围的浸水情况，利用液体导电原理进行检测，正常时两极探头被空气绝缘，在浸水状态下探头导通，探测器输出浸水信号。车载ECU30与液位传感器21和接触式水浸探测器22之间的连接可以是有线连接或无线连接。其中，有线连接所采用的电线外周可以包裹一层防水绝缘材料。可选的，液位传感器21和接触式水浸探测器22均可以采用刚性套筒做防撞保护。

具体的，液位传感器21和接触式水浸探测器22持续采集车辆的液位传感器21和接触式水浸探测器22的输出信号，并将获取的信号上传至车载ECU30，当车载ECU30根据获取的信号判定车辆落水时，车载ECU30获取车身姿态检测单元10检测的车身姿态，根据落水时的车身姿态，控制气体供应单元60通过充气管路对车身姿态调整气囊40充气，使落水车辆尽快恢复正常的车身姿态，以使得车辆以正常的姿态漂浮在水面上，此时，车载ECU30控制气体供应单元 60对防沉气囊50充气，使车辆处于平稳的漂浮状态，实现自救。

在其中一个实施例中，液位传感器21和接触式水浸探测器22对应成组设置；车辆的前、后车身分别设置有至少一组液位传感器21和接触式水浸探测器 22。

其中，车辆的前、后车身是指车辆物理尺寸上比较靠前的位置和比较靠后的位置，例如，车辆的前车身可以是车辆前保险杠112位置，车辆的后车身可以是指车辆的后行李箱114所在位置等。具体的，液位传感器21和接触式水浸探测器22对应成组设置，例如，每个液位传感器21都对应设置有一个接触式水浸探测器22，设置在车辆上，用于检测车辆落水情况，并且在车辆的前车身和后车身均至少设置有一组液位传感器21和接触式水浸探测器22。车辆在不同行驶状态下，会以不同的姿态落水，例如，车辆前进时落水时，多以车头先落水的姿态落水，而当车辆在倒车过程中落水时，多以车尾先落水的姿态落水。通过在车辆的不同车身位置设置多组液位传感器21和接触式水浸探测器22，可以实现车辆以不同姿态落水时的落水检测，防止由于车身落水姿态不同导致的落水情况的漏检，提高落水情况检测效率，提高落水自救系统可靠性。

在其中一个实施例中，车身姿态检测单元10包括三轴陀螺仪，三轴加速度计和三轴电子罗盘；控制单元分别与三轴陀螺仪、三轴加速度计和三轴电子罗盘连接。具体的，当控制单元根据落水信号判定车辆落水时，控制单元获取三轴陀螺仪、三轴加速度计和三轴电子罗盘的输出信号，并根据三种器件输出的信号，获得车辆落水时的车身姿态，以便根据当前的车身姿态，调取车身姿态调整策略，控制气体供应单元60对车身姿态调整气囊40进行充气，使车身姿态尽快恢复正常。可选的，控制单元利用基于四元数的三维算法和数据融合技术得到车辆的三维姿态方位数据。需要说明的是，车身姿态调整策略是指不同的车身姿态下，所需要采取的车身姿态调整执行方案，例如，针对不同车身倾斜角度下，对应着控制单元控制气体供应单元60按照一定的充气顺序和充其量对车身姿态调整气囊40进行充气，以使得该倾斜角度下的车辆能够迅速恢复正常姿态，提高车辆落水自救系统的效率。本实用新型实施例中采用这种多传感器组成的车身姿态检测单元10，可以提高车身姿态检测精度，避免车辆转弯、上下坡时的误检。

在其中一个实施例中，在车辆后行李箱114内设置有至少一个液位传感器 21，在车辆的发动机舱115内设置有至少一个液位传感器21，液位传感器21设置的高度低于车辆的蓄电池所在的平面高度。

当车辆倒车过程中发生落水事故时，车辆多是以车尾先落水的姿态沉入水中，而车辆行驶过程中发生落水事故多会以车头先落水的姿态沉入水中，所以在车辆尾部的行李箱内和发动机舱115内均设置至少一个液位传感器21，可以满足不同落水姿态下，对车辆落水情况的检测，提高检测有效率。且将液位传感器21设置于略低于车辆的蓄电池所在的平面高度，可以在水浸入蓄电池之前就完成对液位信号的检测和获取，减小蓄电池浸水所引发的安全问题。

在其中一个实施例中，车载ECU30与电磁阀94连接。

其中，储气罐90中的气体可以是二氧化碳等。具体的，车身姿态调整气囊 40与储气罐90相连，控制单元通过控制电磁阀94的开关状态，实现对不同的车身姿态调整气囊40的充气量的控制，使不同气囊产生不同浮力，从而实现车身姿态的调整和恢复。其中，储气罐90中的储气量是根据车辆本身重量和限乘人数有关的，例如，一般家用5座汽车，储气罐90中可以储备5kg高压液态二氧化碳气体。

在其中一个实施例中，在车辆的发动机舱115内至少设置有一个接触式水浸探测器22，在车辆的车尾底部至少设置有一个接触式水浸探测器22，接触式水浸探测器22设置的高度低于车辆的排气管116出口所在的平面高度。

当车辆倒车过程中发生落水事故时，车辆多是以车尾先落水的姿态沉入水中，而车辆行驶过程中发生落水事故多会以车头先落水的姿态沉入水中，所以在车辆尾部的行李箱内和发动机舱115内均设置至少一个接触式水浸探测器22，可以满足不同落水姿态下，对车辆落水情况的检测，提高检测有效率。且将接触式水浸探测器22设置于略低于车辆的排气管116出口所在的平面高度，可以在水浸入排气管116之前就完成对浸水信号的检测和获取，减小排气管116浸水对车辆的损害和引发的安全问题。

在其中一个实施例中，充气管路布置在车底并做防撞保护，充气管路从储气罐90连接到每个车身姿态调整气囊40和防沉气囊50，其中，充气管路的截面积大小根据试验数值确定，保证各个气囊的充气效率达到设计值。储气罐90 的气嘴处安装有电磁阀94，用于控制各个气囊的充气或停止。

在其中一个实施例中，车辆落水自救系统，还包括独立供电电源，独立供电电源为控制单元供电；独立供电电源、控制单元及独立供电电源和控制单元之间的连接线路的均设置在密封防水装置中。采用密封防水保护措施，可以保证车辆发生落水事故后，整个车辆落水自救系统仍能够实现精准的信号检测及控制。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。