预定压力值进行比较，当压力传感器120的输出值大于或者等于预定压力值时，则判断汽 车已落水，此时控制器130对执行机构发出控制指令，产生执行控制信号，通过车门控制电 路150,车门电子中控锁打开；通过车窗控制电路140将车窗升降电路接通，并将接入变压 电路170,使车窗更快下降，以使驾驶员迅速逃生。
[0044] 在另一实施例中，所述预定压力值F。满足
[0045] F0= ε P Agsin Θ
[0046] 其中，ε为预定系数，ρ为水的密度，A为所述进水孔面积，g为重力加速度，Θ为 进水孔中心与压力传感器中心连线与水平面之间的夹角。
[0047] 当汽车落水后，水会从进水孔流入到遮蔽机构中，同时对压力传感器120进行冲 击，使压力传感器120检测到该冲击力的大小，与预定压力值F。进行比较，为了避免误判断 的发生。该预定压力值F。与水的密度P、进水孔面积A、和进水孔中心与压力传感器中心 连线与水平面之间的夹角Θ均成正比。作为一种优选的，预定系数 ε =0.2。
[0048] 在另一实施例中，所述三轴加速度陀螺仪传感器110设置有三个，在车头处设置 有一个，车尾处设置有两个，这三个三轴加速度陀螺仪传感器110构成了一个三角形的三 个顶点，该三角形呈水平布置，即这三个三轴加速度陀螺仪传感器Iio位于同一水平面上。 汽车的质心位于由这三个三轴加速度陀螺仪传感器构成的三角形的中心。所述控制器130 内设置有预定加速度值和预设时间，当控制器判断汽车质心的垂直加速度大于或等于预定 加速度值且持续时间大于或等于预设时间时，控制器发出指令控制所述执行机构工作打开 车门中控锁以及降下车窗。即一般的落水情形汽车均是做向下落体落入水中，故汽车的质 心处会产生垂直向下的加速度，为了避免因其他原因造成的误判断，还需该加速度能够持 续一定的时间。故判断汽车落水时应满足如下条件
[0050] 其中，alz、a2z、a3z分别为三个三轴加速度陀螺仪传感器检测的垂直方向加速度，a。 为预设加速度，t为持续时间，t。为预设时间。作为一种优选的，a。= g = 9. 8m/s 2, t。= 0. 25s〇
[0051] 在另一实施例中，当控制器判断其中任一个三轴加速度陀螺仪传感器测量的垂直 方向的加速度值大于或等于预定加速度值且持续时间大于或等于预设时间时，控制器发出 指令控制所述执行机构工作打开车门中控锁以及降下车窗。
[0052] 在另一实施例中，汽车落水时有时不是底面朝下落入水中，压力传感器不能及时 的检测到水压，同时质心加速度也没有满足与预定加速度值和预设时间的关系，这就延误 了逃生时间。故需要特别考虑一种汽车非底面落水的情形，该情形的判断标准为：
[0053] 如图5、图6所示，当控制器130判断到满足如下条件时控制器130发出指令控制 所述执行机构工作打开车门中控锁以及降下车窗
[0055] 其中，alz、a2z为位于车尾处两个三轴加速度陀螺仪传感器检测的垂直方向加速 度，m为车尾处两个三轴加速度陀螺仪传感器之间的距离，η为汽车质心与汽车轮胎外侧面 之间的距离，h为汽车水平放置时质心距地面的距离。
[0056] 对垂直方向的加速度进行二次积分即可得到垂直方向的位移，则J J (alz_a2z) d2t 为位于车尾处两个三轴加速度陀螺仪传感器垂直方向的位移差。
[0057] 本发明提供的汽车落水车门车窗控制系统总体工作流程为：
[0058] 首先系统处于工作状态，三轴加速度陀螺仪传感器110和压力传感器120将实时 检测数据传递给控制器130,控制器进行判断汽车是否入水。
[0059] 控制器进行三种方式进行判断汽车是否入水，第一种方式是检测的压力时大于或 等于预设压力值；第二种方式是判断到汽车质心的垂直加速度大于或等于预定加速度值且 持续时间大于或等于预设时间时；第三中判断方式是判断汽车非底面入水的情形，需满足
[0060] 当系统预判或者检测到汽车入水后，控制系统控制车窗自动降落，同时解开电子 中控锁，保证落水后，水能尽快进入车内使汽车内外压力差较小而顺利打开车门。于此同时 还可以避免在电子锁锁死状态下电路进水失效而导致的安全隐患。
[0061] 尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列 运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地 实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限 于特定的细节和这里示出与描述的图例。
【主权项】
1. 一种汽车落水车门车窗控制系统，其特征在于，包括： 控制器； 至少两个三轴加速度陀螺仪传感器，其安装于汽车的前方和后方，用于检测汽车的加 速度； 压力传感器，其设置于汽车底部，用于检测车底压力； 执行机构，其安装于车门处，用于开启车门中控锁及开启车窗； 其中，所述控制器分别与三轴加速度陀螺仪传感器和压力传感器连接，接收加速度信 号及压力信号，所述控制器根据该信号判断汽车落水后控制执行机构工作。2. 根据权利要求1所述的汽车落水车门车窗控制系统，其特征在于，所述执行机构包 括车窗控制电路、车门控制电路、车门电机、车窗电机；所述车窗控制电路与车窗电机连接， 当车窗控制电路通电后为车窗电机供电，车窗电机驱动车窗下降；所述车门控制电路与车 门电机连接，当车门控制电路通电后为车门电机供电，车门电机驱动车门中控锁打开。3. 根据权利要求2所述的汽车落水车门车窗控制系统，其特征在于，所述车窗控制电 路和车窗电机之间设置有变压电路，以增大所述车窗电机的工作电压使车窗加速下降。4. 根据权利要求1所述的汽车落水车门车窗控制系统，其特征在于，所述控制器采用 微处理器STM32,所述三轴加速度陀螺仪传感器采用MPU6050三轴加速度陀螺仪传感器，其 集成了三轴加速度传感器和三轴陀螺仪。5. 根据权利要求1所述的汽车落水车门车窗控制系统，其特征在于，所述压力传感器 外设置有遮蔽机构，以保护所述压力传感器。6. 根据权利要求5所述的汽车落水车门车窗控制系统，其特征在于，所述遮蔽机构侧 壁上设置有进水孔，所述压力传感器设置于遮蔽机构底面上方，汽车落水时水能够从所述 进水孔流入到所述遮蔽机构内并对压力传感器进行冲击。7. 根据权利要求6所述的汽车落水车门车窗控制系统，其特征在于，所述控制器内设 置有预定压力值，当压力传感器检测到因汽车落水造成压力大于所述预定压力值时，控制 器发出指令控制所述执行机构工作打开车门中控锁以及降下车窗；所述预定压力值F。满足 F0=epAgsinQ 其中，e为预定系数，P为水的密度，A为所述进水孔面积，g为重力加速度，0为进 水孔中心与压力传感器中心连线与水平面之间的夹角。8. 根据权利要求3所述的汽车落水车门车窗控制系统，其特征在于，所述三轴加速度 陀螺仪传感器设置有三个，车头处设置有一个，车尾处设置有两个，汽车的质心位于由这三 个三轴加速度陀螺仪传感器构成的三角形的中心，并且该三角形呈水平布置；所述控制器 内设置有预定加速度值和预设时间，当控制器判断汽车质心的垂直加速度大于或等于预定 加速度值且持续时间大于或等于预设时间时，控制器发出指令控制所述执行机构工作打开 车门中控锁以及降下车窗，即满足其中，alz、a2z、a3z分别为三个三轴加速度陀螺仪传感器检测的垂直方向加速度，a。为预 设加速度，t为持续时间，t。为预设时间。9. 根据权利要求8所述的汽车落水车门车窗控制系统，其特征在于，当控制器判断到 满足如下条件时控制器发出指令控制所述执行机构工作打开车门中控锁以及降下车窗其中，alz、a2z为位于车尾处两个三轴加速度陀螺仪传感器检测的垂直方向加速度，m为 车尾处两个三轴加速度陀螺仪传感器之间的距离，n为汽车质心与汽车轮胎外侧面之间的 距离，h为汽车水平放置时质心距地面的距离。10.根据权利要求3所述的汽车落水车门车窗控制系统，其特征在于，所述三轴加速度 陀螺仪传感器设置至少两个，车头和车位处均设置有三轴加速度陀螺仪传感器，所述控制 器内设置有预定加速度值和预设时间，当控制器判断其中任一个三轴加速度陀螺仪传感器 测量的垂直方向的加速度值大于或等于预定加速度值且持续时间大于或等于预设时间时， 控制器发出指令控制所述执行机构工作打开车门中控锁以及降下车窗。
【专利摘要】本发明公开了一种汽车落水车门车窗控制系统，包括：控制器；至少两个三轴加速度陀螺仪传感器，其安装于汽车的前方和后方，用于检测汽车的加速度；压力传感器，其设置于汽车底部，用于检测车底压力；执行机构，其安装于车门处，用于开启车门中控锁及开启车窗；其中，所述控制器分别与三轴加速度陀螺仪传感器和压力传感器连接，接收加速度信号及压力信号，所述控制器根据该信号判断汽车落水后控制执行机构工作。本发明及时预测或判断汽车入水情况，再由控制器控制执行机构，保证判断及时准确并以最快的速度拉下车窗，解开车锁，为逃生节约宝贵的时间，为车乘人员逃生提供可能。
【IPC分类】E05F15/72, E05F15/71, B60R21/00, E05F15/689
【公开号】CN105035004
【申请号】CN201510585010
【发明人】沈传亮, 王佳伟, 殷骐, 杨力鸣, 朱彦韬, 杨家炜, 安靖雅
【申请人】吉林大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年9月15日