用于下穿式立交的纯电动汽车涉水预警系统及预警方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于机动车主动安全技术领域，特别设及一种用于下穿式立交的纯电动汽 车设水预警系统及预警方法。
【背景技术】
[0002] 随着城市建设的深入，下穿式立交在城市立交中越来越普遍，由于此类立交桥本 身的特点，在遇到强降雨时，下穿式立交底部就会产生积水，另外部分城市的管网建设不健 全，加重了积水现象。纯电动汽车作为新能源汽车，近年来得到了良好的普及，对于纯电动 汽车，其动力电池位于底盘上，电压高达数百伏，另外随着人们对车辆操控性动力性要求的 不断提高，汽车底盘高度也不断降低，如果此时有纯电动汽车经过积水，当车辆底盘高度低 于水面高度，动力电池将浸泡在水中，会对动力电池的安全性造成影响，一旦漏电或者短路 将严重威胁到车上乘客和驾驶员的安全。当水面高度处于车辆底盘高度的临界状态时，驾 驶员又无法远距离观测到，因此很难判断车辆能否安全通过，增加了行驶的危险性。因此纯 电动汽车急需设水行驶预警。
[0003] 目前，针对汽车使用的设水预警装置，通常是在车辆已经行驶进水中后，利用安装 在车身四周的传感器来测量车辆设水高度，之后再对车辆进行控制，此类预警装置并不能 在车辆未驶入水中前对驾驶员进行预警，当车辆驶入水中后，极有可能在系统做出响应时 已经对车辆和人员造成危险，同时在一定的水位深度时，底盘较高的车辆是可W顺利通过 的，但由于目前现有的设水预警装置的阔值是固定的，因此不能对底盘高度不同的汽车给 予相应的警示。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术存在的不足，本发明目的在于，提供一种用于下穿式立交的纯电动 汽车设水预警系统及预警方法，该方法能够对于不同底盘高度的汽车给予相应的警示，保 证行车安全。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案予W实现：
[0006] 用于下穿式立交的纯电动汽车设水预警系统，包括设置在下穿式立交下用于监测 水位的水位监测模块，与水位监测模块相连的预警装置，W及与预警装置相连且用于发出 预警的危险预警模块，所述水位监测模块包括设置在下穿式立交桥底部路面两侧的水位监 测筒，水位监测筒上设置有反光板，水位监测筒上部设置有用于测量反光板所处高度的第 一红外测距传感器。
[0007] 所述水位监测筒的侧壁上开设有竖直槽，竖直槽内设置有导轨，反光板设置在导 轨上。
[0008] 所述水位监测模块包括设置在下穿式立交桥底部路面两侧的水位监测筒，水位监 测筒的侧壁上开设有竖直槽，竖直槽内设置有导轨，导轨上设置有反光板，水位监测筒上部 设置有用于测量反光板所处高度的第一红外测距传感器。
[0009] 所述竖直槽的最高处设有用于防止反光板滑出的限位装置。
[0010] 所述第一红外测距传感器安装在水位监测筒上方20cm处。
[0011] 所述预警装置包括第一单片机、第二单片机、无线传输模块、第一红外测距传感 器、安装在纯电动汽车上用于采集纯电动汽车底盘高度的第二红外测距传感器W及用于实 时监测车身姿态的巧螺仪，第一红外测距传感器与无线传输模块相连，无线传输模块经第 一单片机与第二单片机相连，第二红外测距传感器与第二单片机相连，巧螺仪与第二单片 机相连。
[0012] 所述危险预警模块包括安装在驾驶舱内仪表板上的警示灯、安装在车后部的双闪 灯、第一继电器、第二继电器、第Ξ继电器W及接触器；纯电动汽车的低压电池经过双闪灯 开关与双闪灯连接，在双闪灯开关上并联有第二继电器的常闭触点，低压电池经过第一继 电器的常开触点与警示灯相连，第Ξ继电器的常闭触点与接触器线圈相连，第一继电器、第 二继电器W及第Ξ继电器的线圈正极与5V电源相连，负极与第二单片机输出的故障信号 相连。
[0013] 用于下穿式立交的纯电动汽车设水预警方法，第一红外测距传感器将检测到的水 位信号通过无线传输模块发送到行驶在此立交桥附近的各纯电动汽车，各纯电动汽车通过 车载的无线传输设备接收水位信号并将接收到的水位信号的发送给第二单片机；安装在 纯电动汽车底盘上第二红外测距传感器采集当前纯电动汽车底盘高度，并发送给第二单片 机，第二单片机通过比较水位信号和当前纯电动汽车底盘高度，判断该纯电动汽车是否能 够安全通过积水路段；
[0014] 如果不能安全通过积水路段，通过巧螺仪实时监测车身姿态，到达时间阔值时，若 纯电动汽车垂直方向与巧螺仪的Z轴的夹角C= 0,或汽车沿巧螺仪的X轴速度V= 0,则 判定驾驶员采取了措施，否则判定驾驶员未采取措施，此时触发危险预警模块，危险预警模 块将自动断开汽车的动力系统，并打开双闪灯，保证汽车安全，并警示后车；其中，纯电动汽 车垂直方向为与车辆底盘平面垂直方向；巧螺仪水平安装在汽车底盘上，巧螺仪的Z轴与 水平地面垂直，X轴指向汽车正前方，Y轴指向正右侧。
[0015] 设在未接收到水位信号前巧螺仪采集到的单位时间ti内汽车绕Z轴的角速度为 ωι，此时纯电动汽车垂直方向与Z轴的夹角C为
'
[0016] 如果从判定不能安全通过积水路段开始，点亮驾驶舱内的警示灯，到达时间阔值 之前，单位时间X轴的加速度为3ι，则任意时刻汽车沿X轴速度V为
> 如果V不断减 小直至为零，则判定驾驶员采取了相应措施。
[0017] 所述时间阔值通过W下方法计算：
[0018] 设下穿式立交限速为vi(km/h)，无线传输模块的接收距离为2虹1，则时间阔值
[0019] 与现有技术相比，本发明具有的有益效果：本发明通过设置水位监测模块、预警装 置和危险预警模块，与传统的车辆设水预警装置相比，可W在车辆距离积水点较远时就向 车辆发出水深信息，确保车辆经过下穿式立交时安全，并能根据各车底盘高度具体情况不 同做出不同响应。本发明设计简单、可靠性高，安装要求低，而且不需要对现有纯电动汽车 进行过多改装，适用范围广。
[0020] 进一步的，当下穿式立交下部出现积水情况时，由于水位监测筒两侧开有槽，因此 雨水可W进入监测筒内，筒两侧安装有导轨，使得安装在其上的反光板能够随着水位的变 化上下移动，此时红外测距传感器检测到的其与反光板的距离也是不断变化的，因此可W 实时监测桥底水位。将检测到的水位信号通过无线传输模块发送到行驶在此立交桥附近 的各车辆，纯电动汽车通过车载的无线传输设备接收水位信号，并与车辆自身底盘高度进 行对比，判断本车是否能够安全通过积水路段，如果不能安全通过，则点亮驾驶舱内的警示 灯。
[0021] 当车辆通过下穿式立交时，第一红外测距传感器将检测到的水位信号通过无线传 输模块发送到行驶在此立交桥附近的各车辆，各纯电动汽车通过车载的无线传输设备接收 水位信号并将接收到的水位信号的发送给第二单片机；安装在车辆底盘上第二红外测距传 感器采集当前车辆底盘高度，第二单片机通过比较水位信号和当前车辆底盘高度，判断该 车辆是否能够安全通过积水路段，当水位高于车辆底盘高度时，则认为车辆不能安全通过 积水路段；如果不能安全通过。巧螺仪实时监测车身姿态，若纯电动汽车垂直方向与巧螺仪 的Z轴的夹角C= 0,或汽车沿巧螺仪的X轴速度V= 0,则判定驾驶员采取了相应措施，否 则判定驾驶员未采取措施，车辆继续保持原有方向行驶，此时触发危险预警模块，危险预警 模块将自动断开汽车的动力系统，并打开双闪灯，保证汽车安全，并警示后车。
[0022] 进一步的，如果从判定不能安全通过积水路段开始，到达时间阔值之前，单位时间 X轴的加速度为曰1，则任意时刻汽车沿X轴速度V为
如果V不断减小直至为零，则判 定驾驶员采取了相应措施，即正确措施，然后可W将车辆驶出立交桥。
【附图说明】
[0023] 图1为用于下穿式立交的纯电动汽车设水预警装置示意图。
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