汽车车门逃生系统的研究与设计

曾清德 江贤苏 黄义晶

摘 要：该项课题研究的内容是汽车车门逃生系统，主要有传感器、PLC信息处理模块、执行电机与通讯装置组成。对车门逃生系统与原车辆控制单元CEU、车身电路兼容性等问题进行了研究与设计。当车内温度达到30℃时，PLC信息处理模块通电工作，温度传感器、声音传感器、人体红外传感器开始工作，对车辆实时监控。当车内温度达到35℃、车内声音达到60分贝以及红外线人体感应到车内有人时，PLC信息处理模块控制四门车窗自动降窗和解锁车门。同时语音报警器响起、短信装置发送短信给车主。该研究基于现实中的用车场景，避免孩童被车内高温致死，保护被困儿童的安全。

关键词：车门逃生系统;PLC;传感器;降窗解锁;短信报警

0 引言

生命安全始终是全社会共同关心的问题。每年死于被困车内、交通事故、溺水、电击和火灾等意外的生命不计其数，而很大一部分是可以避免的。其中“儿童被困車内致死”的问题，就可以通过提高汽车安全性得到解决。儿童的安全关系到千万家庭的幸福，而目前市场上在售汽车尚无“被困儿童逃生”的功能，相关的研究还处于起步期。因此汽车车门逃生系统的研究具有一定的现实意义，为车上的幼龄儿童保驾护航。

1 车门逃生系统总体设计

现代医学表明，当密闭环境温度超过38℃时，人体会出现严重不适，超过40℃时会出现严重不良反应。因此根据此医学研究成果，对PLC工作温度和报警温度进行了设置，30℃开始通电工作，35℃开始触发报警。

车门逃生系统工作原理如下：当车内温度达到30度时。温控开关KSD1接通供电线路，温度传感器RT1、红外传感器IR1和声控传感器VT1对车辆实时监控。当车内温度达到35℃、车内声音达到60分贝以及红外传感器IR3感应到车内有人时，PLC输出Y002、Y005、Y006和Y010。Y002控制车窗下降，根据不同车型降下车窗所需要的时间设定Y2输出的时间，默认Y002输出5秒。Y005解锁车门，默认输出2秒。Y006接通车上语音报警器，通过语音播报“车内有被困儿童，紧急求救，请拨打13512345678或15912345678”寻求车外人员的帮助，并通过两个预留的电话号码通知车主。Y010通过M8012发送以100ms为周期的振荡信号给GPRS DTU短信透传模块，GPRS DTU短信透传模块将发送报警信息给车主。

2 车门逃生功能

2.1 车门逃生功能的研究与设计

系统主要针对的是儿童逃生，由于儿童的认知能力和思维习惯与成年人有明显的区别，而且儿童的力量薄弱，有可能不会解锁车门和破窗逃生。另外，传统汽车已经有了很长的发展史，有着固有的比较系统的电汽模块，需要对汽车电气模块CAN线路和LIN线路有一定的了解。即使能完成相应的配置也很难保证外加系统与原车系统之间不会相互干扰，影响行车安全。根据设计要求，该系统与原有车载系统相对独立，在执行方式上与原车共用门锁装置和车窗升降装置，车门逃生系统提供控制电流给门锁装置和车窗升降装置，实现车门解锁和车窗降下。人体红外感应、35℃的温度值、60分贝的声音作为触发报警的条件。

当满足触发条件时，车窗自动下降，车门自动解锁，为儿童提供良好的自救条件，使具有一定活动能力的儿童能通过自身努力逃离困境，脱离危险。对一些幼小的儿童，自身认识能力和行动能力无法自救，需要大人的协助才能脱离困境，语音报警重点突出被困儿童的信息和车主联系电话，如“车内有被困儿童，紧急求救，请拨打13512345678或15912345678”。不仅能告诉附近的人儿童被困的情况，还可以告知车主的两个预留电话号码。

2.2 车门逃生电路的研究与设计

车门电路相对于车窗更为复杂，涉及到车身防盗模块，绕过ECU解锁车门可能会引起报警，因此需要对车身防盗系统进行了解。在本次设计中，涉及到了解锁车门，可能会引起警报。但是作为紧急情况，可以忽略报警的影响，相反可以利用车辆报警功能引起路人注意，赢得解救被困儿童的时间。

控制电路采用单控双路继电器，直接接通正负电，即只有系统工作才接通电源。避免常通情况下，人为开关车窗造成短路。为了避免误判，如果高温环境下先从后排上车或则取东西触发报警，可以通过车上的解除报警开关来解除报警，下次重新上电后可恢复系统的功能。解除报警开关采用自动复位开关，避免忘记拨回开关而导致系统无法正常工作。

参考文献：

[1]何川.基于PLC的智能温室监控系统[C].电子科技大学，2013.

[2]陈龙.基于无线热释电红外传感器人体目标识别的研究[C].武汉理工大学，2013.

（本文来源于2019广西区大学生创新项目）

作者简介：曾清德（1966-），男，广西柳州人，研究生，副教授，研究方向：车辆工程技术。