邱尚磊，王金泰

（四川交通职业技术学院，四川 成都 611130）

基于电子式水位开关的轿车涉水应急系统的设计

邱尚磊，王金泰

（四川交通职业技术学院，四川 成都 611130）

若驾驶员驾驶轿车误入积水较深的下穿隧道、涵洞等路段时，可能造成轿车熄火。此时驾乘人员不及时逃生，则可能带来生命危险。针对以上情况，设计轿车一种基于电子式水位开关的轿车涉水应急系统。系统的功能是在轿车涉水，积水达到一定深度时将车窗玻璃自动降下，中控自动解锁，发出声光报警，防止发动机再启动。

电子式水位开关；轿车；涉水；应急系统

前言

近年来，全国各地暴雨时有发生，暴雨时常会导致城市下穿隧道、涵洞积水过深。驾驶员驾车进入下穿隧道、涵洞等积水较深的路段而导致驾乘人员溺水身亡的事故在全国也屡有发生。

当轿车被水淹没时，驾乘人员如果要打开车门，则必须要克服积水对车门的压力。随着积水深度的增加，积水对车门的压力也会增加，当积水达到一定深度时，驾乘人员则很难打开车门。同时车内会慢慢的进水，同时车内的空气也越来越少，这样会导致驾乘人员因窒息死亡或溺亡。若轿车因误入积水而造成发动机熄火，此时再次起动发动机将会对发动机造成严重的损伤。

针对以上情况，设计轿车涉水应急系统。轿车涉水应急系统主要是在轿车涉水，若积水达到一定深度时将车窗玻璃自动降下，中控自动解锁以便驾乘人员及时逃生，在驾乘人员自救的同时系统向周围发出求救信号，便于周围的人员对被困者进行施救。也避免了因发动机被起动而造成的不必要损伤。

1 系统的功能及总体图计

1.1 系统的功能

本系统主要包含以下四点功能：

1）防止发动机再次起动。当积水达到一定深度时，通过电路控制避免发动机再次被起动，避免再次起动对发动机的损伤。

2）车窗自动降下。当积水没及车窗时，车窗自动降下，驾乘人员可车窗处逃生。

3）中控自动解锁。当积水达到一定深度时，系统及时将中控进行解锁，这样方面车内人员的逃生和车外人员的施救。

4）自动发出警报。当轿车被水淹时，发出声光报警，及时向周围传递险情，避免后车进入积水处，同时也便于周围的人员发动被淹车辆及时进行施救。

1.2 总体设计

系统包括：积水压力检测部分和执行电路部分。系统框图如图1所示。

图1 系统总体框图

电子式压力开关主要用于检测积水压力的大小，同时兼具开关的作用，若积水对传感器的压力达到一定值，涉水应急系统开始工作。

继电器的主要作用是通过电子式压力开关传来的电流信号使继电器工作，从而使系统的执行器部分开始工作。

执行器部分包含了：中控电机、车窗玻璃升降电机、喇叭、报警灯、以及防止发动机再起动继电器等，主要的作用是在轿车涉水达到危险的程度后中控解锁、车窗玻璃下降、发出声光报警、防止发动机再起动。

2 系统电路设计

2.1 检测电路部分

系统采用电子式水位开关进行水位深度的检测。电子式水位开关一般为三根接线柱，12V电源输入线、搭铁线各一根，输出线一根。当水位达到电子式水位开关打开的阈值时，电子式水位开关输出线即输出12V。

图2 检测部分电路设计

系统设计了两个电子式水位开关。如图2所示为系统检测部分电路设计。电子式水位开关1安装于轿车的左前翼子板内侧距地面25cm处，开启阀值为4kPa。电子式水位开关2安装于轿车的左前翼子板内侧距地面45cm处，开启阀值为2kPa。电子式水位开关1和电子式水位开关2采用串联方式连接。当电子式水位开关1和电子式水位开关2都达到开启条件时，则输出12V电压，系统的部件将进行工作。设计两个电子式水位开关是为了避免系统误开启。若只设计一个电子式水位开关，则有可能在轿车未被淹没的情况，或在汽车高速行驶时的空气压力等因素造成系统的误工作。将两个电子式水位开关安装于轿车的不同位置则可以避免此类情况的发生。

2.2 控制电路部分

系统的控制部分主要包含常开式继电器。控制电路设计如图3所示。该继电器工作电压为12V。当轿车被淹时，检测部分电路输出12V电压，此时继电器1的线圈通电，从而使继电器1内触点闭合。此时备用电源将向系统工作电源线通电，系统控制部分开始工作。

图3 控制电路设计

2.3 执行电路部分

执行电路部分中的执行器主要包含：车窗玻璃升降电机、中控电机、危险警告灯、喇叭、防起动继电器等五个器件。所有的执行器都是并联在一起的，可以有效避免某一器件失效而引起系统失效。其中车窗电机、中控电机、危险警告灯、喇叭都是利用轿车自身的器件。通过插接器连接在车身上相应的器件上。当系统工作电源线通电时，车窗电机工作使车窗下降、中控电机工作使中控解锁、发光报警利用轿车上危险警告灯发光起到警示的作用和语音报警发出报警音以提醒周围的人员注意避让及时施救。

图4 执行部分电路设计

防发动机再起动继电器安装在发动机舱内继电器盒内，主要是通过控制起动继电器的搭铁线的开闭来实现防起动功能。防止发动机再起动电路图如图4所示。图中继电器2为防止发动机再起动继电器，系统采用常闭式继电器。继电器2线圈接系统工作电源线，开关两端接起动继电器线圈搭铁线。当系统开始工作时，继电器2的线圈通电，此时继电器2的开关处断开，即起动继电器搭铁线断开。此时驾驶员无法起动发动机，从而防止了发动机的再起动。

2.4 备用电源部分

汽车上的电器采用单线制，负极搭铁。当汽车涉水时，若积水没过蓄电池，蓄电池的正负极会在水的作用下，发生短路造成蓄电池放电。若系统依靠汽车上的蓄电池作为电源，那么系统不工作概率会很大。故在系统设计中采用备用电源设计，备用电源安装在左前车门内饰板内，防水设计。为了保证备用电源在任何情况下都能正常工作，系统设计了利用蓄电池给备用电源充电的电路。电路图如下图5所示。为防止汽车涉水时备用电池发生短路，当系统开始工作时，备用电源将与汽车上的蓄电池断开，避免发生短路造成备用电池放电。

图5 备用电源电路设计

2.5 其他设计

系统总的设计电路图如图6所示。

因为该系统要在轿车涉水时正常使用，在所有的线路、插接器、执行器等都要进行防水设计。避免在涉水过程中因系统部件进水而造成系统不能正常工作。

图6 系统总体电路图

3 结语

本系统是基于电子式水位开关的轿车涉水应急系统，利用两个电子式水位开关实现了对水位的检测并防止了系统的误开启，通过3个继电器实现了对系统的控制，利用轿车上已有的车窗电机、中控电机、危险警告灯、喇叭作为执行器简化了线路。同时系统具有备用电源，避免因积水造成蓄电池短路而使系统失效。对于下一阶段的改进，可以在实车上进行试验，使系统更加的完善。

[1] 揭荣金,蔡滨.应用电子技术[M].北京邮电大学出版社.

Design of Wagon Emergency System Based on Electronic Water Level Switch

Qiu Shanglei, Wang Jintai
（Sichuan Vocational and Technical College Of Communications, Sichuan Chengdu 611130）

If the driver drove into the water into the deep water under the tunnel, culvert and other sections, may cause the car to turn off. At this time the occupants do not escape in time, it may bring life-threatening. In view of the above, the design of a car based on electronic water level switch car wading emergency system. System function is in the car wading,water reaches a certain depth when the window glass automatically down, the central control automatically unlock, sound and light alarm, to prevent the engine to restart.

Electronic water level switch; car; Wading; Emergency system

CLC NO.: U462.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)12-108-03

U462.1 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)12-108-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.12.036

邱尚磊（1985—），男。湖北武汉人，讲师，主要研究汽车运用维修技术。项目来源：本文系四川交通职业技术学院科技教育研究发展基金资助项目（轿车涉水应急系统）（项目编号：2016-460-13）的研究成果。