安全气囊主动保护系统设计

1、安全气囊主动保护系统的设计安全气囊主动保护系统的设计 测试计量技术及仪器 王龙一、安全气囊的作用一、安全气囊的作用l安全气囊系统（SRS）也被称为辅助乘员保护系统。当汽车遭受冲撞导致车速急剧变化时，安全气囊迅速膨胀，承受并缓冲驾驶员或乘员头部与身体上部和膝盖部位的惯性力，减轻人体遭受伤害的程度。从而达到保护乘客的目的。二、安全气囊系统分类二、安全气囊系统分类l按碰撞类型 正面防护安全气囊、侧面防护安全气囊和顶部碰撞防护安全气囊。l按气囊数目单气囊系统、双气囊系统、多气囊系统。l按控制方式分类电子式与机械式三、汽车对安全气囊的要求三、汽车对安全气囊的要求l可靠性高安全气囊的使用年限为7-15年l

2、安全可靠能正确区分制动减速度和碰撞减速度的区别 l灵敏度高当汽车发生碰撞时，在二次碰撞前打开l有防误爆功能减速度过低，轻微碰撞不能引爆 有自动诊断功能l电控安全气囊要有备用电源五五 安全气囊系统的组安全气囊系统的组组成： 有传感器、气囊组件、警告灯及安全气囊ECU等组成。1、传感器、传感器分为碰撞传感器、中央传感器与安全传感器三类分为碰撞传感器、中央传感器与安全传感器三类碰撞传感器：检测汽车碰撞强度的信号，并将信号输入给安全气囊ECU，ECU根据碰撞传感器的信号判断是否引爆充气元件给气囊充气。安装于汽车前部的碰撞传感器叫前碰撞传感器；安装于安全气囊ECU内部的碰撞传感器叫中央传感器。安全传感器

3、：安全传感器也叫做保险传感器，防止安全气囊系统在非碰撞的情况下发生误引爆。安全传感器安装在安全气囊ECU内部，通常有两个安全传感器。中央气囊传感器采用压电式加速度传感器安全气囊系统一般装有安全气囊系统一般装有24个碰撞传感器，在前左、个碰撞传感器，在前左、右挡泥板各装一个，有的在前保险杠中间装有一个，右挡泥板各装一个，有的在前保险杠中间装有一个，有的车内还装有一个。有的车内还装有一个。l滚球式传感器结构及原理滚球式传感器结构及原理 碰撞传感器使用钢球开碰撞传感器使用钢球开关和一对触点。在车辆关和一对触点。在车辆正常行驶时一个具有特正常行驶时一个具有特定磁力的永久磁铁保持定磁力的永久磁铁保持钢球

4、离开触点使开关断钢球离开触点使开关断开。当车辆发生足够力开。当车辆发生足够力量的前部碰撞时，钢球量的前部碰撞时，钢球从磁铁上释放结合触点，从磁铁上释放结合触点，闭合开关。闭合开关。 l偏心锤式传感器偏心锤式传感器l水银开关式碰撞传感器水银开关式碰撞传感器l滚轴机电开关式碰撞传感器滚轴机电开关式碰撞传感器 2 气囊组件气囊组件由气体发生器、点火器、气囊、饰盖和底板等组成。当碰撞发生后，电雷管引爆火药，产生大量高温气体，冲撞或粉碎气体发生剂（叠氮化钠），同时使高温气体降温并继续产生气体。经过多次过滤，除去烟雾及灰尘，从气体喷口喷入气囊，使气囊在车辆碰撞的瞬间充满气体。安全气囊警告灯位于组合仪表上。

5、当中央安全气囊传感器总成自诊断机构检测出某一故障时，警告灯就会向驾驶员发出故障警告。在正常情况下，当点火开关转到ACC或ON位置时，警告灯会亮大约6秒钟，然后熄灭。若6s后SRS指示灯依然闪烁或一直不熄灭，表示安全气囊系统有故障，提示驾驶员应进行维修。 3 安全气囊警告灯安全气囊警告灯5、安全气囊、安全气囊ECU安全气囊ECU是SRS的控制中心。 它是由专用中央处理单元ECU、备用电源电路、稳压电路、信号处理电路、保护电路、点火电路和检测电路等组成。六、六、SRS工作原理工作原理 当汽车速度在30kmh( 速度阀值）以上受到正面碰撞或侧面碰撞时，安装在汽车前部或侧面的碰撞传感器利用碰撞时产生的

6、惯性力，检测到碰撞作用的时间、汽车减速度即碰撞强度,并传送给安全气囊ECU， ECU将碰撞传感器送来的碰撞信号与ECU内储存的碰撞触发数据进行比较，如果判定碰撞强度达到或超过其规定值，则指令接通安全气囊点火器的工作电路，使引爆管迅速爆炸燃烧，并引燃气体发生器内的气体发生剂（叠氮化钠)。气体发生剂的燃烧十分剧烈，在瞬间产生释放出大量气体，经过滤冷却后充入折叠的安全气囊，使气囊在极短的时间内突破衬垫迅速膨胀展开成扁球状。在驾驶员或乘员头部、胸部或身体因碰撞时的反冲力向前或向侧面冲去时，鼓起的气囊在驾驶员或乘员的前部或侧面车身硬件间成弹性缓冲气垫，利用气体本身的阻尼作用或气囊背面排气孔排气节流的阻尼

7、作用，吸收并分散驾驶员和乘员的冲击能量。气囊鼓起后很快就从气囊背面的小孔排出部分气体而变瘪，柔软的气囊表面就能有效地保护人体头部、胸部和身体其他部分免受冲击伤害或减轻伤害程度。安全气囊系统控制原理图安全气囊系统控制原理图为了保证为了保证SRSSRS系统工作可系统工作可靠，防止误引爆，系统靠，防止误引爆，系统随时要检测碰撞传感器、随时要检测碰撞传感器、中央气囊传感器和安全中央气囊传感器和安全传感器。三者之中，安传感器。三者之中，安全传感器闭合所设置的全传感器闭合所设置的减速度值最小减速度值最小, ,其相互间其相互间的联接关系如图的联接关系如图SRS工作原理工作原理点火器引爆气囊的条件是前碰撞传感

8、器与安全气囊点火器引爆气囊的条件是前碰撞传感器与安全气囊ECU内内的安全传感器必须同时接通。的安全传感器必须同时接通。七、安全气囊系统保险机构与线束七、安全气囊系统保险机构与线束1） 防气囊误爆机构与点火器之间的插接器，均采用了防止气囊误爆的短路片。防止静电或误通电将电热丝接通而造成气囊误膨开2）电路连接诊断机构）电路连接诊断机构 用来监测连接器是否连接可靠，常用于前碰撞传感器。有一个诊断销，和两个诊断端子，连接器正常连接时，诊断销与前碰撞传感器中的常开触点并联。3）连接器双重锁定机构）连接器双重锁定机构 线束的重要连接部位。用于锁定连接器的插头与插座，防止连接器开。当主锁未锁定时，插头上的两

9、个凸台阻止副锁锁定；当主锁完全锁定时，副锁锁柄方能转动并锁定；当主锁与副锁双重锁定时，防止连接器插头与插座分开。八、八、安全气囊在使用中存在的问题安全气囊在使用中存在的问题 (1)气囊可能在很低的车速时打开。汽车在很低车速行驶而发生碰撞事故时,乘员和驾驶员系上安全带即可,完全不需要安全气囊展开起保护作用。如果这时展开气囊反而会造成不必要的浪费,甚至还可能因安全气囊的展开加重碰撞伤害。(2)气囊的启动会对乘员造成伤害。安全气囊系统启动时将冲开气囊盖板,并且在瞬间展开充气,很可能对乘员造成冲击;产生的灼热气体也会灼伤乘员和驾驶员。(3)当乘客偏离座位或座位上无人或儿童乘坐时,气囊系统的启动不仅起不

10、到应有的保护作用,还可能会对乘员造成一定的伤害。九、对现有安全气囊的改进思考九、对现有安全气囊的改进思考 针对实际使用中存在的问题,我们更希望在安全气囊展开之前,安全气囊系统能够精确感应汽车发生的碰撞,并按照程序来判断碰撞事故的严重程度,如果碰撞级别比较低的话,只需将安全带的预紧机构拉紧即可;如果碰撞级别较高,需启动安全气囊,则将点燃气囊的指令传递给气囊系统。这就要求安全气囊系统能够准确地感应所发生的碰撞事故;并且能模仿人脑,根据实际的碰撞程度来判别安全气囊是否需要展开,有一定灵活性;且能够针对不同体形的乘员适当的调整安全气囊。十、安全气襄的改进和引用十、安全气襄的改进和引用1磁电式传感器的采

11、用 磁电式传感器能够方便地安装在各个需要的感应部位,使其能够正确、适时地感应碰撞。只要稍微调整一下某些参数值,使得其能够识别峰值为0588 m/s:和时间脉冲为0-20 ms的碰撞加速度信号即可。只要碰撞加速度峰值和时间脉冲宽度同时满足条件,就会向气囊发出触发信号,展开气囊,对人体进行保护。2 智能化控制系统的采用 安全气囊系统开发人员正在根据神经网络原理开发智能型气囊系统。它主要是利用神经末梢(即各种传感器)将各自探索到的周围环境的各种信息传输给中枢神经(即电脑或微机),并能将碰撞事故的碰撞类型,碰撞事故严重程度以及碰撞时的车速等信息一起传递给电脑,由脑对这些信息进行加工处理分析,做出相应反应,并执行与这些信息相对应的、正确的气囊保护程序,即所谓的智能式控制系统。安全气襄的改进和引用安全气襄的改进和引用3 乘员探测系统的选择 针对气囊未能对不同的乘员做出相应的保护,我们可在乘员座位上安装一个乘员探测系统,对车座上是否有人, 乘员的体型大小,以