汽车电器与电控技术 课件 09 被动安全气囊技术（4讲）

主讲：舒华教授汽车电控技术

AutomobileElectronicControlTechnology中国人民解放军军事交通学院第5讲汽车安全气囊技术主讲：舒华教授

第5章汽车车身电控技术

VehicleBodyElectronicControlTechnoloology

5.3.1安全气囊系统的功用5.3汽车安全气囊技术5.3.2安全气囊系统的组成5.3.3安全气囊系统的分类5.3.4安全气囊系统的控制过程5.3.5安全气囊系统的动作时序5.3.6安全气囊系统的有效范围5.3.4安全气囊系统的结构原理（保险机构）5.3汽车安全气囊技术一、学习内容1.汽车安全控制系统的分类2.安全气囊系统的功用、组成与控制电路3.安全气囊系统的控制原理——控制流程、动作时序、有效范围二、学习要求1.了解汽车安全控制系统的分类方法2.理解安全气囊系统的控制过程、动作时序、有效范围3.掌握安全气囊系统的功用与组成

汽车行驶安全控制系统

汽车财产安全控制系统（中控门锁、汽车防盗）

主动安全控制系统——避免车辆发生交通事故

被动安全控制系统——减轻事故导致的伤害程度

防抱死制动系统ABS、制动力分配系统EBD、制动辅助系统EBA

驱动轮防滑转调节系统ASR、车身稳定性控制系统VSC、

自动紧急制动系统AEB、行驶车道偏离预警系统LDWS

安全气囊控制系统SRS安全带紧急收缩触发系统SRTS汽车安全控制系统分类安全系统分类方法行驶安全控制系统主动安全控制系统被动安全控制系统5.3.1

安全气囊系统的功用碰撞伤人原因：二次碰撞一次碰撞：汽车与汽车或汽车与障碍物之间的碰撞；二次碰撞：一次碰撞后，汽车速度将急剧减小，减速度急剧增大，驾驶人和乘员就会受到较大惯性力的作用而向前移动，使人体与转向盘、挡风玻璃或仪表台等构件发生碰撞称为二次碰撞——导致人体遭受伤害的主要原因。——当汽车发生正面碰撞时，在惯性力的作用下，驾驶人面部或胸部可能与转向盘和挡风玻璃发生二次碰撞，前排乘员可能与仪表台和挡风玻璃发生二次碰撞，后排乘员可能与前排座椅发生二次碰撞。——当汽车遭受侧面碰撞时，驾驶人和乘员可能与车门、车门玻璃或车门立柱发生二次碰撞。车速越高，惯性力就越大，遭受伤害的程度也就越严重。一次碰撞二次碰撞5.3.1

安全气囊系统的功用

辅助防护系统SRS：SupplementalRestraintSystem

辅助座椅安全带的防护装置→系好安全带→伤亡人数减少43%~46%SupplementalRestraintAirBagSystem正面气囊：保护面部与胸部；侧面气囊：保护颈部与腰部；护膝气囊(垫)：保护膝部；气帘(窗帘式气囊)：保护头部。

当汽车遭受碰撞导致驾驶人和乘员的惯性力急剧增大时，使气囊迅速膨胀，从而在驾驶人、乘员与车内构件之间铺垫一个气垫，利用气囊排气节流的阻尼作用来吸收人体惯性力产生的动能，减轻人体遭受伤害的程度。安全气囊SRS功用5.3.2

安全气囊的组成1.安全气囊系统的名称2.安全气囊系统的组成传感器：碰撞信号传感器（左前、右前传感器）

碰撞防护传感器（SRSECU内）电控单元：SRSECU执行器：气囊组件

SRS指示灯控制部件安装位置5.3.2

安全气囊的组成3.安全气囊系统的控制电路

电源电路

故障记忆电路

故障诊断与监测电路

点火引爆电路等。4.安全气囊的控制——在同一辆汽车上，无论气囊数量多少，既可集中，也可分别控制。正面气囊和护膝气囊：用一个SRSECU进行控制；侧面气囊和头部气帘（窗帘式气囊）：用一个SRSECU进行控制。SRS电路5.3.4

安全气囊系统的控制过程1.安全气囊的控制过程当汽车遭受碰撞且减速度达到设定阈值时→SRSECU→气囊组件中的点火器电路接通→引爆使点火剂（引药）受热爆炸（电热丝通电发热引爆引药

）。当点火剂引爆时，迅速产生大量热量→充气剂受热分解并释放出氮气充入气囊，→气囊膨胀→在人体与车内构件之间铺垫了一个气垫→人体与车内构件变为弹性碰撞→气囊变形和排气节流来吸收人体碰撞产生的动能，从而达到保护人体之目的。5.3.4

安全气囊系统的控制原理2.安全气囊的控制流程汽车碰撞→SRSECU→点火→引爆点火剂→充气剂受热分解→氮气充入气囊→气囊膨胀→铺垫气垫→气囊变形和排气节流→保护人体免受伤害。5.3.5

安全气囊系统的控制时序1.安全气囊的控制过程2.安全气囊的动作时序博世奥迪车速50km/h与前方障碍物碰撞动作时序。1）碰撞约10ms，引爆极限；2）碰撞约40ms，气囊充满；3）碰撞约60ms，身体压向气囊;4）碰撞约110ms，大部气体逸出;5）碰撞约120ms，危害除车速零。开始充气→气囊充满：30ms；碰撞开始→气囊收缩：120ms——人眨眼一次：200ms碰撞之后经历时间010ms40ms60ms110ms120ms安全气囊动作状态遭受碰撞点火引爆开始充气气囊充满人体前移排气节流吸收动能人体复位恢复视野危害解除车速降零5.3.6

安全气囊系统的控制效果3.安全气囊的碰撞效果丰田轿车以55km/h的速度与前方障碍物碰撞试验结果：发动机变形、驾驶人安全。5.3.6

安全气囊系统的有效范围3.安全气囊的有效范围下列7种情况时，正面气囊不会引爆充气：（1）汽车遭受后方碰撞时。（2）纵向减速度未达到设定阈值时。（3）汽车遭受横向碰撞时（此时侧面气囊将引爆充气）。（4）汽车发生绕纵向轴线侧翻时（此时侧面气囊将引爆充气）。（5）汽车遭受侧面碰撞超过正前方±30°角时（此时侧面气囊将引爆充气）。（6）所有前碰撞传感器都未接通，或SRSECU内部的防护传感器未接通时。（7）汽车正常行驶、正常制动或在路面不平的道路条件下行驶时。减速度阈值：根据SRS的性能设定：不低于35km/h。气囊大→充气长→阈值低。5.3.3

安全气囊系统的分类按总体结构分类：机械控制式SRS电子控制式SRS

按功能不同分类：正面SRS：保护面部与胸部侧面SRS：保护颈部与腰部护膝SRS：保护膝盖头部气帘：保护头部、颈部按气囊数量分类：单SRS：驾驶人双SRS：驾驶人+前排乘员多SRS：驾驶人+乘员X课程小结（5）这次课主要介绍了：1.安全气囊系统的功用、组成与分类方法2.安全气囊系统的控制原理——控制流程、动作时序、有效范围——碰撞→SRSECU→点火→引爆点火剂→充气剂受热分解→氮气充入气囊→气囊膨胀→铺垫气垫→气囊变形和排气节流→人体免受伤害。这一讲是被动安全系统的有关知识，重点是安全气囊系统SRS的组成、分类、控制流程、动作时序和有效范围。希望同学们认真复习、掌握重点、为使用维修奠定基础。接下来请同学们根据讲授内容阅读教材，并在网上完成课后作业。同学们，下次课再会！第6讲安全气囊系统的结构原理主讲：舒华教授

第5章汽车车身电控技术

VehicleBodyElectronicControlTechnoloology

5.3.4

安全气囊系统的结构原理一、学习内容1.碰撞传感器功能、分类与结构原理2.气囊电控单元SRSECU的结构组成3.气囊组件的组成、分类与结构原理二、学习要求1.了解气囊电控单元SRSECU的结构组成2.理解碰撞传感器和气囊组件的功能与分类方法3.掌握碰撞传感器和气囊组件的结构原理5.3.2

安全气囊的组成1.安全气囊系统的名称2.安全气囊系统的组成传感器：碰撞信号传感器（左前、右前传感器）

碰撞防护传感器（SRSECU内）电控单元：SRSECU执行器：气囊组件

SRS指示灯控制部件安装位置5.3.4碰撞传感器——减速度传感器

将碰撞信号输入气囊电控单元SRSECU

，供SRSECU判定是否引爆气囊点火器和安全带收紧点火器。2.分类：按用途、结构（1）按用途不同分类碰撞信号传感器：碰撞烈度（激烈程度）传感器——安装在汽车前部两侧——左前与右前翼子板内侧，两侧前照灯支架下面，——发动机散热器（水箱）支架左、右两侧，左右仪表台下面等。碰撞防护传感器：安全传感器或保险传感器或中心传感器——SRSECU内部

结构原理完全相同，可互换使用。唯一区别：减速度阈值有所不同。阈值设定原则：碰撞防护传感器减速度阈值＜碰撞信号传感器减速度阈值。功用分类区别5.3.4碰撞传感器——减速度传感器（2）按结构不同分类机电结合式碰撞传感器：滚球式、滚轴式和偏心锤式水银开关式传感器电子式传感器5.3.4滚球式碰撞传感器

铁质滚球：可在导缸内移动或滚动

固定触点：连接传感器电极引线

永久磁铁：

导缸：

壳体：工作原理——当静态时，磁力将滚球吸向磁铁，触点与滚球分离，如图5-53a所示，传感器电路处于断开状态。——当汽车遭受碰撞且减速度达到设定阈值时→滚球产生的惯性力＞磁铁电磁吸力→惯性力使滚球克服磁力沿导缸向两个固定触点运动并接通电路，图53b所示。结构组成5.3.4偏心锤式碰撞传感器1.结构特点：偏心锤1与8、偏心锤臂2与15转动触点臂3与11转动触点6与13、固定触点10与16复位弹簧19挡块9、壳体4与122.工作原理：静止状态：复位弹簧作用，偏心锤与挡块接触，转动触点与固定触点断开，图a）。汽车碰撞、偏心锤惯性力矩大于弹力力矩时，转子总成转动，转动触点与固定触点接触，如图5-21b）所示，接通气囊点火器搭铁回路。5.3.4安全气囊电控单元SRSECU1.安装位置：汽车纵向轴线上。2.结构组成：专用CPU：“麻雀虽小，五脏俱全”—模/数（A/D）转换器—数/模（D/A）转换器、—串行输入/输出（I/O）接口—只读存储器、随机存储器和定时器信号处理电路：整形滤波、便于识别备用电源电路：大容量电容器—当汽车电源与SRSECU之间断路后，维持SRS供电6s，保证SRS正常点火。安全气囊控制组件SRSECU电路本

田

轿

车

气

囊

SRSECU

电

路5.3.4气囊组件驾驶席气囊组件乘员席气囊组件5.3.4驾驶席SRS气囊组件结构组成：装饰盖：表面模压撕印

减小膨开阻力气囊：聚酰胺织物（尼龙）

降落伞式折叠成包

背面排气孔2～4个气体发生器：充气气源点火器引线：连接电路5.3.4气体发生器（充气器）壳体：冷压成一体，内装充气剂3、滤网2和点火器5

上盖6：制有若干个充气孔

下盖1：制有安装孔充气剂3：叠氮化钠NaN3固体药片

无色六方形晶体，有剧毒！约300℃时分解。金属滤网2：过滤渣粒点火器5：电雷管5.3.4点火器结构组成：药筒：引爆炸药：叠氮化铅Pb(N3)2电热丝：电极：陶瓷片：绝缘引出导线：工作情况：——电热丝通电引爆引药，炸药瞬间爆炸产生热量，药筒内温度和压力急剧升高并冲破药筒，充气剂受热分解，释放氮气充入气囊使其膨开。5.3.4乘员席SRS气囊组件图4－20乘员席SRS气囊组件结构

1－点火器引线；2－饰盖撕印；3－气囊饰盖；4-SRS气囊；

5－手套箱；6－空调风向开关；7－仪表台；8－气体发生器5.3.4SRS（AIRBAG）指示灯形式：SRS图形AIRBAG图形位置：仪表盘面膜下面功用：指示SRS状态；显示故障代码。课程小结（6）这次课主要介绍了：1.碰撞传感器功能、分类与结构原理2.气囊电控单元SRSECU的结构组成3.气囊组件的组成、分类与结构原理这一讲是安全气囊的基础知识，重点是传感器和气囊组件的组成、分类与结构原理。希望同学们认真复习、为使用维修奠定基础。接下来请同学们根据讲授内容阅读教材，并在网上完成课后作业。同学们，下次课再会！第7讲气囊保险机构与报废处理方法主讲：舒华教授

第5章汽车车身电控技术

VehicleBodyElectronicControlTechnoloology5.3.5气囊保险机构与报废处理一、学习内容1.安全气囊系统的保险机构2.安全气囊系统的检查与气囊组件报废的处理方法二、学习要求1.理解安全气囊保险机构的结构组成与工作原理2.掌握安全气囊系统的检查与气囊组件报废的处理方法5.3.5

安全气囊的保险机构镀金端子——线束和插接器连接线束和插接器颜色：深蓝色（早期），黄色，橘红色（欧洲），红色（奔驰）保险机构：插接器设制序号保险机构名称采用该装置的连接器代号1防止气囊误爆机构2、5、82线路连接诊断机构1、3、7、93连接器双重锁定机构5、84端子双重锁定机构1、2、3、4、5、7、8、9保险机构保险措施5.3.5

安全气囊的保险机构1.防止气囊误爆机构：2、5、8插接器（1）结构：插座上设铜质弹簧片—短路片（2）功用：防静电或误通电引爆气囊。（3）原理：当插接器连接时，插头绝缘体将短路片顶起，点火电路连接良好。当插接器脱开时，短路片将点火器短路，即使加电也不会引爆气囊。5.3.5

安全气囊的保险机构2.电路连接诊断机构：1、3、7、9插接器（1）结构：插接器设诊断销与诊断端子（2）功用：监测插接器是否可靠连接。（3）原理：连接不可靠时，电阻为无穷大；可靠连接时，电阻约为1KΩ。5.3.5

安全气囊的保险机构3.插接器双重锁定机构：5、8插接器（1）结构：插接器设主锁、副锁和凸台。（2）功用：防止插接器脱开。（3）原理：主锁未锁时，凸台挡副锁；主锁锁定时，副锁能转并锁定；主副锁双重锁定后，可靠连接。5.3.5

安全气囊的保险机构4.端子双重锁定机构：1、2、3、4、5、6、7、8、9插接器（1）结构：锁柄与分隔片（2）功用：防止接线端子滑动而导致接触不良。（3）原理：锁柄：一次锁定，防止端子沿导线轴向滑动；分隔片：二次锁定机构，防止端子沿导线径向移动。5.3.5

安全气囊的保险机构5.螺旋线束（1）结构：黄色塑料管内，与发动机舱线束连成一体。（2）功用：保证转向盘具有足够的转动角度。（3）安装：先将线束安装在螺旋形弹簧内，再安放到弹簧壳体内。注意位置和旋向；螺旋线束：螺旋弹簧、时钟弹簧、游丝弹簧或游丝等。5.4.4气囊组件报废的处理方法1.车上引爆在车上引爆气囊的方法图36a示，操作人员与汽车之间的距离至少10m以上。2.车下引爆图5-36b）所示，具体操作过程如下：1）拆下蓄电池负极电缆端子。2）拔开气囊组件与螺旋线束间的插接器。3）剪断气囊组件线束，使插头与线束分离。4）将引爆器接线夹与气囊组件引线连接。5）先距离气囊10m以上，再连接蓄电池。6）查看引爆器红色指示灯发亮后才能引爆。7）按下引爆开关引爆气囊。待绿色指示灯发亮之后，将引爆后的气囊作废物处理。——关键：人与气囊距离至少10m以上。5.4.5安全气囊系统检查注意事项气囊意外膨开或安全带收紧器误动作，可能造成严重事故，后果不堪设想。1.前碰撞传感器检查注意事项（1）当汽车遭受碰撞，气囊已经引爆后，前碰撞传感器不得继续使用，应同时更换左前和右前碰撞传感器。（2）碰撞传感器的动作具有方向性。安装前碰撞传感器时，传感器壳体上箭头所指方向必须按《使用说明书》规定进行安装。（3）前碰撞传感器的定位螺栓和螺母必须经过防锈处理。拆卸或更换前碰撞传感器时，必须同时更换定位螺栓和螺母。（4）前碰撞传感器引出导线的连接器设有电路连接诊断机构。当连接器插头与插座未插牢时，自诊断系统将会检测出故障并将故障码存入存储器中。5.4.5安全气囊系统检查注意事项2.气囊组件检查注意事项（1）拆卸或搬运气囊组件时，气囊装饰盖一面（有撕缝一面）应当朝上。（2）在存放气囊组件时，不得将气囊组件重叠堆放，以防万一气囊误膨开而造成严重事故；（3）绝对不能检测气囊组件中点火器的电阻，否则可能引爆气囊。（4）既不能在气囊组件的任何部位涂抹润滑脂，也不能用任何类型的洗涤剂清洗。5.4.5安全气囊系统检查注意事项3.气囊电控单元（SRSECU）检查注意事项（1）汽车已发生过碰撞并且气囊引爆膨开后，SRSECU就不能继续使用。（2）在安装SRSECU时，应在固定SRSECU之后，再连接SRSECU连接器的插头与插座。因为防护传感器安装在SRSECU内，如果先连接插头与插座，防护传感器就起不到防护作用。同理，在拆下SRSECU时，应先拔开SRSECU连接器的插头与插座，再进行拆卸。（3）在拆卸或更换SRSECU过程中，不要使用冲击扳手或榔头等工具，以免气囊受到震动而意外引爆。在拆卸SRSECU固定螺栓之前，必须将点火开关转到锁止（LOCK）位置，并在拆下蓄电池负极电缆端子20s之后进行拆卸。（4）SRSECU应存放在阴凉（低于40℃）、干燥（相对湿度小于80％）的地方。（5）当点火开关接通ON或断开时间不足3min时，切勿振动和撞击SRSECU。课程小结（7）这次课主要介绍了：1.安全气囊系统的保险机构（防止气囊误爆机构、电路连接诊断机构）2.安全气囊系统的检查与气囊组件报废的处理方法这一讲是被动安全知识，重点是气囊保险机构的结构原理。希望同学们认真复习、融会贯通、为使用维修奠定基础。接下来请同学们根据讲授内容阅读教材，并在网上完成课后作业。同学们，下次课再会！第8讲安全带收紧系统与气囊检查方法主讲：舒华教授

第5章汽车车身电控技术

VehicleBodyElectronicControlTechnoloology5.4.1安全带收紧系统的功用5.4汽车安全带紧急收缩触发技术5.4.2安全带收紧系统的结构组成5.4.3安全带收紧的控制过程5.4.4安全气囊系统检查方法5.4安全带收紧控制技术一、学习内容1.安全带收紧系统的功用与结构组成2.安全带收紧系统的控制过程3.安全气囊与安全带收紧系统的检查方法二、学习要求1.了解安全带收紧系统的控制过程2.理解安全带收紧器的结构原理3.掌握安全气囊与安全带收紧系统的检查方法5.4安全带紧急收缩触发系统座椅安全带紧急收缩触发系统SRTS——安全带收紧系统SRTS：Seat-BeltEmergencyRetractingTriggeringSystem。

功用：当汽车碰撞时，在气囊膨开之前迅速收紧安全带，缩短驾驶人和乘员身体向前移动的距离，避免或减轻人体遭受伤害。SRS（碰撞信号传感器）SRSECU＋碰撞防护传感器座椅安全带收紧器（左/右）

活塞式安全带收紧器

钢珠式安全带收紧器功用组成收紧器类型5.4安全带紧急收缩触发电路图

凌志LS400型轿车SRS电路框图5.4.1活塞式安全带收紧器活塞式安全带收紧器（1）结构组成：导管（气筒）活塞：Φ20mm钢丝绳：连棘爪气体发生器：同SRS，体积小安全带收缩棘轮机构：伸缩卷筒一端，有三个棘爪、一个外齿圈和时钟弹簧安全带伸缩卷筒：连接安全带5.4.1活塞式安全带收紧器活塞式安全带收紧器（1）结构组成：（2）工作原理：——发生碰撞→点火→引爆引药释放热量→充气剂分解释放氮气充入导管→活塞移动→钢丝绳拉动棘轮并带动安全带伸缩卷筒转动→安全带收紧。5.4.2钢珠式安全带收紧器钢珠式安全带收紧器（1）结构组成：气体发生器

钢珠带齿转子安全带伸缩卷筒钢珠回收盒（2）工作原理：——发生碰撞→点火→引爆引药→充气剂分解→氮气冲击钢球→钢珠连续射向转子齿槽→转子带动卷筒转动→安全带收紧。5.4.3安全带收紧系统控制时序几点说明：1.碰撞后约10ms内将安全带收紧15~20cm。2.SRS与SRTS同时点火。3.控制时序：带先收紧、气囊后膨胀∵气囊充满时刻：碰撞后约40ms∴安全带收紧在前，气囊膨胀在后。5.4.5安全气囊系统检查注意事项气囊意外膨开或安全带收紧器误动作，可能造成严重事故，后果不堪设想。