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汽车安全气囊测控系统 机械与动力工程学院 测控技术与仪器 摘要安全气囊是现代汽车必备的安全系统安全气囊系统主要由传感器、气体发生器、点火器、气囊以及控制单元ECU等组成。其工作原理是在汽车发生碰撞后由传感器感应并传输到达安全气囊减轻驾驶员及乘员受伤害程度的目的作为汽车车身被动安全性的辅助配置日渐受到人们的重视。当汽车与障碍物碰撞后称为一次碰撞驾驶员及乘员与车内构件发生碰撞称为二次碰撞安全气囊在一次碰撞后、二次碰撞前迅速打开一个充满气体的气垫使乘员因惯性而晃动时“扑在气垫上”即而缓和乘员受到的冲击并吸收碰撞能量减轻乘员的受伤害程度。 关键词汽车、安全气囊、传感器、测控系统 检索工具河南理工大学图书馆清华镜像、万方镜像 汽车安全气囊设计的基本思想是在汽车发生一次碰撞后汽车基本不动车内驾驶员及乘员由于惯性还要向前运动与车内仪表盘、玻璃等构件发生二次碰撞在乘员与汽车内部构件之间若迅速打开一个充满气体的气囊使乘员“撞”在气囊上可以减缓冲击并吸收碰撞能量从而达到减轻乘员受伤害程度的目的。 安全气囊的基本工作过程当汽车高速行驶发生碰撞事故时车上的碰撞传感器将接收到的碰撞信号传输给电子控制装置电子控制装置将其与内部预设的值进行分析、比较若达到或超过预设值时便发出指令引爆气体发生器使气体发生器产生大量气体一般为氮气并经过过滤、冷却后快速充入一个坚韧的纤维编织气囊内在30ms 内气囊迅速膨胀展开在乘员与车内构件之间形成一个弹性气垫。气囊的侧面有排气孔当乘员碰到高压膨胀的气囊时囊内气体排出气囊收缩吸收乘员向前强大的惯性冲击能量有效保护人体头部、胸部减轻受伤害程度。 安全气囊系统故障诊断测控系统 安全气囊系统主要由安全气囊、气体发生器、传感器和电子控制装置等组成。安全气囊系统本身设置有自诊断系统若系统发生故障时电子控制装置就会点灯仪表盘上的故障报警灯SRS报警提示驾驶员安全气囊系统有故障同时把故障以故障代码的形式储存起来。维修人员可以调取故障码通过查取故障码掌握故障内容根据故障内容去检修安全气囊系统直至排除故障。 安全气囊最重要的指标是可靠性如果不该点火而点火打开气囊称为误点火如果应该点火而没有点火称之为漏点火如果点火太晚则称之为迟点火无论是误点火、漏点火、还是迟点火都是不能允许的。为了提高安全气囊系统的可靠性防止电源线在碰撞中断线、电池遭到破坏系统中备有储能电容或电池以保证即使掉电也能够开气囊。为了监测传感器、电子电路、气体发生器系统一般还有故障诊断模块、并设有信号灯于予以显示。汽车安全气囊系统系统一般有左右挡板传感器各一个还有一个传感器放在含有诊断模块的控制器中气囊有司机席(Driver Side)正面碰撞气囊和乘客席(Pssseneer Side)正面碰撞气囊另外还有警告灯。当发生前面碰撞时两个挡板传感器中只要有一个闭合诊断模块就会根据送来的信号进行处理和判断认为有必要点火后时即发出点火信号使气囊充气。 【参考文献 [1]陈越.汽车故障诊断与检测技术[M].北京科学出版社,2009.9. [2]丰田汽车公司.汽车维修基础[M].北京高等教育出版社,2006,10. [3] 汽车安全气囊检测.人民交通出版社, 2007.6】 气囊所用的的传感器 传感器用于检测、判断汽车发生碰撞时的撞击信号, 以便及时点爆安全气囊。传感器按其功能可分为碰撞传感器和保险传感器两种。碰撞传感器负责检测碰撞的激烈程度, 如果汽车以40km/h 的车速迎面撞到一个不可变形的固定障碍物上, 碰撞传感器便会自动接通搭铁回路。保险传感器, 其闭合的减度要稍慢一些, 防止因碰撞传感器短路而造成误开。传感器按其结构可分为机械式、机电式和电子式3种。下面以机械式传感器(偏心锤式碰撞传感器) 为例说明传感器的工作原理。机械式传感器一般安装在保险杠与挡泥板之间, 用来感知低速碰撞的信号。传感器安装在一个密封的防震保护盒内, 当传感器中的重锤的移动速度高于某一特定车速(称为TBD车速) 时, 重锤便将其机械能直接传给引发器使气囊膨开。具体的工作原理: 汽车正常行驶时, 扭力弹簧将触头定在上支点位置, 传感器没有触发信号给ECU。当汽车碰撞时, 减速度所产生的惯性力克服弹簧的扭力而使重锤
产生运动,带动触桥转动, 使动静触头结合。此时, 传感器向ECU发出接通信号,同时安全传感器也接通,ECU发出引爆指令汽车所需求的信息都是依靠传感器来获取的。车辆本身所需的信息包括检测车辆运动状态的信息、检测驾驶操纵状态所需的信息、车辆控制所需的信息、运动环境检测所需的信息、异常状态监控所需的信息等。碰撞传感器用来检测汽车碰撞强度一般认为若汽车以40km/h的车速与一辆正在停放的同样大小的汽车相碰撞或者以不低于22km/h的车速迎面撞到一个不可变形的固定障碍物上时其产生的碰撞强度足以危及驾驶员和乘务员的安全应及时展开安全气囊。一辆车辆常装有2-4个碰撞传感器前左、右挡泥板各装一个称为前安全气囊传感器有的车在前面保险杠中间还装一个。 【参考文献现代2008.3 第79期】 安全气囊控制系统的要求 由于工作任务的特殊性汽车安全气囊控制系统除了必须具备点火判断、发出点火信号的功能外还应满足以下几点要求 1.抗干扰能力强 气囊系统若发生误点爆不仅会对乘员造成惊吓甚至可能引发事故因此必须有很高的抗干扰能力。如汽车受到粗糙路面干扰时会发生较大的减速度系统要能识别出这种状况不点燃气囊。2.高可靠性与工作稳定性 由于汽车的工作环境复杂以及不允许出现点火失败的工作要求气囊控制系统必须具有较高的可靠性与稳定性。另外碰撞后电源可能首先被撞坏因此要求系统能在掉电后继续工作数百毫秒。 3.结构紧凑 整个系统除了要满足上述要求外还要尽量减小体积少用元器件以减小系统的复杂程度提高可靠性。同时也可减少系统的耗电量以尽量维持掉电后的工作。控制系统总体方案本控制系统有硬件和软件两部分组成。图l是控制系统的组成框图。 【参考文献 [1]张金换.汽车安全气袋系统的研究[J]清华大学学报1997.8. [2]邱卓丹现代汽车安全技术的研究发展[J]湖南工程学院学报2002.3. [3]黄仁欣马彪单片机原理与应用[M]北京清华大学出版社2008.(P100—102) [4]鲁植雄汽车安全气囊故障诊断[M]南京江苏科学技术出版社20031—20 [5][M]
1999.(P200—218) [6]器[M]
2000.(P187—216) 安全气囊传感器 国际汽车零部件供应商大陆
CISS撞击时,CISS
整合
出者—传感器的深入研究还很不够。已开展研究的传感器有触发开关式(如图1所示)、纯机械式、单点电子式忆、侧撞式(如图2所示)、应变式(如图3所示)、磁电式 (如图4所示)
5所示为欧洲电子工程学会试验滑车减加速度与时间曲线。
6所示。此传感器可安装在汽
588 m/S和时间脉宽为020ms的碰击
气
0
为此必须将传感器的开关阈值设
, 对于一个具有性能
19.3km/h汽车安全气囊发展安
全气囊是1953年由美国人约翰·赫缀克发明的。1973年日本本田汽车公司引进安全气囊技术进行实车应用。经过30多年的漫长历程,直至1984年,汽车碰撞安全标准(FMVSS208)在美国经多次被废除后又重新被认可并开始实施, 其中规定从1995年9月1日以后制造的轿车前排座前均应装备安全气囊,同时还要求1998年以后的新轿车都装备驾驶者和乘客用的安全气囊,自此才确认了安全气囊的作用。如今,这个在当年颇具创意性的发明已转为千百万个产品,种类也发展为正面气囊、侧面气囊、安全气帘等等。各国生产的中高级轿车,大多数都装有安全气囊,有些轿车已将安全气囊列入必装件。在国内消费者对汽车被动安全性能的要求也越来越高, 但目前除了极少数高级车装备了侧面气囊之外,大部分车型还只是安装了正面气囊。 [1]张永康.智能传感器与现代汽车电子[J].今日电子,2004 [2]张颖. 汽车安全气囊技术及其发展趋势[J].电子产品世界,2006 [3]秦玉伟等.汽车传感器的应用及发展趋势[J].传感器世界,2008】
低。目前,随着经济的发展各种车辆不断增加,
人们的生命安全已成为新一代汽车安全系统生产的主要研究课题, 人们对汽车被动安全装置特别是新型智能化安全气囊的开发以及对新技术提出了更高的要求。 今后, 在设法增加安全设备保护驾驶员及乘员的更多身体部位( 例如下肢和颈部等) , 减小气囊的体积和重量, 优化气囊的充气速度、折叠方式及最佳触发时刻的同时, 更应努力解决好转向柱、座椅、头枕、内饰件、车身结构、吸能塑性保险杠、风窗玻璃、安全带和安全气囊等各部件防碰撞特性的协调与互补问题, 才能进一步将安全气囊智能化程度的研究工作推向研制智能安全气囊保护系统的更高阶段,这也是智能化安全系统未来研究的主要方向。
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