汽車安全氣囊電控PPT課件

1、汽車安全氣囊電控汽車輔助電控技術汽車安全氣囊電控氣袋與安全帶電控一、安全氣袋n汽車發(fā)生碰撞事故時，在慣性的作用下，司機和乘客會高速撞向方向盤等車內部件，受到傷害。在汽車上安裝安全帶和安全氣袋等保護系統，可以 在撞車時把乘客約束在座椅上，限制乘客頭部、胸部的移動距離，避免與車 內部件發(fā)生劇烈碰撞，從而起到保護作用。所以也把這種保護系統叫做乘員 約束系統。 汽車安全氣囊電控n氣袋的基本保護思想是：在發(fā)生碰撞后迅速在乘員和車內部件之間打開一個充滿氣體的袋子，讓乘員撲在氣袋上。通過氣袋的排氣節(jié)流阻尼吸收乘員的動能，使猛烈的車內碰撞得以緩沖，以達到保護乘員的目的。 汽車安全氣囊電控安全氣袋系統主要由傳感

2、器、控制器、氣體發(fā)生器和氣袋等組成。汽車安全氣囊電控汽車安全氣囊電控n其工作原理為：傳感器感受汽車碰撞強度并將其傳給控制器，控制器進行判斷并在適當時機發(fā)出點火信號觸發(fā)氣體發(fā)生器，氣體發(fā)生器點火后迅速產生大量氣體展開氣袋。從而達到保護乘員生命安全的目的。 汽車安全氣囊電控傳感器傳感器n目前主要有機械式、機電式、電子式等幾種。其中電子集成式集成度高，其內部集成有加速度傳感，低通濾波器，溫度補償等模塊；接口簡單，可靠性高；具有自測試功能，可及時發(fā)現異常現象。是目前廣泛應用的一種。 汽車安全氣囊電控汽車安全氣囊電控傳感方式傳感方式 n傳感方式有多點式和單點式。目前正在使用的多點傳感式安全氣袋系統的典型

3、配置，共有三個傳感器：一個機電式左檔板傳感器，一個機電式右檔板傳感器和診斷模塊中的一個電子傳感器。司機側和乘客側各有一個氣袋。兩個檔板傳感器中只要有一個閉合，診斷模塊就對電子傳感器送來的信號進行處理和判斷，當認為有必要點火時，就發(fā)出點火信號使氣袋充氣。單點傳感式安全氣袋系統采用單個電子式傳感器，并且傳感器和點火控制模塊以及診斷模塊都集成在一起。目前，由于點爆控制算法越來越完善，單點傳感式氣袋系統正在逐步取代多點傳感式氣袋系統。汽車安全氣囊電控多點式和單點式二者的比較多點式和單點式二者的比較 汽車安全氣囊電控控制系統n控制系統是氣袋系統的核心部件，其控制機理是各生產廠家嚴格保密的核心技術。氣袋控

4、制系統要能準確判斷出正撞、偏撞、斜撞、撞樹等各種復雜情況的碰撞強度，并準時點爆氣袋。 控制系統主要有機械式、模擬電子式、智能式幾種。機械式控制系統主要用于低成本的氣袋系統，應用正在減少。n現在大部分都采用帶微處理器的智能控制系統，對電子式傳感器測量得到的信號進行處理，輸出點爆信號。其原理框圖如圖所示。汽車安全氣囊電控 汽車安全氣囊電控安全傳感器是一機電式傳感器，它在不低于3g的加速度時閉合，主要是為了提高系統的抗干擾性汽車安全氣囊電控氣袋控制器一般具備如下特性：氣袋控制器一般具備如下特性： 1、在不影響系統可靠性的前提下，盡量采用集成元件，元器件的個數應盡量少。2、元件及電路應為可在線測試的。

5、3、減少耗電，使系統在主電源掉電情況下可繼續(xù)工作。 4、儲存故障代號，以備事后診斷。 汽車安全氣囊電控氣袋的形式有兩種氣袋的形式有兩種 一種體積比較大，即使乘客不系安一種體積比較大，即使乘客不系安全帶也能起到良好的保護作用，主要在全帶也能起到良好的保護作用，主要在美國市場，因為美國法規(guī)對安全帶的佩美國市場，因為美國法規(guī)對安全帶的佩戴沒有強制性；戴沒有強制性； 一種體積較小，與安全帶配合使用，一種體積較小，與安全帶配合使用，是將安全氣袋與三點式安全帶共同組成是將安全氣袋與三點式安全帶共同組成一個乘員保護系統使之達到最佳的乘員一個乘員保護系統使之達到最佳的乘員保護效果。這種氣袋主要在歐洲市場應保護

6、效果。這種氣袋主要在歐洲市場應用，因為歐洲對安全帶的佩戴有強制性用，因為歐洲對安全帶的佩戴有強制性要求。要求。汽車安全氣囊電控汽車安全氣囊電控氣體發(fā)生器氣體發(fā)生器 n氣體發(fā)生器有壓縮氣體式氣體發(fā)生器有壓縮氣體式(冷式冷式)、燃燒式、燃燒式(熱熱式式)、混合式三種。、混合式三種。壓縮氣體式壓縮氣體式主要與機械式傳感器及控制器連用。主要與機械式傳感器及控制器連用。由于其產氣量少、充氣速度慢等缺點，應用較由于其產氣量少、充氣速度慢等缺點，應用較少。少。燃燒式燃燒式通過燃燒劑燃燒產生大量氣體，產氣量通過燃燒劑燃燒產生大量氣體，產氣量大，容易控制，應用較多。燃燒劑有疊氮化鈉大，容易控制，應用較多。燃燒劑

7、有疊氮化鈉等種類。疊氮化鈉燃燒產生無害的等種類。疊氮化鈉燃燒產生無害的 氮氣，但氮氣，但產生大量的熱量和固體顆粒，所以要采取降溫、產生大量的熱量和固體顆粒，所以要采取降溫、過濾等相應措施。為防止火藥產生的熱量對乘過濾等相應措施。為防止火藥產生的熱量對乘員造成傷害，有些氣袋內部涂有隔熱涂層。疊員造成傷害，有些氣袋內部涂有隔熱涂層。疊氮化鈉融于水后有毒，對環(huán)保不利。各氣袋生氮化鈉融于水后有毒，對環(huán)保不利。各氣袋生產廠家都在發(fā)展新型的燃燒劑。產廠家都在發(fā)展新型的燃燒劑。汽車安全氣囊電控可燃氣體式是其中的一種，它將氫氣和氧可燃氣體式是其中的一種，它將氫氣和氧氣按一定比例混合加壓儲存在儲氣瓶中。氣按一定

8、比例混合加壓儲存在儲氣瓶中。它燃燒后產生水，沒有固體顆粒，燃燒它燃燒后產生水，沒有固體顆粒，燃燒前也沒有害，是一種理想燃燒劑。前也沒有害，是一種理想燃燒劑。 混合式混合式是用少量的燃燒物質產生足夠是用少量的燃燒物質產生足夠的熱量，使得壓縮氣體迅速膨脹而充滿的熱量，使得壓縮氣體迅速膨脹而充滿氣氣汽車安全氣囊電控汽車安全氣囊電控混合型氣體發(fā)生器性能上的優(yōu)勢混合型氣體發(fā)生器性能上的優(yōu)勢 1、對溫度的敏感性較低，低溫條件下性能變化不大；2、通過調整，容易滿足客戶對峰值壓力、壓力上升曲線、溢出氣體的速度等性能的要求；3、 對環(huán)境有利。無毒性材料；優(yōu)異的抗老化性能；4、 氣體發(fā)生器表面溫度低。在氣體發(fā)生器

9、作用后，其表面溫度至多上升75度，塑料件可與氣體 發(fā)生器接觸；5、 溢出的氣體無害。產生的少量非毒性顆粒，92的顆粒是KCl，產出的顆粒濃度比采用疊氮化 鈉等燃燒劑的熱式氣體發(fā)生器低；汽車安全氣囊電控6、 優(yōu)異的燃燒劑抗老化性能。在車體中15年無變化，推進劑不會吸濕。 7、 氣體發(fā)生器有單級和兩級氣體發(fā)生器。單級氣體發(fā)生器有一個產氣部件，兩級氣體發(fā)生器有兩 個相互獨立的產氣部件，適當組合兩個部件的工作時間，即可獲得不同的充氣特性。適用與智 能乘員保護系統。汽車安全氣囊電控氣袋發(fā)展狀況 安全氣袋于1958年發(fā)明并申請了專利。它作為汽車被動安全性研究的成果，是隨著汽車被動安全性研究的深入而發(fā)展的。

10、美國通用汽車公司在1974-1976年間安裝了大約一萬套氣袋系統，但是，由于技術上的原因又停止了生產。直到90年代后，由于以下原因才得到推廣和普及：1、碰撞試驗技術的進步；2、公眾對于安全要求的提高；3、安全氣袋系統所需電子技術的提高；汽車安全氣囊電控安全氣袋對于人體的保護效果顯著。從1970年到1990年的20年間，歐美關于安全氣袋方面的專利只有106項，而從1990年到1994年4月，有專利464項。在美國，到1995年，前排乘員的氣袋安裝率已超過60。法規(guī)規(guī)定在1997年9月1 日后出廠的轎車中100安裝司機側和前排乘員側氣袋。在歐洲則是標準裝備和選件并存，現在新車型基本都安裝有安全氣袋

11、。 汽車安全氣囊電控安全氣袋的保護作用是十分顯著的。據美國官方公布的數字，1986年至1997年2月15日，安全氣袋共挽救了1828人的生命(1639名司機，189名乘員)。安全氣袋同時也有副作用。在上述時間段內，氣袋造成38名兒童、21名司機、2個乘員死亡。這些主要發(fā)生在低速碰撞的情況。造成死亡的原因有如下幾種：兒童及兒童座椅靠近氣袋；碰撞前的制動使得兒童更加靠近氣袋。氣袋主要造成頭和頸部傷害。另外矮個子司機受到的傷害也是類似原因。汽車安全氣囊電控n目前歐美等發(fā)達國家對乘員保護系統的目前歐美等發(fā)達國家對乘員保護系統的研究主要有下述幾個方面：研究主要有下述幾個方面：1、發(fā)展低能量氣袋，減少氣袋

12、對離位乘員、發(fā)展低能量氣袋，減少氣袋對離位乘員、兒童乘員的傷害。兒童乘員的傷害。2、研究側撞氣袋、翻滾氣袋等保護裝置。研究側撞氣袋、翻滾氣袋等保護裝置。3、研究智能保護系統。研究智能保護系統。4、研究膝部、小腿、踝部的保護裝置。研究膝部、小腿、踝部的保護裝置。汽車安全氣囊電控碰撞判斷準確碰撞判斷準確汽車的碰撞形式是各式各樣的，其碰撞強度、減速度波形、車體變形等都是不一樣的，但都要求氣袋系統能準確地判斷出強度如何，并能準確控制氣袋點爆。汽車安全氣囊電控目前氣袋系統有兩種形式，一種是與安全帶配合使用，當低速碰撞時，主要是安全帶對乘員起保護作用，當發(fā)生高速碰撞時，才啟動氣袋對人進行保護，此時氣袋主要

13、保護人的面部，又稱之為“面袋”。第二種是單獨起保護作用，發(fā)生碰撞時，氣袋要保護人的頭部和胸部。第二種氣袋的體積較大(對司機側氣袋為60升以上)，充氣時間長，充氣量大，啟動氣袋的碰撞車速較低，造價高。第一種氣袋的體積較小，(對司機側氣袋為40升左右)，充氣量小，充氣時間短，啟動氣袋的碰撞車速高，造價低。就我國情況看，第一種氣袋更適合我國國情。汽車安全氣囊電控氣袋的點爆車速與各個國家的事故形式有關。通常是根據大量的事故統計數據，總結出在不同車速的碰撞事故對乘員造成的傷害程度，據此確定何種車速需啟動氣袋對乘員進行保護。目前國外的資料中可以得知，對使用安全帶的“面袋”來說，一般規(guī)定：20km/h以下正

14、面撞墻時，氣袋不點爆；30km/h以上正面撞墻時，氣袋一定點爆；2030km/h之間為點火的模糊區(qū)，氣袋可點爆也可不點爆。對不使用安全帶的氣袋，一般是12.8km/h(8mph)正面撞墻時氣袋不爆，20.9km/h(13mph)正面撞墻時氣袋要點爆。如果高速碰撞時氣袋沒有點爆(漏點火)，會造成乘員的嚴重傷害，是絕對不允許的。汽車安全氣囊電控氣袋的關鍵技術n點火時刻準確點火時刻準確以司機側氣袋為例。氣袋點爆后，氣體發(fā)生器的以司機側氣袋為例。氣袋點爆后，氣體發(fā)生器的充氣時間約是充氣時間約是30毫秒。對處于正常位置的毫秒。對處于正常位置的50百百分位假人，最佳情況下是發(fā)生碰撞時，氣袋剛分位假人，最佳

15、情況下是發(fā)生碰撞時，氣袋剛剛充滿氣體后，人的頭部即與氣袋接觸，這樣剛充滿氣體后，人的頭部即與氣袋接觸，這樣保護作用最好。如果人頭部接觸到氣袋時，氣保護作用最好。如果人頭部接觸到氣袋時，氣袋尚未充氣完畢袋尚未充氣完畢(遲點火遲點火)，則氣袋不僅不能起，則氣袋不僅不能起到緩沖吸能作用，巨大的爆炸力反而會將人打到緩沖吸能作用，巨大的爆炸力反而會將人打傷。如果氣袋充氣完畢后很長時間人的頭部才傷。如果氣袋充氣完畢后很長時間人的頭部才與氣袋接觸與氣袋接觸(早點火早點火)，由于氣袋節(jié)流小孔的排，由于氣袋節(jié)流小孔的排氣作用，氣袋中沒有足夠的氣體壓力，同樣會氣作用，氣袋中沒有足夠的氣體壓力，同樣會影響對人的保護

16、作用。影響對人的保護作用。 汽車安全氣囊電控如果乘員乘坐位置偏離了正常位置，如司如果乘員乘坐位置偏離了正常位置，如司機離方向盤過近或過遠，稱為離位乘員。機離方向盤過近或過遠，稱為離位乘員。氣袋對離位乘員具有較強的傷害作用。氣袋對離位乘員具有較強的傷害作用。以司機側氣袋為例，根據美國有關機構以司機側氣袋為例，根據美國有關機構的尸體試驗結果，如果氣袋點爆時尸體的尸體試驗結果，如果氣袋點爆時尸體胸部靠在方向盤上，氣袋會將其肋骨打胸部靠在方向盤上，氣袋會將其肋骨打斷；如果胳膊靠在方向盤上，氣袋會使斷；如果胳膊靠在方向盤上，氣袋會使得胳膊骨折。氣袋對離位兒童乘員的傷得胳膊骨折。氣袋對離位兒童乘員的傷害尤

17、為嚴重。因此美國在推行低能量氣害尤為嚴重。因此美國在推行低能量氣袋，即延長氣袋的充氣時間，減少氣袋袋，即延長氣袋的充氣時間，減少氣袋爆出時的侵略性。此時氣袋的充氣時間爆出時的侵略性。此時氣袋的充氣時間大于大于30ms，氣袋的點爆時間要提前。，氣袋的點爆時間要提前。汽車安全氣囊電控抗粗糙路面干擾能力強抗粗糙路面干擾能力強n氣袋系統是一次性使用的安全防護系統，若意外點爆，除了會造成經濟損失，由于氣袋點爆時的巨大聲響和體積，會對乘員造成驚嚇，可能會引發(fā)不必要的事故。因此必須具有高的抗粗糙路面干擾能力。n根據學院的總結，當汽車以2060km/h的速度通過下述路面時，氣袋不應點爆：上下110毫米高的臺階

18、、鐵路鐵軌、270毫米深的坑及國標路面，計有扭曲路面、坑洼路面、石塊路面、搓板路面、卵石路面等。這些情況都會產生較大的汽車減速度，氣袋系統必須能識別出此種狀況，氣袋不能點爆。汽車安全氣囊電控高可靠性與工作穩(wěn)定性高可靠性與工作穩(wěn)定性n由于汽車的工作環(huán)境比較復雜，氣袋必須有較高的工作可靠性和穩(wěn)定性。 1、 如汽車在雨中工作；2、 汽車在高溫氣候中行駛；3、 汽車在寒冷的地區(qū)使用；4、 汽車在高海拔的地區(qū)使用；5、 汽車在強電磁干擾環(huán)境中等。這些環(huán)境都不能引起氣袋系統的失效。另外，某些時候汽車上的電瓶電壓可能偏低；在發(fā)生碰撞時，可能在碰撞的最初時刻即將電瓶破壞，使氣袋系統失去電源。因此氣袋系統要有很

19、寬的工作電源范圍，并且當電源失掉后，應能有數百毫秒的持續(xù)工作能力。汽車安全氣囊電控汽車安全氣囊電控預張緊式安全帶預緊式安全帶是近年來發(fā)展的一種安全帶。一般，為了乘員的舒適，安全帶的預緊力不能太大，安全帶與人體之間總有一定的間隙，當乘員衣服較厚時，此間隙會較大。在碰撞時，這個間隙將減小安全帶的有效作用范圍，降低安全帶的效能。安全帶使用預緊器后，可在碰撞達到一定強度時，啟動預緊器，帶動鎖扣回縮或卷收器回轉，使得安全帶縮短一定距離，有效消除間隙，可以提高安全帶的作用。預緊式安全帶是在普通安全帶上增加預緊器構成的。預緊器可以與鎖扣結合在一起(鎖扣預緊器)，也可以與卷收器結合在一起(卷收器預緊器)。汽車

20、安全氣囊電控汽車安全氣囊電控鎖鎖扣預緊器扣預緊器n使用火藥作為動力。鎖扣上面與織帶相連，下面由鋼絲繩與預緊器內的活塞相連。 n發(fā)生碰撞時，通過點火設備點爆安裝在預緊器上的火藥，火藥燃燒產生氣體充入氣室內?；钊跉怏w的壓力下向右移動，通過鋼絲繩將鎖扣向下拉回約80mm，消除安全帶與乘員間的間隙。在活塞中安裝有鋼球，使得活塞只能向右移動，防止在安全帶的拉力下活塞向左移動。汽車安全氣囊電控汽車安全氣囊電控卷收器預緊器卷收器預緊器n安裝在卷收器的側面，使用火藥作為動力。發(fā)生事故時，點燃火藥，推動齒條移動，從而帶動卷收器回卷。汽車安全氣囊電控安全系統展望 隨著人們對汽車安全性的日益重視和科學技術的飛速發(fā)

21、展，在汽車安全保護領域出現了大量的新技術。傳統的氣袋和安全帶已經發(fā)展成為先進的智能保護系統，它可以在事故中更有效地保護乘客的生命。而自動避讓系統和自動呼救系統，又為乘客提供了更有效的保護和救護。它們的出現，使汽車可以為乘客提供從事故前、事故中直到事故后的三位一體的全方面保護。汽車安全氣囊電控事故前保護n自動避讓系統通過雷達等探測裝置隨時監(jiān)測路面狀況。在汽車運行中探測汽車運動方向上的障礙物。可以根據距離周圍車輛的遠近而自行調整車速，使車輛間保持一個安全的距離，減小發(fā)生碰撞的可能。一旦發(fā)生緊急情況，碰撞事故在所難免，它可以發(fā)出警報并自行采取剎車等措施，而無需駕駛員的操作。從而大大減輕碰撞的程度甚至

22、完全避免事故，為乘客提供了更有效的保護。汽車安全氣囊電控汽車安全氣囊電控事故中保護n在發(fā)生事故時，氣袋對保護乘員的生命安全有著顯著的作用，但同時也有負作用，會造成對乘員的傷害。氣袋是按正常乘坐位置的第50百分位的乘員設計的。對成人而言，造成傷害的主要原因是乘員離位，即在氣袋爆出時乘員過分靠近氣袋。對兒童和第5百分位的女性假人來講，除了乘員離位外，另一原因是按成人體重設計的氣袋能量太大。因此，如何發(fā)揮氣袋的保護作用，避免或減少氣袋的副作用，成為目前急待解決的問題。汽車安全氣囊電控智能保護系統是世界各氣袋廠家和汽車生產商所致力研究的新型乘員保護系統。它將安全帶、氣袋、乘員感知系統、碰撞預測系統等集成在一起，成