汽車安全氣囊測控系統(tǒng)

汽車安全氣囊測控系統(tǒng) 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 測控技術(shù)與儀器 摘要比安全氣囊是現(xiàn)代汽車必備的安全系統(tǒng).安全氣囊系統(tǒng)主要由傳感器、氣體發(fā)生器、點(diǎn)火器、氣囊以及控制單元門ECU約等組成。其工作原理是在汽車發(fā)生碰撞后由傳感器感應(yīng)并傳輸?shù)竭_(dá)安全氣囊減輕駕駛員及乘員受傷害程度的目的 作為汽車車身被動(dòng)安全性的輔助配置 日漸受到人們的重視。當(dāng)汽車與障礙物碰撞后 稱為一次碰撞丁占駕駛員及乘員與車內(nèi)構(gòu)件發(fā)生碰撞稱為二次碰撞于^安全氣囊在一次碰撞后、二次碰撞前迅速打開一個(gè)充滿氣體的氣墊 『占使乘員因慣性而晃動(dòng)時(shí)“撲在氣墊上”即而緩和乘員受到的沖擊并吸收碰撞能量 減輕乘員的受傷害程度。 關(guān)鍵詞捉汽車、安全氣囊、傳感器、 測控系統(tǒng)檢索工具田.河南理工大學(xué)圖書館清華鏡像、萬方鏡像汽車安全氣囊設(shè)計(jì)的基本思想是 在汽車發(fā)生一次碰撞后 汽車基本不動(dòng)于g車內(nèi)駕駛員及乘員由于慣性還要向前運(yùn)動(dòng)與車內(nèi)儀表盤、 玻璃等構(gòu)件發(fā)生二次碰撞在乘員與汽車內(nèi)部構(gòu)件之間若迅速打開一個(gè)充滿氣體的氣囊 殘使乘員“撞”在氣囊上吃可以減緩沖擊并吸收碰撞能量 從而達(dá)到減輕乘員受傷害程度的目的。 安全氣囊的基本工作過程比當(dāng)汽車高速行駛發(fā)生碰撞事故時(shí) T占車上的碰撞傳感器將接收到的碰撞信號(hào)傳輸給電子控制裝置T&電子控制裝置將其與內(nèi)部預(yù)設(shè)的值進(jìn)行分析、 比較?芒若達(dá)到或超過預(yù)設(shè)值時(shí)?話便發(fā)出指令引爆氣體發(fā)生器 使氣體發(fā)生器產(chǎn)生大量氣體江.一般為氮?dú)?并經(jīng)過過濾、冷卻后快速充入一個(gè)堅(jiān)韌的纖維編織氣囊內(nèi) 楚在30ms內(nèi)氣囊迅速膨脹展開 在乘員與車內(nèi)構(gòu)件之間形成一個(gè)彈性氣墊。氣囊的側(cè)面有排氣孔當(dāng)乘員碰到高壓膨脹的氣囊時(shí) 囊內(nèi)氣體排出品氣囊收縮?品吸收乘員向前強(qiáng)大的慣性沖擊能量 有效保護(hù)人體頭部、胸部?記減輕受傷害程度。安全氣囊系統(tǒng)故障診斷測控系統(tǒng) 安全氣囊系統(tǒng)主要由安全氣囊、氣體發(fā)生器、傳感器和電子控制裝置等組成。 安全氣囊系統(tǒng)本身設(shè)置有自診斷系統(tǒng) 若系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)S電子控制裝置就會(huì)點(diǎn)燈儀表盤上的故障報(bào)警燈 SRS「[報(bào)警起一提示駕駛員安全氣囊系統(tǒng)有故障?話同時(shí)把故障以故障代碼的形式儲(chǔ)存起來。 維修人員可以調(diào)取故障碼 通過查取故障碼掌握故障內(nèi)容計(jì)一根據(jù)故障內(nèi)容去檢修安全氣囊系統(tǒng) 楚直至排除故障。安全氣囊最重要的指標(biāo)是可靠性L豈如果不該點(diǎn)火而點(diǎn)火打開氣囊稱為誤點(diǎn)火 如果應(yīng)該點(diǎn)火而沒有點(diǎn)火稱之為漏點(diǎn)火如果點(diǎn)火太晚則稱之為遲點(diǎn)火 無論是誤點(diǎn)火、漏點(diǎn)火、還是遲點(diǎn)火都是不能允許的。為了提高安全氣囊系統(tǒng)的可靠性 防止電源線在碰撞中斷線、電池遭到破壞芒系統(tǒng)中備有儲(chǔ)能電容或電池 以保證即使掉電也能夠開氣囊。 為了監(jiān)測傳感器、電子電路、氣體發(fā)生器系統(tǒng)一般還有故障診斷模塊、并設(shè)有信號(hào)燈于予以顯示。汽車安全氣囊系統(tǒng)系統(tǒng)一般有左右擋板傳感器各一個(gè) 還有一個(gè)傳感器放在含有診斷模塊的控制器中 氣囊有司機(jī)席(DriverSide) 正面碰撞氣囊和乘客席(PssseneerSide)正面碰撞氣囊門另外還有警告燈。當(dāng)發(fā)生前面碰撞時(shí) 兩個(gè)擋板傳感器中只要有一個(gè)閉合 診斷模塊就會(huì)根據(jù)送來的信號(hào)進(jìn)行處理和判斷認(rèn)為有必要點(diǎn)火后時(shí)即發(fā)出點(diǎn)火信號(hào)使氣囊充氣。 【參考文獻(xiàn)；丫[1]陳越.汽車故障診斷與檢測技術(shù)[M].北京沉科學(xué)出版社，2009.9.[2]豐田汽車公司.汽車維修基礎(chǔ)[M].北京譏高等教育出版社,2006,10.[3] 汽車安全氣囊檢測?人民交通出版社，2007.6】氣囊所用的的傳感器沆傳感器用于檢測、判斷汽車發(fā)生碰撞時(shí)的撞擊信號(hào) ，以便及時(shí)點(diǎn)爆安全氣囊。傳感器按其功能可分為碰撞傳感器和保險(xiǎn)傳感器兩種。 碰撞傳感器負(fù)責(zé)檢測碰撞的激烈程度，如果汽車以40km/h的車速迎面撞到一個(gè)不可變形的固定障礙物上 ，碰撞傳感器便會(huì)自動(dòng)接通搭鐵回路。 保險(xiǎn)傳感器，其閉合的減度要稍慢一些，防止因碰撞傳感器短路而造成誤開。傳感器按其結(jié)構(gòu)可分為機(jī)械式、 機(jī)電式和電子式3種。下面以機(jī)械式傳感器(偏心錘式碰撞傳感器)為例說明傳感器的工作原理。機(jī)械式傳感器一般安裝在保險(xiǎn)杠與擋泥板之間，用來感知低速碰撞的信號(hào)。傳感器安裝在一個(gè)密封的防震保護(hù)盒內(nèi) ，當(dāng)傳感器中的重錘的移動(dòng)速度高于某一特定車速 (稱為TBD車速)時(shí)，重錘便將其機(jī)械能直接傳給引發(fā)器使氣囊膨開。具體的工作原理：汽車正常行駛時(shí)，扭力彈簧將觸頭定在上支點(diǎn)位置，傳感器沒有觸發(fā)信號(hào)給ECU當(dāng)汽車碰撞時(shí)，減速度所產(chǎn)生的慣性力克服彈簧的扭力而使重錘產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)觸橋轉(zhuǎn)動(dòng)，使動(dòng)靜觸頭結(jié)合。此時(shí)，傳感器向ECU發(fā)出接通信號(hào)，同時(shí)安全傳感器也接通,ECU發(fā)出引爆指令汽車所需求的信息都是依靠傳感器來獲取的。車輛本身所需的信息包括檢測車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的信息、 檢測駕駛操縱狀態(tài)所需的信息、車輛控制所需的信息、運(yùn)動(dòng)環(huán)境檢測所需的信息、異常狀態(tài)監(jiān)控所需的信息等。碰撞傳感器用來檢測汽車碰撞強(qiáng)度起一一般認(rèn)為?記若汽車以40km/h的車速與一輛正在停放的同樣大小的汽車相碰撞 或者以不低于22km/h的車速迎面撞到一個(gè)不可變形的固定障礙物上時(shí) l沽其產(chǎn)生的碰撞強(qiáng)度足以危及駕駛員和乘務(wù)員的安全 應(yīng)及時(shí)展開安全氣囊。一輛車輛常裝有 2-4個(gè)碰撞傳感器’品前左、右擋泥板各裝一個(gè)工稱為前安全氣囊傳感器 有的車在前面保險(xiǎn)杠中間還裝一個(gè)。 【參考文獻(xiàn)辻現(xiàn)代品2008.3第79期】安全氣囊控制系統(tǒng)的要求 由于工作任務(wù)的特殊性 汽車安全氣囊控制系統(tǒng)除了必須具備點(diǎn)火判斷、 發(fā)出點(diǎn)火信號(hào)的功能外 還應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)要求遼1.抗干擾能力強(qiáng)氣囊系統(tǒng)若發(fā)生誤點(diǎn)爆楚不僅會(huì)對乘員造成驚嚇楚甚至可能引發(fā)事故■話因此必須有很高的抗干擾能力。如汽車受到粗糙路面干擾時(shí)會(huì)發(fā)生較大的減速度 系統(tǒng)要能識(shí)別出這種狀況起一不點(diǎn)燃?xì)饽摇?.高可靠性與工作穩(wěn)定性 由于汽車的工作環(huán)境復(fù)雜以及不允許出現(xiàn)點(diǎn)火失敗的工作要求 氣囊控制系統(tǒng)必須具有較高的可靠性與穩(wěn)定性。 另外匯碰撞后廣;電源可能首先被撞壞 因此要求系統(tǒng)能在掉電后繼續(xù)工作數(shù)百毫秒。 3.結(jié)構(gòu)緊湊整個(gè)系統(tǒng)除了要滿足上述要求外 還要盡量減小體積貳少用元器件貳以減小系統(tǒng)的復(fù)雜程度汽提高可靠性。同時(shí)也可減少系統(tǒng)的耗電量 以盡量維持掉電后的工作。 控制系統(tǒng)總體方I- I-案本控制系統(tǒng)有硬件和軟件兩部分組成。 圖I是控制系統(tǒng)的組成框圖。 【參考文獻(xiàn)：譏[1]張金換.汽車安全氣袋系統(tǒng)的研究[J]楚清華大學(xué)學(xué)報(bào) 1997.8.[2]邱卓丹話現(xiàn)代汽車安全技術(shù)的研究發(fā)展[J] 湖南工程學(xué)院學(xué)報(bào) 2002.3.[3] 黃仁欣遼馬彪楚單片機(jī)原理與應(yīng)用[M]話北京迂清華大學(xué)出版社 2008.（P100—102） [4]魯植雄楚汽車安全氣囊故障診斷[M]話南京沉江蘇科學(xué)技術(shù)出版社汗2003^1—20 [5] [M]；1999.（P200—218） [6] 器[M]<2000.（P187—216）九】安全氣囊傳感器 國際汽車零部件供應(yīng)商大陸CISS油楮誰閆號(hào)式建制安仝氣寶了J巳動(dòng)姥人主轉(zhuǎn)內(nèi)乘同売忙最人淫度旳詫護(hù)州車輛與障礙物壇蘭撞擊時(shí),CISS.系：亡匸止曲盯兇門駅巫度吃以及上_時(shí)產(chǎn)工兀廠札石波憐搖右纏度和力度“吏蔑雜閆信號(hào)評(píng)估食統(tǒng)便皿特別開發(fā)的i腎止法來分析和評(píng)定宦攵忙況姥并即出門龍寂全氣囊慝以匸科力皮口灑T：」展?fàn)a決靈；比爪遡蔥技用習(xí)以寸[囊攔制咼尢整合瑋xl膠;了成本又顯憩了性範(fàn)汽車衣全氣魏電成傳感器"HM瓏在建洱牟碰找為安仝法豈的坯吭中堆人匸要邨-咗丿丿是幕「空安仝氣區(qū)|堆帀至安仝氣區(qū)削廢肩?丁煜出者一傳感器的深入研究還很不夠。 已開展研究的傳感器有觸發(fā)開關(guān)式 （如圖1所示）、純機(jī)械式、單點(diǎn)電子式憶、側(cè)撞式（如圖2所示）、應(yīng)變式（如圖3所示）、磁電式（如圖4所示）等1電種類藜紀(jì)老土罐不司：如圖5所示為歐洲電子工程學(xué)會(huì)試驗(yàn)滑車減加速度與時(shí)間曲線。刁-方面堤111=汽車種類繁多戈傳感裕安務(wù)生汽生[了用悄不殆老造成對傳應(yīng)器約要求転；隹不胡紳正足任It情況下紳提出了設(shè)計(jì)一種磁巳專感金釦如圖6所示。此傳感器可安裝在汽44E■口他置絆迅過汽整某生參數(shù)釦識(shí)別幡佢為0沛588m/S和時(shí)間脈寬為0沆20ms的碰擊加速度忡“講在加連度修匡和「寸遷際此同疔滿足要束乳條汴匚湍対氣密能山?飢發(fā)信右紳打開空’〔壇2甜御憂氣衣處氣對人逬行保護(hù)釦貝體獵構(gòu)為V路論述如下? 氣竇系統(tǒng)浣氣累耳安全帀箕是桿妾耳紳T期約氣聚打尸黑統(tǒng)采川站構(gòu)簡羊剛：I?昭率?小旳機(jī)戦開人①刀加速度傳或踣篩是-:種廠充電「陵總昭發(fā)的束散氣累.系統(tǒng):評(píng)該食統(tǒng)在控制佼表里耳便口了—個(gè)徴控制器監(jiān)淑懇統(tǒng)試態(tài)釦山妄豐.觸;殳吋刻較難學(xué)崔釦為此必須將傳感器的開關(guān)閾值設(shè)直得氷高紳汽車只冇在妥冏兀列碰班代汽車較歩劉HM冇H診趾龍韭了J■■可靠了J丫涉判「址止傳懇盎隼匸氣囊餵統(tǒng)糾該貪統(tǒng)阻空別儀表=仍?卑成了.?個(gè)書LM扔加遽度傳感器紈L主吏以電容式二與津肋速度傳感器兩主工作號(hào)感釜紈攔高r系統(tǒng)妁安主可翼主壺爭戰(zhàn)過足['紈義鬥憲勲逬通過曲性能黴徑器的計(jì)算紈H實(shí)1涵址觸笈旺處空剖，對于一個(gè)具有性能喪尸対傳威祥內(nèi)[鷲中氣累食統(tǒng)了J汽互沆它了洎1廢述冒期匸是19.3km/h汽車安全氣囊發(fā)展安全氣囊是1953年由美國人約翰?赫綴克發(fā)明的。1973年日本本田汽車公司引進(jìn)安全氣囊技術(shù)進(jìn)行實(shí)車應(yīng)用。經(jīng)過30多年的漫長歷程,直至1984年，汽車碰撞安全標(biāo)準(zhǔn)（FMVSS208在美國經(jīng)多次被廢除后又重新被認(rèn)可并開始實(shí)施 ，其中規(guī)定從1995年9月1日以后制造的轎車前排座前均應(yīng)裝備安全氣囊，同時(shí)還要求1998年以后的新轎車都裝備駕駛者和乘客用的安全氣囊，自此才確認(rèn)了安全氣囊的作用。 如今，這個(gè)在當(dāng)年頗具創(chuàng)意性的發(fā)明已轉(zhuǎn)為千百萬個(gè)產(chǎn)品，種類也發(fā)展為正面氣囊、 側(cè)面氣囊、安全氣簾等等。各國生產(chǎn)的中高級(jí)轎車，大多數(shù)都裝有安全氣囊，有些轎車已將安全氣囊列入必裝件。在國內(nèi)消費(fèi)者對汽車被動(dòng)安全性能的要求也越來越高，但目前除了極少數(shù)高級(jí)車裝備了側(cè)面氣囊之外 ，大部分車型還只是安裝了正面氣囊。 [1]張永康?智能傳感器與現(xiàn)代汽車電子J].今日電子，2004[2]張穎?汽車安全氣囊技術(shù)及其發(fā)展趨勢 [J].電子產(chǎn)品世界，2006[3]秦玉偉等.汽車傳感器的應(yīng)用及發(fā)展趨勢[J].傳感器世界，2008】 ■低。目前，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展各種車輛不斷增加 ，人們的生命安全已成為新一代汽車安全系統(tǒng)生產(chǎn)的主要研究課題 ，人們對汽車被動(dòng)安全裝置特別是新型智能化安全氣囊的開發(fā)以及對新技術(shù)提出了更高的要求。 今后，在設(shè)法增加安全設(shè)備保護(hù)駕駛員及乘員的更多身體部位 （例如下肢和頸部等），減小氣囊的體積和重量，優(yōu)化氣囊的充氣速度、折疊方式及最佳觸發(fā)時(shí)刻的同時(shí) ，更應(yīng)努力解決好轉(zhuǎn)向柱、座椅、,對于一個(gè)具有性能19.3km/h汽車安全氣囊發(fā)展安全氣囊是1953年由美國人約翰?赫綴克發(fā)明的。1973年日本本田汽車公司引進(jìn)安全氣囊技術(shù)進(jìn)行實(shí)車應(yīng)用。經(jīng)過30多年的漫長歷程,直至1984年，汽車碰撞安全標(biāo)準(zhǔn)（FMVSS208在美國經(jīng)多次被廢除后又重新被認(rèn)可并開始實(shí)施,其中規(guī)定從1995年9月1日以后制造的轎車前排座前均應(yīng)裝備安全氣囊,同時(shí)還要求1998年以后的新轎車都裝備駕駛者和乘客用的安全氣囊,自此才確認(rèn)了安全氣囊的作用。如今,這個(gè)在當(dāng)年頗具創(chuàng)意性的發(fā)明已轉(zhuǎn)為千百萬個(gè)產(chǎn)品,種類也發(fā)展為正面氣囊、側(cè)面氣囊、安全氣簾等等。各國生產(chǎn)的中高級(jí)轎車,大多數(shù)都面氣囊。裝有安全氣囊,有些轎車已將安全氣囊列入必裝件。在國內(nèi)消費(fèi)者對汽車被動(dòng)安全性能的要求也越來越高,但目前除了極少數(shù)高級(jí)車裝備了側(cè)面氣囊之外,大部分車型還只是安裝了正面氣囊。[1]張永康.智能傳感器與現(xiàn)代汽車電子[J].今日電子,2004[2]張穎.汽車安全氣囊技術(shù)及其發(fā)展趨勢穎.汽車安全氣囊技術(shù)及其發(fā)展趨勢[J].電子產(chǎn)品世界,2006[3]秦玉偉等.汽車傳感器的人們對汽車被動(dòng)安全裝今后,在設(shè)法增加安全設(shè)備保護(hù)駕駛員及乘員的更多身體部位人們對汽車被動(dòng)安全裝今后,在設(shè)法增加安全設(shè)備保護(hù)駕駛員及乘員的更多身體部位（例如下肢和頸部等）,減小氣囊的體積和重應(yīng)用及發(fā)展趨勢[J].傳感器世界,2008】低。目前,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展各種車輛不斷增加人們的生命安全已成為新一代汽車安全系統(tǒng)生產(chǎn)的主要研究課題置特別是新型智能化安全氣囊的開發(fā)以及對新技術(shù)提出了更高的要求。量,優(yōu)化氣囊的充氣速度、折疊方式及最佳觸發(fā)時(shí)刻的同時(shí),更應(yīng)努力解決好轉(zhuǎn)向柱、座椅、,對于一個(gè)具有性能19.3km/h汽車安全氣囊發(fā)展安全氣囊是1953年由美國人約翰?赫綴克發(fā)明的。1973年日本本田汽車公司引進(jìn)安全氣囊技術(shù)進(jìn)行實(shí)車應(yīng)用。經(jīng)過30多年的漫長歷程,直至1984年，汽車碰撞安全標(biāo)準(zhǔn)（FMVSS208在美國經(jīng)多次被廢除后又重新被認(rèn)可并開始實(shí)施,其中規(guī)定從1995年9月1日以后制造的轎車前排座前均應(yīng)裝備安全氣囊,同時(shí)還要求1998年以后的新轎車都裝備駕駛者和乘客用的安全氣囊,自此才確認(rèn)了安全氣囊的作用。如今,這個(gè)在當(dāng)年頗具創(chuàng)意性的發(fā)明已轉(zhuǎn)為千百萬個(gè)產(chǎn)品,種類也發(fā)展為正面氣囊、側(cè)面氣囊、安全氣簾等等。各國生產(chǎn)的中高級(jí)轎車,大多數(shù)都面氣囊。裝有安全氣囊,有些轎車已將安全氣囊列入必裝件。在國內(nèi)消費(fèi)者對汽車被動(dòng)安全性能的要求也越來越高,但目前除了極少數(shù)高級(jí)車裝備了側(cè)面氣囊之外,大部分車型還只是安裝了正面氣囊。[1]張永康.智能傳感器與現(xiàn)代汽車電子[J].今日電子,2004[2]張穎.汽車安全氣囊技術(shù)及其發(fā)展趨勢穎.汽車安全氣囊技術(shù)