汽车安全气囊电控.ppt
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1、汽车辅助电控技术气袋与安全带电控一、安全气袋n汽车发生碰撞事故时,在惯性的作用下,司机和乘客会高速撞向方向盘等车内部件,受到伤害。在汽车上安装安全带和安全气袋等保护系统,可以 在撞车时把乘客约束在座椅上,限制乘客头部、胸部的移动距离,避免与车 内部件发生剧烈碰撞,从而起到保护作用。所以也把这种保护系统叫做乘员 约束系统。n气袋的基本保护思想是:在发生碰撞后迅速在乘员和车内部件之间打开一个充满气体的袋子,让乘员扑在气袋上。通过气袋的排气节流阻尼吸收乘员的动能,使猛烈的车内碰撞得以缓冲,以达到保护乘员的目的。安全气袋系统主要由传感器、控制器、气体发生器和气袋等组成。n其工作原理为:传感器感受汽车碰
2、撞强度并将其传给控制器,控制器进行判断并在适当时机发出点火信号触发气体发生器,气体发生器点火后迅速产生大量气体展开气袋。从而达到保护乘员生命安全的目的。传感器传感器n目前主要有机械式、机电式、电子式等几种。其中电子集成式集成度高,其内部集成有加速度传感,低通滤波器,温度补偿等模块;接口简单,可靠性高;具有自测试功能,可及时发现异常现象。是目前广泛应用的一种。传感方式传感方式n传感方式有多点式和单点式。目前正在使用的多点传感式安全气袋系统的典型配置,共有三个传感器:一个机电式左档板传感器,一个机电式右档板传感器和诊断模块中的一个电子传感器。司机侧和乘客侧各有一个气袋。两个档板传感器中只要有一个闭
3、合,诊断模块就对电子传感器送来的信号进行处理和判断,当认为有必要点火时,就发出点火信号使气袋充气。单点传感式安全气袋系统采用单个电子式传感器,并且传感器和点火控制模块以及诊断模块都集成在一起。目前,由于点爆控制算法越来越完善,单点传感式气袋系统正在逐步取代多点传感式气袋系统。多点式和单点式二者的比较多点式和单点式二者的比较控制系统n控制系统是气袋系统的核心部件,其控制机理是各生产厂家严格保密的核心技术。气袋控制系统要能准确判断出正撞、偏撞、斜撞、撞树等各种复杂情况的碰撞强度,并准时点爆气袋。控制系统主要有机械式、模拟电子式、智能式几种。机械式控制系统主要用于低成本的气袋系统,应用正在减少。n现
4、在大部分都采用带微处理器的智能控制系统,对电子式传感器测量得到的信号进行处理,输出点爆信号。其原理框图如图所示。安全传感器是一机电式传感器,它在不低于3g的加速度时闭合,主要是为了提高系统的抗干扰性气袋控制器一般具气袋控制器一般具备如下特性:如下特性:1、在不影响系统可靠性的前提下,尽量采用集成元件,元器件的个数应尽量少。2、元件及电路应为可在线测试的。3、减少耗电,使系统在主电源掉电情况下可继续工作。4、储存故障代号,以备事后诊断。气袋的形式有两种气袋的形式有两种 一种体一种体积比比较大,即使乘客不系安大,即使乘客不系安全全带也能起到良好的保也能起到良好的保护作用,主要在作用,主要在美国市美
5、国市场,因,因为美国法美国法规对安全安全带的佩的佩戴没有戴没有强制性;制性;一种体一种体积较小,与安全小,与安全带配合使用,配合使用,是将安全气袋与三点式安全是将安全气袋与三点式安全带共同共同组成成一个乘一个乘员保保护系系统使之达到最佳的乘使之达到最佳的乘员保保护效果。效果。这种气袋主要在欧洲市种气袋主要在欧洲市场应用,因用,因为欧洲欧洲对安全安全带的佩戴有的佩戴有强制性制性要求。要求。气体气体发生器生器n气体气体发生器有生器有压缩气体式气体式(冷式冷式)、燃、燃烧式式(热式式)、混合式三种。混合式三种。压缩气体式压缩气体式主要与机械式主要与机械式传感器及控制器感器及控制器连用。用。由于其由于
6、其产气量少、充气速度慢等缺点,气量少、充气速度慢等缺点,应用用较少。少。燃烧式燃烧式通通过燃燃烧剂燃燃烧产生大量气体,生大量气体,产气量气量大,容易控制,大,容易控制,应用用较多。燃多。燃烧剂有叠氮化有叠氮化钠等种等种类。叠氮化。叠氮化钠燃燃烧产生无害的生无害的 氮气,但氮气,但产生大量的生大量的热量和固体量和固体颗粒,所以要采取降温、粒,所以要采取降温、过滤等相等相应措施。措施。为防止火防止火药产生的生的热量量对乘乘员造成造成伤害,有些气袋内部涂有隔害,有些气袋内部涂有隔热涂涂层。叠。叠氮化氮化钠融于水后有毒,融于水后有毒,对环保不利。各气袋生保不利。各气袋生产厂家都在厂家都在发展新型的燃展
7、新型的燃烧剂。可燃气体式是其中的一种,它将可燃气体式是其中的一种,它将氢气和氧气和氧气按一定比例混合加气按一定比例混合加压储存在存在储气瓶中。气瓶中。它燃它燃烧后后产生水,没有固体生水,没有固体颗粒,燃粒,燃烧前也没有害,是一种理想燃前也没有害,是一种理想燃烧剂。混合式混合式是用少量的燃是用少量的燃烧物物质产生足生足够的的热量,使得量,使得压缩气体迅速膨气体迅速膨胀而充而充满气气混合型气体混合型气体发生器性能上的生器性能上的优势1、对温度的敏感性较低,低温条件下性能变化不大;2、通过调整,容易满足客户对峰值压力、压力上升曲线、溢出气体的速度等性能的要求;3、对环境有利。无毒性材料;优异的抗老化
8、性能;4、气体发生器表面温度低。在气体发生器作用后,其表面温度至多上升75度,塑料件可与气体 发生器接触;5、溢出的气体无害。产生的少量非毒性颗粒,92的颗粒是KCl,产出的颗粒浓度比采用叠氮化 钠等燃烧剂的热式气体发生器低;6、优异的燃烧剂抗老化性能。在车体中15年无变化,推进剂不会吸湿。7、气体发生器有单级和两级气体发生器。单级气体发生器有一个产气部件,两级气体发生器有两 个相互独立的产气部件,适当组合两个部件的工作时间,即可获得不同的充气特性。适用与智 能乘员保护系统。气袋发展状况 安全气袋于1958年发明并申请了专利。它作为汽车被动安全性研究的成果,是随着汽车被动安全性研究的深入而发展
9、的。美国通用汽车公司在1974-1976年间安装了大约一万套气袋系统,但是,由于技术上的原因又停止了生产。直到90年代后,由于以下原因才得到推广和普及:1、碰撞试验技术的进步;2、公众对于安全要求的提高;3、安全气袋系统所需电子技术的提高;安全气袋对于人体的保护效果显著。从1970年到1990年的20年间,欧美关于安全气袋方面的专利只有106项,而从1990年到1994年4月,有专利464项。在美国,到1995年,前排乘员的气袋安装率已超过60。法规规定在1997年9月1 日后出厂的轿车中100安装司机侧和前排乘员侧气袋。在欧洲则是标准装备和选件并存,现在新车型基本都安装有安全气袋。安全气袋的
10、保护作用是十分显著的。据美国官方公布的数字,1986年至1997年2月15日,安全气袋共挽救了1828人的生命(1639名司机,189名乘员)。安全气袋同时也有副作用。在上述时间段内,气袋造成38名儿童、21名司机、2个乘员死亡。这些主要发生在低速碰撞的情况。造成死亡的原因有如下几种:儿童及儿童座椅靠近气袋;碰撞前的制动使得儿童更加靠近气袋。气袋主要造成头和颈部伤害。另外矮个子司机受到的伤害也是类似原因。n目前欧美等目前欧美等发达国家达国家对乘乘员保保护系系统的的研究主要有下述几个方面:研究主要有下述几个方面:1、发展低能量气袋,减少气袋展低能量气袋,减少气袋对离位乘离位乘员、儿童乘儿童乘员的
11、的伤害。害。2、研究研究侧撞气袋、翻撞气袋、翻滚气袋等保气袋等保护装置。装置。3、研究智能保研究智能保护系系统。4、研究膝部、小腿、踝部的保研究膝部、小腿、踝部的保护装置。装置。碰撞判断准确碰撞判断准确汽车的碰撞形式是各式各样的,其碰撞强度、减速度波形、车体变形等都是不一样的,但都要求气袋系统能准确地判断出强度如何,并能准确控制气袋点爆。目前气袋系统有两种形式,一种是与安全带配合使用,当低速碰撞时,主要是安全带对乘员起保护作用,当发生高速碰撞时,才启动气袋对人进行保护,此时气袋主要保护人的面部,又称之为“面袋”。第二种是单独起保护作用,发生碰撞时,气袋要保护人的头部和胸部。第二种气袋的体积较大
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