浅谈智能型气囊的发展.doc

浅谈智能型安全气囊的发展 高速运行的汽车在遭遇车祸时，绝大部分情况是车与车发生碰撞或车与障碍物发生碰撞，在第一次碰撞发生后，车辆损坏并迅速改变运行状态，单车内乘员因惯性仍然保持原来状态，并碰撞车身内部构件（转向盘、仪表板、前风窗玻璃等），形成第二次碰撞。这第二次碰撞是造成成员伤亡的主要原因。1953年美国工程师约翰赫缀克发明了srs（supplemental restraint system）气囊系统，它的构思就是当汽车高速发生一次碰撞后二次碰撞前，在乘员和车身构件之间迅速打开一个充满气体的气囊，让乘员撞在充气囊上，充气囊经撞击迫使其上排气空放气产生节流阻尼作用而吸收乘员动能从而避免或减轻了乘员在车祸时的伤害。现在，车在安全气囊已经广泛地应用在各种乘车上，辅助安全带共同保护发生车祸时车内成员的安全。一、 一般型安全气囊由于气囊的点爆和展开是针对混合型男性假人（体重78kg）采取正确坐姿，佩带安全带在汽车碰撞时的惯性运动状况来布置和设计的。在乘员身材矮小如妇女和儿童时，因为气体中和惯性运动状况的差别，气囊的保护效果就会有差别。因为一般的气囊系统不会识别乘员的尺寸、重量、是否力气囊装饰板盖太近而确定强充气，以免弹伤特殊情况的乘员。以往的处理办法是在法规中规定必须在内部转向盘的周围或气囊模块的盖子上设置“airbag”的标志，在用户手册里说明“极其危险！在前面有气囊保护的座椅上不许使用面向后方的儿童座椅。”并将上述文字和规定的相应图案警告标签贴在车身内的醒目处。或在车身内设置气囊工作开关，当前排乘坐的是儿童等特殊乘员时，可以关闭气囊工作开关，以避免气囊弹伤离位状态的儿童。实际上遇到身材矮小的妇女和儿童其坐姿处于离位状态，距离转向盘、仪表板、前风窗玻璃过近时，气囊仍然在车辆碰撞时正常点爆，这样就会弹伤甚至弹死这些乘员，而不起保护作用了。这样就引出了智能型安全气囊的概念。二、智能型安全气囊智能型安全气囊就是在车身内部装上多个传感器，能够随时测出车内座椅上有没有乘员、乘员的重量和尺寸、乘员是否处于离位状态，从而判断在车辆碰撞时用不用打开气囊、是打开气囊弱充气、还是打开气囊强充气，从而自动适应不同乘员在不同乘坐状态时的保护需要，最大限度的起到保护乘员的作用。以trw公司开发的智能型气囊为例，从结构上说，该气囊除了一般安全气囊所具有的部件外，他还具有更多的传感器，如测量乘员体重的重量感测系统就是通过各种位于座椅坐垫或座椅支架上的载荷电池技术来估计乘客的重量。其优越性在于当座椅靠背向后倾斜角度很大时，仍然可以通过传感系统测出乘员的实际重量。乘员的尺寸和位置，是由电容性检测系统、超声波检测系统或红外线监测系统来感测完成的。这些系统称为智能型的动态或静态监测系统。静态监测系统是监控稳定状态下的条件状况，如乘员的重量或尺寸。动态监测系统是连续监控一名成员相对安全气囊模块的位置。通过他们的检测来做出决策，判断安全气囊是否是根据乘员的尺寸和位置来确定安全气囊是否打开及如何打开（点爆哪一级气体发生器更合适）的合理性的能力。这些技术往往与座椅重量传感器/座椅位置传感器及形状识别系统（如座椅安全带的使用情况和碰撞严重程度的感测系统）相连接，以提高乘员分类和位置判断的可靠程度。这些技术具有迅速感测的能力和判断做出点爆气囊或抑制气囊点爆的能力。此外，未佩带安全带的乘员比佩带了安全带的乘员更容易在不是很严重的碰撞中受伤，所以需要在更低剧烈程度的碰撞中就受到气囊的保护。因此对于一个未佩带安全带的乘员来说，安全气囊应该在更低的阀值处打开。智能型安全气囊中装备的气体发生器，有动态和静态监测系统得到的信息判断出乘员是否佩带安全带、乘员身材和体重大小、座椅移动情况/成员离位情况（靠近安全气囊模块的程度），除了要确定是否打开气囊还是在高阀值/低阀值下打开气囊以外，还有决定对佩带安全带和未佩带安全带的乘员，对身材高大的成年乘员及身材暗笑的女性乘员和儿童乘员，对采取正确坐姿的乘员和未采取正确坐姿的“离位乘员”等信息来确定向对应的安全气囊采取不同的充气级别。这一功能的执行机构就是多级气体发生器。它是由两极单独的电雷管和相应的装药组成，可以视作两个单独的气体发生器，他们的充气强度（充气量）是不相同的，视汽车碰撞的严重程度和乘员身体参数以及坐姿和安全带等的使用情况不同，有传感器将感应到的信号输送到电子控制单元（ecu），电子控制单元通过原先设计的计算程序进行运算，确定是否应该点爆气体发生器。如需要点爆气体发生器时则判定是点爆强充气档，还是点爆弱充气档，通常碰撞强度越是激烈，乘员的体重越重，其囊的充气强度要求越高，此时设置两极气体发生器同时向气囊充气。在乘员体重较轻、碰撞情况较弱时，除了点爆其中单级气体发生器外，还可以改变点爆第一级气体发生器的起始时间和第二级气体发生器的间隔时间来改变气囊不同的充气强度，以适应不同类型乘员装到气囊上时得到更好保护效果的对应充气程度。使气囊的充气时间和充气强度与乘员相应的静态和动态状况相适应，已取得更佳的保护效果。trw公司还发明了充气安全带织带，发生碰撞时，在安全带预紧装置起作用后，使包裹在乘员身上的织带迅速充气变粗，以避免过大的抽紧力对乘员的颈、胸引起伤害。1953年美国机械工程师约翰赫缀克发明了充气安全气囊，在20世纪80年代得到发展、在90年代得到推广，曾在车祸中挽救了千千万万的性命。在未来的510年中，车载安