安全气囊与乘员保护系统.ppt

乘员保护系统 本章的主要内容 安全带和安全带收紧器前安全气囊侧安全气囊安全气囊系统的组成部件汽车翻滚保护系统乘员分类和儿童座椅自动识别乘员保护系统展望 汽车的安全性通过主动和被动安全系统来实现 主动安全系统通过措施和技术设备来避免事故的发生 被动安全系统指通过车内相关设施来减轻由于车祸对乘员和其他人员造成的不良后果 主动安全系统 ABS 被动动安全系统 SRS 汽车的安全性 乘员保护系统 乘员保护系统作为一种被动安全系统 其目的是使发生交通事故时作用在乘员上的加速度和力最小 并减小交通事故的后果 汽车上主要的乘员保护系统 安全带和安全带收紧器安全气囊系统 一 安全带和安全带收紧器 1 任务 1 安全带 当汽车撞在障碍物上时 安全带将车内乘员拉回到座椅上 2 安全带收紧器 改善三点式自动安全带的拉回性能并提高防伤害能力 安全带 安全带收紧器 2 肩式安全带的工作原理 在激活安全带收紧器时电子点燃烟火推进剂 烟火爆炸产生的高压气体作用在活塞上 并通过拉线带动安全带收紧器卷轴转动 使安全带紧贴在乘员身上 气缸 活塞 拉线 点火器 2 肩式安全带的工作原理 气缸 活塞 拉线 点火器 3 安全带收紧器的作用 安全保护系统是尽可能地减小在汽车减速时乘员从座椅上向前移动的距离 1 在汽车碰撞时肩式安全带收紧器在收起和拉紧状态可消除安全带的松弛和 卷带 效应 2 在汽车碰撞后很短时间内激活安全带收紧器 将乘员尽早拉回来 可尽可能减小乘员从座椅上向前移动的距离 4 其他形式的安全带拉紧器 1 锁式安全带收紧器 2 肩式安全带收紧器和冲击式安全带收紧器相结合 3 机械式安全带收紧器 4 安全带拉力限制器 4 安全带拉力限制器作用 避免安全带收紧器工作时因拉力过大导致年长乘员腿 脚损伤和肋骨骨折 力量限定4 0kN 加速度 g 有力量限制器 没有力量限制器 安全带拉力限制器举例 扭杆 安全带卷轴 安全带拉紧器拉紧 扭杆弹簧变形 安全带拉力限制器举例 扭杆 安全带卷轴 转轴 安全带绞盘 安全带拉力限制器举例 安全带上的接缝 单独的安全带收紧器在汽车严重碰撞时无法阻止驾驶员头部撞到转向盘上 单独的安全带收紧器保护作用有限 二 前安全气囊系统 安全气囊的作用当汽车遭受冲撞导致车速急剧变化时 安全气囊迅速膨胀 承受并缓冲驾驶员或乘员头部与身体上部和膝盖部位的惯性力 减轻人体遭受伤害的程度 汽车碰撞的种类 侧面碰撞 车顶稳固性 车车碰撞 偏移碰撞 撞柱碰撞 车车碰撞 前部碰撞 尾部碰撞 研究表明 1 在汽车碰撞事故中 正面碰撞致死率是最高的 2 侧面碰撞的致死率仅次于正面碰撞 而致伤率位居第一位 不同碰撞事故中的致伤率 汽车上主要装备的气囊种类前安全气囊侧安全气囊 前安全气囊 侧安全气囊 1 前安全气囊的任务 当汽车以高达60km h的速度碰撞到固定障碍物时 前安全气囊可防止驾驶员和副驾驶员 乘员 头部和胸部受伤 2 安全气囊系统的工作原理图 发生碰撞 电控单元 不启动安全气囊 没有达到触发条件 达到触发条件 几乎同时 产生电流 气体发生器 产生气体 化学反应 启动安全气囊 挤压 排气 排气孔 前安全气囊的动作过程 安全气囊动作过程 1 碰撞后SRS经历的的动作时间状态0ms遭受碰撞10ms点火引爆开始充气 安全气囊动作过程 2 碰撞后SRS经历的的动作时间状态40ms气囊充满人体前移 安全气囊动作过程 3 碰撞后SRS经历的的动作时间状态60ms排气节流吸收动能 安全气囊动作过程 4 碰撞后SRS经历的的动作时间状态110ms人体复位恢复视野120ms危害解除车速为零 安全气囊系统的主要功能碰撞识别气囊打开的时间控制气囊充气控制辅助功能 备用电源供给系统安全监控自诊断功能 3 前安全气囊系统的主要组成 控制单元 传感器 减活开关 座椅使用识别 安全带佩戴识别 其他控制单元 驾驶员前气囊点火器 副驾驶前气囊点火器 副驾驶侧气囊关闭报警灯 系统监控报警灯 诊断接口 安全带张紧器 3 碰撞识别 1 作用 对碰撞的强度和形式进行识别 2 实现元件 传感器利用电子加速度传感器 测量汽车在碰撞时的减速度 由此可算出汽车速度的变化 以此识别汽车碰撞强度与形式 3 为了避免由于不当的安全气囊开启引起的乘员伤害或死亡 作为对碰撞识别传感器的补充 增加了一下措施 减活开关充气控制 控制充气的时间与充气量 4 智能安全气囊系统 1 前向 传感器 2 带集成翻滚感应的中央安全气囊ECU 3 带儿童约束装置自动识别功能的乘员分类座垫 4 重量传感器 5 不在位传感器 6 侧面气囊传感器 加速 7 侧面气囊传感器 压力 8 行人碰撞传感器 9 总线结构 三 侧安全气囊 任务 侧安全气囊在汽车发生侧向碰撞时防止通过提供柔软的支撑防止乘员受伤 侧安全气囊 四 部件 1 传感器 1 加速度传感器 2 压力传感器 内设的碰撞传感器 InternalCrashSensors 中央加速度传感器CentralaccelerationsensorThecentralaccelerationsensorisintegratedintheairbagcontrolunitandprovidessignalsalongthevehicle slongitudinalandlateralaxisinonedevice Thesesignalsarerequiredtogeneratetheairbagtriggeringdecisionandprovideaplausibilitysignal Thesensorismanufacturedusingsurfacemicro mechanicaltechnology 可信度传感器PlausibilitysensorTheplausibilitysensorisaone axisaccelerationsensorandisintegratedintheairbagcontrolunit Thesensorisusedtogenerateaseparatecrashplausibilitysignal Bymeansofitssignalstheairbagcontrolunitcanverifythetriggeringdecision Thesensorcanbeusedinconfigurationswithoutanyupfrontsensors 低重力传感器Low gsensorThesensorisdesignedfortherolloversensingapplication Itmeasuresaccelerationsbothinthevehicle slongitudinalandverticalaxis Togetherwiththeangularratesignaltherolloversensingalgorithmisabletodetectavehiclerolloverevent Additionalsensorsignalsaboutthevehicledynamicshelptoimprovethisapplicationevenfurther 转动率传感器RollratesensorTherollratesensorisintegratedintheairbagcontrolunitandmeasuresthevehicle syawratealongitslongitudinalaxis Togetherwithaccelerationsignalstherolloversensingalgorithmisabletodetectavehiclerolloverevent Additionalsensorsignalsaboutthevehicledynamicshelptoimprovethisapplicationevenfurther 外围传感器 PeripheralSensors Inordertoprovideearlysignalsaboutacrashevent peripheralsensorsarelocatedinthevehicle ssideandfrontarea Optionally itispossibletolocateasensorinthecarrearend Allsensordataisprocessedbythecentralairbagcontrolunit Thetriggeringdecisionoftheairbagcontrolunitisbasedoninformationfromtheinternalandtheperipheralsensors Accelerationsensors PAS UFS PCS Two channelaccelerationsensorPressuresensor PPS PeripheralSensorInterface PSI5 外设的加速度传感器与前端碰撞传感器PeripheralAccelerationSensor PAS andUpfrontSensor UFS Inadditiontothecentralaccelerationsensorsintegratedintheairbagcontrolunit BoschalsomakesuseofPeripheralAccelerationSensors PAS andUpfrontSensors UFS forside frontorrearinstallation Thesensorsaresecuredwithonlyonefastener Thismakesthemmorecompactandeasesassemblyforthevehiclemanufacturer 双向传感器Two channelaccelerationsensor PASenhanced AlongsidethePeripheralAccelerationSensor PAS andtheUpfrontSensor UFS thetwo channelaccelerationsensor PASenhanced offersanadditionalvariant Thissensorisabletomeasureaccelerationsintwodirections Theoptionalinstallationofthissensorcanachieveimprovedperformanceofthesystemasadditionalaccelerationdataonthevehicle slongitudinalaxisismadeavailable PedestrianContactSensor PCS 行人碰撞传感器Inordertoprotectpedestriansfromtheeffectsoffrontalimpact Boschhasdevelopedspecialaccelerationsensors PedestrianContactSensor fortheinstallationinthefrontbumper ThesesensorsimmediatelydetectapedestrianimpactandsignaltheECUthattheenginehoodneedstobeslightlylifted inordertogainadditional valuabledeformationspacebetweenhoodandengineblockthusminimizingtheriskofinjury ThePedestrianContactSensorscanalsocontributetowardsimprovedfrontcrashsensing 外设的压力传感器PeripheralPressureSensor PPS DependingonthevehicleapplicationacombinationoftwoorfourPPScombinedwithperipheralaccelerationsensorsisconnectedtotheairbagcontrolunit Arobusttriggeringdecisionisachievedbyusingtwophysicalmeasuringprinciples ThePeripheralPressureSensorsidentifysidecrashesandaremountedinthedoorcompartment 3 硅表面微机械加速度传感器作用 检测前方和侧向的加速度值 奥迪车上的安全气囊系统所用的前部碰撞传感器 硅表面微机械加速度传感器 1 壳体 2 传感器和信号处理芯片 3 外盖 硅表面微机械加速度传感器 芯片照片 传感器结构的中间 电子处理区域的外部 传感器固定放大图 结构和功能在加速度力的影响下 惯性使物体移动 中间电极的距离发生变化 因此电容片会向相对方向移动 其中一些会相互靠近 各自的电容也会相应减少或扩大 这种差值的形成正是加速度变化的侧算值 这种差动电容器由硅元素制成 其硅面微型结构采用了蚀刻技术 2 用于安全带收紧器 前和侧安全气囊以及防汽车翻滚的综合电控单元 BOSCHABplus BOSCHABbaseandABenhanced BOSCHABlight 中央电控单元所集成的功能 1 利用加速度传感器和安全开关或者通过两个加速度传感器但没有安全开关识别汽车碰撞 2 利用转动率加速度传感器 低g传感器识别汽车翻滚 3 在汽车纵向发生不同形式的碰撞时 能准时控制前 侧安全气囊 4 控制汽车翻滚乘员保护机构 5 为开启侧安全气囊 电控单元与中央的一个横向加速度传感器和2个或4个外设的加速度传感器一起工作 控制单元内的安全传感器 对于乘客保护系统的释放来说 必须附加一个独立的物理设备 加速度接收机械开关 安全传感器 来对安全系统进行双倍保护 结构和功能 安全传感器由一个被环形永久磁铁和压力弹簧围绕的簧片接触器组成 发生强烈碰撞时 带地线的永久磁铁逆弹簧力向左位移 并利用其磁场闭合簧片接触器 此第二个释放信号在控制单元内激活气囊释放的最终 安全传感器 安全气囊控制单元的安全开关 安全传感器 6 电压转换器和能量存储器用于汽车蓄电池在碰撞时受损的情况 7 选择性开启安全带收紧器的控制 8 根据安全带使用状况和座椅占用状况 要为两级安全带收紧器和两级前安全气囊调整多个点火控制的时间阀值 9 把关器 WD Watchdog 10 诊断电控单元内部 外部功能和系统部件 11 用碰撞记录仪存储故障类型和故障持续时间 GasgeneratorFG2 NA气体发生器 描述 TRW系统公司GmbH Co KG 单极烟火制造技术的驾驶员气体发生器 适用 前部碰撞 驾驶员侧 不含叠氮化物的烟火制造技术的气体发生器 气囊大小 42ltr 至75ltr 重量 430g Audi A2 A3 A4 不同的引爆触发器 I 1 75A超过t 2ms 引爆次序 气体走向 3 气体发生器 FG2 NA无烟气体发生器 TRW安全气囊系统公司单极烟火制造技术的气体发生器 1盖 铝合金 2电子引爆器3混合引爆剂4燃烧舱 铝合金 5燃烧舱滤网 钢 6推进剂储存罐 铜 7推进剂8滤清器组 不锈钢 9滤清器外壳 钢 结构和功能气囊中运用的烟火制造技术源于火箭推进技术 控制单元将用一个I 1 75A超过t 2ms的电流点燃电子点火器 2 引爆电阻丝 点火器中的电阻丝加热点火器中的推进剂 进而又再点燃混合扩爆剂 硼和硝酸钾 3 混合扩爆剂 3 点燃推进剂 7 推进剂的特点是可在短时间内产生大量烟雾 产生的气体通过内部滤清器 5 或外部滤清器 8 从燃烧舱 4 进入气囊 滤清器的作用是冷却气体 并尽可能滤除一部分气体 出于环境保护的考虑 推进剂存放在铜制焊接储存罐 6 内 FG2 NA无烟气体发生器 第一级 1 75A ber2ms 第二级5 100ms后 1 75A ber2ms FG2 Twin气体发生器 TRW Systems公司 五 汽车翻滚保护系统 1 任务 1 用于软