汽车电子控制技术课件：汽车安全气囊系统

汽车电子控制技术汽车安全气囊系统学习目标通过本项目的学习，了解安全气囊系统的作用、分类；掌握安全气囊系统的基本组成与控制原理与工作过程；掌握安全气囊系统主要零部件的结构与工作原理；掌握汽车安全气囊系统的使用与维护方法。课题一、概述一、安全气囊系统的功用与分类二、安全气囊系统的组成与控制原理课题二、安全气囊系统主要零部件的结构与工作原理一、碰撞传感器二、电控单元(SRSECU)三、安全气囊组件四、SRS指示灯汽车安全气囊系统课题一、概述1．安全气囊系统功用当汽车遭受碰撞，导致驾驶员和乘员的惯性力急剧增大时，使安全气囊迅速膨胀，在驾驶员、乘员与车内构件之间铺垫一个气垫，利用安全气囊排气节流的阻尼作用来吸收人体惯性力产生的动能，从而减轻人体遭受伤害的程度。2．安全气囊系统分类按总体结构不同，安全气囊系统SRS可分为机械控制式SRS和电子控制式SRS两大类。按SRS功能不同，电子控制式SRS可分为正面SRS（保护人体面部与胸部）、侧面SRS(保护人体颈部与腰部)、护膝SRS和头部SRS4大类。按安全气囊数量不同可分为单SRS、双SRS和多SRS。一、安全气囊系统的功用与分类1．基本组成汽车安全气囊系统SRS主要由碰撞传感器、防护传感器、安全气囊电控单元(SRSECU)、气囊组件和SRS指示灯等组成,正面SRS配装有左前碰撞传感器和右前碰撞传感器，侧面SRS配装有左侧碰撞传感器和右侧碰撞传感器，防护传感器一般都安装在SRSECU内部，SRS指示灯安装在组合仪表盘上。正面SRS控制部件的安装位置如图12-1所示。图12-1SRS系统零部件安装位置二、安全气囊系统的组成与控制原理SRS系统控制电路由备用电源电路、故障记忆电路、故障诊断与监测电路、点火引爆电路等组成，如图12-2所示。图12-2SRS系统电路框图2．控制原理安全气囊系统的控制原理如图12-3所示，当汽车遭受前方一定角度范围内的碰撞时，安装在汽车前部和SRSECU内部的碰撞传感器都会检测到汽车突然减速的信号，并将信号输入SRSECU，以便判断是否发生碰撞。图12-3安全气囊系统的控制原理3．工作过程安全气囊的工作过程一般可分为五个阶段，如图11-12所示。(1)发生碰撞约10ms后，气囊达到引爆极限，点火器使点火剂引爆并产生大量热量，使充气剂（固态叠氮化钠）受热分解，驾驶员尚未动作，如图11-12（a)所示；(2)发生碰撞约40ms后，气囊完全充满，体积最大，驾驶员身体向前移动，安全带斜系在驾驶员身上并拉紧，部分冲击能量被吸收，如图11-12（b）所示；(3)发生碰撞约60ms后，驾驶员头部及身体上部压向气囊，气囊和气囊上的排气孔在气体和人体压力作用下排气节流吸收人体与气囊之间弹性碰撞产生的动能，如图11-12（c）所示；(4)发生碰撞约110ms后，大部分气体已从气囊逸出，驾驶员身体回靠到座椅靠背上，汽车前方恢复视野，如图11-12（d）所示；(5)发生碰撞约120ms后，碰撞危害解除，车速降低至零。（b）碰撞40ms后（a）碰撞10ms后（c）碰撞60ms后（d）碰撞110ms后图12-4安全气囊系统工作过程为了确保安全气囊系统起到减小对乘员的伤害作用，对安全气囊系统的要求如下：（1）安全可靠，有防误爆功能。能正确区分各种负加速度，在颠簸或轻微碰撞时不能引爆；（2）灵敏度高，适时打开。在汽车发生碰撞时，在二次碰撞前打开；（3）有自诊断功能；（4）电控安全气囊要有备用电源。安全气囊系统由碰撞传感器、电控单元SRSECU、气囊组件和SRS指示灯4部分组成。气囊组件和SRS指示灯是安全气囊系统的执行元件。一、碰撞传感器碰撞传感器用来检测汽车碰撞信息，并把碰撞信号传输给电子控制单元（SRSECU）。1.滚球式碰撞传感器滚球式碰撞传感器又称为偏压磁铁式碰撞传感器，主要由铁质滚球、永久磁铁、导缸、固定触点和壳体等组成。滚球式碰撞传感器工作原理如图12-5所示。当传感器处于静止状态时，在永久磁铁磁力作用下，导缸内的滚球被吸向磁铁，两个触点与滚球分离，如图12-5（a）所示，传感器电路处于断开状态，这时无信号输出。当汽车遭受碰撞且减速度达到设定阈值时，滚球产生的惯性力将大于永久磁铁的电磁吸力。在惯性力的作用下，滚球就会克服磁力沿导缸向两个固定触点运动并将固定触点接通，如图12-5（b）所示，这时有碰撞信号输出给SRSECU。课题二、安全气囊系统主要零部件的结构与工作原理（a）静止状态（b）工作状态图12-5滚球式碰撞传感器的工作原理2.偏心锤式碰撞传感器偏心锤式碰撞传感器又称为偏心转子式碰撞传感器。丰田、马自达轿车SRS采用了这种传感器，其结构如图12-6所示，主要由偏心锤1与8、锤臂2与l5、转动触点臂3与11、转动触点6与13、固定触点10与16、复位弹簧19、挡块9、壳体4与12等组成。图12-6偏心锤式碰撞传感器的结构1、8-偏心锤；2、15-锤臂；3、l1-转动触点臂；4、12-壳体；5、7、14、17-固定触点引线端子；6、13-转动触点；9-挡块；10、16-固定触点；18-传感器轴；19-复位弹簧偏心锤式传感器的工作原理如图12-7所示。当传感器处于静止状态时．在复位弹簧弹力作用下，偏心锤与挡块保持接触，转子总成处于静止状态，转动触点与固定触点分离，如图12-7（a)所示，传感器电路处于断开状态，这时无碰撞信号输出。当汽车遭受碰撞且减速度达到设定阈值时，偏心锤产生的惯性力矩将大于复位弹簧弹力产生的力矩，转子总成在惯性力矩作用下克服弹簧力矩沿逆时针方向转动一定角度，同时带动转动触点臂转动，使转动触点与固定触点接触，如图12-7（b）所示。这时有碰撞信号输出给SRSECU。（a)静止状态（b）工作状态图12-7偏心锤式碰撞传感器工作原理3.水银开关式碰撞传感器水银开关式碰撞传感器利用水银具有良好的导电特性而制成，结构如图12-8（a)所示，主要由水银、壳体、电极和密封螺塞组成。水银开关式碰撞传感器的工作原理如图12-8（b）所示。当传感器处于静止状态时，水银在其重力作用下处于图12-8（a)所示位置，传感器的两个接线端子处于断开状态。当汽车发生碰撞且减速度达到设定阈值时，水银产生的惯性力在其运动方向的分力将克服其重力的分力而将水银抛向传感器电极，使两个电极处于接通状态，向SRSECU输出碰撞信号。（a)静止状态（b）工作状态图12-8水银开关式传感器结构

1-水银（静态位置）；2-壳体；3-水银（动态位置）；4-密封圈；5-电极（接点火器）；6-电极（接电源）；7-密封螺塞；F1-水银运动方向分力；F2-惯性力；α-水银运动方向与水平方向之间的夹角安全气囊系统电控单元(SRSECU)是安全气囊系统的核心部件，它的主要功用是接收碰撞传感器传来的信号，并与预存的值进行分析、比较，判断是否引爆气囊。安全气囊系统电控单元(SRSECU)主要由引爆控制电路、驱动电路、储存电路和诊断电路等组成，其内部结构如图12-9所示。图12-9安全气囊电子控制单元内部结构二、电控单元(SRSECU)安全气囊组件主要由气囊、气体发生器和点火器组成。同一辆车内所有气囊组件的组成和工作原理基本相同，但结构尺寸有所不同。1.气囊气囊按位置分为驾驶员气囊、乘员气囊、侧面气囊等。驾驶员气囊一般叠放于方向盘中，气囊上表面有一个质量非常轻的衬垫，衬垫既起保护作用又起装饰作用，当气囊被引爆，在强大的气囊膨胀力作用下，衬垫被掀开，充满气体的气囊由衬垫内胀出。2.气体发生器气体发生器又称为充气器，用专用螺栓与螺母固定在转向盘上的气支架上，结构如图12-10所示，由气体发生器盖、金属滤网、充气剂、点火器和引爆炸药组成，其功用是在点火器引爆点火剂时，产生气体向气囊充气，使气囊膨开。3.点火器气囊点火器外包铝箔，安装在气体发生器内部中央位置，结构如图12-11所示，主要由引爆炸药l、药筒2、引药3、电热丝4、电极10和引出导线7等组成。4．SRS指示灯SRS指示灯又称为SRS警告灯，安装在驾驶室仪表盘面膜下面，并在面膜表面相应位置制作有气囊动作图形或字母“SRS”、“AIRBAG”、“S