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1、第六章 汽车电子控制被动安全系统,第一节 安全气囊系统组成与分类 第二节 安全气囊系统的控制过程 第三节 安全气囊系统的结构特点 第四节 安全气囊系统的保险装置 第五节 座椅安全带控制系统 ,第一节 安全气囊系统组成与分类,一、 汽车碰撞导致人体遭受伤害的原因 当汽车发生碰撞时，汽车与汽车或汽车与障碍物之间的碰撞称为一次碰撞。一次碰撞后，汽车速度将急剧变化，驾驶员和乘员就会受到惯性力的作用而向前运动，并与车内的转向盘、挡风玻璃或仪表台等构件发生碰撞，这种碰撞称为二次碰撞。 在车辆事故中，导致驾驶员和乘员遭受伤害的主要原因是二次碰撞。,下一页,第一节 安全气囊系统组成与分类,二、 安全气囊系统的
2、功用 安全气囊系统SRS的功用是：当汽车遭受碰撞导致减速度急剧变化时，气囊迅速膨胀，在驾驶员、乘员与车内构件之间迅速铺垫一个气垫，利用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。 正面气囊的主要功用是保护驾驶员和乘员的面部与胸部，如图6-1所示，侧面气囊的主要功用是保护驾驶员和乘员的头部与腰部。,下一页,上一页,第一节 安全气囊系统组成与分类,三、 安全气囊系统的组成 各型汽车安全气囊系统SRS采用控制部件的结构、数量和安装位置各有不同，但其基本组成大致相同，主要由左前碰撞传感器、右前碰撞传感器、安全气囊电控单元(SRS ECU)、气囊组件和指示灯等组成，控制
3、部件安装位置如图6-2所示，控制电路如图6-3所示 四、 安全气囊系统的分类 按总体结构不同，安全气囊系统可分为机械式SRS和电子式SRS两大类。目前，机械式SRS已经淘汰，汽车装备的均为电子控制式气囊系统。 按电子式SRS功能不同，可分为正面SRS和侧面SRS两大类；按气囊数量不同可分为单SRS、双SRS和多SRS。,返回,上一页,图6-3 丰田轿车SRS电路组成框图,返回,第二节 安全气囊系统的控制过程,一、 安全气囊系统的控制原理 当汽车遭受正面碰撞和侧面碰撞时，安全气囊系统的控制原理完全相同。下面以图6-4所示正面碰撞为例，说明安全气囊系统控制原理。 二、 安全气囊系统的控制过程 根据
4、德国博世公司在奥迪轿车上的试验研究表明：当汽车以车速50 km/h与前面障碍物碰撞时，安全气囊的动作时序如图6-5所示。,下一页,图6-4 安全气囊系统的控制原理,返回,图6-5 安全气囊动作时序,返回,第二节 安全气囊系统的控制过程,三、 安全气囊的有效范围 汽车安全气囊系统SRS并非在所有碰撞情况下都能起作用。如图6-6所示，正面SRS只有在汽车正前方或斜前方30角范围内发生碰撞，纵向减速度达到设定阈值，且防护传感器和任意一只前碰撞传感器接通时，才能引爆气囊充气。 在下列条件之一的情况下，正面气囊不会引爆充气： (1) 汽车遭受侧面碰撞超过斜前方30角时； (2) 汽车遭受横向碰撞时； (
5、3) 汽车遭受后方碰撞时； (4) 汽车发生绕纵向轴线侧翻时；,下一页,上一页,图6-6 正面碰撞时SRS的有效范围,返回,第二节 安全气囊系统的控制过程,(5) 纵向减速度未达到设定阈值时； (6) 所有前碰撞传感器都未接通或SRS ECU内部的防护传感器未接通时； (7) 汽车正常行驶、正常制动或在路面不平的道路条件下行驶时。 四、 减速定阈值的设定 减速度阈值根据安全气囊系统的性能设定，不同车型SRS的减速度阈值有所不同。 美国与日本和欧洲的比较。,返回,上一页,第三节 安全气囊系统的结构特点,一、 碰撞传感器 碰撞传感器实际上是一种减速度传感器，其功用是将碰撞信号输入安全气囊系统和座椅
6、安全带收紧系统电控单元SRS ECU，以便SRS ECU确定是否引爆气囊点火器和安全带收紧点火器。 1 碰撞传感器分类 按传感器用途不同，碰撞传感器可分为碰撞信号传感器和碰撞防护传感器两种类型。 按传感器结构不同，碰撞传感器可分为机电结合式、水银开关式和电子式三种类型。,下一页,第三节 安全气囊系统的结构特点,2 滚球式碰撞传感 滚球式碰撞传感器又称为偏压磁铁式碰撞传感器，结构如图6-7所示，主要由铁质滚球、永久磁铁、导缸、固定触点和壳体等组成 3 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、马自达汽车SRS采用了这种传感器，其结构如图6-9所示 4 水银开关式碰撞
7、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的，结构如图6-11(a)所示，主要由水银、壳体、电极和密封螺塞组成。,下一页,上一页,图6-7 滚球式碰撞传感器的结构,返回,图6-9 偏心锤式碰撞传感器的结构,返回,图6-11 水银开关式传感器结构,返回,第三节 安全气囊系统的结构特点,二、 安全气囊系统电控单元 1 专用中央处理器CPU 2 信号处理电路 3 备用电源电路 4 稳压保护电路 三、 气囊组件 气囊组件按功用分为正面气囊组件和侧面气囊组件两大类。按安装位置分为驾驶席、前排乘员席(副驾驶席)、后排乘员席气囊组件和侧面气囊组件四种。 气囊组件都是由气囊、点火器和气体发生
8、器等组成。,返回,上一页,第四节 安全气囊系统的保险装置,一、 防止气囊误爆机构 防止误爆机构为一块铜质弹簧片，称为短路片，其作用是：当连接器拨开(插头拔下或插头与插座未完全结合)时，短路片(弹簧片)自动将靠近气囊点火器一侧插座上的两个引线端子短接，如图6-17所示，防止静电或误通电将点火器电路接通而造成气囊误膨开。 二、 电路连接诊断机构 电路连接诊断机构的作用是：监测连接器插头与插座是否可靠连接。前碰撞传感器连接器及其与SRS ECU连接的连接器采用了电路连接诊断机构。 电路连接诊断机构的结构原理如图6-18所示。,下一页,图6-17 防止气囊误爆机构的结构原理,返回,图6-18 线束连接
9、诊断机构的结构原理,返回,第四节 安全气囊系统的保险装置,三、 连接器双重锁定机构 在安全气囊系统和座椅安全带控制系统中，线束重要连接部位的连接器采用了双重锁定机构。连接器双重锁定机构的作用是：锁定连接器插头与插座，防止连接器脱开。连接器双重锁定机构的结构原理如图6-19所示。 四、 接线端子双重锁定机构 在安全气囊系统的每一个连接器中，接线端子都设置有双重锁定机构，其作用是：防止接线端子产生滑动。接线端子双重锁定机构由连接器壳体上的锁柄与分隔片组成，如图6-20所示。 ,下一页,上一页,图6-19 连接器双重锁定机构,返回,图6-20 端子双重锁定机构,返回,第四节 安全气囊系统的保险装置,
10、五、 螺旋线束 目前，安全气囊系统的所有线束都套装在黄色波纹管内，并与车颈线束总成连成一体，以便于区别。为了保证转向盘具有足够地转动角度而又不致损伤驾驶席气囊组件的连接线束，在转向盘与转向柱管之间采用了螺旋线束，即将线束安装在螺旋形弹簧内，再安放到弹簧壳体内，如图6-21所示。,返回,上一页,图6-21 螺旋形弹簧与螺旋线束的结构,返回,第五节 座椅安全带控制系统,一、 安全带控制系统的结构特点 座椅安全带控制系统是在安全气囊系统的基础上，增设防护传感器和左、右座椅安全带收紧器组成。其中，前碰撞传感器、电控单元SRS ECU与安全气囊系统公用。 安全带收紧器又称为安全带紧急张紧收缩器，安装在前
11、排座椅左、右两侧或前左、右车门立柱旁边。安全带收紧器由导管(又称为气缸)、活塞、钢丝绳、气体发生器和安全带收缩棘轮组成，结构如图6-23所示。,下一页,图6-23 安全带收紧器结构原理,返回,第五节 座椅安全带控制系统,二、 安全带控制系统的控制过程 当汽车遭受碰撞且减速度达到前碰撞传感器和防护传感器设定阈值时，安全带控制系统的防护传感器将安全带点火器的电源电路接通，前碰撞传感器信号输入SRS ECU后，SRS ECU将立即发出控制指令接通安全带收紧点火器的电路，电热丝通电红热并引爆引药，引药释放大量热量使充气剂受热分解并释放出大量无毒氮气充入收紧器导管。活塞在膨胀气体地推力作用下带动钢丝绳迅速移动。 与此同时，钢丝绳通过棘轮机构带动安全带卷筒转动将安全带收紧，并在碰撞后8 ms内将安全带收紧1015 cm，使驾驶员和乘员身体向前移动距离缩短，防止面部、胸部与转向盘、挡风玻璃或仪表台发生碰撞而受到伤害。,返回,上一页,
