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1、现代汽车安全气囊技术2009-09-07 13:29:02 作者:撰文/上海工程技术大学 罗素云 奥托立夫（上海）汽车安全系统有限公司 翁亦乐 来源: 文字大小:大中小安全气囊系统是汽车上的被动安全性保护装置，当汽车发生意外碰撞事故时，可尽最大可能减少汽车驾驶员、乘员与转向盘、仪表盘和风窗玻璃之间的二次碰撞所造成的伤害。安全气囊系统与座椅安全带配合使用，能为驾驶员和乘员提供更有效的防撞保护。由于它在汽车碰撞事故中能更有效地保护乘员，减少伤亡，近 20 年来，在北美、欧洲、日本等工业发达国家得到迅速的发展和普及，现在的新车型上基本都安装有安全气囊。 传统安全气囊的设计是在发生正面撞车事故时，避免
2、车内乘员的头部、颈部和胸部强烈撞击在仪表板、转向盘或风窗玻璃上。在后碰撞、翻车或大多数侧面碰撞情况下，它不会被引发。随着技术的发展，安全气囊的保护范围进一步扩大，从现在的前排乘员前方保护扩展到前排乘员的侧面、膝部和后排乘员的前方与侧面以及车外行人保护。 汽车安全气囊分类 汽车安全气囊按控制类型不同可分为机械式安全气囊和电子控制式安全气囊两类。 机械式安全气囊系统没有电子电路和配线，也不需要电源，完全利用机械装置的动作来完成安全气囊系统的功能，早期的安全气囊属于机械式的。 电子控制式安全气囊是机械式安全气囊系统与电子技术相结合产生的。按安全气囊系统采用的电子元件，电子控制式安全气囊又分为:分立元
3、件型、集成电路型、电脑控制型；按其控制方式，电子控制式又分集中控制式(即一个电子控制器控制两个以上的气囊)，分散控制式(即一个电子控制器只控制一个气囊)。有的把传感器也放在气囊内，所以又有内部和外部传感器式安全气囊之分，有的也叫整体式安全气囊。现代汽车上安装的安全气囊系统大都采用电子控制式电脑型安全气囊。 按安全气囊系统中气囊的数量和是否安装安全带预紧器，又可分为四种气囊系统。单气囊系统：一般供驾驶员使用，全车只有一个安全气囊；单气囊结合安全带预紧器系统：除去单气囊外，为了更安全起见，还增加电控的安全带预紧器系统，它在车辆发生碰撞时可像气囊一样充气对人身进行保护；双气囊系统结合双安全带预紧器系
4、统：即两个气囊和两个安全带预紧系统，一般是驾驶员处固定放一对(即气囊和安全带)；另外一对有的放在前排，有的放在后排；多气囊系统加多安全带预紧器系统：一般每个座位前放一对，也有的在某几个座位前装安全气囊系统。 按安全气囊系统的功用划分可分为：前排驾驶员安全气囊、前排乘员安全气囊、前排座椅侧安全气囊、充气帘式、腿部保护安全气囊等。 驾驶员安全气囊 (DAB) 前排驾驶员安全气囊是安装在转向盘上的安全气囊，主要作用是在发生正面或正侧面碰撞时起到对驾驶员的正面辅助保护作用以减少伤害。约 65%的碰撞事故是由前部碰撞造成的。配备前排驾驶员安全气囊的汽车在驾驶员佩带安全带的情况下可以减少 30%驾驶员死亡
5、率。 乘客安全气囊 (PAB) 前排乘员安全气囊是安装在前排乘员侧仪表板(IP)上的安全气囊。主要作用是在发生正面或正侧面碰撞时起到对乘员的正面辅助保护作用以减少伤害。 正面侧安全气囊 (SAB) SAB 安装在前排或后排汽车座椅的侧面或车门内部。基于不同的保护类型，SAB 分为胸部侧气囊、头胸部侧气囊、胸部骨盆侧气囊。它的功能是，在侧面碰撞事故中，给侧向的驾驶员和乘客一个辅助的保护，以减少损伤。 气帘 (IC) 气帘是安装在内部装饰顶板底下的。基于不同的保护类型，气帘分为防撞气帘和防翻滚气帘。气帘的功能是，在侧面碰撞事故或翻滚事故中，给驾驶员和乘客一个辅助的保护，以减少损伤。首先打开的是防撞
6、气帘，气帘在头部被撞击前充满气，其次打开防翻滚气帘，在随后的 57 毫秒后充气打开。 膝部气囊 (KAB) 下肢伤害近年来越来越受到重视，它所造成的伤害仅次于头部。而其中膝盖伤害又是最常见的，约占下肢伤害的 29.2%。由于下肢伤害会造成永久性损伤所以怎样降低这部分伤害就成了安全气囊发展的一个方向。 造成膝部受伤的原因主要是由于车辆正面碰撞时膝盖向前撞击仪表板所致，所以在转向盘下部的仪表板舱内装入一个气囊，能有效地减少膝盖所受的伤害。 安全气囊系统的结构 安全气囊系统主要由气体发生器、气袋、外壳、罩盖、盖纸、ECU、传感器等部件组成。在未引爆的安全气囊模块内，气袋被有规律地折叠后放入。 气体发
7、生器是安全气囊最主要的组成部分之一，为防止一次突然点爆产生的巨大压力对人头部产生的伤害，特别在乘客未佩戴安全带的时候，会导致生命危险，一些安全气囊的气体发生器加入了可分级充气或释放压力的装置。这种装置有分级点爆装置和分级释放压力方式两种。 分级点爆装置的气体发生器分两级点爆，第一级产生约 40%的气体容积，远低于最大压力，对人头部移动产生缓冲作用，第二级点爆产生剩余气体，并且达到最大压力。分级释放压力方式，囊袋上开有泄压孔或可调节压力的孔，分为完全凭借气体压力顶开的方式或电脑控制的方式。 安全气囊系统的传感器一般有正碰传感器和侧碰传感器，分别用来感知正面和侧面碰撞信号。 ECU 内置了根据在开
8、发标定试验中采集的数据而设定的程序。在车辆行驶过程中，ECU不断接收通过传感器传来的信号，当车辆发生碰撞时，该信号值会大于常规行驶时的信号值，如果信号大于标定程序设定的门槛值，ECU 会发出点火信号点爆预紧式安全带和安全气囊。 ECU 对安全气囊的时间控制 汽车安全气囊系统在正面、侧面碰撞过程中的作用时间，在不同车型/不同碰撞速度存在差异。它根据该车型开发过程中设定的要求和采集的数据而确定，并被编成控制程序储存在 ECU 中。在任何碰撞速度情况下，电控单元的最佳点火时间(TTF)不能小于该 ECU 工作需要的最短时间。以 ECE R94 法规规定当车速为 56km/h 时的 TTF 在发生正面
9、碰撞时一般约1720 毫秒。驾驶员安全气囊的气袋充满时间一般约 30-35 毫秒；前排乘员安全气囊的气袋充满时间一般约 3550 毫秒，比驾驶员安全气囊长约 56 毫秒。 以 FMVSS201 法规规定当车速为 29km/h 时的碰撞试验，座椅侧安全气囊头部保护帘式安全气囊的 TTF 一般约 811 毫秒。胸部保护侧安全气囊(包括头胸保护侧安全气囊的胸部保护部分)气袋充满时间一般约 1015 毫秒；头胸保护侧安全气囊的气袋充满时间一般约2025 毫秒；头部保护帘式安全气囊的气袋充满时间一般约 35 毫秒。 结束语 现代汽车安全气囊的新技术表现在采用新型充气剂、采用新型膨胀涂料、设计出星型乘员安
10、全气囊以及智能型安全气囊四个方向上。新型安全气囊的气袋膨胀速度和膨胀的程度取决于乘员的体重、大小和就座位置、乘客是否佩戴安全带、碰撞的激烈程度、碰撞的方向，并可让乘客自由选择气囊的膨胀程度、气囊展开的大小和容量等。 智能型安全气囊使用多种传感器，以全面感知座椅上的乘员情况。其中，重量传感器根据座椅上的重量感知是否有人，是大人还是小孩；电子区域传感器能在驾驶室中产生一个低能量的电子区域，测量通过该区域的电流测定乘员的存在和位置；红外线传感器根据热量探测人的存在，以区别于无生命的东西；光学传感器如同一台照相机注视着座椅，并与存储的空座椅的图像进行比较，以判别人体的存在和位置；超声波传感器通过发射超声波，然后分析遇到的物体后的反射波探明乘员的存在和位置。 虽然道路交通安全设施不断加强，交通法规不断完善，监管力度不断加强，但是车辆事故和因事故伤亡的人数不断增加，所以人们越来越将自己乘车出行的安全性寄托在汽车本身的安全性能上。据相关的汽车消费者调查报告显示，随着中国汽车市场的不断成熟，越来越理性的消费者对汽车安全性能的重视程度越来越高，汽车安全性能因此成为消费者购买汽车时首要考虑的因素。随着人们对出行安全性的关注以及新材料、电子技术的发展，汽车安全气囊技术也得到不断发展，汽车安全气囊新产品将不断推出以进一步保证人们的行车安全。
