1 1 汽汽 车车 电电 器器 主讲：毛矛主讲：毛矛 2 第九章 安全气囊系统 n汽车安全 性分为： 主动安全主动安全 和被动安被动安 全全 3 第九章 安全气囊系统 n主动安全重在防 范 n被动安全是事故 发生后减缓事故 严重程度 4 第九章 安全气囊系统 n9.1 SRS的作用和基本类型 n9.1.1 SRS的作用 nSRS : Supplemental Restraint System辅助约束系 统，也称Airbag System n碰撞时，若冲击力超过规定限 度，气囊引爆张开，缓冲乘员 与汽车的二次撞击 5 9.1.1 SRS的作用 n碰撞终了时，气体经排气口 逸出，解除对乘员的约束 6 9.1.1 SRS的作用 n安全气囊属于汽车 被动安全系统 n气囊作为三点式安 全带的补充，是辅 助保护设备 7 9.1.1 SRS的作用 n安全气囊的想法最先产生 于美国 n1953年8月，赫特里克首 次在美国获得“汽车缓冲 安全装置”专利， n但因技术限制不能实施 8 9.1.1 SRS的作用 n1966年，奔驰公司开始研发安全气囊装置 ，首先发明了碰撞传感器以及气体发生装置 ，让安全气囊能在30毫秒内膨胀展开， n还研制出了抗撕裂的气囊织物材料，改善了 气囊的膨胀特性。
n最终，把整个装置设计安装在方向盘中 9 9.1.1 SRS的作用 n1980年12月，在经过约250次实车撞击 试验、2500次的台架试验，以及超过 700万km的路试之后， n安全气囊同预张紧安全带一起，被安 装在了当时最新的奔驰S级轿车上 10 9.1.1 SRS的作用 n从1985年起，奔驰在全部供应美国市 场的汽车上都安装了安全气囊 n到了1991年，差不多有28%的奔驰轿 车都装备了驾驶员安全气囊 11 9.1.1 SRS的作用 n安全气囊明显提高了汽车被动安全性 n据统计，有气囊的轿车发生正面撞车，驾驶 者的死亡率，大轿车降低30%，中型轿车降 低11%，小型轿车降低14% n在气囊保护下，人体的受伤程度也有所减轻 12 9.1.1 SRS的作用 n目前很多国家要求在新车上必须安装 气囊 n安全气囊出现了两种发展趋势 n美国和日本的汽车公司以增大气囊尺 寸来保护乘员 13 9.1.1 SRS的作用 n而欧洲则认为安全气囊在一个统一的汽车被 动安全系统中才能有效地发挥作用 n这个系统要求有紧缩式安全带、结构可靠的 座椅、儿童专用座椅和其它一系列部件 14 9.1.1 SRS的作用 15 9.1.2 SRS的基 本类型 n1、单/双安全气囊系统 n按照气囊的数量分类。
n单安全气囊系统，只在驾驶员转向盘上安 装一个安全气囊； n双安全气囊系统，在驾驶员转向盘上和前 乘员前仪表台上各安装一个安全气囊 n现在很多是“多安全气囊” 16 17 9.1.2 SRS的基 本类型 n2、正面/侧面碰撞SRS n按照系统的安全保护作用分类 n正面SRS，在车辆发生正面碰撞时起安全保护 作用； n侧面SRS，在车辆发生侧面碰撞时起安全保护 作用 n侧面SRS是在正面的基础上发展而来的 18 19 9.1.2 SRS的基本类型 n3、机械/电子控制式SRS n按照气囊引爆控制方式分类 n机械控制式SRS，采用机械方式检测和引爆气 囊，目前已很少使用 n电子控制式SRS，采用碰撞传感器和电控单元 检测和控制安全气囊的引爆，是目前广泛采 用的控制方式 20 9.1.2 SRS的基本类型 n4、智能型/非智能型SRS n智能型安全气囊系统，将安全气囊系统与安 全带相结合，根据座椅上是否有乘员和是否 系好安全带，控制安全气囊系统的引爆时机 和安全带收紧器； n非智能型安全气囊系统，安全气囊系统和安 全带的保护作用互相独立 21 9.1.2 SRS的基本类型 n奔驰轿车在1992 年将SRS作为标 准配置。
n近年来，奔驰研 发了侧面安全气 囊系统以及更好 的控制系统 22 9.1.2 SRS的基本类型 n今天的技术能更好的适应碰撞过程 以及乘 员在碰撞中身体的移动， n更好地识别乘客类型， n采取不同的保护措施 23 9.1.2 SRS的基本类型 n新系统采用重量、红外、超声波等传感器， n来判断乘客与仪表板的距离 n以及重量、身高等因素， n进而在碰撞时判断是否点爆气囊、采用一级 点火还是二级点火、点爆力有多大，并与安 全带形成总体控制 24 9.1.2 SRS的基本类型 n通过传感器，气囊系统还可以判断出汽车的 碰撞形式， n是正面碰撞还是角度碰撞，侧面碰撞还是整 车的翻滚运动， n以便驱动车身不同位置的气囊，形成对乘客 的最佳保护 25 9.1.2 SRS的基本类型 n网络技术应用也是安全气囊系统的发展方向 n在汽车网络中，有一种应用面比较窄，但是非 常重要的网络即Safe-By-Wire nSafe-By-Wire是专门用于汽车SRS的总线，通 过综合运用多个传感器和控制器来实现SRS的 细微控制 26 9.1.2 SRS的基本类型 nSafe-By-Wire Plus总线标准是由如飞利浦、 德尔福等汽车电子供应商和部件供应商提出 。
n与整车系统常用的CAN、FlexRay等总线相比 ，Safe-By-Wire的优势是有专门面向SRS的汽 车LAN接口标准 27 9.1.2 SRS的基本类型 n为了保证系统在汽车出事故时也不受破坏， Safe-By-Wire中嵌入有多重保护功能 n比如，即使线路发生短路，安全气囊系统也 不会因出错而起动 28 9.1.3 SRS的工作过程 n波许公司在奥迪上试验： n车速为50km/h时与前壁障 相撞，气囊工作过程： n（1）碰撞10ms后，气囊引 爆器引爆，使充气剂叠氮花 鈉分解，产生大量氮气 n驾驶员仍保持在座椅上 29 9.1.3 SRS的工作过程 30 9.1.3 SRS的工作过程 （2）20ms 后 n驾驶员开始 移动，但还 没有到达气 囊 31 9.1.3 SRS的工作过程 n（3）40ms后气 囊完全张开， n驾驶员逐渐向前 移动，安全带拉 紧，人体部分冲 击能量被安全带 吸收 32 9.1.3 SRS的工作过程 33 9.1.3 SRS的工作过程 n（4）60ms后驾驶员已经开 始沉向气囊 n（5）80ms后驾驶员的头部 和身体上部沉向气囊 n气囊的排气口打开，气体在 高压下缓慢逸出，以吸收人 体与气囊碰撞的能量。
34 9.1.3 SRS的工作过程 n（6）110ms后车速已降为0 n（7）120ms后驾驶员向前移 动达到最大距离，随后身体开 始后移，回向座位 n大部分气体从气囊中逸出，前 方又恢复了清晰的视野本田配备安全气囊的摩托车 35 9.2 SRS的组成和电路实例 n9.2.1 丰田凌志安全气囊 n1、系统的组成 n由碰撞传感器、SRS电控单元、安全气囊 组件及SRS指示灯等组成 n碰撞传感器检测车辆的碰撞强度， n电控单元具有控制气囊引爆和故障自诊断 等功能 36 9.2 SRS的组成和电路实例 n当碰撞强度达到规定限度时， n电控单元控制安全气囊引爆 n当系统出现故障时，SRS指示灯点亮 ，提醒驾驶员及时检修 37 9.2 SRS的组成和电路实例 n2、SRS控制电路 n凌志采用双安全气囊； n在车身前部左、右两侧 安装两个碰撞传感器， nSRS电控单元安装在驾 驶室内，通过连接器与 电路部件连接 38 9.2 SRS的组成和电路实例 n驾驶员安全气囊，通 过螺旋电缆与SRS电 控单元连接 n仪表盘上有SRS指示 灯，指示系统工作是 否正常 39 9.2 SRS的组成和电路实例 n3、碰撞传感器 n采用滚柱式碰撞 传感器。
n左、右两个传感 器用螺栓固定在 车身前挡泥板内 侧 滚柱式碰撞传感器 40 9.2 SRS的组成和电路实例 n未碰撞时，片状弹 簧将滚柱抵靠在止 动板上， n滚动触点与固定触 点断开； 41 9.2 SRS的组成和电路实例 n碰撞强度超过限度时，滚柱 惯性力克服片状弹簧力，向 前滚动，动动/ /静触点闭合静触点闭合，向 电控单元输出碰撞信号 n碰撞传感器不能解体和维修 ，并应按规定方向安装 42 9.2 SRS的组成和电路实例 n按用途的不同，碰撞传感器分为触发碰撞传感器和 防护碰撞传感器 n触发碰撞传感器用于检测碰撞时的减速度，将碰撞 信号传给气囊电脑，作为触发信号；滚柱式碰撞传 感器就是 n防护碰撞传感器与触发碰撞传感器串联，防止气囊 误爆如下面电控单元内部的传感器 43 9.2 SRS的组成和电路实例 n4、SRS 电控单元 n SRS电控单元具有引 爆控制、故障自诊断 和备用电源等功能， n一般安装在驾驶室内 并与车身刚性连接 44 9.2 SRS的组成和电路实例 n电控单元内部触 发传感器具有检 测碰撞强度的功 能，有规定的安 装方向 45 9.2 SRS的组成和电路实例 n电控单元内部有备用电源。
n在碰撞过程中因蓄电池断电后，备用电源短 时间供给系统电源 n点火开关接通后，电控单元始终监视系统各 部件的工作情况，当出现故障时，控制SRS 指示灯点亮，并将故障内容存储 46 9.2 SRS的组成和电路实例 n5、气囊组件 n气囊组件主要由充气元 件和气囊组成驾驶员 座的如图9-6 n充气元件包括引爆管、 火药、充气剂和隔板 47 9.2 SRS的组成和电路实例 n碰撞时，电控单元使引爆 管引爆，引燃火药 n充气剂在高温高压下分解 大量的氮气，经隔板降温 、降压和导流后进入气囊 ，气囊充气后冲破方向盘 盖张开 48 9.2 SRS的组成和电路实例 n气体发生器使用专用螺 栓固定在气囊支架上， 只有使用专用工具才能 进行装配 n气体发生器自安装之日 起，应10年更换1次 49 9.2 SRS的组成和电路实例 n气囊由尼龙制成，内表面敷有树脂涂层 ，气囊张开后，通过背面开设的排气圆 孔缓慢排气 n安全气囊组件只能作为一个整体部件更 换，不能分解和维修 50 9.2 SRS的组成和电路实例 n前乘员安全气囊组件位于仪 表板右侧杂物箱的上方，结 构和工作原理同上 n为了避免前乘员气囊不必要 张开造成浪费（如座上没人 ），可以通过开关将其关闭 。
51 9.2 SRS的组成和电路实例 n6、螺旋电缆 n螺旋电缆动态连接驾驶 员气囊引爆管与电控单 元控制端 n螺旋电缆由转子、电缆 、凸轮和壳体组成，如 图9-8 52 9.2 SRS的组成和电路实例 n转子与凸轮之间有 连接凸缘和槽，转 动转向盘时，两者 互相触动，形成一 个整体一起旋转 53 9.2 SRS的组成和电路实例 n电缆线呈螺旋状缠 绕在壳体内， n当转动方向盘时， 转子和电缆线保持 接触而不会拖动导 线 54 9.2 SRS的组成和电路实例 n7、SRS指示灯 n安全气囊有故障自诊断功能 n将点火开关“ON”后，指示灯亮6-8s后熄灭， 说明安全气囊正常 n若指示灯不亮、闪烁或常亮则说明有故障 n检修时，首先读取故障码 55 9.2 SRS的组成和电路实例 n8、安全气囊系统电源 n安全气囊系统电源主要由蓄电 池提供 n电控单元内部还有备用电源 n每次接通点火开关，备用电源 电容器充电，可保证气囊引爆 要求 56 9.2 SRS的组成和电路实例 n9、线束和连接器 n安全气囊系统的线束采用了特 殊的包扎和黄色色标黄色色标，以便于 检查和安全警示 n各电路插接器带锁止装置，以 保证电路连接可靠。
n也有深蓝色深蓝色或橘红色橘红色插接器 57 9.2 SRS的组成和电路实例 n插接器采用导电性和耐久性好的镀金镀金端子，并有防 误爆装置： n从ECU到点火器之间的连接器采用防误爆的短路弹 簧片 n当连接器拔开时，短路片自动将靠近气囊点火器一 侧插头或插座的2个引线端子短接，防止静电或误 通电造成气囊误爆 58 9.2 SRS的组成和电路。