前言

汽車在給人們帶來舒適便捷的同時，也帶來了安全問題，據(jù)統(tǒng)計平均每25秒就有一人因交通事故而死亡，每1秒有一人因交通事故而受傷[1]。交通事故嚴重威脅人的生命安全，給人們造成巨大的經(jīng)濟損失，因此汽車安全成為汽車發(fā)展永恒的主題。隨著技術(shù)的發(fā)展，安全帶、安全氣囊等約束系統(tǒng)的發(fā)明和應(yīng)用挽救了數(shù)萬人的生命。安全氣囊控制器是整個約束系統(tǒng)的核心，能夠快速判斷和控制氣囊及預(yù)緊式安全帶的點爆，減輕乘員二次碰撞傷害。


 圖1.汽車碰撞

1.安全約束系統(tǒng)組成

安全約束系統(tǒng)主要由安全氣囊控制器、碰撞傳感器、氣體發(fā)生器及氣囊等組成。安全氣囊控制器內(nèi)置加速度傳感器，是實現(xiàn)控制和進行點爆氣囊決策的大腦。安全氣囊控制器依據(jù)點火回路通道數(shù)量可分為8回路、12回路、16回路等安全氣囊控制器，支持的回路數(shù)越多，相應(yīng)地對乘員及行人保護能力越強。碰撞傳感器是實現(xiàn)精準、快速感知加速度的裝置，為安全氣囊控制器提供必要的決策數(shù)據(jù)。氣體發(fā)生器是執(zhí)行機構(gòu)，接收到點火信號迅速產(chǎn)生大量氣體展開氣囊保護乘員減輕二次碰撞傷害，此外還支持開發(fā)保護行人的主動罩蓋功能。


圖2.車內(nèi)安全氣囊

2.安全氣囊控制器工作原理

安全約束系統(tǒng)工作原理如下圖3所示。當車輛發(fā)生碰撞時，安全氣囊控制器根據(jù)內(nèi)部的加速度傳感器數(shù)據(jù)及外圍的前碰傳感器和側(cè)碰傳感器信號，綜合判斷車輛發(fā)生碰撞的嚴重程度、碰撞類型及其它信息，從而決策是否點爆相應(yīng)的回路。氣體發(fā)生器接收到點爆相應(yīng)的信號發(fā)生快速的執(zhí)行動作產(chǎn)生大量氣體充滿氣囊使氣囊彈出，乘員與充滿氣體的氣囊接觸，并通過氣囊的排氣節(jié)流阻尼吸收乘員的動能減輕乘員傷害。以正碰為例，碰撞結(jié)構(gòu)變形以及對應(yīng)的車內(nèi)約束系統(tǒng)工作過程和乘員運動情況如下圖4所示。


圖3.傳感器和控制器工作原理


圖4.傳感器和控制器工作原理

安全氣囊點爆控制器俗稱汽車上的黑匣子，安全氣囊控制器在發(fā)出氣囊點火指令后，記錄碰撞相關(guān)的重要數(shù)據(jù)，記錄的碰撞數(shù)據(jù)可以作為查看和分析碰撞事故的重要依據(jù)。安全氣囊控制器完成點爆相關(guān)動作后將點爆信號發(fā)送到CAN網(wǎng)絡(luò)上，發(fā)動機控制器、車身控制器、三電系統(tǒng)接收到點爆信號后執(zhí)行斷油、解鎖、打開雙閃以及切斷高壓電，進一步確保乘員的安全。

3.其他安全控制功能

安全氣囊控制器還可以對氣囊、預(yù)緊式安全帶，外圍傳感器，內(nèi)部電路等進行診斷，若檢測出故障，安全氣囊控制器發(fā)送點亮信號使儀表點亮氣囊燈，從而提醒乘員車內(nèi)安全約束系統(tǒng)有故障并及時維修，避免造成不必要的傷害。診斷的故障以故障碼的形式報出，方便維修人員鎖定安全約束系統(tǒng)故障原因，提高檢測和維修效率。

據(jù)統(tǒng)計安全氣囊配合安全帶使用可使事故死亡率下降47%左右，而單獨使用安全帶可使事故死亡率下降42%左右[1]。安全帶正確佩戴對乘員安全具有重要作用。因此車上都配置有安全帶未系提醒功能。安全氣囊控制器可以通過檢測安全帶佩戴情況以及其他裝置情況觸發(fā)安全帶未系提醒，將安全帶未系相應(yīng)的信號發(fā)送到CAN網(wǎng)絡(luò)上，儀表接收到安全帶未系提醒指示燈信號后，按照信號要求彈出安全帶未系提醒圖示或必要的聲音提醒乘員佩戴安全帶確保安全駕乘。

圖5.安全帶未系提醒工作原理

由于兒童保護相關(guān)法規(guī)要求，汽車需具有副駕安全氣囊抑制和使能功能。這就要求汽車配置副駕氣囊開關(guān)以使副駕安全氣囊根據(jù)乘員自身情況使副駕安全氣囊使能或抑制；并配置副駕安全氣囊提醒燈指示副駕氣囊當前是使能還是抑制的狀態(tài)。副駕安全氣囊抑制和使能功能的原理是安全氣囊控制器根據(jù)相應(yīng)的信號判斷出副駕駛安全氣囊開關(guān)位置并根據(jù)副駕安全氣囊實際狀態(tài)發(fā)出相應(yīng)的信號控制副駕氣囊燈的亮滅。


圖6.副駕安全氣囊開關(guān)和提醒燈工作原理

4.總結(jié)與展望

安全氣囊控制器自應(yīng)用到車上可謂為汽車安全立下了汗馬功勞，保障數(shù)以億計的乘員和行人的安全。安全是永恒的主題，人們安全意識的提高以及不斷對安全要求苛刻的法規(guī)必然推動安全氣囊控制器進一步發(fā)展創(chuàng)新。此外隨著主動安全和智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)的發(fā)展，將被動安全與主動安全以及智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)融合，必將推動汽車安全巨大的發(fā)展。
上汽安全人始終把握著時代的脈搏，把乘員和行人的安全時刻掛在心間，不斷地去研究開發(fā)更安全更智能的產(chǎn)品，始終把顧客的安全和利益放在第一位，嚴格把控每一個開發(fā)、制造等環(huán)節(jié)，開發(fā)出安全、讓顧客滿意的車。在上汽安全人的努力下完成了多款車型ENCAP、CNCAP的5星認證。