1、汽车电子学,安全气囊（SRS） Safety Air Bag System Supplemental Restraint System,2005年南京农业大学研究生课程讲座,2006年4月16日,安全气囊,基本内容,1、安全气囊系统的功用 2、安全气囊系统的分类和组成 3、安全气囊系统控制部件的结构原理 4、安全气囊系统的工作原理 5、安全气囊的发展和研究,一、安全气囊系统的功用,1.1 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成为一次碰撞。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向前运动，并与车内的转向盘、挡风玻璃或仪表台发生碰撞，这种碰撞成为二次碰撞。,
2、1.2 安装气囊系统SRS的功用：当汽车遭受碰撞导致减速度急剧变化时，气囊迅速膨胀，在驾驶员或乘员与车内构件之间铺垫一个气垫，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。1.3 安全气囊在汽车发生碰撞事故时，对人体的保护如图：,1.3.1 无安全气囊，驾驶员未系安全带时的碰撞情形,当汽车以48km/h速度发生正面碰撞，90ms时，人体在转向盘接触处受力约90000N，下肢多处骨折，头部和巡捕的手上程度大大超过容许程度，一般来说，死亡在所难免。,1.3.2 无安全气囊，前乘员未系安全带时的碰撞情形,但汽车以48km/h速度发生正面碰撞时，千册患处造成下肢骨折
3、外，面部受严重损害，胸部损伤相对小些，但头部的损伤导致成员的死亡。,1.3.3 无安全气囊，驾驶员系上安全带时的碰撞情形,当汽车以48km/h速度发生正面碰撞时，驾驶员头部受伤较重，胸部由于被安全带约束，可产生近10000N的力，造成胸骨和肋骨的骨折。,1.3.4 有安全气囊，驾驶员未系安全带时的碰撞情形,但汽车以48km/h速度发生正面碰撞时，向前快速运动的人体充分与安全气囊作用，释放能量。作用在安全气囊上的力约为10000N，转向轴所受的分力约为9000N,切向分力约为6000N。安全气囊将人体头部和胸部同驾驶室前部结构（如风挡、转向盘）隔开。避免了头部和胸部的原种损伤。,二、安全气囊系统
4、的分类和组成,2.1 安全气囊系统的分类 按控制方式分类：可分为机械式和电子控制式； 按碰撞传感器的形式分类：可分为机械式，机械电子式，电子控制式； 按传感器的数量分类，可分为多传感器和单传感器； 按安全气囊分类，可分为压缩气体式，烟火式和混合式。,2.2 安全气囊系统的组成,三、安全气囊系统控制部件的结构原理,3.1 碰撞传感器 3.2 安全气囊系统电控单元 3.3 气囊组件 3.4 SRS指示灯（指示SRS功能是否正常） 3.5 防止误爆与线路连接诊断机构,3.1 碰撞传感器,3.1.1 滚球式碰撞传感器,3.1.2 滚轴式碰撞传感器,3.1.3 偏心锤式碰撞传感器,偏心锤式碰撞传感器工作
5、原理,3.1.4 水银开关式碰撞传感器,3.2 安全气囊系统电控单元,安全气囊的电控单元是安全气囊系统的核心部件，其安装位置依车型而异。 例如：Lincoln City轿车SRS ECU 内部结构如图。主要有：专用中央处理单元ECU、备用电源电路、稳压电路、信号处理电路、保护电路、点火电路和检测电路等组成。,专用CPU 监测汽车纵向减速度是否达到设定阈值。 信号处理电路 对传感器检测的信号进行整形和滤波处理。 备用电源 稳压保护电路 保护SRS系统中的电子元件因电压过高而烧坏,3.3 安全气囊组件,3.3.1 气囊 气囊用聚酰胺组织（如尼龙）制成，内涂有聚氯丁二烯，用以密闭气体。 未打开时，像
6、降落伞一样折叠成包。 气囊后有两个或四个孔，用于排气。,气体发生器又成为充气器，用专用螺栓与螺母固定在转向盘的气囊支架上。 充气剂普遍采用叠氮化钠片状合剂。,3.3.2 气体发生器,3.3.3 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。 点火器的功用是：当SRS ECU发出点火指令使电热丝电路接通时，电热丝迅速红热引爆引药，炸药瞬间爆炸产生热量，药筒内温度和压力急剧升高并冲破药筒，使充气剂（叠氮化钠）受热分解释放氮气冲入气囊。,点火器示意图,四、安全气囊系统的工作原理,4.1安全气囊系统控制原理 4.2安全气囊动作过程 4.3安全气囊的有效范围 4.4减速度阈值的设定
7、,4.1 安全气囊系统控制原理,4.2 安全气囊动作过程,单位：ms,在40ms内，安全气囊打开的过程，人体还没有前移,安全气囊动作过程,4.3 安全气囊的有效范围,在下列情况下，正面气囊不会引爆充气 汽车遭受侧面碰撞超过斜前方30角时； 汽车遭受横向碰撞； 汽车遭受后方碰撞； 汽车发生绕纵向轴线侧翻； 纵向减速度未达到设定阈值； 所有传感器都未接通或SRS ECU 内部的防护传感器未接通； 汽车正常行驶、正常制动或 在路面不平的道路条件下行使。,4.4 减速度阈值的设定,减速度阈值根据安全气囊系统的性能设定，不同车型SRS的减速度与之不尽相同。 在美国，因为不佩带座椅安全带，气囊体积大、充气时间长，所以SRS应在较低的减速度阈值时引爆。20Km/h 在日本和欧洲，佩戴座椅安全带，气囊体积小，充气时间短，所以设定的减速度阈值较高。30Km/h,五、安全气囊的发展,价廉、无毒的气体发生器并降低对环境的污染； 智能化的感应系统以及电子控制系统； 通用性以及对环境的适应性； 避免气囊带来的附加伤害； 先进的数字模拟与设计技术。 安全气囊的智能化。 它通过增加传感器，探测乘员是儿童还是成人，以及坐姿及安全带状况，然后经计算机分析，合理控制安全气囊展开的时间和强度，以减少安全气囊对人员的意外伤害。这种智能安全气囊已在 GM、丰田和福特、日产等的研究计划中。,谢谢观看,
