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安全约束系统大脑—气囊点爆控制器
2020-07-06 17:15:42· 来源：上汽安全与CAE技术
前言汽车在给人们带来舒适便捷的同时，也带来了安全问题，据统计平均每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伤[1]。交通事故严重威胁人的生
前言
汽车在给人们带来舒适便捷的同时，也带来了安全问题，据统计平均每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伤[1]。交通事故严重威胁人的生命安全，给人们造成巨大的经济损失，因此汽车安全成为汽车发展永恒的主题。随着技术的发展，安全带、安全气囊等约束系统的发明和应用挽救了数万人的生命。安全气囊控制器是整个约束系统的核心，能够快速判断和控制气囊及预紧式安全带的点爆，减轻乘员二次碰撞伤害。
图1.汽车碰撞
1.安全约束系统组成
安全约束系统主要由安全气囊控制器、碰撞传感器、气体发生器及气囊等组成。安全气囊控制器内置加速度传感器，是实现控制和进行点爆气囊决策的大脑。安全气囊控制器依据点火回路通道数量可分为8回路、12回路、16回路等安全气囊控制器，支持的回路数越多，相应地对乘员及行人保护能力越强。碰撞传感器是实现精准、快速感知加速度的装置，为安全气囊控制器提供必要的决策数据。气体发生器是执行机构，接收到点火信号迅速产生大量气体展开气囊保护乘员减轻二次碰撞伤害，此外还支持开发保护行人的主动罩盖功能。
图2.车内安全气囊
2.安全气囊控制器工作原理
安全约束系统工作原理如下图3所示。当车辆发生碰撞时，安全气囊控制器根据内部的加速度传感器数据及外围的前碰传感器和侧碰传感器信号，综合判断车辆发生碰撞的严重程度、碰撞类型及其它信息，从而决策是否点爆相应的回路。气体发生器接收到点爆相应的信号发生快速的执行动作产生大量气体充满气囊使气囊弹出，乘员与充满气体的气囊接触，并通过气囊的排气节流阻尼吸收乘员的动能减轻乘员伤害。以正碰为例，碰撞结构变形以及对应的车内约束系统工作过程和乘员运动情况如下图4所示。
图3.传感器和控制器工作原理
图4.传感器和控制器工作原理
安全气囊点爆控制器俗称汽车上的黑匣子，安全气囊控制器在发出气囊点火指令后，记录碰撞相关的重要数据，记录的碰撞数据可以作为查看和分析碰撞事故的重要依据。安全气囊控制器完成点爆相关动作后将点爆信号发送到CAN网络上，发动机控制器、车身控制器、三电系统接收到点爆信号后执行断油、解锁、打开双闪以及切断高压电，进一步确保乘员的安全。
3.其他安全控制功能
安全气囊控制器还可以对气囊、预紧式安全带，外围传感器，内部电路等进行诊断，若检测出故障，安全气囊控制器发送点亮信号使仪表点亮气囊灯，从而提醒乘员车内安全约束系统有故障并及时维修，避免造成不必要的伤害。诊断的故障以故障码的形式报出，方便维修人员锁定安全约束系统故障原因，提高检测和维修效率。
据统计安全气囊配合安全带使用可使事故死亡率下降47%左右，而单独使用安全带可使事故死亡率下降42%左右[1]。安全带正确佩戴对乘员安全具有重要作用。因此车上都配置有安全带未系提醒功能。安全气囊控制器可以通过检测安全带佩戴情况以及其他装置情况触发安全带未系提醒，将安全带未系相应的信号发送到CAN网络上，仪表接收到安全带未系提醒指示灯信号后，按照信号要求弹出安全带未系提醒图示或必要的声音提醒乘员佩戴安全带确保安全驾乘。
图5.安全带未系提醒工作原理
由于儿童保护相关法规要求，汽车需具有副驾安全气囊抑制和使能功能。这就要求汽车配置副驾气囊开关以使副驾安全气囊根据乘员自身情况使副驾安全气囊使能或抑制；并配置副驾安全气囊提醒灯指示副驾气囊当前是使能还是抑制的状态。副驾安全气囊抑制和使能功能的原理是安全气囊控制器根据相应的信号判断出副驾驶安全气囊开关位置并根据副驾安全气囊实际状态发出相应的信号控制副驾气囊灯的亮灭。
图6.副驾安全气囊开关和提醒灯工作原理
4.总结与展望
安全气囊控制器自应用到车上可谓为汽车安全立下了汗马功劳，保障数以亿计的乘员和行人的安全。安全是永恒的主题，人们安全意识的提高以及不断对安全要求苛刻的法规必然推动安全气囊控制器进一步发展创新。此外随着主动安全和智能网联技术的发展，将被动安全与主动安全以及智能网联技术融合，必将推动汽车安全巨大的发展。
上汽安全人始终把握着时代的脉搏，把乘员和行人的安全时刻挂在心间，不断地去研究开发更安全更智能的产品，始终把顾客的安全和利益放在第一位，严格把控每一个开发、制造等环节，开发出安全、让顾客满意的车。在上汽安全人的努力下完成了多款车型ENCAP、CNCAP的5星认证。
汽车在给人们带来舒适便捷的同时，也带来了安全问题，据统计平均每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伤[1]。交通事故严重威胁人的生命安全，给人们造成巨大的经济损失，因此汽车安全成为汽车发展永恒的主题。随着技术的发展，安全带、安全气囊等约束系统的发明和应用挽救了数万人的生命。安全气囊控制器是整个约束系统的核心，能够快速判断和控制气囊及预紧式安全带的点爆，减轻乘员二次碰撞伤害。
图1.汽车碰撞
1.安全约束系统组成
安全约束系统主要由安全气囊控制器、碰撞传感器、气体发生器及气囊等组成。安全气囊控制器内置加速度传感器，是实现控制和进行点爆气囊决策的大脑。安全气囊控制器依据点火回路通道数量可分为8回路、12回路、16回路等安全气囊控制器，支持的回路数越多，相应地对乘员及行人保护能力越强。碰撞传感器是实现精准、快速感知加速度的装置，为安全气囊控制器提供必要的决策数据。气体发生器是执行机构，接收到点火信号迅速产生大量气体展开气囊保护乘员减轻二次碰撞伤害，此外还支持开发保护行人的主动罩盖功能。
图2.车内安全气囊
2.安全气囊控制器工作原理
安全约束系统工作原理如下图3所示。当车辆发生碰撞时，安全气囊控制器根据内部的加速度传感器数据及外围的前碰传感器和侧碰传感器信号，综合判断车辆发生碰撞的严重程度、碰撞类型及其它信息，从而决策是否点爆相应的回路。气体发生器接收到点爆相应的信号发生快速的执行动作产生大量气体充满气囊使气囊弹出，乘员与充满气体的气囊接触，并通过气囊的排气节流阻尼吸收乘员的动能减轻乘员伤害。以正碰为例，碰撞结构变形以及对应的车内约束系统工作过程和乘员运动情况如下图4所示。
图3.传感器和控制器工作原理
图4.传感器和控制器工作原理
安全气囊点爆控制器俗称汽车上的黑匣子，安全气囊控制器在发出气囊点火指令后，记录碰撞相关的重要数据，记录的碰撞数据可以作为查看和分析碰撞事故的重要依据。安全气囊控制器完成点爆相关动作后将点爆信号发送到CAN网络上，发动机控制器、车身控制器、三电系统接收到点爆信号后执行断油、解锁、打开双闪以及切断高压电，进一步确保乘员的安全。
3.其他安全控制功能
安全气囊控制器还可以对气囊、预紧式安全带，外围传感器，内部电路等进行诊断，若检测出故障，安全气囊控制器发送点亮信号使仪表点亮气囊灯，从而提醒乘员车内安全约束系统有故障并及时维修，避免造成不必要的伤害。诊断的故障以故障码的形式报出，方便维修人员锁定安全约束系统故障原因，提高检测和维修效率。
据统计安全气囊配合安全带使用可使事故死亡率下降47%左右，而单独使用安全带可使事故死亡率下降42%左右[1]。安全带正确佩戴对乘员安全具有重要作用。因此车上都配置有安全带未系提醒功能。安全气囊控制器可以通过检测安全带佩戴情况以及其他装置情况触发安全带未系提醒，将安全带未系相应的信号发送到CAN网络上，仪表接收到安全带未系提醒指示灯信号后，按照信号要求弹出安全带未系提醒图示或必要的声音提醒乘员佩戴安全带确保安全驾乘。
图5.安全带未系提醒工作原理
由于儿童保护相关法规要求，汽车需具有副驾安全气囊抑制和使能功能。这就要求汽车配置副驾气囊开关以使副驾安全气囊根据乘员自身情况使副驾安全气囊使能或抑制；并配置副驾安全气囊提醒灯指示副驾气囊当前是使能还是抑制的状态。副驾安全气囊抑制和使能功能的原理是安全气囊控制器根据相应的信号判断出副驾驶安全气囊开关位置并根据副驾安全气囊实际状态发出相应的信号控制副驾气囊灯的亮灭。
图6.副驾安全气囊开关和提醒灯工作原理
4.总结与展望
安全气囊控制器自应用到车上可谓为汽车安全立下了汗马功劳，保障数以亿计的乘员和行人的安全。安全是永恒的主题，人们安全意识的提高以及不断对安全要求苛刻的法规必然推动安全气囊控制器进一步发展创新。此外随着主动安全和智能网联技术的发展，将被动安全与主动安全以及智能网联技术融合，必将推动汽车安全巨大的发展。
上汽安全人始终把握着时代的脉搏，把乘员和行人的安全时刻挂在心间，不断地去研究开发更安全更智能的产品，始终把顾客的安全和利益放在第一位，严格把控每一个开发、制造等环节，开发出安全、让顾客满意的车。在上汽安全人的努力下完成了多款车型ENCAP、CNCAP的5星认证。
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