汽车安全汽车囊的控制

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汽车安全汽车囊的控制

    1.前言

    汽车碰撞安全性研究的目标是尽可能地减低交通事故发生的后果。设计优秀的汽车在碰撞事故发生时一方面可以确保人的生存空间，另一方面借助汽车的约束系统把产生在乘员上的负荷限制在人体可以承受的范围之内。

    汽车的碰撞安全性基本上是由下面两个因素决定的：

    ·汽车碰撞时的变形特性(汽车的减速度、乘员的生存空间等)

    ·车内约束系统(安全带、安全气囊等)

    2.安全气囊的控制

    汽车碰撞事故发生时，由于持续时间非常短(一般几十毫秒)，汽车的约束系统(例如三点式安全带、安全带卷收器、气囊等)必须很好地配匹起来才能最佳地保护乘客。这就要求约束系统必须能很快地识别碰撞，很快地决定是否、何时点爆气囊或者安全带卷收器(如果有的话)。有些早期汽车的安全气囊控制器安装在转向柱上，这样虽然成本较低，但此处的加速度不稳定，很难做到精确地控制气囊是否、何时引爆。现代汽车的安全气囊大多是通过装在车内中央通道上的点燃触发控制器来控制的。当今的控制器一般实时监测汽车中央通道处的加速度变量大小，经滤波积分等处理后同预先设置好的触发门槛信号进行比较，从而决定交通事故发生时安全气囊的点爆。汽车中央通道上的碰撞响应特性非常大地影响着汽车的碰撞安全保护，设计优秀的汽车(主要是车身)将使得碰撞感应很可靠、非常容易。事故发生时气囊爆发的整个过程由信号传输、传感器反应分析、气囊气体发生器被点燃等组成(如图1所示)。

    但是当今世界上汽车安全气囊的引爆控制一般也只考虑了汽车本身在碰撞事故发生时的情况而没有考虑到坐在车内的乘客。

    3.安全气囊的危险

    毫无疑问安全气囊系统非常好地改善了汽车的碰撞安全性，它和安全带一起充分地发挥了对人的保护效能。但是在乘员OoP状态(“Out of Position，非正常乘坐位置”)下，安全气囊也会对人造成伤害甚至致死亡，例如：

    ·由于气囊的传感系统没有完全考虑到事故的真实情况，造成气囊比较晚的被点燃引爆

    ·乘客由于恐慌等原因伏在安装气囊的方向盘或者仪表板上，或者座椅调节得太靠前，或者由于安全带比较松甚至没有带安全带造成紧急刹车时乘客身体前倾

    ·没有注意到汽车上的警告，把婴儿的座椅头朝前地固定在副驾驶员位置上

    在上述情况下，气囊爆发时，很容易对人造成伤害。要解决这个问题，就必须改善现有的碰撞传感识别系统，要求通过这套系统一方面安全气囊可以提供乘客在“标准位置”时的碰撞安全保护，另一方面也可以通过气囊的不引爆或者减少气囊爆炸时的压力来减少乘客在偏离正常乘坐位置时可能产生的对人的伤害。

    4.发展中的安全气囊技术

    美国法规(FMVSS，Federal Motor Vehicle Safety Standards)强烈地影响着汽车碰撞安全性的发展。3年后开始实施的美国新FMVSS208法规将对安全气囊提出更高的要求，使得它真正地变得“安全”而不会因为偶然的原因对车内乘员造成伤害。该法规将要求新一代的安全气囊在引爆时不仅要考虑到各种碰撞的不同情况，还要考虑乘客的情况(例如乘客大小、坐的姿势等)。

    美国新FMVSS208法规主要围绕着两个目标：

    ·进一步改善汽车碰撞安全系统的保护作用

    ·避免安全系统产生的危险

    如图2和图3所示，针对以上两方面法规将提出在这些情况下的安全气囊试验。目前国外各大汽车公司都在加紧从事这方面的开发工作，不断改进汽车的被动安全性，针对乘员OoP状态时的汽车安全气囊的要求，不断改进安全气囊模块(如图4所示)，开发能检测车内乘员坐立状态的探测系统(如图5所示)，已取得了很大的进展。

    5.结束语

    可以想象，将来更完美的汽车碰撞安全系统应该：

    ·具有更好的交通事故识别能力，能准确识别事故的严重程度

    ·具有乘员室内的传感系统，而且它不只是能静态识别，还要能动态地感应出乘坐位置，以及乘客大小和体重等

    ·能通过例如采用多级气囊气体发生器或者可调气囊排气装置等来改变气囊爆炸时的压力

    ·能根据要求改变安全带限位器的限力大小，更好地发挥安全带在交通事故中的效能，更好地同安全气囊系统一道保护车内乘员。

    当今时代的汽车除了可靠性、油耗和舒适性以外，安全性越来越引入注目，汽车的被动安全约束系统及其控制也在其实用、经济等原则下不断取得革新。如图6所示，影响汽车被动安全系统的信息均应在控制器中反应出来，并通过控制器能做出抉择，从而达到最佳保护乘客的效果。