汽车电子与电气设备汽车安全气囊
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• 气体发生器是利用热效反应产生氮气而充入气 囊。在点火器引爆点火剂瞬间，点火剂会产生 大量热量，叠氮化钠药片受热立即分解，产生 氮气并从充气孔充入气囊。虽然氮气是无毒气 体，但是叠化氮钠的副产品有少量的氢氧化钠 和碳酸氢钠（白色粉末）。这些物质是有害的， 因此在清洁膨胀后的气囊时，应保持良好的通 风并采取防护措施。
• 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，像降落 伞一样折叠成包。
• 气囊后有两个或四 个孔，用于排气。
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
3.3.2 气体发生器
1. 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。
线束做成黄色，而且线束连接器采用导电 性能和耐久性能良好的镀金端子，并设计 有防止气囊误爆机构、端子双重锁定机构、 连接器双重锁定构和电路连接检查机构
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
气囊组件
• a、防止安 全气囊误引 爆机构
短路片
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
气囊组件
汽车电子与电气设备汽车安全气囊
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。
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
主动、被动安全系统；一、二次碰撞。
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
二、安全气囊系统分类
• 按碰撞类型 正面防护安全气囊、侧面防护安全气囊和
顶部碰撞防护安全气囊。 • 按气囊数目 单气囊系统、双气囊系统等。
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
三、汽车对安全气囊的要求
• 可靠性高
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
传感器
碰撞传感器：检测汽车碰撞强度的信号， 并将信号输入给安全气囊ECU，安装于汽 车前部的碰撞传感器叫前碰撞传感器；安 装于安全气囊ECU内部的碰撞传感器叫中 央传感器。
安全传感器：安全传感器也叫做保险传感
器，防止安全气囊系统在非碰撞的情况下
发生误引爆。安全传感器安装在安全气囊
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
气囊组件
2、点火器电阻 丰田为：200 别克为：3~4
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
气囊组件
3、气囊
驾驶员侧的气囊多采用尼龙布涂氯丁橡胶或有机 硅制成。橡胶涂层起密封和保护作用，气囊背 面有2个泄气孔。乘客侧气囊没有涂层，靠尼龙 布本身的孔隙泄气。
• 当汽车车速高于30km/h发生碰撞时，碰撞产生的减速度 和惯性力较大，安全传感器和中央传感器将此信号送到 安全气囊ECU，安全气囊ECU判断结果为需要引爆安全气 囊和安全带收紧器共同保护驾驶员和乘客。与此同时， 向左、右安全带点火器和安全气囊点火器发出点火指令， 在安全带收紧的同时，驾驶员侧气囊和乘客侧气囊同时 打开，达到保护驾驶员和乘客目的。
3.1.2 滚轴式碰撞传感器
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
3.1.3 偏心锤式碰撞传感器
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
偏心锤式碰撞传感器工作原理
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
3.1.4 水银开关式碰撞传感器
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
安全气囊的使用年限为7-15年
• 安全可靠
能正确区分制动减速度和碰撞减速度的区别
• 灵敏度高
当汽车发生碰撞时，在二次碰撞前打开
• 有防误爆功能
减速度过过低，轻微碰撞不能引爆
有自动诊断功能
• 电控安全气囊要有备用电源
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
四、安全气囊动作过程
碰撞后 经历的 时间
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
2.2 安全气囊系统的组成
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
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
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
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。
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
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
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
4、安全气囊SRS指示灯
SRS指示灯位于仪表板上，按通点火开关时，诊断
单元对系统进行自检，若点亮6s后熄灭，表示
安全气囊系统正常；若6s后SRS指示灯依然闪烁
或一直不熄灭，表示安全气囊系统有故障，提
示驾驶员应进行维修。
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
气囊组件
5、安全气囊ECU
由中央处理器CPU
汽车电子与电气设备汽车安全气囊
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
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
3.3 安全气囊组件
• 3.3.1 气囊
ECU内部，通常有两个安全传感器。
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
传感器
滚球式传感器结构及原理
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
传感器
偏心锤式传感器的结构与原理
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
传感器
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
传感器
• 水银开关 式碰撞传 感器
b、电路连接诊断机构
用来监测连接器是否连接 可靠，常用于前碰撞传 感器。
有一个诊断销，和两个诊 断端子，连接器正常连 接时，诊断销与前碰撞 传感器中的常开触点并 联。
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
气囊组件
c、连接器双重锁定机构
线束的重要连接部位，其连接器都采用。用于锁定连接器 的插头与插座，防止连接器脱开。
来自百度文库
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
气囊组件
•由气体发生器、点火器、气 囊、饰盖和底板等组成。
•驾驶员侧气囊组件位于方向盘 中心处，乘客侧气囊组件位于 仪表板右侧杂货箱上方
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
气囊组件
• 1、气体发生器
• 作用是在有效的时间内产生
气体，使气囊张开。
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
二、安全气囊系统的分类和组成
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 •
只读存储器ROM
随机存储器RAM
I/O接口
驱动器等电子电路组 成。
安全气囊ECU内部还有 安全传感器、备用电 源、稳压电路和故障 自诊断电路等等。
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
气囊组件
6、保险机构 • 安全气囊线束为了区别其他线束，不但将
• 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：
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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。
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
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。
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当主锁未锁定时，插头上的两个凸台阻止副锁锁定；当主 锁完全锁定时，副锁锁柄方能转动并锁定；当主锁与副 锁双重锁定时，防止连接器插头与插座分开。
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
气囊工作原理
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
气囊工作原理
• 点火器引爆气 囊的条件是前 碰撞传感器与 安全气囊ECU 内的安全传感 器必须同时接 通。
2. 充气剂普 遍采用叠 氮化钠片 状合剂。
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
3.1 碰撞传感器
碰撞传感器
（按结构分类）
机电结合式
水银开关式
电子式
滚球式 滚轴式 偏心锤式 压阻效应式 压电效应式
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
3.1.1 滚球式碰撞传感器
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
汽车电子与电气设备--汽 车安全气囊
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2020/11/23
汽车电子与电气设备汽车安全气囊
一、安全气囊系统概况
1、交通事故现状 中国每年因交通事故死亡的人数约为10
万人，其中大部分是碰撞造成的。
2、如何减轻碰撞伤害 最佳措施就是用气垫缓冲，比如：消防
队在救火或防止有人跳楼时所作的。
但在汽车上不能放置已充好气的气垫
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
一、安全气囊系统概况
3、安全气囊的作用 当汽车遭受冲撞导致车速急剧变化时，
安全气囊迅速膨胀，承受并缓冲驾驶员或 乘员头部与身体上部和膝盖部位的惯性力， 减轻人体遭受伤害的程度。
4、名词解释
SRS—Supplemental Restraint System
SRS 的动作 状态
0 ms 遭受碰撞
10ms
点火引爆 开始充气
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
四、安全气囊动作过程
碰撞后 经历的
时间
40 ms
SRS 的动作 状态
气囊充满 人体前移
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
四、安全气囊动作过程
碰撞后 经历的 时间
60 ms
SRS 的动作 状态
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
• 当汽车车速低于30km/h发生碰撞时，碰撞产生的减速度 和惯性力较小，安全传感器和中央传感器将此信号送到 安全气囊ECU，安全气囊ECU判断结果为不引爆安全气囊， 只引爆安全带收紧器的点火器。与此同时，向左、右安 全带点火器发出点火指令使安全带收紧，防止驾驶员和 乘客受伤。
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。
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
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。
排气节流 吸收动能
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
四、安全气囊动作过程
碰撞后 经历的 时间
SRS 的动作 状态
110 ms
人体复位 恢复视野
120 ms
危害解除 车速为零
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
五 安全气囊系统的组成及工作原理
组成： 有传感器、 气囊组件及 安全气囊 ECU等组成。
• 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，像降落 伞一样折叠成包。
• 气囊后有两个或四 个孔，用于排气。
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
3.3.2 气体发生器
1. 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。
线束做成黄色，而且线束连接器采用导电 性能和耐久性能良好的镀金端子，并设计 有防止气囊误爆机构、端子双重锁定机构、 连接器双重锁定构和电路连接检查机构
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
气囊组件
• a、防止安 全气囊误引 爆机构
短路片
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
气囊组件
汽车电子与电气设备汽车安全气囊
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。
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
主动、被动安全系统；一、二次碰撞。
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
二、安全气囊系统分类
• 按碰撞类型 正面防护安全气囊、侧面防护安全气囊和
顶部碰撞防护安全气囊。 • 按气囊数目 单气囊系统、双气囊系统等。
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
三、汽车对安全气囊的要求
• 可靠性高
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
传感器
碰撞传感器：检测汽车碰撞强度的信号， 并将信号输入给安全气囊ECU，安装于汽 车前部的碰撞传感器叫前碰撞传感器；安 装于安全气囊ECU内部的碰撞传感器叫中 央传感器。
安全传感器：安全传感器也叫做保险传感
器，防止安全气囊系统在非碰撞的情况下
发生误引爆。安全传感器安装在安全气囊
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
气囊组件
2、点火器电阻 丰田为：200 别克为：3~4
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
气囊组件
3、气囊
驾驶员侧的气囊多采用尼龙布涂氯丁橡胶或有机 硅制成。橡胶涂层起密封和保护作用，气囊背 面有2个泄气孔。乘客侧气囊没有涂层，靠尼龙 布本身的孔隙泄气。
• 当汽车车速高于30km/h发生碰撞时，碰撞产生的减速度 和惯性力较大，安全传感器和中央传感器将此信号送到 安全气囊ECU，安全气囊ECU判断结果为需要引爆安全气 囊和安全带收紧器共同保护驾驶员和乘客。与此同时， 向左、右安全带点火器和安全气囊点火器发出点火指令， 在安全带收紧的同时，驾驶员侧气囊和乘客侧气囊同时 打开，达到保护驾驶员和乘客目的。
3.1.2 滚轴式碰撞传感器
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
3.1.3 偏心锤式碰撞传感器
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
偏心锤式碰撞传感器工作原理
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
3.1.4 水银开关式碰撞传感器
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
安全气囊的使用年限为7-15年
• 安全可靠
能正确区分制动减速度和碰撞减速度的区别
• 灵敏度高
当汽车发生碰撞时，在二次碰撞前打开
• 有防误爆功能
减速度过过低，轻微碰撞不能引爆
有自动诊断功能
• 电控安全气囊要有备用电源
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
四、安全气囊动作过程
碰撞后 经历的 时间
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
2.2 安全气囊系统的组成
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
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
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
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。
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
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
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
4、安全气囊SRS指示灯
SRS指示灯位于仪表板上，按通点火开关时，诊断
单元对系统进行自检，若点亮6s后熄灭，表示
安全气囊系统正常；若6s后SRS指示灯依然闪烁
或一直不熄灭，表示安全气囊系统有故障，提
示驾驶员应进行维修。
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
气囊组件
5、安全气囊ECU
由中央处理器CPU
汽车电子与电气设备汽车安全气囊
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
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3.3 安全气囊组件
• 3.3.1 气囊
ECU内部，通常有两个安全传感器。
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
传感器
滚球式传感器结构及原理
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传感器
偏心锤式传感器的结构与原理
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传感器
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传感器
• 水银开关 式碰撞传 感器
b、电路连接诊断机构
用来监测连接器是否连接 可靠，常用于前碰撞传 感器。
有一个诊断销，和两个诊 断端子，连接器正常连 接时，诊断销与前碰撞 传感器中的常开触点并 联。
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气囊组件
c、连接器双重锁定机构
线束的重要连接部位，其连接器都采用。用于锁定连接器 的插头与插座，防止连接器脱开。
来自百度文库
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气囊组件
•由气体发生器、点火器、气 囊、饰盖和底板等组成。
•驾驶员侧气囊组件位于方向盘 中心处，乘客侧气囊组件位于 仪表板右侧杂货箱上方
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气囊组件
• 1、气体发生器
• 作用是在有效的时间内产生
气体，使气囊张开。
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二、安全气囊系统的分类和组成
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 •
只读存储器ROM
随机存储器RAM
I/O接口
驱动器等电子电路组 成。
安全气囊ECU内部还有 安全传感器、备用电 源、稳压电路和故障 自诊断电路等等。
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气囊组件
6、保险机构 • 安全气囊线束为了区别其他线束，不但将
• 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：
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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。
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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。
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当主锁未锁定时，插头上的两个凸台阻止副锁锁定；当主 锁完全锁定时，副锁锁柄方能转动并锁定；当主锁与副 锁双重锁定时，防止连接器插头与插座分开。
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
气囊工作原理
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气囊工作原理
• 点火器引爆气 囊的条件是前 碰撞传感器与 安全气囊ECU 内的安全传感 器必须同时接 通。
2. 充气剂普 遍采用叠 氮化钠片 状合剂。
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3.1 碰撞传感器
碰撞传感器
（按结构分类）
机电结合式
水银开关式
电子式
滚球式 滚轴式 偏心锤式 压阻效应式 压电效应式
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3.1.1 滚球式碰撞传感器
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一、安全气囊系统概况
1、交通事故现状 中国每年因交通事故死亡的人数约为10
万人，其中大部分是碰撞造成的。
2、如何减轻碰撞伤害 最佳措施就是用气垫缓冲，比如：消防
队在救火或防止有人跳楼时所作的。
但在汽车上不能放置已充好气的气垫
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一、安全气囊系统概况
3、安全气囊的作用 当汽车遭受冲撞导致车速急剧变化时，
安全气囊迅速膨胀，承受并缓冲驾驶员或 乘员头部与身体上部和膝盖部位的惯性力， 减轻人体遭受伤害的程度。
4、名词解释
SRS—Supplemental Restraint System
SRS 的动作 状态
0 ms 遭受碰撞
10ms
点火引爆 开始充气
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四、安全气囊动作过程
碰撞后 经历的
时间
40 ms
SRS 的动作 状态
气囊充满 人体前移
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四、安全气囊动作过程
碰撞后 经历的 时间
60 ms
SRS 的动作 状态
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
• 当汽车车速低于30km/h发生碰撞时，碰撞产生的减速度 和惯性力较小，安全传感器和中央传感器将此信号送到 安全气囊ECU，安全气囊ECU判断结果为不引爆安全气囊， 只引爆安全带收紧器的点火器。与此同时，向左、右安 全带点火器发出点火指令使安全带收紧，防止驾驶员和 乘客受伤。
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。
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
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。
排气节流 吸收动能
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
四、安全气囊动作过程
碰撞后 经历的 时间
SRS 的动作 状态
110 ms
人体复位 恢复视野
120 ms
危害解除 车速为零
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汽车电子与电气设备汽车安全气囊
五 安全气囊系统的组成及工作原理
组成： 有传感器、 气囊组件及 安全气囊 ECU等组成。