第6章安全气囊系统(汽车电子控制技术)
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信号处理电路主要由放大器和滤波器组成。其功用是对 传感器检测的信号进行整形、放大和滤波，以便SRS ECU能够 接收、识别和处理。 3．备用电源电路
第6章 安全气囊系统
6.1 概述
安全气囊系统(Supplemental Restraint System, 缩写为 SRS)，也称为辅助乘员保护系统。它是一种当汽车遇到冲撞而 急剧减速时能很快膨胀的缓冲垫，可以避免车内乘员直接碰撞 到车内构件造成的伤害，是一种被动安全装置，具有不受约束、 使用方便等优点。近年来随着人们对汽车安全性要求的提高， 以及安全气囊制造成本的降低，以往只在高档轿车作为选装件 的安全气囊，现已发展到作为普通轿车的标准配置。
（2）应变电阻式碰撞传感器 应变电阻式碰撞传感器由应变 电阻片和集成电路等组成，如图6-4所示。汽车发生碰撞时， 传感器重块变形引起应变电阻阻值变化，通过集成电路将电
阻变化转变成反映减速度大小的电信号送给ECU。
图6-4 应变电阻式传感器
（3）水银开关式保险传感器 水银开关式传感器如图6-5所 示，当汽车发生碰撞时，如果减速度足够大，水银将在惯性 力的作用下向上运动，接通电路。
按照安全气囊的触发机构可分为机械式和电子式两种。 机械触发式安全气囊系统已被淘汰，目前应用的都是电子式 安全气囊系统。
6.2 安全气囊系统的结构与工作原理
6.2.1 安全气囊系统的组成与工作原理
1．安全气囊系统的组成
安全气囊系统在车上的布置如图6-1所示，主要由传感器、 安全气囊ECU、气囊组件和线束等组成，其中的气囊组件主要由 气囊、气体发生器和点火器等组成。
汽车电子控制技术
汽车类专业应用型本科示范教材
机械工业出版社出版 主编 于京诺
第6章 安全气囊系统
• 学习目标
• ·了解安全气囊的作用和分类。 • ·掌握安全气囊系统的结构与工作原理。 • ·了解智能安全气囊系统的特点与组成。 • ·掌握智能安全气囊的工作原理 • ·掌握安全带预紧器的结构与工作原理。
6.1.1 安全气囊的作用
当汽车遭受碰撞导致车速急剧变化时，气囊迅速膨胀，在 驾驶员、乘员与车内构件之间迅速铺垫一个气垫，使驾驶员、 乘员头部与胸部压在充满气体的气囊上，利用气囊自身的阻尼 作用和气囊排气节流时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。
6.1.2 安全气囊的分类
图6-5 水银开关式保险传感器
【工作过பைடு நூலகம்演示】
6.2.3 安全气囊组件
全气囊组件主要由气体发生器、点火器、气囊、饰盖和 底板组成。驾驶员侧气囊组件位于转向盘中心处，乘客侧气 囊组件位于仪表板右侧手套箱上方。
（1）气体发生器 气体发生器又称为充气器，结构如图 6-6所示。在点火器引爆点火剂时，产生气体向气囊充气。
（2）按照传感器的结构分类 按照传感器的结构分类可分 为机电式、电子式和水银开关式三类。
常见的机电式传感器有偏心式、滚轮式和滚球式，常用 作前碰撞传感器。常见的电子式传感器的有应变电阻式和压电 效应式两种，一般用作中央碰撞传感器。水银开关式碰撞传感 器一般用作保险传感器。
2.传感器的结构与工作原理
（4）饰盖 饰盖是气囊组件的盖板，上面模制有撕缝， 以便气囊能冲破饰盖膨开。
（5）底扳 气囊和充气器装在底板上，底板装在转向 盘或车身上，气囊膨开时，底板承受气囊的反力。
6.2.4安全气囊ECU
SRS ECU的内部结构如图6-8所示，主要由逻辑模块、信 号处理电路、备用电源电路、保护电路和稳压电路等组成。
（3）气囊 气囊由聚酰胺织物(如尼龙)制成，内层涂 有聚氯丁二烯，用以密闭气体。气囊在静止状态时，像降 落伞未打开时一样折叠成包，安放在气体发生器上部与气 囊饰盖之间。在汽车遭受碰撞时，气囊约在碰撞后10ms内 开始充气。整个充气时间约为30ms。驾驶席气囊膨胀时， 沿转向柱偏挡风玻璃方向膨胀，防止驾驶员面部与挡风玻 璃、胸部与转向盘发生碰撞
图6-1安全气 囊系统在车上
的布置 1-右前碰撞 传感器；2-左 前碰撞传感器； 3-SRS指示灯； 4-安全气囊组 件；5-安全气
囊ECU
2．安全气囊系统工作原理
图6-2 安全气囊系统工作原理
6.2.2 传感器
1.传感器的分类 安全气囊系统传感器按照不同分类方式，可以分为不同类
型。
（1）按照传感器的作用分类 按照传感器的作用分类可分 为碰撞传感器和保险传感器两类。碰撞传感器根据安装位置的 内。
图6-6 气体发生器
（2）点火器 点火器内有电热丝、引药和引爆炸药，当SRS ECU发出点火指令时，电热丝电路接通，电热丝迅速红热引 燃引药，继而引爆炸药，瞬间产生大量热量，药筒内温度和 压力急剧升高并冲破药筒，使充气剂受热分解释放氮气充入 气囊。
图6-7 点火器分解图 1—引爆炸药；2—药筒；3—引药；4—电热丝；5—陶瓷片；6—永久磁铁；7—引 出导线；8—绝缘套管；9—绝缘垫片；10—电极；11—电热头；12—药托
（1）偏心式碰撞传感器 不发生碰撞时，偏心转子在螺旋弹簧弹力作用下处于图6-
3 a)所示位置，固定触点和旋转触点不接触；当发生正面碰撞， 且作用在偏心重块上的减速度超过阈值时，偏心重块在惯性力 的作用下带动偏心转子和旋转触点一起转动，使固定触点和旋 转触点接触，碰撞传感器输出电信号。
图6-3 偏心式碰撞传感器 a) 不工作状态 b) 工作状态
图6-8 SRS控制 组件的内
部结构
1．逻辑模块 逻辑模块的主要功用是监测汽车纵向减速度或惯性力是
否达到设定的值，控制气囊组件中的点火器引爆点火剂。逻 辑模块由模/数(A/D)转换器、数/模(D/A)转换器、串行输入/ 输出(I/O)接口、只读存储器ROM、随机存储器RAM、电可擦除 可编程只读存储器EEPROM和定时器等组成。 2．信号处理电路
1.按碰撞类型分类
根据碰撞类型的不同，安全气囊可分为正面碰撞防护安 全气囊、侧面碰撞防护安全气囊、膝部碰撞防护安全气囊和 顶部碰撞防护安全气囊。
2.按照安全气囊安装数目分类
按照安全气囊安装数目可分为单气囊系统(只装在驾驶员 侧)、双气囊系统(驾驶员侧和前排乘客侧各有一个安全气囊) 和多气囊系统。
3.按照安全气囊的触发机构分类
第6章 安全气囊系统
6.1 概述
安全气囊系统(Supplemental Restraint System, 缩写为 SRS)，也称为辅助乘员保护系统。它是一种当汽车遇到冲撞而 急剧减速时能很快膨胀的缓冲垫，可以避免车内乘员直接碰撞 到车内构件造成的伤害，是一种被动安全装置，具有不受约束、 使用方便等优点。近年来随着人们对汽车安全性要求的提高， 以及安全气囊制造成本的降低，以往只在高档轿车作为选装件 的安全气囊，现已发展到作为普通轿车的标准配置。
（2）应变电阻式碰撞传感器 应变电阻式碰撞传感器由应变 电阻片和集成电路等组成，如图6-4所示。汽车发生碰撞时， 传感器重块变形引起应变电阻阻值变化，通过集成电路将电
阻变化转变成反映减速度大小的电信号送给ECU。
图6-4 应变电阻式传感器
（3）水银开关式保险传感器 水银开关式传感器如图6-5所 示，当汽车发生碰撞时，如果减速度足够大，水银将在惯性 力的作用下向上运动，接通电路。
按照安全气囊的触发机构可分为机械式和电子式两种。 机械触发式安全气囊系统已被淘汰，目前应用的都是电子式 安全气囊系统。
6.2 安全气囊系统的结构与工作原理
6.2.1 安全气囊系统的组成与工作原理
1．安全气囊系统的组成
安全气囊系统在车上的布置如图6-1所示，主要由传感器、 安全气囊ECU、气囊组件和线束等组成，其中的气囊组件主要由 气囊、气体发生器和点火器等组成。
汽车电子控制技术
汽车类专业应用型本科示范教材
机械工业出版社出版 主编 于京诺
第6章 安全气囊系统
• 学习目标
• ·了解安全气囊的作用和分类。 • ·掌握安全气囊系统的结构与工作原理。 • ·了解智能安全气囊系统的特点与组成。 • ·掌握智能安全气囊的工作原理 • ·掌握安全带预紧器的结构与工作原理。
6.1.1 安全气囊的作用
当汽车遭受碰撞导致车速急剧变化时，气囊迅速膨胀，在 驾驶员、乘员与车内构件之间迅速铺垫一个气垫，使驾驶员、 乘员头部与胸部压在充满气体的气囊上，利用气囊自身的阻尼 作用和气囊排气节流时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。
6.1.2 安全气囊的分类
图6-5 水银开关式保险传感器
【工作过பைடு நூலகம்演示】
6.2.3 安全气囊组件
全气囊组件主要由气体发生器、点火器、气囊、饰盖和 底板组成。驾驶员侧气囊组件位于转向盘中心处，乘客侧气 囊组件位于仪表板右侧手套箱上方。
（1）气体发生器 气体发生器又称为充气器，结构如图 6-6所示。在点火器引爆点火剂时，产生气体向气囊充气。
（2）按照传感器的结构分类 按照传感器的结构分类可分 为机电式、电子式和水银开关式三类。
常见的机电式传感器有偏心式、滚轮式和滚球式，常用 作前碰撞传感器。常见的电子式传感器的有应变电阻式和压电 效应式两种，一般用作中央碰撞传感器。水银开关式碰撞传感 器一般用作保险传感器。
2.传感器的结构与工作原理
（4）饰盖 饰盖是气囊组件的盖板，上面模制有撕缝， 以便气囊能冲破饰盖膨开。
（5）底扳 气囊和充气器装在底板上，底板装在转向 盘或车身上，气囊膨开时，底板承受气囊的反力。
6.2.4安全气囊ECU
SRS ECU的内部结构如图6-8所示，主要由逻辑模块、信 号处理电路、备用电源电路、保护电路和稳压电路等组成。
（3）气囊 气囊由聚酰胺织物(如尼龙)制成，内层涂 有聚氯丁二烯，用以密闭气体。气囊在静止状态时，像降 落伞未打开时一样折叠成包，安放在气体发生器上部与气 囊饰盖之间。在汽车遭受碰撞时，气囊约在碰撞后10ms内 开始充气。整个充气时间约为30ms。驾驶席气囊膨胀时， 沿转向柱偏挡风玻璃方向膨胀，防止驾驶员面部与挡风玻 璃、胸部与转向盘发生碰撞
图6-1安全气 囊系统在车上
的布置 1-右前碰撞 传感器；2-左 前碰撞传感器； 3-SRS指示灯； 4-安全气囊组 件；5-安全气
囊ECU
2．安全气囊系统工作原理
图6-2 安全气囊系统工作原理
6.2.2 传感器
1.传感器的分类 安全气囊系统传感器按照不同分类方式，可以分为不同类
型。
（1）按照传感器的作用分类 按照传感器的作用分类可分 为碰撞传感器和保险传感器两类。碰撞传感器根据安装位置的 内。
图6-6 气体发生器
（2）点火器 点火器内有电热丝、引药和引爆炸药，当SRS ECU发出点火指令时，电热丝电路接通，电热丝迅速红热引 燃引药，继而引爆炸药，瞬间产生大量热量，药筒内温度和 压力急剧升高并冲破药筒，使充气剂受热分解释放氮气充入 气囊。
图6-7 点火器分解图 1—引爆炸药；2—药筒；3—引药；4—电热丝；5—陶瓷片；6—永久磁铁；7—引 出导线；8—绝缘套管；9—绝缘垫片；10—电极；11—电热头；12—药托
（1）偏心式碰撞传感器 不发生碰撞时，偏心转子在螺旋弹簧弹力作用下处于图6-
3 a)所示位置，固定触点和旋转触点不接触；当发生正面碰撞， 且作用在偏心重块上的减速度超过阈值时，偏心重块在惯性力 的作用下带动偏心转子和旋转触点一起转动，使固定触点和旋 转触点接触，碰撞传感器输出电信号。
图6-3 偏心式碰撞传感器 a) 不工作状态 b) 工作状态
图6-8 SRS控制 组件的内
部结构
1．逻辑模块 逻辑模块的主要功用是监测汽车纵向减速度或惯性力是
否达到设定的值，控制气囊组件中的点火器引爆点火剂。逻 辑模块由模/数(A/D)转换器、数/模(D/A)转换器、串行输入/ 输出(I/O)接口、只读存储器ROM、随机存储器RAM、电可擦除 可编程只读存储器EEPROM和定时器等组成。 2．信号处理电路
1.按碰撞类型分类
根据碰撞类型的不同，安全气囊可分为正面碰撞防护安 全气囊、侧面碰撞防护安全气囊、膝部碰撞防护安全气囊和 顶部碰撞防护安全气囊。
2.按照安全气囊安装数目分类
按照安全气囊安装数目可分为单气囊系统(只装在驾驶员 侧)、双气囊系统(驾驶员侧和前排乘客侧各有一个安全气囊) 和多气囊系统。
3.按照安全气囊的触发机构分类