安全气囊点火的关键问题和基本准则

发布时间：2016年9月19日   |   阅读次数： 110

安全气囊点火的关键问题和基本准则
安全气囊点火控制系统的作用就是在二次碰撞时，根据来自传感器的信号(主要是减速度)，准确判断出碰撞的车速、碰撞强度，然后与预先设定的阀值相比较，从而决定是否点爆安全气囊，以及何时点爆安全气囊。换句话说，就是研究安全气囊的点火判断条件和最佳点火时刻。
安全气囊配件的点火条件是指在哪些碰撞条件下安全气囊必须点火，哪些碰撞条件下不得点火，也就是确定点火阀值。通常根据大量的碰撞事故统计数据，总结出不同碰撞强度下的碰撞事故对乘员造成的伤害程度。由于不同初速度的前向碰撞和等效初速度的固定障碍物正面碰撞强度是相对应的，因此在叙述气囊的点火条件时，所称的碰撞强度实际上就是以何种角度、偏置和等效初速度撞向固定障碍物。
对于机械式和机电式安全气囊系统，实现对安全气囊的点火控制，是通过在对车身的特性进行分析后，对其传感器的弹簧刚度、摩擦和阻尼等机械量进行调整来实现的。对于电子式安全气囊，则是在对车身特性进行分析后，根据电子控制单元(ECU)使用的控制算法对减速度信号进行分析、处理，计算出指标值，再用指标值与预先设定的阀值相比较，来判断是否需要点爆安全气囊。
在确定了气囊的点火条件后，还有一个关键的问题就是如何确定气囊的最佳点火时刻。安全气囊何时点火，遵循的原则是：当车内乘员在达到最大允许位移量时，气囊必须已经完全张开。乘员的最大允许位移量是指碰撞开始时乘员的初始位置和乘员保护装置发挥约束作用后(即气囊完全张开)的乘员位置之差。当气囊完全张开时，乘员头部恰好与气囊接触，这时气囊对乘员的保护效果为最佳。能满足这一要求的点火时刻，称为安全气囊系统的最佳点火时刻。
由上述可知，安全气囊点火系统的关键，就是要保证系统动作可靠和动作精确。可靠性是要求系统能迅速而且正确无误地判断是否需要打开安全气囊，系统不能出现判断失误，造成误点火和漏点火。精确性既是要求点火时刻精确，不能出现早点火或迟点火。如果系统点火过晚，可能导致乘员头部受到高速爆出的气囊的冲击，造成对乘员不必要的伤害。点火过早则气囊达不到对乘员的最佳保护效果。这两点要求反映在安全气囊系统中就是控制参数，即上述的点爆气囊的条件和点火时刻，它们是通过对车辆的碰撞特性进行分析而确定的，车辆的碰撞特性，即碰撞过程车身减速度一时间特性，是通过实车进行碰撞试验而得。
然而，要保证上述提到的可靠性和精确性是很难的，主要有以下一些原因：
1)汽车碰撞的随机性。汽车碰撞过程是一个大冲击、大变形的随机过程，即使是相同型号的车型在相同的碰撞形式和碰撞速度下，其碰撞试验的加速度曲线也不尽相同，根据一次碰撞试验得到的加速度曲线并不能完全表征碰撞特征。
2)实车碰撞的方式是无法预知的。汽车碰撞方式多种多样，如前面提到的前向碰撞就有多种碰撞方式，不同的碰撞方式对传感器的影响不同，在各种各样的碰撞方式下要做到都能精确点火是非常困难的。
3)传感器的安装位置。由于汽车结构非常复杂，碰撞过程又是一个瞬间过程，所以在汽车的不同位置感受到的冲击程度大不相同。安装在驾驶室前面的传感器其所处位置感受碰撞很敏感，但对发生在不是该局部的碰撞就不灵敏；安装在驾驶室内的传感器，无论是前左方的碰撞还是前右方的碰撞或是正前方的碰撞都会给出碰撞信号，因此传感器的输出信号比较综合，但是，驾驶室内的传感器输出信号对碰撞强度和碰撞方式不灵敏，需要进行比较复杂的处理才能做出是否点火的决定。
4)在车辆实际行驶中，系统会遇到不少路面干扰。凡是汽车在行时过程中由路面输入引起的响应都可以归为路面干扰，如路面颠簸，撞到路沿，驶过凹坑、台阶或严重不平路面引起的振动、冲击等，最为恶劣的情况是汽车与较高的台阶直接相撞。这些恶劣的路面环境都有可能产生干扰加速度的信号。而这类干扰信号一般前沿和碰撞加速度信号相似，但多为尖峰脉冲且作用时间小，而有效碰撞信号的持续时间较长，这就需要对加速度信号进行过滤，并对加速度的使用采取一定的算法处理。
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