寶馬新3系F30被動安全系統技術剖析(下)

◆文/北京 周文勝

2012年7月13日，基于“F30”平臺的寶馬新世代3系列在中國正式發布，現已開始銷售。新寶馬328i使用新的4缸渦輪增壓發動機，0～100km/h加速僅需5.9s，與6缸渦輪增壓發動機相比，只相差0.4s，從加速性能上來說，性價比很高。寶馬新世代3系列除了大家熟悉的四門、雙門、敞篷、旅行車版本之外，還加入了一位新成員，即3-GT series。新3系將采用寶馬MSB車身架構。本文將針對寶馬新3系F30被動安全系統技術進行剖析。

(接上期)

(2)PostCrash系統

PostCrash系統包括事故后的自動制動功能。在特定事故情況下，將車輛制動至靜止，無需駕駛員的干涉，可以降低再次碰撞的風險。駕駛員在事故后踩下制動踏板或加速踏板以取代自動制動。如果ACSM識別出較嚴重的碰撞，自動制動功能將在事故后啟動，ACSM向電動燃油泵控制系統(EKPS)發送停用信號(該信號由DSC控制單元進行分析)。之后，DSC控制單元在DSC泵的協助下制動車輛，使其靜止。DSC產生5m/s2的設定點制動減速，只有道路狀況允許時，DSC才可實現設定點減速。如果發現加速請求或駕駛員踩下制動踏板時間較長，自動制動將中斷。

在自動制動中，ABS避免車輪抱死，DSC對車輛進行穩定化。在自動制動期間，如果DSC處于OFF模式，ABS將被強制啟動。車輛靜止約1.5s后，自動制動也會啟動，以固定車輛防止滑動。如果碰撞導致安全型蓄電池接線柱松脫，自動制動將無法開啟，如DSC、ABS在碰撞前已發生故障或制動液液位過低等，自動制動仍將結束，因為這些故障將被理解為碰撞造成的結果。

三、F30被動安全系統部件結構

1.碰撞和安全模塊

碰撞和安全模塊位于殼體內，包含兩個插口。一個插口用于連接車輛導線束，另一個插口用于駕駛室導線束。在F30上，碰撞和安全模塊安裝在駕駛員側駕駛室模塊支撐結構上。碰撞和安全模塊內不再安裝任何傳感器，傳感器位于變速器通道上的ICM內(見圖13)。

2.傳感器和開關

(1)B柱橫向和縱向加速傳感器

B柱橫向和縱向加速度傳感器(見圖14)在識別正面碰撞、側面碰撞和尾部碰撞時提供支持。B柱安全氣囊傳感器由一個縱向和一個橫向加速度傳感器組成。這些加速度傳感器分別用于測量X方向和Y方向上的加速度和減速度，X和Y信號得出的結果是識別碰撞方向的重要因素。左右B柱安全氣囊傳感器的結構相同，安裝時通過機械設碼的方式確定左右方向。

(2)車門安全氣囊壓力傳感器

美規車型在駕駛員和前排乘客車門上安裝壓力傳感器(見圖15)。通過安全氣囊傳感器協助確定側面碰撞。如果發生側面碰撞，除了存在的橫向加速值外，車門空腔中的壓力也會增加。車門中的安全氣囊傳感器用于監測側面碰撞時，驗證來自B柱安全氣囊傳感器和ICM加速信號的真實性。安全氣囊傳感器位于車門側板上，如果車門發生側面碰撞，外板將內壓，因而減少了車門內部的體積，增加了壓力，安全氣囊傳感器將衡量這項壓力的變化。安全氣囊傳感器還包括電子系統，其將壓力讀數數字化，并將以周期的方式傳輸到碰撞和安全模塊。數據的傳輸與B柱安全氣囊傳感器相同，壓力讀數在碰撞和安全模塊中進行評估。

(3)前方傳感器

在美規車型中，兩個前方傳感器(見圖16)安裝在發動機支架的前方區域，其所測量到的數值被轉發至碰撞和安全模塊進行評估。左右兩側前方區域中的傳感器協助辨別正面碰撞，它們將相關的碰撞特點和嚴重性信息傳輸給碰撞和安全模塊。每個傳感器都包含加速傳感器、信號處理技術以及用于數據傳輸的ASIC。所測量到的數值將以數據電報的形式發送至碰撞和安全模塊。

(4)ICM中的傳感器

ICM控制單元位于變速器通道上，其位置如圖17所示。除行駛動態協調控制系統傳感器外，F30的ICM還包含用于識別碰撞的縱向和橫向加速度傳感器。ICM通過兩根導線直接與ACSM4連接，以便傳輸傳感器數據。所傳輸的數據在ACSM4內進行分析。在帶有2VF自適應M底盤或5DF ACC Stop&Go的車輛或美規車型中，ICM通過兩根附加導線與ACSM連接。滾動速率傳感器數據和垂直加速度傳感器數據通過這兩根附加導線傳輸給ACSM。ICM的傳感器數據協助ACSM4辨別側面、尾部或正面碰撞，并協助進行翻車監測。

(5)座椅占用識別墊

歐規車型配備座椅占用識別墊，即在前排乘客座椅表面安裝的測量負荷情況的傳感器墊。通過座椅占用識別墊可識別是否占用了前排乘客座椅。如果未系安全帶或在行駛期間松開安全帶，就會發出聲音和視覺警告。座椅占用識別墊沒有乘員分級功能，因此無法自動關閉前排乘客安全氣囊。車輛配備ACSM4時，不再通過座椅占用識別墊而是通過ACSM分析座椅占用數據。

(6)CIS墊

美規車型中，在前排乘客座椅中安裝電容性車內感應墊(CIS墊)，而不是座椅占用識別墊。CIS墊可監測出占用前排乘客座椅的是成人還是兒童。前排乘客安全氣囊、側面安全氣囊和膝部安全氣囊的關閉通過前排乘客安全氣囊關閉指示燈顯示。

(7)安全帶鎖扣開關

安全帶鎖扣開關(見圖18)位于駕駛員和前排乘客的安全帶鎖扣中。如需根據EURP NCAP要求獲得5星，車輛必須具備后座椅安全帶監測功能。在帶有230歐規專用選裝配置的車輛上也裝有后座椅安全帶鎖扣開關。安全帶鎖扣開關用于識別安全帶鎖舌是否位于安全帶鎖扣內，在此由碰撞和安全模塊為傳感器供電并分析傳感器數據。從總線端15起，系統持續監控安全帶鎖扣開關，同時將開關信號用于視覺和聽覺安全帶警告，以及確定觸發哪些乘員保護系統。

(8)緊急呼叫按鈕

緊急呼叫按鈕位于車頂功能中心內，如圖19所示。在歐規車輛上，該按鈕連接在612寶馬 Assist上。

(9)前排乘客安全氣囊關閉開關

在帶有5DA的車輛上，使用前排乘客安全氣囊關閉開關(見圖20)來手動停用前排乘客側的前部和側面安全氣囊。通過備用鑰匙以手動方式操作前排乘客安全氣囊關閉開關，開關位置由一個霍爾傳感器探測。碰撞和安全模塊分析傳感器數據并為傳感器供電。

(10)座椅位置傳感器

根據美規要求，必須對乘坐在駕駛員和前排乘客座椅上的乘員執行高度識別。這項高度識別通過座椅前后調節的行程來執行。在美規車型中，使用座椅位置傳感器來辨別乘員的具體位置。對于配備座椅電動調節和記憶功能(選項459)的車型，駕駛員側的座椅位置將從駕駛員模塊傳輸至ACSM。

駕駛員座椅位置傳感器的任務是在座椅的縱向調節范圍內，辨別個子相對較小的乘員和正常高度的乘員。這個功能是另一項以提高乘員安全性為目的的技術特點。之后，根據駕駛員和前排乘客的座椅位置，調節兩個安全氣囊以及自適應通風閥的位置。座椅位置探測器采用2線霍爾傳感器的形式，通過ACSM控制單元供電。座椅位置傳感器的級別根據座椅位置或座椅位置傳感器到永久磁鐵的距離加以改變。

3.執行機構

(1)駕駛員安全氣囊

駕駛員安全氣囊的任務是與安全帶配合使用，以降低正面碰撞時駕駛員受傷的危險。駕駛員安全氣囊配有一個氣體發生器，位于方向盤緩沖墊內。美規車型中安裝兩級氣體發生器，可根據監測到的碰撞嚴重性以及座椅位置，啟動短時間或長時間膨脹。此外，美規車型中的駕駛員安全氣囊配備主動通風閥。

(2)前排乘客安全氣囊

前排乘客安全氣囊的任務是降低正面碰撞時前排乘客受傷的危險。前排乘客安全氣囊位于儀表板內，其展開時在規定位置處撕開儀表板。前排乘客安全氣囊配有一個氣體發生器，向風擋玻璃方向打開，向上膨脹并支撐在風擋玻璃和儀表板上。歐規車型中的前排乘客安全氣囊如圖21所示。

(3)膝部安全氣囊

美規要求對乘員進行被動固定(不含安全帶)，因此，在美規的車型中，還需要在駕駛員和前排乘客側設立膝部安全氣囊，如圖22所示，以便在正面碰撞情況下控制乘員的向前位移。

(4)頭部安全氣囊

F30中安裝有頭部安全氣囊，以便在側面碰撞情況下保護乘員的頭部，安全氣囊的位置如圖23所示。頭部安全氣囊從A柱延伸至C柱，覆蓋整個側窗玻璃區域。該安全氣囊在乘員與側面結構之間展開，其特點是：①范圍擴展到覆蓋前后所有側窗玻璃；②防止碎玻璃危害乘員；③針對不同身材的乘員優化了覆蓋范圍。

(5)前排側安全氣囊

與所有當前車型一樣，前部側面安全氣囊也從前座椅靠背(見圖24)中引爆。側面安全氣囊和氣體發生器位于一個塑料殼體，即安全氣囊模塊內。該模塊安裝在前座椅靠背內座套下，觸發時側面安全氣囊從靠背框架中向外彈出并在側面結構與乘員之間展開。應該注意的是，切勿安裝附加座套，因為這些座套對側面安全氣囊的功能影響很大，甚至會導致安全氣囊失效。

(6)安全帶鎖扣拉緊器

爆燃式安全帶鎖扣拉緊器的任務是在發生碰撞事故時，盡可能防止骨盆和肩部區域的安全帶松弛，這樣可以增強安全帶的約束作用。安全帶鎖扣拉緊器位于駕駛員或前排乘客座椅上，如圖25所示。在某些碰撞情況下引爆安全帶鎖扣拉緊器，安全帶鎖扣通過一個鋼拉線與拉緊管內的活塞相連。引爆器觸發時產生氣體壓力，該壓力使拉緊管內的活塞移動。此時通過拉線將安全帶鎖扣向下拉，從而使安全帶繃緊。

(7)帶有線性帶力限制器的安全帶收卷機構

駕駛員和前排乘客的帶有線性帶力限制器的安全帶收卷機構安裝于歐規車型中，如圖26所示。如果發生正面或尾部碰撞以及翻車，安全帶收卷機構將阻止安全帶的延長，以便保護乘員。在事故情況下，安全帶限力器對乘員的安全帶載荷加以限制，根據具體碰撞類型，安全氣囊承擔其余的約束作用。因此，就作用而言，安全氣囊和安全帶彼此準確配合。由于安全帶作用力降低且安全氣囊以較大面積支撐乘員，因此減小了乘員所承受的壓力。在線性系統中，通過安全帶自動收卷器內的扭力桿扭轉來限制安全帶力。應該注意的是，帶力限制器做出響應時，除安全帶外，安全氣囊也會承受相應的作用力。

(8)帶有自適應限力器的自動拉緊器

駕駛員和前排乘客的帶有自適應限力器的自動拉緊器安裝于帶有主動保護裝置(5AL)的美規車型中，如圖27所示。由氣體發生器加以輔助的自動拉緊器確保在乘員發生向前位移時安全帶卷起，以減少安全帶松弛部分。由于F30中配備自適應限力器的安全帶拉緊器僅配合可選配置主動保護裝置(SA5AL)安裝，因此也具備可逆電機驅動收卷機構。

通過氣體發生器的輔助，自適應限力器根據座椅位置從較高的壓力切換至較低的壓力，以便在碰撞期間根據乘員的體型降低安全帶的剩余壓力。座椅位置越靠前，切換越是提前發生，當座椅與安全氣囊保持最佳狀態時，安全氣囊在正面碰撞期間可確保作用于乘員的動力能量更加均勻分布，因此實現較小的乘員壓力值。

(9)帶有線性機械帶力限制器的自動拉緊器

駕駛員和前排乘客的帶有線性機械帶力限制器的自動拉緊器安裝于不帶主動保護裝置(5AL)的美規車型內。除了扭力桿所施加的壓力限制外，安全帶在氣體發生器的輔助下縮回，以便在乘員向前位移之前減少安全帶的松弛部分。通過對具體的被動安全性部件、安全帶拉緊器、自動拉緊器、限力器和安全氣囊進行配合，作用于乘員的動力能量在碰撞期間更加均勻分布，以實現較低的乘員壓力值。

(10)安全型蓄電池接線柱

如果碰撞和安全模塊識別到較嚴重的正面碰撞、側面碰撞和尾部碰撞，就會根據不同限值使安全型蓄電池接線柱觸發，安全型蓄電池接線柱的結構如圖28所示。之后，以爆燃的方式斷開蓄電池以及蓄電池正極接線柱之間的連接導線并啟動發電機。安全型蓄電池接線柱緊靠在蓄電池正極旁邊，完全以塑料包圍，如果發生脫離，也不會從殼體中泄漏電火花。盡管安全蓄電池總線端已經斷開，但仍能確保為危險報警燈、車內照明燈、安全氣囊和電話(包括緊急呼叫)等各類與安全性相關的用電設備供電。

(11)安全氣囊指示燈

安全氣囊指示燈位于組合儀表內，如圖29所示。行駛前檢查期間，碰撞和安全模塊以及被動安全系統的系統準備狀態通過安全氣囊指示燈亮起且隨后熄滅顯示出來。碰撞和安全模塊通過PT-CAN發送給組合儀表一條信息，通過這條信息可控制安全氣囊指示燈。組合儀表以周期的方式接收信息。如果該信息缺失，就會啟用安全氣囊指示燈。

(12)安全帶指示燈

如果未系安全帶或在行駛期間松開安全帶，安全帶指示燈就會發出聲音和視覺警告，如圖30所示。車輛啟動或觸點變化時，可在組合儀表的TFT顯示屏內短時間看到后座椅安全帶觸點狀態。

(13)前排乘客安全氣囊關閉指示燈

F30中的前排乘客安全氣囊關閉指示燈位于車頂功能中心內，如圖31所示。前排乘客安全氣囊關閉指示燈在歐規和美規車型中是相同的。在歐規車型中，如果通過前排乘客安全氣囊關閉開關關閉前排乘客和側面頭部安全氣囊，前排乘客安全氣囊關閉指示燈將開啟，并呈現黃色。在美規車型中，如果CIS墊監測到坐在兒童座椅中的兒童，或前排乘客座椅未被占用，將開啟前排乘客安全氣囊關閉指示燈。前排乘客安全氣囊關閉指示燈的亮度通過顯示屏照明自動亮度調節功能來調節。(全文完)