汽車主動安全防撞氣囊研究

孫自文，高曉勇，趙向明，喬榕

（西安汽車科技職業學院，陜西西安 710000）

汽車主動安全防撞氣囊研究

孫自文，高曉勇，趙向明，喬榕

（西安汽車科技職業學院，陜西西安 710000）

隨著汽車保有量的逐年增加，對汽車安全的要求也越來越高，而汽車安全氣囊可以起到一定的保護作用，但目前市場上汽車安裝的安全氣囊是被動安全氣囊，即當汽車撞到障礙物時才能被動打開，安全氣囊安裝位置是汽車方向盤上、副駕駛、座椅側面、車頂及側面，對車內的駕駛員及乘客起到很好的保護作用，而對所碰撞的人、物體及汽車車體不具備保護作用。

汽車；安全；主動防撞；氣囊

1 汽車主動安全防撞氣囊系統的功能

汽車主動安全防撞氣囊系統主要在于解決車輛在高速行駛中與行人、車輛或者物體發生碰撞而起到有效緩沖的保護作用，以盡可能減少對對車輛的損壞，最大程度減少因碰撞而帶來的損失，尤其減少因與行人發生碰撞而對行人造成的傷害。

2 汽車主動安全防撞氣囊系統的技術要求

（1）汽車主動安全氣囊爆破條件。汽車主動安全氣囊的設計主要為了保護行車周邊的人、車、及物體；同時減少對駕駛車輛的損壞，所以主動安全氣囊的爆破條件比較苛刻。既要起到對駕駛車輛周圍人、車、及物體的保護，又要控制主動安全氣囊的誤爆率，減少車主的財產損失，還要控制主動安全氣囊的爆破時間點、爆破速率及爆炸氣體壓力。

（2）該汽車主動安全氣囊安裝位置及氣囊包形式的設計。交通事故中除了正前方外汽車的左（右）前大燈位置、左（右）尾燈下方也是碰撞高概率點，尤其左（右）前大燈位置對人員的傷害概率更高，所以本專利中所涉及的一種汽車主動安全氣囊可以安裝與左（右）前大燈位置、左（右）尾燈處。氣囊包的結構形式可設計成蘑菇頭式的圓頭設計，同時設計出相對應的氣體充氣、泄壓方式。

3 汽車主動安全防撞氣囊系統的系統構成

汽車主動安全氣囊系統主要包括電源、傳感器、主動安全氣囊電腦、系統指示燈、氣囊組件以及連接線路，氣囊組件主要包括氣囊、氣體發生器以及點火器等。

（1）電源。蓄電池是主電源，為確保汽車主動安全氣囊可靠引爆，在安全氣囊的電腦內部設計備用電源，當主電源因碰撞斷電時，備用電源可以正常放電滿足安全氣囊對電力的要求。

（2）傳感器。汽車主動安全氣囊系統中傳感器包括車速傳感器、減加速度傳感器、距離傳感器、生物探知器等。①車速傳感器用來測量汽車行駛的速度，直接將信號傳給控制器，控制器分析車速，根據車速計算是否需要打開安全氣囊。②減加速度傳感器主要用來測量汽車因制動而產生的加速度，將減加速度信號以電壓的形式直接傳給控制器。控制器根據減加速度信號電壓的變化及大小來分析汽車的制動效果，進而控制主動安全氣囊的打開。③距離傳感器是用來測量行駛的汽車與周邊人、車或者物體之間的距離，將信號以電壓的形式直接傳送給控制器，控制器根據信號電壓計算是否需要打開安全氣囊。④生物探知器感知生物的存在，判斷汽車行駛的前方是否有生命的存在，以減少汽車因高速行駛對車外生命的傷害。

（3）控制器。控制器其實是汽車主動安全防撞氣囊電腦，用來接收、分析傳感器傳來的電壓信號，計算、判斷是否需要打開安全氣囊以及打開安全氣囊的時間點。同時在控制器內裝有備用電源，以確保氣囊正常引爆。

（4）執行器及其他部件。汽車主動安全防撞氣囊類似于目前汽車所安裝的被動安全氣囊，其他部件包裹安全氣囊指示燈、氣囊組件、帶有雙重鎖止機構的連接線路、氣囊、氣體發生器以及點火器等。

4 汽車主動安全防撞氣囊系統的安裝及工作原理

（1）該汽車主動安全防撞氣囊系統的氣囊安裝與汽車的四個角。車輛四個角為事故發生高概率點，要使氣囊保護行人、車輛，需使氣囊在與行車與行人、車輛、物體發生碰撞前打開安全氣囊。右（左）前可安裝于前大燈下方，右（左）后可安裝于底盤下方。氣囊包材質選用防裂性能好的聚酰胺編織物，能承受較大的壓力；右（左）前安全氣囊因離發動機艙較近，溫度較高，氣囊老化速率較快，右（左）前的氣囊還要選用耐高溫材料。

（2）工作原理。該汽車主動安全防撞氣囊工作原理如圖1所示。

圖1 汽車主動安全防撞氣囊工作原理

當汽車在行駛過程中即將發生碰撞事故時，首先由主動安全氣囊電腦接收當時車速信號、減加速度信號、相對速度信號、生物探知信號，只要達到規定的信號要求，安全氣囊控制器與電腦原存儲信號進行比較，如果達到氣囊展開條件，電腦即做好爆破準備；然后再根據車與障礙物（含人）之間距離的變化趨勢及變化速率來分析是否爆破安全氣囊。如果達到爆破條件，安全氣囊電腦則控制驅動電路向氣囊組件中的氣體發生器送去起動信號。氣體發生器接到信號后引燃氣體發生劑，產生大量氣體，經過濾并冷卻后進入氣囊，使氣囊在極短的時間內突破襯墊迅速展開，在車輛燈位置與行人、車輛和物體形成彈性氣墊，并及時泄漏、收縮，吸收沖擊能量，從而有效地保護行人、車輛和物體，盡可能減少對人員傷亡、對車輛的損壞，最大程度減少因碰撞而帶來的損失。

5 結語

汽車保有量隨著社會的發展逐年增加，汽車安全行駛技術要求越來越高，不僅需要保護車內駕駛員及乘客，對于過往的行人更需要進行保護，盡可能減少人員傷害及財產損失。目前市場的汽車安裝的安全氣囊是被動安全氣囊，即當汽車撞到障礙物時才能被動打開，對車內的駕駛員及乘客起到很好的保護作用，而對所碰撞的人、物體及汽車車體不具備保護作用。汽車主動安全防撞氣囊系統的設計主要在于解決車輛在高速行駛中與行人、車輛或者物體發生碰撞而起到有效緩沖保護作用，以盡可能減少對對車輛的損壞，最大程度減少因碰撞而帶來的損失，尤其減少因與行人發生碰撞而對行人造成的傷害。

［1］成潔，崔同杰.汽車主動安全控制新技術林林總總［J］.汽車應用，2005，（1）.

［2］黃世霖，張金煥，等.汽車碰撞安全性研究的新進展［M］.北京：清華大學出版社，1996.

［3］彭漢銳.汽車主要安全裝備與新技術［J］.人民公交，2009，（10）：39-41.

Research on Automotive Active Collision Safety Airbag

SUN Zi-wen，GAO Xiao-yong，ZHAO Xiang-ming，QIAO Rong
（X i'an A uto Science and Technology V ocational College，X i'an，Shaanxi 710000，China）

With the increasing of car ownership,the requirements of auto safety are becoming more and more high.Automotive airbags can play a protective role，butatpresentthe cars on the marketare equipped with passive safety airbag，namely when the caris crashed into the barriers，the airbag can open.Airbag is installed on the car steering wheel，the co-pilot，chairs，the roof and side of cars，which can protectdrivers and passengers in the carbutcan'tprotectthe objects and the automobile body thatare crashed.

auto；safety；active collision avoidance；airbag

U491.61

A

2095-980X（2016）12-0042-01

2016- 10-14

孫自文（1982 -），男，山東菏澤人，大學本科，講師，主要研究方向：車輛工程。