孫自文，高曉勇，趙向明，喬榕

（西安汽車科技職業(yè)學(xué)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(yè)學(xué)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(hù)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(dāng)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(cè)面、車頂及側(cè)面，對車內(nèi)的駕駛員及乘客起到很好的保護(hù)作用，而對所碰撞的人、物體及汽車車體不具備保護(hù)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(tǒng)的功能

汽車主動安全防撞氣囊系統(tǒng)主要在于解決車輛在高速行駛中與行人、車輛或者物體發(fā)生碰撞而起到有效緩沖的保護(hù)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(fā)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(tǒng)的技術(shù)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(shè)計主要為了保護(hù)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(hù)，又要控制主動安全氣囊的誤爆率，減少車主的財產(chǎn)損失，還要控制主動安全氣囊的爆破時間點(diǎn)、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(shè)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(diǎn)，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(jié)構(gòu)形式可設(shè)計成蘑菇頭式的圓頭設(shè)計，同時設(shè)計出相對應(yīng)的氣體充氣、泄壓方式。

3 汽車主動安全防撞氣囊系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成

汽車主動安全氣囊系統(tǒng)主要包括電源、傳感器、主動安全氣囊電腦、系統(tǒng)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(fā)生器以及點(diǎn)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(nèi)部設(shè)計備用電源，當(dāng)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(tǒng)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(jù)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(chǎn)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?？刂破鞲鶕?jù)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(jìn)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(jù)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(shí)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(diǎn)。同時在控制器內(nèi)裝有備用電源，以確保氣囊正常引爆。

（4）執(zhí)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(jī)構(gòu)的連接線路、氣囊、氣體發(fā)生器以及點(diǎn)火器等。

4 汽車主動安全防撞氣囊系統(tǒng)的安裝及工作原理

（1）該汽車主動安全防撞氣囊系統(tǒng)的氣囊安裝與汽車的四個角。車輛四個角為事故發(fā)生高概率點(diǎn)，要使氣囊保護(hù)行人、車輛，需使氣囊在與行車與行人、車輛、物體發(fā)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(zhì)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(fā)動機(jī)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(dāng)汽車在行駛過程中即將發(fā)生碰撞事故時，首先由主動安全氣囊電腦接收當(dāng)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(dá)到規(guī)定的信號要求，安全氣囊控制器與電腦原存儲信號進(jìn)行比較，如果達(dá)到氣囊展開條件，電腦即做好爆破準(zhǔn)備；然后再根據(jù)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(dá)到爆破條件，安全氣囊電腦則控制驅(qū)動電路向氣囊組件中的氣體發(fā)生器送去起動信號。氣體發(fā)生器接到信號后引燃?xì)怏w發(fā)生劑，產(chǎn)生大量氣體，經(jīng)過濾并冷卻后進(jìn)入氣囊，使氣囊在極短的時間內(nèi)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(hù)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(jié)語

汽車保有量隨著社會的發(fā)展逐年增加，汽車安全行駛技術(shù)要求越來越高，不僅需要保護(hù)車內(nèi)駕駛員及乘客，對于過往的行人更需要進(jìn)行保護(hù)，盡可能減少人員傷害及財產(chǎn)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(dāng)汽車撞到障礙物時才能被動打開，對車內(nèi)的駕駛員及乘客起到很好的保護(hù)作用，而對所碰撞的人、物體及汽車車體不具備保護(hù)作用。汽車主動安全防撞氣囊系統(tǒng)的設(shè)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(fā)生碰撞而起到有效緩沖保護(hù)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(fā)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(shù)林林總總［J］.汽車應(yīng)用，2005，（1）.

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

［3］彭漢銳.汽車主要安全裝備與新技術(shù)［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(xué)本科，講師，主要研究方向：車輛工程。