淺談智能型氣囊的發(fā)展

1、淺談智能型安全氣囊的發(fā)展 高速運(yùn)行的汽車在遭遇車禍時(shí)，絕大部分情況是車與車發(fā)生碰撞或車與障礙物發(fā)生碰撞，在第一次碰撞發(fā)生后，車輛損壞并迅速改變運(yùn)行狀態(tài)，單車內(nèi)乘員因慣性仍然保持原來狀態(tài)，并碰撞車身內(nèi)部構(gòu)件（轉(zhuǎn)向盤、儀表板、前風(fēng)窗玻璃等），形成第二次碰撞。這第二次碰撞是造成成員傷亡的主要原因。1953年美國工程師約翰赫綴克發(fā)明了srs（supplemental restraint system）氣囊系統(tǒng)，它的構(gòu)思就是當(dāng)汽車高速發(fā)生一次碰撞后二次碰撞前，在乘員和車身構(gòu)件之間迅速打開一個(gè)充滿氣體的氣囊，讓乘員撞在充氣囊上，充氣囊經(jīng)撞擊迫使其上排氣空放氣產(chǎn)生節(jié)流阻尼作用而吸收乘員動(dòng)能從而避免或減輕了乘

2、員在車禍時(shí)的傷害?，F(xiàn)在，車在安全氣囊已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在各種乘車上，輔助安全帶共同保護(hù)發(fā)生車禍時(shí)車內(nèi)成員的安全。一、 一般型安全氣囊由于氣囊的點(diǎn)爆和展開是針對(duì)混合型男性假人（體重78kg）采取正確坐姿，佩帶安全帶在汽車碰撞時(shí)的慣性運(yùn)動(dòng)狀況來布置和設(shè)計(jì)的。在乘員身材矮小如婦女和兒童時(shí)，因?yàn)闅怏w中和慣性運(yùn)動(dòng)狀況的差別，氣囊的保護(hù)效果就會(huì)有差別。因?yàn)橐话愕臍饽蚁到y(tǒng)不會(huì)識(shí)別乘員的尺寸、重量、是否力氣囊裝飾板蓋太近而確定強(qiáng)充氣，以免彈傷特殊情況的乘員。以往的處理辦法是在法規(guī)中規(guī)定必須在內(nèi)部轉(zhuǎn)向盤的周圍或氣囊模塊的蓋子上設(shè)置“airbag”的標(biāo)志，在用戶手冊(cè)里說明“極其危險(xiǎn)！在前面有氣囊保護(hù)的座椅上不許使用面

3、向后方的兒童座椅。”并將上述文字和規(guī)定的相應(yīng)圖案警告標(biāo)簽貼在車身內(nèi)的醒目處?；蛟谲嚿韮?nèi)設(shè)置氣囊工作開關(guān)，當(dāng)前排乘坐的是兒童等特殊乘員時(shí)，可以關(guān)閉氣囊工作開關(guān)，以避免氣囊彈傷離位狀態(tài)的兒童。實(shí)際上遇到身材矮小的婦女和兒童其坐姿處于離位狀態(tài)，距離轉(zhuǎn)向盤、儀表板、前風(fēng)窗玻璃過近時(shí)，氣囊仍然在車輛碰撞時(shí)正常點(diǎn)爆，這樣就會(huì)彈傷甚至彈死這些乘員，而不起保護(hù)作用了。這樣就引出了智能型安全氣囊的概念。二、智能型安全氣囊智能型安全氣囊就是在車身內(nèi)部裝上多個(gè)傳感器，能夠隨時(shí)測(cè)出車內(nèi)座椅上有沒有乘員、乘員的重量和尺寸、乘員是否處于離位狀態(tài)，從而判斷在車輛碰撞時(shí)用不用打開氣囊、是打開氣囊弱充氣、還是打開氣囊強(qiáng)充氣，從

4、而自動(dòng)適應(yīng)不同乘員在不同乘坐狀態(tài)時(shí)的保護(hù)需要，最大限度的起到保護(hù)乘員的作用。以trw公司開發(fā)的智能型氣囊為例，從結(jié)構(gòu)上說，該氣囊除了一般安全氣囊所具有的部件外，他還具有更多的傳感器，如測(cè)量乘員體重的重量感測(cè)系統(tǒng)就是通過各種位于座椅坐墊或座椅支架上的載荷電池技術(shù)來估計(jì)乘客的重量。其優(yōu)越性在于當(dāng)座椅靠背向后傾斜角度很大時(shí)，仍然可以通過傳感系統(tǒng)測(cè)出乘員的實(shí)際重量。乘員的尺寸和位置，是由電容性檢測(cè)系統(tǒng)、超聲波檢測(cè)系統(tǒng)或紅外線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來感測(cè)完成的。這些系統(tǒng)稱為智能型的動(dòng)態(tài)或靜態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。靜態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是監(jiān)控穩(wěn)定狀態(tài)下的條件狀況，如乘員的重量或尺寸。動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是連續(xù)監(jiān)控一名成員相對(duì)安全氣囊模塊的位置。通過

5、他們的檢測(cè)來做出決策，判斷安全氣囊是否是根據(jù)乘員的尺寸和位置來確定安全氣囊是否打開及如何打開（點(diǎn)爆哪一級(jí)氣體發(fā)生器更合適）的合理性的能力。這些技術(shù)往往與座椅重量傳感器/座椅位置傳感器及形狀識(shí)別系統(tǒng)（如座椅安全帶的使用情況和碰撞嚴(yán)重程度的感測(cè)系統(tǒng)）相連接，以提高乘員分類和位置判斷的可靠程度。這些技術(shù)具有迅速感測(cè)的能力和判斷做出點(diǎn)爆氣囊或抑制氣囊點(diǎn)爆的能力。此外，未佩帶安全帶的乘員比佩帶了安全帶的乘員更容易在不是很嚴(yán)重的碰撞中受傷，所以需要在更低劇烈程度的碰撞中就受到氣囊的保護(hù)。因此對(duì)于一個(gè)未佩帶安全帶的乘員來說，安全氣囊應(yīng)該在更低的閥值處打開。智能型安全氣囊中裝備的氣體發(fā)生器，有動(dòng)態(tài)和靜態(tài)監(jiān)測(cè)系

6、統(tǒng)得到的信息判斷出乘員是否佩帶安全帶、乘員身材和體重大小、座椅移動(dòng)情況/成員離位情況（靠近安全氣囊模塊的程度），除了要確定是否打開氣囊還是在高閥值/低閥值下打開氣囊以外，還有決定對(duì)佩帶安全帶和未佩帶安全帶的乘員，對(duì)身材高大的成年乘員及身材暗笑的女性乘員和兒童乘員，對(duì)采取正確坐姿的乘員和未采取正確坐姿的“離位乘員”等信息來確定向?qū)?yīng)的安全氣囊采取不同的充氣級(jí)別。這一功能的執(zhí)行機(jī)構(gòu)就是多級(jí)氣體發(fā)生器。它是由兩極單獨(dú)的電雷管和相應(yīng)的裝藥組成，可以視作兩個(gè)單獨(dú)的氣體發(fā)生器，他們的充氣強(qiáng)度（充氣量）是不相同的，視汽車碰撞的嚴(yán)重程度和乘員身體參數(shù)以及坐姿和安全帶等的使用情況不同，有傳感器將感應(yīng)到的信號(hào)輸送

7、到電子控制單元（ecu），電子控制單元通過原先設(shè)計(jì)的計(jì)算程序進(jìn)行運(yùn)算，確定是否應(yīng)該點(diǎn)爆氣體發(fā)生器。如需要點(diǎn)爆氣體發(fā)生器時(shí)則判定是點(diǎn)爆強(qiáng)充氣檔，還是點(diǎn)爆弱充氣檔，通常碰撞強(qiáng)度越是激烈，乘員的體重越重，其囊的充氣強(qiáng)度要求越高，此時(shí)設(shè)置兩極氣體發(fā)生器同時(shí)向氣囊充氣。在乘員體重較輕、碰撞情況較弱時(shí)，除了點(diǎn)爆其中單級(jí)氣體發(fā)生器外，還可以改變點(diǎn)爆第一級(jí)氣體發(fā)生器的起始時(shí)間和第二級(jí)氣體發(fā)生器的間隔時(shí)間來改變氣囊不同的充氣強(qiáng)度，以適應(yīng)不同類型乘員裝到氣囊上時(shí)得到更好保護(hù)效果的對(duì)應(yīng)充氣程度。使氣囊的充氣時(shí)間和充氣強(qiáng)度與乘員相應(yīng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)狀況相適應(yīng)，已取得更佳的保護(hù)效果。trw公司還發(fā)明了充氣安全帶織帶，發(fā)生碰撞時(shí)，在安全帶預(yù)緊裝置起作用后，使包裹在乘員身上的織帶迅速充氣變粗，以避免過大的抽緊力對(duì)乘員的頸、胸引起傷害。1953年美國機(jī)械工程師約翰赫綴克發(fā)明了充氣安全氣囊，在20世紀(jì)80年代得到發(fā)展、在90年代得到推廣，曾在車禍中挽救了千千萬萬的性命。在未來的510年中，車載安