氣囊系統(tǒng)傳感器架構(gòu)、Safing傳感器

安全氣囊是汽車的重要安全部件，根據(jù)NHTSA的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，僅前碰安全氣囊每年就能挽救50000個生命，能減少29%的駕駛員死亡，減少13%的乘員死亡。

我們知道，安全氣囊一般用于較為嚴重的交通事故中，用來避免乘員遭受更嚴重的傷害。所以安全氣囊對乘員的保護效果與其能否恰當時候彈開是強相關(guān)的。安全氣囊是把“雙刃劍”，在不恰當時彈開不但不會保護乘員，反而會給乘員帶來一定的額外傷害，而在恰當時候彈開時會很好保護乘員避免更嚴重的傷害和死亡。

安全氣囊系統(tǒng)一般由氣囊本體、碰撞傳感器、氣囊ACU、氣囊指示燈等組成。當車輛發(fā)生碰撞時，碰撞傳感器監(jiān)測到碰撞信號，碰撞信號傳輸給氣囊ACU模塊，氣囊ACU模塊有微處理器，對碰撞信號進行處理判定，然后發(fā)出氣囊點火信號，氣囊點火回路打開，執(zhí)行氣囊點火，最后氣囊彈出。整個過程如下圖所示

前面已經(jīng)說過，氣囊是把“雙刃劍”必須在恰當時候展開，這樣氣囊才起到對乘員的保護效果。所以氣囊不能出現(xiàn)誤爆，氣囊彈出必須有高可靠性。

對于高速碰撞，比如50kph側(cè)碰工況，依據(jù)EEVC定義，側(cè)圍門結(jié)構(gòu)正常在20ms后能接觸到乘員，側(cè)面氣囊展開到位至少又需要10ms，因此為了使側(cè)氣囊仍能位于車門和乘員之間，氣囊必須在碰撞開始后5ms后就發(fā)出點火指令。

而氣囊彈出是根據(jù)傳感器對碰撞進行監(jiān)測決定的。如下圖所示，同樣工況下50kph的側(cè)面碰撞和25kph的側(cè)面碰撞的加速度傳感器監(jiān)測的信號，從信號很容易看出，這兩個速度下的碰撞加速度信號基本處于相同水平，也就是說，碰撞速度對加速度信號影響較小，這是因為，在碰撞的第一階段，時間短，尤其是在5ms前，事故車輛的加速度信號是由車身的剛度決定的，車輛的碰撞速度略微地影響車輛加速度的峰值，對于更大的碰撞速度體現(xiàn)在減速的持續(xù)時間上。

一般情況下，對于50kph側(cè)面碰撞，氣囊必須彈開，而25kph是氣囊彈出門限速度，25kph以下，氣囊不需要彈出。在這種情況下，碰撞時間極短，事故情況復(fù)雜，為了保證氣囊彈開的高可靠性，所以不能僅憑G傳感器來監(jiān)測碰撞信號，決定氣囊是否彈出。普通的碰撞傳感器的信號和判斷邏輯不能很好地避免氣囊意外點火。因此為了提高氣囊系統(tǒng)的高可靠性，必須增加safing傳感器。

safing傳感器是用于防止安全氣囊意外彈出，它與G傳感器串聯(lián)?，F(xiàn)代安全氣囊系統(tǒng)必須有safing傳感器，用它避免故障、電子噪音等不正確的操作帶來的氣囊意外點火。如下圖所示。

safing傳感器一般集成氣囊ACU中。

原有的safing傳感器是機械式，樹脂管中有彈簧片觸點和環(huán)形磁體，彈簧片觸點位于樹脂管中，環(huán)形磁體放置在管上，環(huán)形磁鐵由殼體內(nèi)的彈簧固定。如果施加力，環(huán)形磁鐵會克服彈簧力在樹脂管上滑動，并閉合簧片觸點，這樣點火回路處于ON狀態(tài)。隨著技術(shù)發(fā)展，safing傳感器變?yōu)殡娮邮降摹?

所以氣囊傳感器系統(tǒng)由氣囊傳感器、safing傳感器、診斷回路、點火控制、驅(qū)動回路組成。氣囊傳感器即衛(wèi)星傳感器（satellite sensor），負責(zé)監(jiān)測，識別碰撞。現(xiàn)代氣囊傳感器系統(tǒng)的架構(gòu)基本是至少一個氣囊傳感器（satellite sensor）和safing傳感器（負責(zé)決定）。處于氣囊ACU中的傳感器是系統(tǒng)的核心。其他外部傳感器快速記錄碰撞加速度，通過PSI5接口傳遞給氣囊ACU的算法。外部傳感器能提高碰撞的監(jiān)測能力，也能提供一些碰撞的特征信號，提高碰撞工況的可區(qū)分性。