氣囊系統(tǒng)傳感器架構(gòu)、Safing傳感器

安全氣囊是汽車(chē)的重要安全部件，根據(jù)NHTSA的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，僅前碰安全氣囊每年就能挽救50000個(gè)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(yán)重的交通事故中，用來(lái)避免乘員遭受更嚴(yán)重的傷害。所以安全氣囊對(duì)乘員的保護(hù)效果與其能否恰當(dāng)時(shí)候彈開(kāi)是強(qiáng)相關(guān)的。安全氣囊是把“雙刃劍”，在不恰當(dāng)時(shí)彈開(kāi)不但不會(huì)保護(hù)乘員，反而會(huì)給乘員帶來(lái)一定的額外傷害，而在恰當(dāng)時(shí)候彈開(kāi)時(shí)會(huì)很好保護(hù)乘員避免更嚴(yán)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(dāng)車(chē)輛發(fā)生碰撞時(shí)，碰撞傳感器監(jiān)測(cè)到碰撞信號(hào)，碰撞信號(hào)傳輸給氣囊ACU模塊，氣囊ACU模塊有微處理器，對(duì)碰撞信號(hào)進(jìn)行處理判定，然后發(fā)出氣囊點(diǎn)火信號(hào)，氣囊點(diǎn)火回路打開(kāi)，執(zhí)行氣囊點(diǎn)火，最后氣囊彈出。整個(gè)過(guò)程如下圖所示

前面已經(jīng)說(shuō)過(guò)，氣囊是把“雙刃劍”必須在恰當(dāng)時(shí)候展開(kāi)，這樣氣囊才起到對(duì)乘員的保護(hù)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(duì)于高速碰撞，比如50kph側(cè)碰工況，依據(jù)EEVC定義，側(cè)圍門(mén)結(jié)構(gòu)正常在20ms后能接觸到乘員，側(cè)面氣囊展開(kāi)到位至少又需要10ms，因此為了使側(cè)氣囊仍能位于車(chē)門(mén)和乘員之間，氣囊必須在碰撞開(kāi)始后5ms后就發(fā)出點(diǎn)火指令。

而氣囊彈出是根據(jù)傳感器對(duì)碰撞進(jìn)行監(jiān)測(cè)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(cè)的信號(hào)，從信號(hào)很容易看出，這兩個(gè)速度下的碰撞加速度信號(hào)基本處于相同水平，也就是說(shuō)，碰撞速度對(duì)加速度信號(hào)影響較小，這是因?yàn)?，在碰撞的第一階段，時(shí)間短，尤其是在5ms前，事故車(chē)輛的加速度信號(hào)是由車(chē)身的剛度決定的，車(chē)輛的碰撞速度略微地影響車(chē)輛加速度的峰值，對(duì)于更大的碰撞速度體現(xiàn)在減速的持續(xù)時(shí)間上。

一般情況下，對(duì)于50kph側(cè)面碰撞，氣囊必須彈開(kāi)，而25kph是氣囊彈出門(mén)限速度，25kph以下，氣囊不需要彈出。在這種情況下，碰撞時(shí)間極短，事故情況復(fù)雜，為了保證氣囊彈開(kāi)的高可靠性，所以不能僅憑G傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)碰撞信號(hào)，決定氣囊是否彈出。普通的碰撞傳感器的信號(hào)和判斷邏輯不能很好地避免氣囊意外點(diǎn)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(lái)的氣囊意外點(diǎn)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(jī)械式，樹(shù)脂管中有彈簧片觸點(diǎn)和環(huán)形磁體，彈簧片觸點(diǎn)位于樹(shù)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(huì)克服彈簧力在樹(shù)脂管上滑動(dòng)，并閉合簧片觸點(diǎn)，這樣點(diǎn)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(diǎn)火控制、驅(qū)動(dòng)回路組成。氣囊傳感器即衛(wèi)星傳感器（satellite sensor），負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)，識(shí)別碰撞?，F(xiàn)代氣囊傳感器系統(tǒng)的架構(gòu)基本是至少一個(gè)氣囊傳感器（satellite sensor）和safing傳感器（負(fù)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(guò)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(cè)能力，也能提供一些碰撞的特征信號(hào)，提高碰撞工況的可區(qū)分性。