安全氣囊系統(tǒng)的工作原理

圖9-1所示為寶馬(BMW)轎車安全氣囊系統(tǒng)的構(gòu)成及電路。圖9-2是雷克薩斯LS400型轎車的安全氣囊系統(tǒng)，圖9-3是雷克薩斯LS400型轎車安全氣囊系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)圖，雷克薩斯IS400型轎車采用了駕駛員席和副駕駛員席都有安全氣囊的雙安全氣囊系統(tǒng)。安全氣囊的工作原理見圖9-4。

當(dāng)汽車速度在30km／h以上受到正面碰撞(碰撞角度與汽車中軸線成30°角度之內(nèi))或側(cè)面碰撞時，安裝在汽車前部或側(cè)面的碰撞傳感器利用碰撞時產(chǎn)生的慣性力，檢測到碰撞作用的時間、汽車減速度即碰撞強度。SRSECU將碰撞傳感器送來的碰撞信號與ECU內(nèi)儲存的碰撞觸發(fā)數(shù)據(jù)進行比較，如果判定碰撞強度達到或超過其規(guī)定值，則指令接通安全氣囊引爆管的工作電路，引爆管迅速爆炸燃燒，并引燃氣體發(fā)生器內(nèi)的氣體發(fā)生劑。氣體發(fā)生劑的燃燒十分劇烈，在瞬間產(chǎn)生釋放出大量氣體，經(jīng)過濾冷卻后充入折疊的安全氣囊，使氣囊在極短的時間內(nèi)突破襯墊迅速膨脹展開成扁球狀。在駕駛員或乘員頭部、胸部或身體因碰撞時的反沖力向前或向側(cè)面沖去時，鼓起的氣囊在駕駛員或乘員的前部或側(cè)面車身硬件間成彈性緩沖氣墊，利用氣體本身的阻尼作用或氣囊背面排氣孔排氣節(jié)流的阻尼作用，吸收并分散駕駛員和乘員的沖擊能量。氣囊鼓起后很快就從氣囊背面的小孔排出部分氣體而變癟，柔軟的氣囊表面就能有效地保護人體頭部、胸部和身體其他部分免受沖擊傷害或減輕傷害程度。

氣囊內(nèi)部充填的氣體在受到駕駛員或乘員反沖壓迫時，能緩沖駕駛員或乘員受到的碰撞沖擊力，避免了駕駛員頭部和身體與汽車零部件的硬碰撞，從而減少駕駛員或乘員的傷害程度。但如果膨脹后有彈性的安全氣囊在受到駕駛員或乘員的反沖壓迫時還不放氣變癟，則有可能因駕乘人員的頭部埋在氣囊中無法呼吸，憋氣死亡?；騼?nèi)部有壓力氣體使有很強彈性的氣囊將駕乘人員反彈回去，與汽車上其他零部件產(chǎn)生二次碰撞，造成駕乘人員的二次傷害。

汽車碰撞事故發(fā)生時，安全氣囊引爆管引爆點燃氣體發(fā)生器的具體點火時間，是決定SRS系統(tǒng)性能優(yōu)劣的十分重要的指標。如果碰撞事故發(fā)生時，引爆管引爆點火過早，則在乘員的頭部和胸部向前沖的同時，氣囊也迅速膨脹，則有可能導(dǎo)致乘員頭部和胸部受到高速爆出的氣囊的沖擊，造成乘員傷亡或巨大的傷害。如果引爆管引爆點火過晚，則在乘員頭部和胸部已經(jīng)沖撞到轉(zhuǎn)向盤或汽車其他汽車零部件上時，氣囊尚未膨脹而起不到保護作用。引爆管引爆的最佳點火時間是當(dāng)氣囊充滿氣體膨脹時，乘員頭部和胸部正好與膨脹的氣袋接觸。

從引燃氣體發(fā)生劑安全氣囊開始膨脹鼓起，到受到駕駛員或乘員反沖壓迫迅速泄氣變癟的時間很短，僅有約0.1s。安全氣囊從充滿氣體膨脹到泄氣只有如此短暫的時間，因此必須具備極迅速地完成沖氣和放氣動作的功能，才能有效保護駕駛員和乘員的安全。

1) 見圖9-5(a)，碰撞約10ms后，SRS達到引爆極限。引爆管引爆產(chǎn)生大量熱能，點燃氣體發(fā)生劑疊氮化鈉藥片，使其受熱分解。此時駕駛員尚未因碰撞慣性向前傾。

2) 見圖9-5(b)，碰撞約40ms后，安全氣囊完全充氣膨脹，體積變到最大。駕駛員由于碰撞慣性力作用向前撲，此時系在駕駛員身上的安全帶迅速收緊，吸收了部分沖擊能量。

3) 見圖9-5(c)，碰撞約60ms后，駕駛員頭部及身體上部快速壓向已膨脹的安全氣囊，人體的沖擊能量被彈性氣囊吸收并擴散。安全氣囊背面的排氣孔在氣體張力和人體壓力的作用下，向外排氣，排氣節(jié)流阻尼進一步吸收人體與安全氣囊之問彈性碰撞產(chǎn)生的動能，有效地保護了駕駛員的生命安全。

4) 見圖9-5(d)，碰撞約110ms后，大部分氣體已從安全氣囊逸出，氣囊變癟，防止了駕駛員被膨脹的氣囊憋氣窒息。在安全帶作用下，駕駛員上身后傾回到座椅靠背上，汽車前方恢復(fù)視野。

碰撞約120ms后，汽車碰撞產(chǎn)生的動能危害完全解除，車速降低直至為零。
1) 見圖9-5(a)，碰撞約10ms后，SRS達到引爆極限。引爆管引爆產(chǎn)生大量熱能，點燃氣體發(fā)生劑疊氮化鈉藥片，使其受熱分解。此時駕駛員尚未因碰撞慣性向前傾。

2) 見圖9-5(b)，碰撞約40ms后，安全氣囊完全充氣膨脹，體積變到最大。駕駛員由于碰撞慣性力作用向前撲，此時系在駕駛員身上的安全帶迅速收緊，吸收了部分沖擊能量。

3) 見圖9-5(c)，碰撞約60ms后，駕駛員頭部及身體上部快速壓向已膨脹的安全氣囊，人體的沖擊能量被彈性氣囊吸收并擴散。安全氣囊背面的排氣孔在氣體張力和人體壓力的作用下，向外排氣，排氣節(jié)流阻尼進一步吸收人體與安全氣囊之問彈性碰撞產(chǎn)生的動能，有效地保護了駕駛員的生命安全。

4) 見圖9-5(d)，碰撞約110ms后，大部分氣體已從安全氣囊逸出，氣囊變癟，防止了駕駛員被膨脹的氣囊憋氣窒息。在安全帶作用下，駕駛員上身后傾回到座椅靠背上，汽車前方恢復(fù)視野。

碰撞約120ms后，汽車碰撞產(chǎn)生的動能危害完全解除，車速降低直至為零。

3  安全氣囊系統(tǒng)零部件

    1．碰撞傳感器

碰撞傳感器是一個自動控制開關(guān)，按功能可分為碰撞強度傳感器和碰撞防護傳感器。碰撞強度傳感器分別安裝在汽車左前部、右前部、側(cè)面和SRSECU內(nèi)部，其功能是在汽車碰撞時檢測汽車減速度，從而感知碰撞強度。碰撞防護傳感器一般安裝在SRSECU內(nèi)部，其功能是控制安全氣囊引爆管是否觸發(fā)點火。汽車碰撞發(fā)生時，只有在碰撞防護傳感器與任一碰撞強度傳感器同時接通時，引爆管點火電路才接通引爆并點燃氣體發(fā)生器中的疊氮化鈉藥片，使氣囊瞬間充氣膨脹。兩種傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理相同，但碰撞防護傳感器設(shè)定的電路接通閾值要稍微小一點。

碰撞傳感器有機電開關(guān)式、電子開關(guān)式和水銀開關(guān)式3大類型。常用的機電開關(guān)式碰撞傳感器有滾軸式、滾球式和偏心錘式，它利用機械運動(滾軸或滾球的滾動和偏心錘的轉(zhuǎn)動)來控制觸點的開合，觸點的斷開或閉合則控制安全氣囊引爆管點火電路的接通或斷開，從而使點火電路觸發(fā)。

    (1) 滾軸機電開關(guān)式碰撞傳感器

見圖9-6，滾軸機電開關(guān)式碰撞傳感器由止動銷、滾軸、滾動觸點、固定觸點、底座和片簧等零件構(gòu)成。片簧5的一端固定在底座6上，另一端略微彈起。滾軸2可沿片簧5滾動，滾動觸點3固定在滾軸2上，可隨滾軸一起滾動并引出傳感器的一個電極。固定在片簧5上并與之絕緣的固定觸點4接傳感器的另一個電極。

汽車未碰撞時，傳感器處于靜止狀態(tài)(圖9-6(a))。此時滾軸在彈起的片簧作用下，靠向止動銷一側(cè)，滾動觸點與固定觸點形成的開關(guān)處于斷開狀態(tài)，傳感器電路不接通，無碰撞信號輸入SRSECU。

 滾軸機電開關(guān)式碰撞傳感器在日本豐田、本田、三菱等轎車和美國福特林肯城市轎車的
SRS上均有使用。

(2) 滾球機電開關(guān)式碰撞傳感器

在圖9-7中，滾球機電開關(guān)式碰撞傳感器亦稱偏壓磁鐵式碰撞傳感器，該傳感器主要由固定觸點1、滾球2、永久磁鐵3和殼體等零件構(gòu)成。滾球用鐵材料制成，能在柱狀滾道內(nèi)滾動。略帶彈性的兩個固定觸點絕緣固定在殼體上，分別引出兩個傳感器電極。

汽車未碰撞時(圖9-7(a))，傳感器處于靜止狀態(tài)，滾球被永久磁鐵吸引，靜止于右側(cè)，兩個固定觸點未搭接，傳感器電路未接通，無碰撞信號輸人SRSECU。

當(dāng)汽車碰撞且減速度達到碰撞強度設(shè)定的閾值時(圖9-7(b))，滾球由于慣性產(chǎn)生的慣性力大于永久磁鐵的磁力，滾球克服磁力在柱狀滾道內(nèi)滾動到兩個固定觸點側(cè)，將兩個固定觸點搭接，使傳感器電路接通，碰撞強度信號即輸入SRSECU。

(3) 偏心錘機電開關(guān)式碰撞傳感器

在圖9-8中，偏心錘機電開關(guān)式碰撞傳感器由復(fù)位彈簧11、偏心錘2、擋板3、固定觸點4、轉(zhuǎn)動觸點5和殼體等零件構(gòu)成。直徑方向上的兩個固定觸點絕緣固定在殼體上，引出一個傳感器電極，直徑方向上可以轉(zhuǎn)動的兩個轉(zhuǎn)動觸點引出另一個傳感器電極，轉(zhuǎn)動觸點與偏心錘同步轉(zhuǎn)動。復(fù)位彈簧使偏心錘復(fù)位并靠在擋板上定位。

汽車未碰撞時(圖9-8(a))，傳感器處于靜止狀態(tài)，在復(fù)位彈簧作用下，偏心錘與擋板接觸，轉(zhuǎn)子總成也處在靜止狀態(tài)。轉(zhuǎn)動觸點與固定觸點不接觸，傳感器電路未接通，無碰撞信號輸入SRSECU。

當(dāng)汽車碰撞且減速度達到碰撞強度設(shè)定的閾值時(圖9-8(b))，偏心錘由于碰撞慣性產(chǎn)生的慣性力大于復(fù)位彈簧的彈性力，使轉(zhuǎn)子總成在慣性力矩作用下，克服復(fù)位彈簧彈性力矩沿逆時針轉(zhuǎn)動一個角度。同步轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動觸點也逆時針轉(zhuǎn)動一個角度，于是固定觸點與轉(zhuǎn)動觸點接觸，將傳感器電路接通，碰撞強度信號即輸入SRSECU。

偏心錘機電開關(guān)式碰撞傳感器在日本豐田、馬自達轎車的SRS上均有使用。

(4) 水銀開關(guān)式碰撞傳感器

水銀開關(guān)式碰撞傳感器利用水銀的良好導(dǎo)電性控制氣囊引爆管點火電路的接通，一般用做碰撞防護傳感器。

見圖9-9，水銀開關(guān)式碰撞傳感器由電極1和5、密封圈2、水銀珠4、螺塞6和殼體3等零件構(gòu)成。能夠在管狀殼體內(nèi)移動的水銀珠是一個導(dǎo)電體。安裝在絕緣螺塞上的兩個電極互相絕緣，并各引出一個傳感器電極。螺塞和殼體也是絕緣的。

汽車未碰撞時(圖9-9(a))，傳感器處于靜止狀態(tài)，水銀珠在重力作用下處于殼體下端，傳感器的兩電極斷開，傳感器電路未接通，無碰撞信號輸入SRSECU。

當(dāng)汽車碰撞且減速度達到碰撞強度設(shè)定的閾值時(圖9-9(b))，水銀珠由于碰撞產(chǎn)生的慣性力在殼體軸線方向的分力，克服水銀珠重力在殼體軸線方向的分力，將水銀珠拋向傳感器電極一端，變形并將兩電極接通，碰撞強度信號即輸入SRSECU。

(5) 電子開關(guān)式碰撞傳感器

利用壓阻效應(yīng)或壓電效應(yīng)原理工作，電子開關(guān)式碰撞傳感器一般用做中心碰撞。

2．氣體發(fā)生器

氣體發(fā)生器又稱充氣泵，是安全氣囊系統(tǒng)中非常重要而又復(fù)雜的一個部件，要求它在引爆管對其點燃后，在0.03～0.05s的極短的時間內(nèi)產(chǎn)生大量壓縮氣體，充填到SRS氣囊中使其鼓起。氣體發(fā)生器工作性能的好壞對安全氣囊系統(tǒng)的安全保護功能起著至關(guān)重要的作用，其氣體最高膨脹壓力一般為160kPa以上。

汽車安全氣囊系統(tǒng)的氣體發(fā)生器有機械式氣體發(fā)生器和電子式氣體發(fā)生器兩種。圖9-10為機械式氣體發(fā)生器的結(jié)構(gòu)，它由過濾器1、氣體發(fā)生劑3、增壓劑4、撞針5、機械式雷管6、觸發(fā)鋼球7和觸發(fā)杠桿8等組成。

(5) 電子開關(guān)式碰撞傳感器

利用壓阻效應(yīng)或壓電效應(yīng)原理工作，電子開關(guān)式碰撞傳感器一般用做中心碰撞。

2．氣體發(fā)生器

氣體發(fā)生器又稱充氣泵，是安全氣囊系統(tǒng)中非常重要而又復(fù)雜的一個部件，要求它在引爆管對其點燃后，在0.03～0.05s的極短的時間內(nèi)產(chǎn)生大量壓縮氣體，充填到SRS氣囊中使其鼓起。氣體發(fā)生器工作性能的好壞對安全氣囊系統(tǒng)的安全保護功能起著至關(guān)重要的作用，其氣體最高膨脹壓力一般為160kPa以上。

汽車安全氣囊系統(tǒng)的氣體發(fā)生器有機械式氣體發(fā)生器和電子式氣體發(fā)生器兩種。圖9-10為機械式氣體發(fā)生器的結(jié)構(gòu)，它由過濾器1、氣體發(fā)生劑3、增壓劑4、撞針5、機械式雷管6、觸發(fā)鋼球7和觸發(fā)杠桿8等組成。

 氣體發(fā)生劑的質(zhì)量產(chǎn)氣速度rw為
                            rw=rAs?ρχ=bPn Asρχ (kg／s)

    式中，As為氣體發(fā)生劑片劑表面總面積(m2)；p為氣體發(fā)生劑的密度(kg／m3)；χ為氣
體發(fā)生劑中能產(chǎn)生氣體的成分的百分比，一般為60％。
    單位時間氣體的流出量C為
                                  C= aAtP (kg／s)
    式中，a為氣體輸出系數(shù)，即為氣體特征速度的倒數(shù)，常取值為6.97×10-4；At為燃燒
室噴嘴的總面積(m2)；P為燃燒室中燃燒氣體的壓力(Pa)。

3．SRS氣囊組件

SRS氣囊組件按功能分為正面氣囊組件和側(cè)面氣囊組件，安裝位置分為駕駛員席、副駕駛員席、后排乘員席氣囊組件。

SRS氣囊組件將安全氣囊和機械式氣體發(fā)生器或電子式氣體發(fā)生器組合起來。駕駛員席與副駕駛員席氣囊組件結(jié)構(gòu)和工作原理大體相同，一般用同一個SRSECU控制。

安裝在駕駛室內(nèi)駕駛員席和副駕駛員席的、采用電子式氣體發(fā)生器的SRS安全氣囊組件外形見圖9-12。圖中所示為在事先已斷開點火開關(guān)和蓄電池搭鐵線的前提下，駕駛員席和副駕駛員席的SRS安全氣囊組件已分別從轉(zhuǎn)向盤中央和儀表盤上取下，緩沖裝飾墊面朝上的情況。副駕駛員席的SRS安全氣囊組件的引爆管導(dǎo)線剝?nèi)?5mm長的絕緣皮，用帶導(dǎo)線的鱷魚夾連接。為了保證SRS的被動安全保護功能，已從車上拆下的過期未引爆的安全氣囊組件，絕不能再裝到汽車上，必須更換新的安全氣囊組件。已經(jīng)拆下的過期安全氣囊組件，將裝飾墊面朝上，置于重疊的5～6個舊輪胎中，將其引爆后，重新裝填氣體發(fā)生劑等再組裝。

安全氣囊氣袋常用聚酰胺織物(如尼龍等)來制造，在氣囊袋的內(nèi)表面涂上聚氯丁二烯來形成密封層。安全氣囊氣袋與氣體發(fā)生器外殼邊緣緊密壓粘，再折疊成包放在氣體發(fā)生器與緩沖裝飾墊面之間。安全氣囊的放氣開口一側(cè)固定在安裝支架上。緩沖裝飾墊面表面有模壓出的撕痕，類似于郵票上的齒孔，以便于安全氣囊引爆膨脹時立即撕裂裝飾墊，減少安全氣囊膨脹時的阻力。

4．安全氣囊微處理器(SRSECU)

SRSECU是安全氣囊系統(tǒng)的核心部件，主要由專用CPU、備用電源電路、穩(wěn)壓電路、信號處理電路、保護電路、監(jiān)測電路和點火電路等組成。圖9-13是美國福特林肯城市轎車的SRSECU內(nèi)部元件布置示意圖，圖9-14是韓國現(xiàn)代轎車的SRSECU電路示意圖。

    (1) 專用CPU

專用CPu的主要功能是監(jiān)測汽車碰撞時，汽車前進方向上的減速度即碰撞強度是否達到設(shè)定的閾值，從而控制安全氣囊引爆管是否引爆。專用CPU由模／數(shù)(A／D)轉(zhuǎn)換器、數(shù)／膜(D／A)轉(zhuǎn)換器、串行輸入／輸出接口、只讀存儲器(ROM)、隨機存儲器(RAM)、電可擦除可編程的只讀存儲器(EEPROM)和定時器等組成。

汽車行駛過程中，專用CPU不斷監(jiān)測汽車上碰撞傳感器，一旦獲得傳感器信號則判斷汽車是否是減速行駛還是發(fā)生了碰撞。當(dāng)判斷結(jié)果為發(fā)生碰撞，且汽車減速度信號反映汽車碰撞強度達到或超過設(shè)定閾值時，專用CPU立即執(zhí)行控制引爆管點火的軟件程序，向引爆管點火電路發(fā)出引爆指令。

專用CPU還對SRSECU中的關(guān)鍵部件和電路(如傳感器、備用電源、點火電路、SRS指示燈及其驅(qū)動器電路等)進行不間斷地監(jiān)視，如這些部件或電路發(fā)生故障，則閃亮SRS指示燈并存儲故障代碼，以提醒駕駛員及時維修。

(2) 信號處理電路

信號處理電路的功能是對碰撞傳感器檢測到的信號進行整形和濾波處理，以便SRSECU能夠接收與識別。信號處理電路主要由放大器和濾波器組成。

(3) 備用電源

備用電源由電容器構(gòu)成，其功能是在汽車碰撞時，如蓄電池或發(fā)電設(shè)備損壞而不能給安全氣囊系統(tǒng)供電的情況下，緊急提供保證安全氣囊系統(tǒng)工作所需要的電力。備用電源的供電時間雖然只能延續(xù)6s，但在此供電時間內(nèi)，卻能保證SRSECU測出碰撞強度、發(fā)出引爆指令點燃氣體發(fā)生劑，使安全氣囊保護作用可靠啟動。當(dāng)時間超過6s以后，備用電源的供電能力下降，不能保證安全氣囊系統(tǒng)正常工作。

汽車點火開關(guān)接通10s之后，如果汽車蓄電池電壓或發(fā)電電壓高于SRSECU的最低工作電壓，則對備用電源的電容器進行充電，直至電容器電能儲存足夠為止。

(4) 穩(wěn)壓保護電路

穩(wěn)壓保護電路的功能是保證供給各電子元件的電壓不至于發(fā)生大的波動而損壞電子元器件。由于汽車電器部件中有許多電感線圈，當(dāng)電路中的開關(guān)器件接通或斷開使負載電流發(fā)生突然變化時，都會產(chǎn)生瞬時的脈沖高壓對SRS電路中的元器件造成損害。為了防止SRS元件損壞造成SRS保護作用失效，保證汽車電源電壓波動時SRS也能正常工作，必須設(shè)置穩(wěn)壓保護電路。

安全氣囊微處理器(SRSECU)在汽車上的安裝依車型而異，如本田市民轎車、雅閣轎車因防護傳感器與SRSECU組裝在一起，則將SRSECU安裝在變速桿前面的裝飾板下面。當(dāng)防護傳感器與SRSECU分開時，SRSECU的安裝位置就各不相同，馬自達、寶馬BMW5、BMW7系列轎車將它安裝在駕駛員側(cè)的儀表盤下面，而寶馬BMW3系列轎車則安裝在副駕駛員側(cè)的儀表盤下面。

5．電路連接裝置

安全氣囊系統(tǒng)的插接器應(yīng)特別可靠，采用雙保險鎖和分斷自動短路引焊電阻絲來予以保證。如插接器分斷，則短路棒將會把引爆管的電源端接線和搭鐵端接線短路，以防止誤通電或靜電造成引爆管觸發(fā)。維修時，不能使用普通儀表或萬用表去檢測引爆電熱絲是否斷路。

6．SRS線束

SRS電路線束用特種包裝和顏色標識。螺旋電纜能保證安裝在轉(zhuǎn)向盤中央的安全氣囊系統(tǒng)電路可靠連接。另外，插接器觸片與插頭表面鍍金用來防止接觸不良。

7．SRS指示燈

安裝在儀表盤上的SRS指示燈的功能是，一旦SRS出現(xiàn)故障則閃亮來提示駕駛員。當(dāng)汽車點火開關(guān)接通后，SRS指示燈閃亮6s后熄滅，說明安全氣囊系統(tǒng)自檢通過，SRS無異常。如汽車點火開關(guān)接通后SRS指示燈不亮，或在汽車行駛中點發(fā)亮或閃爍，則說明SRS有故障。維修時用測試儀調(diào)出故障代碼，對照故障提示進行檢查維修。

檢查或維護安全氣囊系統(tǒng)時，應(yīng)特別小心，稍有不慎，就有可能導(dǎo)致安全氣囊意外地膨脹鼓起，造成不必要的財產(chǎn)損失甚至對人身的傷害。因此，每次檢查或維修前，應(yīng)首先關(guān)閉點火開關(guān)，拆除蓄電池負極后等待10min以上。其次，檢查或維修中，絕不能使用普通儀表或萬用表測量任何與安全氣囊系統(tǒng)有關(guān)的電路。第三是充分利用SRS故障診斷儀，在拆除蓄電池負極前，調(diào)出故障代碼來幫助檢查或維修。

檢查或維修時，不慎碰撞而安全氣囊并未展開，也應(yīng)對碰撞傳感器和氣囊組件進行仔細檢查。汽車碰撞后，安全氣囊已經(jīng)膨脹使用過，必須更換氣囊組件，同時要更換碰撞傳感器和控制元件。安全氣囊安裝在汽車上過了一定的時間，即使沒有發(fā)生碰撞膨脹，全套安全氣囊零部件也必須更換。

如SRS指示燈一直發(fā)亮，首先應(yīng)檢查ECU的插接器各端子是否正確連接，若連接正確，則說明升壓電路有故障，即在蓄電池電壓過低的情況下，升壓電路不能將電壓提升到SRS正常工作要的電壓。故障排除后，在SRS工作電壓恢復(fù)正常之后10s，SRS指示燈會自動熄火。如SRS指示燈閃爍，則說明插接器端子問可能短路。

某轎車SRS故障代碼見表9-1。

4  電子汽車防撞系統(tǒng)

    1．集成安全系統(tǒng)

德爾福汽車公司研究開發(fā)的集成安全系統(tǒng)，在行駛汽車的5種不同駕駛狀態(tài)下都起作用，5種駕駛狀態(tài)指正常狀態(tài)、預(yù)警狀態(tài)、躲避碰撞狀態(tài)、無法躲避碰撞狀態(tài)和碰撞之后狀態(tài)。

    (1) 正常狀態(tài)和預(yù)警狀態(tài)

汽車的安全控制系統(tǒng)要隨時監(jiān)視周圍的環(huán)境，包括路況、迎面行駛的車輛、行人或其他物體以及駕駛員自身的狀態(tài)。例如，集成安全控制系統(tǒng)要不斷監(jiān)測駕駛員的呼吸、眼睛睜開程度和眨眼速度，以判斷駕駛員駕車的警覺程度或是否疲勞駕駛，以便在發(fā)生行人突然闖入行駛車道或橫穿公路時，迅速計算出駕駛員的應(yīng)急反應(yīng)時間。再參照當(dāng)時的汽車行駛速度，確定需要采取什么安全控制措施來應(yīng)對突發(fā)的情況。

美國高速公路駕駛安全管理委員會的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，高速公路上79％的汽車追尾事故是由于駕駛員注意力分散，在緊急情況下應(yīng)急措施延緩而造成的。如果安全控制系統(tǒng)能提前半秒鐘警醒駕駛員，則汽車追尾事故的發(fā)生率可減少60％，因此可看出集成安全系統(tǒng)在預(yù)警方面的作用和潛力。

(2) 躲避碰撞狀態(tài)

集成安全系統(tǒng)將防抱死制動系統(tǒng)(ABS)、牽引力控制系統(tǒng)(ASR)和電子穩(wěn)定程序(ESP)等集成在一起，使汽車動力控制系統(tǒng)處于最佳工作狀態(tài)，在發(fā)生緊急情況時，幫助駕駛員躲避可能發(fā)生的碰撞。隨著電子伺服系統(tǒng)的廣泛采用，智能駕駛汽車可以做到緊急情況下自行制動并轉(zhuǎn)向，躲避碰撞事故發(fā)生。

(3) 無法躲避碰撞狀態(tài)

對不可避免地要發(fā)生的碰撞事故，集成安全系統(tǒng)會提前發(fā)出警告。當(dāng)汽車駕駛狀態(tài)在正常狀態(tài)和預(yù)警狀態(tài)時，系統(tǒng)會根據(jù)潛在碰撞事故的相應(yīng)數(shù)據(jù)，使乘員保護系統(tǒng)隨時待命，一旦事故發(fā)生，則在最理想的時刻啟動被動安全措施。比如德爾福汽車公司的被動式乘員識別系統(tǒng)(POD)和主動式乘員感知系統(tǒng)(OPDS)技術(shù)，使碰撞發(fā)生時保護乘員的被動安全措施即安全氣囊及時發(fā)揮作用。

被動式乘員識別系統(tǒng)(POD)由安裝在座椅內(nèi)部且體積很小的安全氣囊、連接德爾福壓力傳感器的液囊、電子控制器(ECU)和安全帶張力傳感器等組成。安全帶張力傳感器根據(jù)乘員座椅的狀態(tài)，獲得座椅上的乘員是成人、兒童或嬰兒，或者座椅空閑等信息，并將信號送人ECU。ECU內(nèi)存儲有處理各種傳感器信息的程序，該程序根據(jù)座椅承受重力可確切地判斷出乘員的體形等信息，然后對安全氣囊的引爆膨脹提供智能化的選擇。

根據(jù)不同座椅配置設(shè)計的POD可輕松地安裝在各種車輛的座椅上，且安裝POD系統(tǒng)對座椅生產(chǎn)過程影響極小。POD是第一批通過驗證，并符合美國新安全標準的最新安全技術(shù)，是第一個完全不用駕駛員干預(yù)操作的真正的被動系統(tǒng)。POD在美洲豹XK系列、4種品牌的福特汽車和林肯水星汽車上已裝用。

汽車前部配置側(cè)面安全氣囊的本田第7代雅閣V6轎車上安裝的是主動式乘員感知系統(tǒng)(OPDS)。OPDS在汽車座椅內(nèi)安裝了7個傳感器，其中6個在座椅靠背內(nèi)，以監(jiān)測乘員的坐姿和高度，據(jù)此判斷座椅上是兒童、嬰兒還是大人，或者是飲料瓶等其他東西。另一個傳感器在靠背的側(cè)邊，專門用來監(jiān)測兒童乘客是否在側(cè)著頭打瞌睡，據(jù)此判斷兒童的頭部是不是在側(cè)面安全氣囊引爆膨脹展開的范圍內(nèi)，以便充分發(fā)揮側(cè)面安全氣囊的安全保護作用。

0PDS安裝在前排副駕駛員席，與前排有側(cè)面安全氣囊的系統(tǒng)配合，對副駕駛員席乘員進行被動安全保護。對兒童來說，為了防止側(cè)面安全氣囊引爆膨脹造成對兒童身體尤其是頭部的彈性傷害，當(dāng)副駕駛員席座椅上坐著的兒童側(cè)著頭打瞳睡，靠背側(cè)面?zhèn)鞲衅鞅O(jiān)測兒童頭部或身體在側(cè)面安全氣囊引爆膨脹展開的范圍內(nèi)時，在汽車發(fā)生側(cè)面碰撞的緊急狀態(tài)下，ECU指令副駕駛座椅側(cè)面安全氣囊展開功能自動關(guān)閉，即側(cè)面安全氣囊不膨脹展開。

OPDS的工作原理是，汽車副駕駛員座椅有一個自身的座椅導(dǎo)電體量，當(dāng)汽車運行時，傳感器檢測到該座椅的總導(dǎo)電體量，總導(dǎo)電體量減去座椅自身的導(dǎo)電體量就是乘員的導(dǎo)電體量。如果乘員導(dǎo)電體量低于控制系統(tǒng)ECU初始設(shè)定的臨界值，則OPDS系統(tǒng)判定副駕駛員座椅上坐的是兒童，靠背側(cè)面?zhèn)鞲衅饔直O(jiān)測到兒童在歪頭瞌睡其頭部處于側(cè)面安全氣囊引爆膨脹的范圍內(nèi)，于是ECU指令自動關(guān)閉側(cè)面安全氣囊。同時儀表盤上的側(cè)面安全氣囊已關(guān)閉的黃色指示燈發(fā)亮通知駕駛員。

在無法躲避碰撞狀態(tài)下，安全系統(tǒng)的傳感器部分已將駕乘人員的體重、身高和胖瘦程度和每個人在車內(nèi)座位上的具體位置檢測到，ECU從而能確定安全氣囊充氣膨脹的確切程度。對車內(nèi)乘員還配置充氣式主動膝墊，當(dāng)汽車發(fā)生無法避免的正面碰撞事故時，主動式膝墊才向乘員膝蓋方向移動，以減輕事故對乘員造成的傷害。充氣式主動膝墊平時離座位較遠，以保證乘員在車內(nèi)有足夠的乘坐空間，增加了舒適感和車內(nèi)開闊感。

(4) 碰撞之后狀態(tài)

集成安全系統(tǒng)中的車載通信技術(shù)，在汽車碰撞后，可及時向救援服務(wù)中心發(fā)出求救報警信號，并通過導(dǎo)航系統(tǒng)報告汽車發(fā)生事故時的具體位置，甚至還可說明碰撞事故的類型和乘員受傷的程度。

2．碰撞報警和避免碰撞系統(tǒng)

碰撞報警和避免碰撞系統(tǒng)對于改善汽車主動安全眭能、減少交通事故發(fā)生的作用是明顯的。

碰撞報警和避免碰撞系統(tǒng)有兩種類型，即被動碰撞報警系統(tǒng)和主動避免碰撞系統(tǒng)。被動碰撞報警系統(tǒng)在監(jiān)測到汽車存在可能碰撞的潛在危險下，向駕駛員報警。主動避免碰撞系統(tǒng)則在汽車存在潛在危險情況下，自動采取措施來避免碰撞事故的發(fā)生，即躲避碰撞。主動避免碰撞系統(tǒng)通過控制動力系統(tǒng)如切斷燃油供給、自動制動并產(chǎn)生轉(zhuǎn)向動作來躲避碰撞事故。被動碰撞報警系統(tǒng)和主動避免碰撞系統(tǒng)二者監(jiān)測汽車碰撞危險的工作原理是相同的，目前，都是使用激光掃描雷達、定波長頻率調(diào)制技術(shù)、攝像機和相應(yīng)的控制程序來進行報警或躲避碰撞的。

利用雷達發(fā)送光脈沖和接收從障礙物返回光脈沖的時間間隔，就可計算出汽車與障礙物間的距離。圖9-15為激光掃描雷達碰撞報警系統(tǒng)的控制電路，其雷達可稱為脈沖雷達或激光雷達，雷達的發(fā)射采用的是激光二極管。由于激光發(fā)射脈沖和接收脈沖之間是相位相關(guān)的，測量目標的多普勒頻移，就可判斷目標是否運動以及運動速度和運動方向。發(fā)射的激光還必須進行上下一定角度和左右一定角度的掃描移動，才能避免漏過低矮車輛或行人，或汽車上下坡時掃描不到前方目標和漏過不在汽車正前方的目標。反射的激光信號經(jīng)放大器放大后送入控制系統(tǒng)ECU進行分析，計數(shù)器記錄發(fā)射與接收之間的時間間隔。為滿足光速傳播需要，控制系統(tǒng)ECU必須有很高的時鐘頻率。

主、被動系統(tǒng)的主要區(qū)別還在于，主動系統(tǒng)要對障礙物進行更精確的識別，判斷汽車行駛前方是車道上的障礙物還是路邊標志。路邊標志可能是警示牌、電桿，土堆或石頭，車道上障礙物可能是車輛或行人。如果是車輛則還要判斷是迎面駛來還是同向行駛，以及車輛行駛的速度。這些問題激光雷達都要探測清楚，以便采取避讓措施和防止發(fā)生錯誤避讓?；咎綔y原理很簡單，但要在汽車高速行駛條件下(如高速公路上就要求汽車有一定的行駛速度)，正確判斷有無潛在危險就相當(dāng)困難了。如果激光雷達探測到汽車前方的所有障礙物都發(fā)出報警，那等于沒有報警。這種情況發(fā)生在主動避免碰撞的系統(tǒng)中，則錯誤報警指令汽車自動制動反而會帶來危險。在汽車行駛速度很高的條件下，能及時辨別汽車前方的物體，就需要長距離、大方位分辨率的雷達?，F(xiàn)在已有的激光雷達探測距離達100～200m，這個距離對車速為100km／h 的汽車，如前方障礙物靜止，駕駛員在得到危險報警后，有3～6s的反應(yīng)時間來采取應(yīng)急避讓措施。

大眾輝騰和奧迪A8轎車上安裝的車距自動控制系統(tǒng)(ADC)，取得了良好的安全車距控制效果。ADC系統(tǒng)在可能出現(xiàn)撞車危險時發(fā)出警告，在汽車前進道路上有明顯障礙時能進行應(yīng)急制動。ADC系統(tǒng)還能判別汽車前方的路況，在汽車駛?cè)霃澋罆r進行制動力控制。因此，碰撞報警和避免碰撞系統(tǒng)對防止汽車碰撞事故的作用明顯，尤其是雨雪天或冰雪路面，還有大霧天氣都能防止或減少汽車追尾事故。

新一代的ADC系統(tǒng)加入了逐步停車功能，在必要時可以使汽車在安全距離內(nèi)逐步自動停車，防撞效果更好。

3．倒車避免碰撞系統(tǒng)

    德爾福汽車公司的預(yù)警后視輔助系統(tǒng)(BUA)使用一個雷達傳感器和兩個超聲波傳感器，及時提醒駕駛員在倒車過程中可能發(fā)生的碰撞。汽車倒車時，BUA系統(tǒng)自動啟動，幫助駕駛員察覺汽車后方的固定或移動物體。該系統(tǒng)探測的范圍約為車后5m，在倒車速度不高的情況下，駕駛員在接收到碰撞潛在危險警告后，有足夠的反應(yīng)時間來采取應(yīng)急措施防止汽車倒車碰撞事故。BUA的音響報警效果是越接近障礙物報警聲越大，屏幕可顯示離障礙物的距離。
大眾輝騰和奧迪A8轎車上安裝的車距自動控制系統(tǒng)(ADC)，取得了良好的安全車距控制效果。ADC系統(tǒng)在可能出現(xiàn)撞車危險時發(fā)出警告，在汽車前進道路上有明顯障礙時能進行應(yīng)急制動。ADC系統(tǒng)還能判別汽車前方的路況，在汽車駛?cè)霃澋罆r進行制動力控制。因此，碰撞報警和避免碰撞系統(tǒng)對防止汽車碰撞事故的作用明顯，尤其是雨雪天或冰雪路面，還有大霧天氣都能防止或減少汽車追尾事故。

新一代的ADC系統(tǒng)加入了逐步停車功能，在必要時可以使汽車在安全距離內(nèi)逐步自動停車，防撞效果更好。

3．倒車避免碰撞系統(tǒng)

    德爾福汽車公司的預(yù)警后視輔助系統(tǒng)(BUA)使用一個雷達傳感器和兩個超聲波傳感器，及時提醒駕駛員在倒車過程中可能發(fā)生的碰撞。汽車倒車時，BUA系統(tǒng)自動啟動，幫助駕駛員察覺汽車后方的固定或移動物體。該系統(tǒng)探測的范圍約為車后5m，在倒車速度不高的情況下，駕駛員在接收到碰撞潛在危險警告后，有足夠的反應(yīng)時間來采取應(yīng)急措施防止汽車倒車碰撞事故。BUA的音響報警效果是越接近障礙物報警聲越大，屏幕可顯示離障礙物的距離。