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安全气幕的开发与应用讲义。 ppt 35页

为什么要使用安全气幕?我国每年有数十万人因交通事故而受重伤或死亡,许多乘客在交通事故中没有任何安全措施来保护自己的人身安全。为了减少交通事故过程中对乘员的伤害,必须安装安全武器,虽然目前有安全带,但仅使用安全带时,有效保护率为43-49%。如果安全带和安全气幕一起使用,有效保护率高达60%。因此,安全气幕成为保护乘客不可缺少的辅助设备。因此,为了乘员的人身安全,我国正在大力提倡使用安全气幕,安全气幕的大规模使用也是未来的趋势。 1、汽车安全空气幕概述当发生交通事故时,汽车不可避免地发生碰撞。汽车碰撞的整个过程分为两个阶段:车辆与车辆或车辆与障碍物之间没有任何参与的碰撞是碰撞的第一阶段。碰撞的第一阶段不可避免地会导致车辆形成减速率。车内的人会因惯性而以一定的加速度向撞击方向移动。如果这个加速度足够大,就会导致人与车内的预制构件发生碰撞。这种碰撞称为碰撞。第二阶段是伤人阶段。安全气幕的作用是在碰撞的第一阶段和第二阶段之间,在车内人员与车辆的预制件之间迅速形成充满二氧化碳的气垫,通过阻尼、减震等过程吸收。碰撞过程中气幕排气。乘员的动能可以减弱碰撞的第二阶段,降低对人员的伤害程度。安全气幕是对车辆乘员的“被动安全保护装置”。

安全带在被动保护过程中起主要作用,安全气幕属于补充约束系统(SRS)。 1.1汽车安全气幕的发展历程1.1.1 美国汽车安全气幕的发展 1953年8月,John.W.He.Trick首先提出“汽车安全气幕保护装置” ”并荣获“汽车缓冲安全装置”德国专利。 1960 年代后期,美国公路交通安全管理局 (NHTSA) 开始担心汽车制造商开发安全空气幕。 1970年代,世界各国的综合实力使安全气幕的研发进入了一个新的发展阶段。 1984年,NHTSA在著名的《联邦机动车安全标准》FMVSS(联邦机动车安全标准)208《乘员碰撞保护》中降低了安装空气幕的要求,为安全的制定和使用提供了清晰的视角空气幕。原则和指导方向。 1993年前后,美国政府立法规定,1995年9月1日以后生产的卡车前排座椅应配备武器安全气幕。此外,1998 年以后的新卡车需要为武器驾驶员和乘客配备安全气幕。自1990年代初,安全风幕的安全性早已被人们普遍接受,被视为现代高端的安全装置。 1.1.2 国外汽车安全空气幕的发展 我国对汽车安全空气幕的研究起步较晚。 80年代后期,中国一些汽车碰撞安全和军事专家开始关注汽车安全气幕的研发。

随着世界汽车踏足我国,我国汽车工业迎来了前所未有的发展。 1992年,我公司自主研发的FS-01安全气幕通过了侧翻试验。我国的新政新规也为我国汽车产业的发展提供了良好的发展空间。国家“九五”、“十五”期间,国家经贸委和汽车行业将安全空气幕列为中国汽车零部件(电子燃油喷射系统、防静电系统)三大重点发展项目。锁制动系统和安全气囊系统),特别是1999年10月28日,国家机械工业总局发布了《正面碰撞乘员保护设计规范》(CMVDR294)。自2000年以来,我国安全气幕市场出现了年均需求量以200%以上的速度呈下降趋势,到2007年我国80%以上的安全气幕组件将在本地生产,目前安全气幕组件ECU、气体发生器、空气发生器的国外采购率袋,织物仅5% 安全气囊组件还有很大的发展空间1.2 安全带和安全气帘的比较 车辆的被动安全装置主要包括安全带和saf ety空气幕。实验表明,安全带对乘员有很好的约束力。防止乘员被惯性力甩离座椅,并在车辆发生碰撞时吸收惯性力形成的大部分能量。但是汽车安全气囊发展史,在对车辆碰撞实验的分析中发现,安全带会影响乘员,尤其是驾驶员的颈部和胸部。而且腿部提供的保护太弱了。

安全气幕对保护驾驶员的颈部、胸部和腿部非常有效,大大降低了乘员的死亡率,降低了对乘员的伤害程度。 1.3 车辆安全风幕的工作原理和结构1.3.1 车辆安全风幕系统的组成和功能安全风幕系统主要由传感器、微处理器(ECU)、气体发电机和空气幕。作品。 1.3.3 传感的工作原理 在安全气幕控制系统中,传感一般用于感知车辆发生碰撞时的信号,检测车辆发生碰撞时的碰撞硬度。一旦碰撞硬度达到或超过设计允许硬度后,每个传感器立即工作,同时形成并输出一系列碰撞信号。这些碰撞信号被传送到中央电子控制器,由中央电子控制器中的微处理器进行处理和确定。 , 决定是否引爆安全气幕。汽车安全气囊控制系统中使用的主要传感器类型是惯性加速度传感。在正常情况下,使用弹性装置来保持传感处于关闭状态。当车辆碰撞时,惯性装置克服弹性装置的阻力。传感器立即开启并形成碰撞信号。传感结构如图 1-4 所示。它由外壳(非磁性材料)、磁性材料、惯性体(非磁性材料)、与惯性体连接的软铁、支撑和调节位移幅值的弹簧组成,它由一个永磁体安装在与壳体相连的凸柱内,线圈和导线缠绕在软铁上。当传感器受到碰撞加速度时,惯性体形成反向加速度,使通过线圈的磁通量发生变化,在线圈引线两端形成钟形脉冲信号。调整弹簧挠度,可以改变加速度信号的间距。

1.3.4 安全气幕的工作过程 安全气幕的工作过程如下:碰撞→碰撞感应→电子控制器→(电脉冲)→气体发生器→气囊展开→乘员保护。汽车正面碰撞时驾驶员安全气幕展开过程如图a所示。 0~10ms:在车辆的特定敏感部位安装碰撞传感器。当碰撞传感器受到足够的碰撞脉冲时,会在10ms内向中央电子控制器发送触发信号。湾10-20ms:在中央电子控制器中,主要有微处理器检测和控制安全风幕系统,可以立即估计、比较和区分传感器输入的触发信号。如果冲击脉冲超过预设值,中央电子控制器立即释放电脉冲火花,使二氧化碳发生器中的炸药极快地爆燃。 C。 20-60ms:雷管爆燃穿透二氧化碳发生器的燃料箱,点燃固定燃料,形成低温、高压的二氧化碳(氮气),被过滤器迅速过滤冷却后冲入安全气幕。安全气囊在 20-60 毫秒内膨胀到最大体积,在乘员和车内武器之间形成气垫。同时,由于惯性力的作用,乘员可能会向前冲冲150-200mm,头部、面部和颈部正好碰到迎面而来的气幕。但是,高压气幕膨胀产生的能量会将乘员“反弹”到座椅上,对乘员造成一定的伤害。 d. 60-100ms:同时,安装在气幕旁的通气孔打开,气囊放气收缩。

二氧化碳的阻尼作用吸收碰撞能量,缓解气帘对乘员颈部和腰部的压力,使乘员被困在更厚的气帘中。由于安全气幕将乘员与车内武器隔开,从而保护乘员。最后,二氧化碳全部从排气孔排出,气囊塌陷。 1.3.5 控制系统的组成及原理(1)控制系统安全风幕电子控制单元的组成及原理)是以微处理器为核心的控制系统。安全风幕中央电子控制器通常由微处理器、信号输入输出系统、安全风幕系统电源、报警诊断系统及辅助部件组成。 (2)控制系统的控制原理控制原理如下:安全气帘控制系统的动作信号是碰撞传感器,中央传感器和安全传感器形成,然后中央电子控制器确定由各传感器输入信号,安全气幕的爆轰过程是根据运动学定律,通过机械方法估算碰撞加速度硬度,确定碰撞加速度硬度平均值存储在微处理器中中央电子控制器,中央电子控制器接收碰撞传感器信号,与微处理器中存储的加速度平均值进行比较,如果达到或超过加速度的平均值,则存储,中央电子控制器可以发出电脉冲引爆安全气幕,避免因电脉冲引起的不良后果。车辆紧急制动、通过不平的桥面、通过沟渠时产生的强烈振动,造成“误爆”。

1.4 安全气幕系统分类1.4.1 按爆震方式分类 根据爆震方式,安全气囊系统可分为机械控制式和电控式两种。 1.4.2 按安全风幕数量分类 按安全风幕数量分类,可分为单安全风幕系统、双安全风幕系统和多安全风幕系统。 1.4.3 按保护类型分类 根据保护类型,安全风幕系统可分为驾驶员安全风幕、前排乘客安全风幕、侧面碰撞安全风幕和后部安全风幕。 1.5 安全风幕控制算法根据目前国内外车辆安全风幕控制的一些主要算法汽车安全气囊发展史,阐述了该算法的核心内容和研究特点。在结合传统方法的同时,提出了两种新的算法——数据融合控制算法和模式识别控制方法。汽车安全气幕的应用挽救了许多乘员的生命。然而,随着车辆的使用越来越多,错误的安全气囊爆裂现象时有发生,威胁到乘员的安全。因此,必须提高安全气幕的控制性能。因此,我们还需要进一步研究风幕控制算法。 1.5.1安全空气幕点火控制的几种算法1)acceleration method 该算法检测车辆在碰撞过程中的加速度(减速度)。当加速度超过预设阈值时,安全气幕会弹出。 2)Speed 变量法 该算法通过对车辆加速度进行积分来获得加速度变化。当加速度变化超过预设阈值时,会弹出安全气幕。

3)acceleration 斜率法 这种方法是以加速度的导数得到加速度的变化作为判断是否打火的指标。 4)动窗积分算法 积分一定时间内的加速度曲线。当积分值超过预设阈值时,会发出火花信号。动窗积分算法 本文主要介绍联通窗积分算法的空气幕点火条件指标: ①汽车碰撞时的水平加速度(或减速度)轴。斧头是直接反映碰撞强度的信号,斧头在选择最佳点火时刻起着关键作用。 ②汽车碰撞时垂直方向的加速度ay。在安全气囊控制系统中加入ay可以对非碰撞信号有很大的抗干扰作用。汽车在前向碰撞时,ay和ax非常不一致;当桥面受到干扰时,ay和ax有很大的一致性,由此可以判断干扰信号。综合这些量,可以得到判断气幕点火的最佳指标。移动窗口算法中ax的处理为(1)公式:(1)移动窗口算法图)其中t为当前时刻,w为时间窗口长度(采样时间长度),ax(t)积分得到指标S(t,w),当S(t,w)超过预设值时,会发出火花信号。离散的写法,如公式(2):(2)n为当前时间点,k为采样点数,f为采样频率,加上垂直加速度,可以增强对桥底干扰的抗干扰能力,形式为(3) : (3)S(n,k,ρ)) 对于二元合成积分量,n、f、k定义如上;ρ为复合质数,表示两个方向的加速度权重在复合算法中。

(2)数据融合提出的改进算法从前面的表达式可以知道。移动窗口积分算法主要根据积分量S来判断气幕是否弹出。现在我们对积分量。以上缺点可以克服,具体方法如下,加上以下观察:(1)汽车碰撞时的水平速度v,v可以反映车辆碰撞时乘客的受伤程度。 v越大,乘员动能越大,碰撞中的伤害越大。v是判断气帘是否打开最直接的指标。(2)座椅上是否有乘员信号.当座位上没有人时,发生碰撞时不必弹出空气幕,这样可以减少误触发的概率,防止对其他乘员造成伤害。功能介绍:该函数的波形如下:当v超过30km/h时,y的值小于1;否则大于1。现在普遍采用的标准是,与安全带配合使用的安全气囊正面撞击固定墙时,爆速通常高于20km/h,不应爆炸。当碰撞速度小于35km/h时,必须爆炸。在 20km/h 和 35km/h 之间的范围内是爆炸性的或非爆炸性的。所以我们以v0=30km/h为标准点,所以结合之前的联通窗口积分算法,提出了一个新的S1,那么S1为:(4)这样,当v>v0时,汽车的灵敏度点火和爆轰比原来大;当vv0时,引爆气幕的灵敏度不需要很大,可以适当调整系数为1/∏,此时y函数图为如下图(4)Design 判断函数原理)通过对上述数据库的统计,我们可以得到概率P(w1),使得P(w2)=1-P(w1) . 对x进行分类,还需要条件概率密度 p(x|w1)为气幕弹起时观测x的条件概率密度;p(x|w2)为条件概率密度不弹出气幕时观察x的情况,这样我们就可以计算出w1和w2的后验概率(6)Bayesian decision rule based)关于最小错误率是:如果P(w1|x)> P(w2|x),则在弹出状态w1对x进行分类,否则P(w1|x)

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