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汽车安全气幕发展概况、趋势及应用技术分析

汽车安全气幕发展大纲、趋势及应用技术分析课程设计项目:汽车安全气幕发展大纲、设计项目:汽车安全气幕发展大纲、趋势及应用技术分析班级:学生ID:姓名:- 1 - 15*汽车安全气幕1、、2、、3、、4、、5、的发展总结、趋势及应用技术分析,国外安全气幕的发展国内安全气幕的发展安全气幕工作原理 安全气幕工作原理 汽车安全气幕技术原理及其发展趋势 结束语-2 --15*汽车安全气幕发展概况、趋势及应用技术分析 汽车安全气幕发展概况、汽车安全气幕发展总结、趋势及应用技术分析 关键词:汽车安全 风幕发展概述 Sa fety气帘发展趋势安全气帘发展应用技术摘要:随着我国国民经济的衰退、汽车技术的进步和公路条件的改善,公路运输量显着下降,行驶速度也显着提高交通事故呈上升趋势。车流量也越来越大,安全隐患也越来越严重。因此,人们越来越重视保障车辆的安全,解决乘员的安全问题。在车辆上安装安全气幕是一种有效的解决方案。汽车安全系统是汽车电子领域下降最快的部分。汽车安全设计在整车设计中的比重也在不断增加。

车辆安全有两种类型:主动安全和被动安全。主动安全系统致力于提高车辆的行驶稳定性,防止事故发生。被动安全系统在发生车祸后开始工作,以减轻车祸的严重程度。汽车主动安全是指车辆避免车祸的能力,主要包括操纵稳定性、制动性能、乘坐舒适性等。 被动安全是指汽车在发生车祸时保护乘员的能力目前,安全带是主要的。 、安全气垫、防撞体和安全气幕保护系统(Airbag Restraint System,以下简称安全气幕)等。 图0-1 全分类 本文主要总结了安全气囊的发展、趋势和应用技术分析车辆安全空气幕。 -3 --15 *汽车安全气幕的发展概况、趋势及应用技术分析第一章国产安全气幕的发展安全气幕的原型是日本人Jhon.W.Hetrick发明的安全气垫。 1952 年,赫特里克发明了自己的装置,称为“汽车安全气垫”,以减少因突然刹车或正面碰撞而造成的严重伤害。这是一个纯粹的机械装置。用于展开气幕的压缩空气储存在压力容器中,与弹簧相连的质量用于感应汽车的减速率。当质量块发生位移时,可以打开一个阀门,让加压空气从压力容器中冲下来,从而为安全气囊充气。安全气囊可以安装在方向盘、杂物箱门、仪表板下部、后排座椅上。

早期空气幕主要与其他安全装置配合使用,以避免客机着陆时与地面发生碰撞。 1960年,安全气幕技术开始在原有基础上发展,转为民用。 1960年代后期,美国国家公路交通安全委员会(NHTSA)开始建议制定可选的安全气幕法,以鼓励汽车制造商开发安全气幕。 1970年代,通用汽车、福特、德国宝马、日本丰田等汽车企业,以及英国的MORTON公司、TRW公司、德国TEMIC公司、ICT研究所、日本DAICEL公司、瑞典AUTOLIV公司等都纷纷采用。都开始投入大量资金和人力进行研发。安全气幕。 1971年5月,日本研究小组成功地将火箭推进技术应用于车辆安全气幕。这些综合力量使安全风幕的研发进入了一个新的发展阶段。 1984年,美国国家公路交通安全委员会(NHTSA)在著名的《联邦机动车安全标准》第208条《联邦机动车安全标准208》(简称FMVSS208))中降低了安装空气幕的要求。它为安全气幕的开发和使用提供了明确的规则和指导方向。 FMVSS208条款是汽车安全气幕发展史上的一个重要里程碑。

此后,欧洲也实施了ECER94法规,随后日本丰田、本田、美国雪佛兰、克莱斯勒、德国保时捷、瑞典商人等车企也开始销售配备安全气帘的车辆。 1990年代后期汽车安全气囊发展史,美国、欧共体和日本即将立法在车辆上安装安全气帘,双气帘已成为大多数主流卡车的标配。 -4 --15*汽车安全气幕的发展概况、趋势及应用技术分析第二章国外安全气幕的发展我国对汽车安全气幕的研究起步较晚。 80年代后期,我国一些汽车碰撞安全和军工领域的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。我国“九五”、“十五”期间,国家经贸委和汽车行业将安全空气幕列为我国汽车零部件(电子燃油喷射系统、防-锁定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则》(CMVDR294)。该设计规则明确提出车辆乘员应在发生车辆碰撞时受到保护。安全标准。

所描述的安全要求。 CMVDR294的发布,间接对车辆安全气囊提出了新的要求。这无疑是中国安全气囊发展史上的一大进步。同时也为安全气囊的研发指明了正确的方向,注入了新的活力。在十余年的研发过程中,国内多家高校和企业的研究和产品已初具规模,部分研究和技术已接近国际水平。在车辆碰撞实验研究中,清华大学黄士林等人系统研究了国内多款车型安全气幕的匹配技术,模拟车辆安全气幕的点火控制,过程模拟和实验验证汽车碰撞,以及车辆中的相关软件。在安全气幕系统设计的应用方面做了大量工作,对国外车辆安全气幕研究具有重要的指导作用。锦州经济技术开发区金恒公司是国外唯一一家拥有自主知识产权的汽车安全气幕制造商,生产能力和市场占有率均居国外第一。金恒公司建立了一流的国外研究中心,实验室通过了国家CNAL认证。具备正面碰撞、角度碰撞、立柱碰撞、侧面碰撞等实车碰撞测试能力和小车测试能力。公司主要碰撞检测设备和装配生产线均从美国进口,技术武器水平国外领先。通过引进美国公司的安全气幕生产技术,开发出弥补国外空白的机械式安全气幕产品;与一汽汽车研究院共同承担国家“九五”汽车电子产品研究计划,开发具有自主知识产权的电子产品。安全气幕产品。

目前,公司已为20多家国外整车厂商的30余款车型研发并配套了安全气幕。已形成单班年产安全风幕总成20万套、风幕120万件、装饰件15万件的生产规模。盖的生产能力是国外同行业中第一家实现整车配套的企业。今年,他们还与国际知名安全气幕供应商签订了安全气囊零部件加工合同,产品将出口到亚洲、北美等国家。 2000年以来,我国安全风幕市场需求量以年均200%以上的速度下降。到2004年,我国安全气幕市场总量接近400万套。目前国内生产安全气幕的厂家有20多家。 2004年产值突破200万套,安全风幕国产化率超过50%。国内安防企业的生产及配套市场基本分为国内企业和国内企业两大阵营。外资企业主要以奥托立夫、Plast、田川、摩比斯等为代表,国内80%以上的安全空气幕产品都是由外资企业生产,外资企业抢占安全空气幕的中高端配件市场在我的国家。国内企业主要以沉阳金恒、东方九乐、上海奇瑞等为代表,国外安全风幕产量仅占15%左右,主要是部分国产经济型乘用车。我国安全气幕在经历了安全气囊进口高峰后,进口安全气幕的快速下滑已经有所回落。 2005年上半年,进口已经出现负增长。

目前进口安全风幕占国外配套市场的不到一半。 2004年底以来,跨国安全气囊企业陆续在中国投资生产气幕组件,加强了对汽车安全气幕发展概况、趋势及应用技术的分析能力,支持国产化供应安全气幕上游部分。到2007年,我国80%以上的安全气幕部件将在本地生产。目前国内安全气幕组件ECU、气体发生器、气囊、织物的国外采购率仅为5%左右,安全气囊组件仍有很大的发展空间。-6 --15*汽车安全气幕的发展概况、趋势和趋势 应用技术分析 第三章 安全气幕的工作原理 安全气幕的工作原理 安全气幕通常由传感器、电子控制单元(ECU)、气体发生器(充气机)、空气气囊(bag)、连续流装置(clockspring)等组成,通常是将二氧化碳发生器和气帘一起制成气囊模块。传感器实现车辆碰撞的硬度,并将感应到的信号传输给控制器。控制器接收感测到的信号并对其进行处理。当它确定需要打开气幕时,立即发出点火信号,触发二氧化碳发生器,产生气体。该装置接收到点火信号后,迅速点燃井道,形成大量二氧化碳使气幕充气。安全风幕系统的组成如图6、1.2所示。早期的气帘是机械气囊系统,现在国内外气帘厂家主要使用电子气囊系统。

基本的安全气幕系统包括驾驶员和乘员的前保护安全气幕和安全带预张紧装置。电子安全气幕系统的特点是通过传感器感知汽车的运动,MCU进行监控并做出判断。判断当前风暴是否为严重碰撞风暴,若为严重碰撞风暴,则驱动气幕展开,保护驾乘人员的安全。安全气幕的过程如下:传感器在碰撞后0-20ms内将信号发送到中央电子控制器(ECU)。 ECU判断为严重碰撞后,会引起二氧化碳发生器。在20-60ms内,低温高压二氧化碳(氮气)被过滤并冷却进入气囊。气囊伸展开来产生气垫,将乘员与车内的武器分开。 60 到 100 毫秒后,气囊通风口打开,气囊放气并收缩。气体的阻尼作用吸收碰撞能量,缓解气幕对乘员颈部和腰部的压力。乘员被困在较厚的气幕中,从而保护乘员。最后,二氧化碳全部从排气孔排出,气囊塌陷。图3显示了安全气幕系统的基本安装方法。图中DAB为驾驶员气帘,PAB为乘客气帘,PSB为安全带预紧装置。图3:基本安全风幕系统的安装方法-7 --15* 安全风幕系统的发展、趋势和应用技术分析。由于安全风幕系统是车辆安全部件,其使用的电子元件具有高度特殊的性能要求,要求具有精度高、可靠性好、抗干扰能力强等特点。

传统安全气幕的电子控制系统包括加速度传感器和MCU。目前国内外空气幕厂商普遍使用的安全空气幕传感器是微机电系统(MEMS)传感器。 MEMS传感器的感应范围比较宽汽车安全气囊发展史,可以感应1G到100G的加速度。感应方向可以从单轴到三轴。正面、侧面和垂直方向感应汽车碰撞过程中的加速度变化并输出模拟信号。安全风幕控制需要MCU具有强大的计算能力和足够的I/O端口。从可靠性的角度考虑,需要使用带有一些特殊功能模块的车载级MCU。根据系统性能的不同要求,使用的 MCU 有 8 位和 16 位两种。对于更复杂的系统,很多风幕系统供应商已经采用了32位高性能MCU。为了说明安全气幕的基本原理,这里先说明一下车辆发生事故时造成乘员死亡和受伤的原因。当车辆发生车祸时,汽车与障碍物之间的碰撞称为碰撞。碰撞的结果导致车辆的速度急剧增加。速度从35km/h下降到零的时间约为150ms;乘员与车辆内部结构 乘员与方向盘、仪表板、挡风玻璃等因惯性作用而发生碰撞。当车辆减速时,乘员必须保持原来的速度才能前进。碰撞导致乘员死亡和受伤。汽车安全气幕的基本思想是在碰撞后和第二次碰撞前迅速打开乘员与车辆内部结构之间装满二氧化碳的盒子,使乘员可以跳上气囊,避免或延迟二次碰撞,从而达到保护乘员的目的。

当乘员与安全气囊发生碰撞时,乘员会因振动而受伤,因此通常在气幕背面开两个半径约25mm的圆孔。这样,当乘员与空调发生碰撞时,圆孔的泄漏可以减少振荡。放气过程也是一个释放能量的过程,因此可以快速吸收乘员的动能,有助于保护乘员。安全气幕最重要的指标是可靠性。如果不应该点燃空气幕而打开了空气幕,则称为意外点燃;应点火而未点火的,称为漏点火;如果为时已晚,则称为假点火。晚点火,无论是意外点火、漏点火,还是晚点火,都是不允许的。为提高安全气幕系统的可靠性,防止电源线在碰撞中被中断和电池损坏,系统配备了储能电容器或电池,以确保气幕即使在正常情况下也只能打开。如果电源关闭。为了检测传感器、电子电路和气体发生器;系统通常有故障诊断模块和显示信号灯。图6.1.3为本田整车安全气幕系统布置图。该系统的左右挡板各有一个传感器,其中一个传感器放置在包含诊断模块的控制器中。安全气囊有驾驶员侧(Driver Side)正面碰撞气帘和乘客座椅(Pssseneer Side)正面碰撞气帘,同时还有警示灯。 当发生上部碰撞时,只要关闭两个挡板传感器中的一个,-8 --15 *汽车安全风幕发展总结、趋势和应用技术分析 诊断模块会根据发送的信号进行处理和判断,并认为有必要开火时,发出开火信号,使气幕充气。

Picture6.1.4 为福特Tempo/Topaz汽车安全气帘的组成及布置图。该系统有五个传感器,分为两组。一组是碰撞传感器,由三个机械电子传输。另一组是安全传感器,由机械和电子两个传感器组成。三个碰撞传感器分别放置在保险杠右侧和散热器顶部,两个安全传感器之一放置在散热器上。在设备顶部,另一个放置在仪表板下方,其电路如图6.1.5。两个安全传感器并联,三个碰撞传感器并联,然后通过安全气幕串联。当三个碰撞传感器之一和两个安全传感器之一关闭时,空气幕被触发并充电。在这个系统中,控制器可以理解为一个感官连接。图6.1.6为单感气帘系统示意图,其中1为传感器诊断模块,2为乘客侧安全气囊; 3为指示灯; 4是驾驶员侧安全气囊。该系统只有一个电子传感器,控制器和传感器都构建在一起。当发生碰撞时,控制器会分析和处理来自传感器的信号。如果觉得有必要生火,它会分别打开驾驶员侧空气幕和乘客侧空气幕。否则继续分析判断,传感器诊断模块放置在仪器中。板的底部。 -9 --15*汽车安全气幕发展总结、趋势及应用技术分析第四章汽车安全气幕技术及其发展趋势一、MMA2240D应用1 MMA2240D的主要特点当汽车发生碰撞时,最具特征的变化是加速。

因此,安全气幕设计通常根据车辆碰撞引起的加速度变化来检查加速度。此外,加速度计通常用于检查。用于安全气幕的加速度计一般应具备以下性能: ◇ 应能将车辆碰撞时形成的加速度转换成与其成正比的电信号(如电压、电压等),并具有较高的灵敏度: ◇电信号应具有一定的放大和选频能力: ◇应具有自检功能: ◇应具有良好的温度稳定性,并应具有高灵活性、结构牢固、体积小。易于安装; ◇为了增加安全风幕的成本,加速度计的价格要尽可能的低。 2 加速度计芯片的选择 可用作加速度计的元器件种类很多。最近几年。由于电子技术和集成工艺的飞速发展,微机械硅压阻式加速度计和硅电容式加速度计的性能逐渐确立,价格也提高到可以接受的水平。根据安全气幕所使用的加速度性能要求,本文选用飞思卡尔硅电容微机械加速度计MMA2204D。这是一款集成了信号放大、信号处理、低通滤波和补偿功能的硅电容式加速度计。该组件的零加速度偏置、全阻范围和混合特性均由制造商设定,无需外部无源组件。图l是其内部结构的简化功能框图。 3 MMA2204D的主要功能飞思卡尔MMA2204D加速器是一种表面微机械化集成电路加速计。

该芯片富含表面微机械化电容检测单元(g-cell)和CMOS单调节专用集成电路。 g-cell是一种半导体机械结构。 MMA2204D 加速度计内部有一个多晶硅惯性块。它悬挂在两个固定的多晶极之间。加速的作用是连接惯性块改变电容,然后分析-10--15的电容、趋势和应用技术*汽车安全气幕发展 转化为电流输出。为了防止机械冲击,加速度计还配备了减振和过阻制动机构。此外,MMA2204D还具有混频、自检和状态输出功能。 3.1 滤波器设置 MMA2204D 汽车安全气幕加速度计包含一个四极开关电容滤波器。使用 Bessel 滤波器是因为它具有时间连续响应函数。因此,可以节省脉冲式积分。由于滤波器采用开关电容技术,不需要额外的无源元件(电阻和电容)来设置下限截止频率。 3.2 自检 MMA2204D 中的传感器可以使用自检功能在安装后随时验证加速度计的机械和电气性能的完整性。此功能对于手动安全气幕系统非常重要。对于车辆,必须确保其系统的完整性。 MMA2204D使用g-cell中的第四块板作为自检板,在est引脚的高电平有效,因此形成的静电力会导致中间板偏转。加速度计可以控制ASIC检测这种偏差形成一个相对比例的输出电流。

这个过程保证了加速度计的机械和电子部分的功能。 3.3 状态 MMA2204D 加速度计具有丰富的故障监测和故障锁存功能,其状态引脚可以输出故障锁存器和自检器的状态信号。当出现以下一种或多种情况时,其状态引脚会输出高电平:(1)供电电流高于低电压测量的电压阈值;(2)clock频率高于时钟检测器(3)EPROM 校验位为质数 4 MMA2201-11主要性能参数及应用电路--15*汽车安全气幕发展总结、趋势及应用技术分析二、汽车安全气幕技术及其发展趋势 目前安全风幕新技术的发展和研究可以概括为风幕向智能化、小型化、多样化、无污染方向发展。(1)安全幕气的智能正面碰撞安全空气)气帘系统是根据前排乘员常规就座位置和气帘理想点火时刻的原理设计的,但在实际车辆碰撞中,影响气幕防护性能的因素很多,比如乘员的翼展和体重,乘员的相对位置等。方向盘或仪表盘的位置、碰撞的严重程度等。不同的碰撞条件以及乘员和乘员位置的变化都会使乘员在最佳时间不接触空气幕,从而降低保护住户的效果。充分发挥安全风幕的保护作用,自适应或智能型安全风幕的概念应运而生。近年来,智能安全风幕的研究一直致力于开发能够最大限度保护乘员的安全风幕系统。

这种空气幕系统可以根据车辆碰撞瞬间的碰撞情况和乘员情况来调整空气幕的工作性能。智能空气幕的关键技术之一是先进的传感器系统和电子计算系统,它可以在车祸的短暂瞬间提供有关碰撞环境的可靠信息。这些信息包括车辆碰撞的严重程度、碰撞的位置、乘员的大小、重量和位置,以及乘员是否系安全带。智能风幕系统根据原始检测信息决定如何调节和控制风幕的工作性能,使风幕发挥其保护作用。 (2)Safety 气幕小型化,以减少安全气幕总成的体积是当前的发展趋势之一。新型发电机工作时,压缩二氧化碳从气罐中喷出,并带有一个完整的气囊。该类型发生器二氧化碳生成率高,因此规格小,安装布置方便。(3)环保型安全风幕,无环境污染问题。(4)安全风幕多元化驱动)和前排乘客安全空气幕已成为卡车生产的标准设备,使用压缩二氧化碳的二氧化碳发生器对人体无毒且易于回收-12 --15* 发展概况、趋势汽车安全气帘作为正面碰撞车祸安全措施的应用技术及应用技术 侧面碰撞气帘发展迅速 不同设计的侧面碰撞气帘可安装在座椅两侧、车门中部、车身中柱、车身底部和车门交界处。这些安装在不同部位的侧面防撞空气幕可以保护乘员的颈部和胸部。还有腹部的作用。

正在研发的新型防护气帘有五种: ① 安装在方向盘下方护膝上的安全气帘,可以在正面碰撞中保护小腿不受伤害。 ②刹车踏板下安装安全气帘,在正面碰撞时保护腿部和踝关节不受伤害。 ③安装在前排座椅上的安全气帘,保护后排乘员。 ④安装在车辆底盘罩下的安全气幕保护行人。 ⑤安装在前挡风玻璃框架上的安全气幕在车辆碰撞中减少行人头部伤害-13 --15*汽车安全气幕发展总结、趋势及应用技术分析第五章结论虽然安全空气的研究我国的幕布发展已经开始有了基础和规模,但离世界先进水平还很远。这些差异主要包括安全气幕法规、碰撞测试系统以及安全气幕设计、制造和测试。事实上,我国的侧翻测试系统还不能完全满足德国FMVSS 208的技术要求;其次,在安全风幕方面,我们还缺乏关键技术的自主知识产权; in addition, the technical specifications and testing of sensors, gas generators and air curtains are still Did not reach a satisfactory state-14 --15*Automotive safety air curtain development summary, trend and application technology analysis reference material-15 --15*

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