能式汽車(chē)安全氣袋控制系統的設計方案

在我國，隨著(zhù)汽車(chē)的普及，交通事故及傷亡人數也在逐年上升。如何在發(fā)生汽車(chē)碰撞事故時(shí)，有效地保護乘員生命就成為迫切需要解決的問(wèn)題。作為與安全帶配合使用的一種保護裝置--安全氣袋可以有效地保護乘員，已經(jīng)在歐美等國得到普及，成為保護乘員的主要裝備1，并已成功挽救了很多人的生命，顯示了它的實(shí)用性。作為氣袋系統核心部件的控制系統是各生產(chǎn)廠(chǎng)家嚴格保密的核心技術(shù)，因此研制自己的控制系統就成為我國發(fā)展汽車(chē)安全氣袋、解決乘員保護問(wèn)題的關(guān)鍵。

氣袋控制系統的任務(wù)是準確判斷出事故的碰撞強度，并點(diǎn)爆氣袋?？刂葡到y主要有機械式、模擬電子式、智能式幾種1。第一、二代的機械式和模擬式控制系統，由于結構的局限，靈活性有很大限制，應用正在減少?，F在大部分系統都采用第三代的帶微處理器的智能控制系統。它使用單片機對電子式加速度傳感器測得的信號進(jìn)行計算，認為發(fā)生了碰撞并且達到一定強度時(shí)，輸出點(diǎn)火脈沖引爆氣體發(fā)生器，迅速產(chǎn)生大量氣體充滿(mǎn)氣袋3。智能控制系統的控制算法由軟件實(shí)現，極大地提高了算法的靈活性，而且具有記錄事故信息和與計算機通訊等前兩代控制系統無(wú)法實(shí)現的功能。

本文在對國外先進(jìn)控制系統研究的基礎上，提出了智能式控制系統的設計方案，并對其進(jìn)行了臺車(chē)和實(shí)車(chē)試驗，證明該控制系統可以準確地判斷撞車(chē)事故，點(diǎn)爆氣袋。

1 控制系統設計

1.1 氣袋控制系統的要求

由于工作任務(wù)的特殊性，汽車(chē)安全氣袋控制系統除了必須具備點(diǎn)火判斷、發(fā)出點(diǎn)火信號的功能外，還應滿(mǎn)足以下幾點(diǎn)要求2。

(1)抗干擾能力強

氣袋系統若發(fā)生誤點(diǎn)爆，不僅會(huì )對乘員造成驚嚇，甚至可能引發(fā)事故，因此必須有很高的抗干擾能力。如汽車(chē)受到粗糙路面干擾時(shí)會(huì )產(chǎn)生較大的減速度，系統要能識別出這種狀況，不點(diǎn)燃氣袋。

(2)高可靠性與工作穩定性

由于汽車(chē)的工作環(huán)境復雜以及不允許出現點(diǎn)火失敗的工作要求，氣袋控制系統必須具有較高的可靠性與穩定性。另外，碰撞后，電源可能首先被撞壞，因此要求系統能在掉電后繼續工作數百毫秒。

(3)結構緊湊

整個(gè)系統除了要滿(mǎn)足上述要求外，還要盡量減小體積，少用元器件，以減小系統的復雜程度，提高可靠性。同時(shí)也可減少系統的耗電量，以盡量維持掉電后的工作。

1.2 控制系統總體方案

本控制系統由硬件和軟件兩部分組成。圖1是控制系統的組成框圖。

氣袋控制系統硬件由兩部分構成，一部分是車(chē)載部分的電子控制單元，包括控制單片機、傳感器、點(diǎn)火電路、指示燈電路等；另一部分是地面部分，包括串行通訊電路和計算機系統，以及打印機等后處理設備。

相應于硬件部分，控制系統軟件也由兩部分組成，一部分是單片機部分，包括實(shí)時(shí)采集與控制軟件和聯(lián)機通訊軟件；另一部分是微機部分，包括聯(lián)機通訊軟件和后續數據處理軟件。

氣袋控制系統工作過(guò)程是：將系統固定于汽車(chē)上，上電后系統開(kāi)始工作，在點(diǎn)爆氣袋、記錄事故數據后或系統自檢出現故障時(shí)，由上位機(微機)通過(guò)RS-232接口和控制系統進(jìn)行通訊，讀取碰撞記錄、故障記錄并進(jìn)行分析處理。

1.3 控制系統硬件

電子控制單元是整個(gè)控制系統的重要硬件，負責系統的管理、電源、加速度測量、氣袋點(diǎn)火驅動(dòng)、指示燈顯示、數據采集等功能。

1.3.1 總體方案

氣袋控制系統硬件結構框圖如圖2所示。電控單元部分由電源、微處理器、傳感器及濾波、點(diǎn)火及其檢測電路、氣袋檢查電路等部分組成?？紤]到系統與外界的聯(lián)系，還要有指示燈及通訊接口。