能式汽車安全氣袋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

在我國，隨著汽車的普及，交通事故及傷亡人數(shù)也在逐年上升。如何在發(fā)生汽車碰撞事故時(shí)，有效地保護(hù)乘員生命就成為迫切需要解決的問題。作為與安全帶配合使用的一種保護(hù)裝置--安全氣袋可以有效地保護(hù)乘員，已經(jīng)在歐美等國得到普及，成為保護(hù)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(tǒng)核心部件的控制系統(tǒng)是各生產(chǎn)廠家嚴(yán)格保密的核心技術(shù)，因此研制自己的控制系統(tǒng)就成為我國發(fā)展汽車安全氣袋、解決乘員保護(hù)問題的關(guān)鍵。

氣袋控制系統(tǒng)的任務(wù)是準(zhǔn)確判斷出事故的碰撞強(qiáng)度，并點(diǎn)爆氣袋。控制系統(tǒng)主要有機(jī)械式、模擬電子式、智能式幾種1。第一、二代的機(jī)械式和模擬式控制系統(tǒng)，由于結(jié)構(gòu)的局限，靈活性有很大限制，應(yīng)用正在減少?，F(xiàn)在大部分系統(tǒng)都采用第三代的帶微處理器的智能控制系統(tǒng)。它使用單片機(jī)對(duì)電子式加速度傳感器測(cè)得的信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，認(rèn)為發(fā)生了碰撞并且達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，輸出點(diǎn)火脈沖引爆氣體發(fā)生器，迅速產(chǎn)生大量氣體充滿氣袋3。智能控制系統(tǒng)的控制算法由軟件實(shí)現(xiàn)，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(jì)算機(jī)通訊等前兩代控制系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)的功能。

本文在對(duì)國外先進(jìn)控制系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上，提出了智能式控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)其進(jìn)行了臺(tái)車和實(shí)車試驗(yàn)，證明該控制系統(tǒng)可以準(zhǔn)確地判斷撞車事故，點(diǎn)爆氣袋。

1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 氣袋控制系統(tǒng)的要求

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

(1)抗干擾能力強(qiáng)

氣袋系統(tǒng)若發(fā)生誤點(diǎn)爆，不僅會(huì)對(duì)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。如汽車受到粗糙路面干擾時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的減速度，系統(tǒng)要能識(shí)別出這種狀況，不點(diǎn)燃?xì)獯?/P>

(2)高可靠性與工作穩(wěn)定性

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

(3)結(jié)構(gòu)緊湊

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

1.2 控制系統(tǒng)總體方案

本控制系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成。圖1是控制系統(tǒng)的組成框圖。

氣袋控制系統(tǒng)硬件由兩部分構(gòu)成，一部分是車載部分的電子控制單元，包括控制單片機(jī)、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(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以及打印機(jī)等后處理設(shè)備。

相應(yīng)于硬件部分，控制系統(tǒng)軟件也由兩部分組成，一部分是單片機(jī)部分，包括實(shí)時(shí)采集與控制軟件和聯(lián)機(jī)通訊軟件；另一部分是微機(jī)部分，包括聯(lián)機(jī)通訊軟件和后續(xù)數(shù)據(jù)處理軟件。

氣袋控制系統(tǒng)工作過程是：將系統(tǒng)固定于汽車上，上電后系統(tǒng)開始工作，在點(diǎn)爆氣袋、記錄事故數(shù)據(jù)后或系統(tǒng)自檢出現(xiàn)故障時(shí)，由上位機(jī)(微機(jī))通過RS-232接口和控制系統(tǒng)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(tǒng)硬件

電子控制單元是整個(gè)控制系統(tǒng)的重要硬件，負(fù)責(zé)系統(tǒng)的管理、電源、加速度測(cè)量、氣袋點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)、指示燈顯示、數(shù)據(jù)采集等功能。

1.3.1 總體方案

氣袋控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)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(cè)電路、氣袋檢查電路等部分組成。考慮到系統(tǒng)與外界的聯(lián)系，還要有指示燈及通訊接口。