能式汽車安全氣袋控制系統的設計方案

在我國，隨著汽車的普及，交通事故及傷亡人數也在逐年上升。如何在發生汽車碰撞事故時，有效地保護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裝置--安全氣袋可以有效地保護乘員，已經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，顯示了它的實用性。作為氣袋系統核心部件的控制系統是各生產廠家嚴格保密的核心技術，因此研制自己的控制系統就成為我國發展汽車安全氣袋、解決乘員保護問題的關鍵。

氣袋控制系統的任務是準確判斷出事故的碰撞強度，并點爆氣袋。控制系統主要有機械式、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。現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行計算，認為發生了碰撞并且達到一定強度時，輸出點火脈沖引爆氣體發生器，迅速產生大量氣體充滿氣袋3。智能控制系統的控制算法由軟件實現，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法實現的功能。

本文在對國外先進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，并對其進行了臺車和實車試驗，證明該控制系統可以準確地判斷撞車事故，點爆氣袋。

1 控制系統設計

1.1 氣袋控制系統的要求

由于工作任務的特殊性，汽車安全氣袋控制系統除了必須具備點火判斷、發出點火信號的功能外，還應滿足以下幾點要求2。

(1)抗干擾能力強

氣袋系統若發生誤點爆，不僅會對乘員造成驚嚇，甚至可能引發事故，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會產生較大的減速度，系統要能識別出這種狀況，不點燃氣袋。

(2)高可靠性與工作穩定性

由于汽車的工作環境復雜以及不允許出現點火失敗的工作要求，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

整個系統除了要滿足上述要求外，還要盡量減小體積，少用元器件，以減小系統的復雜程度，提高可靠性。同時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，一部分是車載部分的電子控制單元，包括控制單片機、傳感器、點火電路、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，包括實時采集與控制軟件和聯機通訊軟件；另一部分是微機部分，包括聯機通訊軟件和后續數據處理軟件。

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

1.3 控制系統硬件

電子控制單元是整個控制系統的重要硬件，負責系統的管理、電源、加速度測量、氣袋點火驅動、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、點火及其檢測電路、氣袋檢查電路等部分組成。考慮到系統與外界的聯系，還要有指示燈及通訊接口。