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安全气囊的发展与应用新

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28

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目录
前言
1、汽车安全气囊概况
1。1、汽车安全气囊基础概述
1。2、汽车安全气囊发展史
1.3、汽车安全气囊的工作原理及结构
1。4安全气囊系统的分类
2、汽车安全气囊存在的问题及改进
2。1、安全气囊的结构原理
2.2、安全气囊使用过程中存在的缺陷
2.3、对现有安全气囊的改进思考
2。4、安全气囊的改进和引用
3、安全气囊的控制分析方法
3.1、
3。2、安全气囊系统的检修
4、汽车安全气囊的改进和引用
4.1、磁电式传感器的采用分析
4。2、智能化控制系统采用分析
4。3、乘员探测系统的选择分析
4。4、气体发生器的多元化发展
5、汽车安全气囊的发展趋势
5.1、安全气囊的智能化
5。2、安全气囊的小型化
5.3、环境保护型安全气囊
6、总结
7、参考文献

安全气囊的发展与应用
摘要:随着高速公路的发展和汽车性能的提高，汽车的行驶速度越来越快，特别是由于汽车拥有量的迅速增加，交通越来越拥挤，使得事故更为频繁，所以汽车的安全性就变得尤为重要。以此汽车的安全也就随之产生,随后很快的出现了一系列的汽车安全系统。汽车的安全性分为主动安全和被动安全两种，主动安全是指汽车防止发生事故的能力，被动安全是指在万一发生事故的情况下，汽车保护乘员的能力。当汽车发生事故时，对乘员的伤害是在瞬间发生的。例如,以车速50公里/时进行正面撞车时，其发生时间只有十分之一秒左右.为了在这样短暂的时间中防止对乘员的伤害，必须设置安全装备，目前主要有安全带、防撞式车身和安全气囊防护系统 (SupplementalInflatableRestraintSystem，简称SRS）等. 由于很多事故是难以避免的,因此被动安全性也非常重要，安全气囊作为被动安全性的研究成果，由于使用方便,效果显著，造价不高,得到了迅速的发展和普及.现在，世界上许多汽车制造厂及专业生产厂都在设计和生产安全气囊。今天的气囊已经发展到可以在任意方向的碰撞中（包括侧向碰撞）起保护乘员头部、躯干和膝部的作用。此外还会向智能化、小型化、多样化、无污染的方向发展的趋势。本文为互联网收集,请勿用作商业用途本文为互联网收集，请勿用作商业用途
关键词：安全气囊，技术，应用，发展
前言 车辆是现代道路交通的主要运行工具，是道路交通系统的重要组成元素，也是人们生命安全的重要把保证要素。随着经济技术的发展和人民生活水平的提高，城市化的发展和科学技术水平在交通运输领域中的应用，汽车已在全球范围内迅速普及,并成为人类社会经济生活不可缺少的工具，交通的进步与发展给人类带来了数不尽的生活便利、经济效益和社会繁荣，但也给道路带来很大的压力和问题，交通工具的使用导致交通事故的频繁发生也给人类带来灾难，使人类蒙受了难以计数的损失，交通事故已成为当今社会的一大公害。在许多国家，由交通事故引起的人员伤亡数比火灾、水灾和意外爆炸等事故造成的伤亡总数和还要大得多。从经济损失方面看也是如此,中国的火灾经济损失只相当与交通事故经济损失的10%，因此，为了更大限度地减少经济损失、人员伤亡、事故次数等，人们通常会对汽车的车身结构、安全带、制动性、转向性等方面进行考虑、改进和设计，以减轻乘员伤害的各个部件着手,已得到最佳的乘员保护效果。本文正是以此为出发点来谈谈安全气囊对对车上乘员的保护及其发展与应用的。
1、汽车安全气囊概述
发生交通事故时，汽车不可避免的要发生碰撞。汽车发生碰撞全过程分为两个阶段：没有人参与的汽车与汽车或汽车与障碍物之间的碰撞作为碰撞的第一阶段。碰撞第一阶段必然导致汽车产生减速度,车内人员由于惯性就会以一定的加速度向撞击发生的方向运动，如果这个加速度足够大，将造成人员与车内构件相碰,把这个碰撞叫碰撞的第二阶段，即伤人阶段。安全气囊的作用即在碰撞的第一阶段和第二阶段之间，迅速在车内人员与汽车构件之间产生一个充满气体的气垫，在碰撞过程中通过气囊的阻尼排气等过程吸收乘员的动能，使碰撞的第二阶段得以减缓，以减轻碰撞对人员的伤害程度.安全气囊属于汽车乘员“被动安全性保护装置”.其中安全带在被动保护过程中起主要作用，而安全气囊属于辅助约束系统（Supplemental Restraint System），即SRS.
气囊做为车身被动安全性的辅助配置，日渐受到人们的重视。当汽车碰撞后，乘员与车内构件尚未发生“二次碰撞前”迅速在两者之间打开一个充满气体的气垫，使乘员因惯性而移动时“扑在气垫上"从而缓和乘员受到的冲击并吸收碰撞能量，减轻乘员的伤害程度.
安全气囊分布在车内前方（正副驾驶位）,侧方（车内前排和后排）和车外三个方向。在装有安全气囊系统的容器外部都印有Supplemental Inflatable Restraint System，简称SRS)的字样,直译成中文，应为“辅助可充气约束系统"。英文名称中强调了安全气囊是辅助性的设备,应该与安全带配合工作才能起到最佳的保护作用.可惜的是中文名称中忽略了这一点，容易给用户带来误解，以为仅靠安全气囊就能获得良好的保护效果。其实，若不配合安全带使用的话，在某些情况下,安全气囊展开时会对乘员造成不必要的伤害.在正驾驶位的气囊装在方向盘的中间位置，副驾驶位的安全气囊安装在正前方的平台内部，在意外发生的瞬间可以有效的保护驾驶员和副驾驶位乘员的头部和胸部，因为正面发生的猛烈碰撞会导致车辆前方大幅度的变形，而车内乘员会随着这股猛烈的惯性向前俯冲，造成跟车内构件的相互撞击,另外车内正驾驶位置的安全气囊可以有效的防止在发生碰撞时方向盘顶到驾驶者的胸部，避免致命的伤害。文档为个人收集整理，来源于网络个人收集整理，勿做商业用途
侧面气囊系统是保护汽车遭侧面碰撞以及车辆翻滚时乘员的安全一般安装于车门上在车辆遭到侧面碰撞会导致车门严重变形，以至于无法开启车门，车内乘员被困于车内，侧面安全气囊可以有效的保护车内驾乘人员来自侧面撞击导致的腰部,腹部，胸部外侧，以及胳膊的伤害，保证身体上肢的活动能力和逃生能力。
随着整车被动安全重要性的深入人心,在一些高档豪华车中车现了高达30几个气囊从颈部、膝部、甚至是在车顶的两侧会配有两条管状气囊，在意外情况发生时能够有效的缓解来自车顶上方的下压力，配合侧面气帘能够有效的保护乘客的头部和颈部.膝盖部分的气囊位于前排驾驶座椅内，一旦打开能够有效保护后排乘客的腰下肢体部位，从而也能缓解来自正面碰撞的前冲力。
车外气囊系统又叫保险杠内藏式气囊。当汽车在正面碰撞行人时,气囊迅速向前张开和向两侧举升,托起被撞行人同时防止行人跌向两侧。目前车外气囊系统正处于研制阶
1.1、 汽车安全气囊基础概述
车辆的被动安全性是指车辆在发生事故的过程和之后，如何保证乘员不受伤害或最大限度减少伤害程度的能力。被动安全性包括车辆的耐撞性能、抗翻滚性能,乘员的约束系统、系能结构，不同车辆碰撞相容性问题和碰撞后的紧急撤离等.车辆主动安全性的提高，有助于减少事故的发生，但无法避免。当事故发生时，如何最大限度地降低事故带来的损失，减少乘员损伤,往往更加重要。因此，人们常考虑从汽车的被动安全部件,如车身结构、安全带、安全气囊、吸能式转向柱、座椅、头枕及内饰件等方面考虑，来减轻对乘员伤害的程度。
1。2、安全气囊的设计思想
在汽车发生碰撞后，乘员与车内构件碰撞前,迅速在二者之间打开一个充满气体的气垫,使乘员扑到气垫上,达到减轻乘员伤害程度的目的。
1。3、汽车安全气囊发展史
1。3.1 国外汽车安全气囊的发展
安全气囊的使用已有近30年的历史，它对减少撞车伤亡有不可替代的作用。美国“高速公路安全保险机构"的报告指出,装有安全气囊的汽车在撞车时,死亡人数减少了23％.新泽西某一医院整形外科在4年时间里对2300起事故作了研究后认为，配有安全带和安全气囊的驾驶员在车祸中面部受伤减少了75％，而这主要是安全气囊的功劳。可见，安全气囊能够在交通事故中起到很大的保护作用。
最早发展安全气囊系统的国家是美国。目前，已在北美、欧洲、日本等发达国家和各地区流行，但只有在美国以立法的形式强制安装.
1953年8月,John ·W·He·Trick首次提出了“汽车用安全气囊防护装置"，并获得了题为“汽车缓冲安全装置（Safety Cushion Assembly For Automotive Vehicles）”的美国专利US2649311。他在1952年的一次事故后，萌发了设计撞车安全装置的想法。在一次事故中,他为躲避一个障碍物而猛打方向盘,并进行制动,他和妻子都用手臂本能地保护坐在前座中间位置上的女儿.这次事故后他意识到必须有一个更好的装置来保护乘员,两周之后他绘好了设计图纸交给了代理人，这份图纸确定了今天安全气囊的雏型.
但由于当时技术水平及人们观念的限制，未被广泛接受或认可，当时的美国人更倾向于安装安全带。而当意识到只有不到15％的汽车驾驶员和乘员使用安全带时，60年代末，美国高速公路行车安全管理局(NHTSA）开始顾虑汽车厂商发展安全气囊。
70年代,美国通用、福特，德国奔驰、日本丰田等汽车公司以及美国MONTON公司、TRW公司、德国TEMIC公司、ICT研究院、日本DAICEL公司、瑞典AUTOLIV公司等均开始投入大量资金和人力研究与发展安全气囊，其中1971年5月德国的一个研究小组成功地将火箭推进技术应用于汽车安全气囊。这些综合力量使安全气囊的研究与发展进入了一个全新的发展阶段。
1973年美国通用汽车公司开始出售可供顾客选配的汽车气囊系统。
1984年，NHTSA在著名的“联邦机动车安全标准"FMVSS(Federal Motor Vehicle Safety Standard） 208条《乘员碰撞保护》中增加了安装气囊的要求，这为安全气囊的发展和使用提供了一个明确的法则及指导方向。
1993前后，美国政府立法规定从1995年9月1日以后制造的轿车前排座均应装备安全气囊。另外，还要求，1998年以后的新轿车都装备驾驶者和乘客用的安全气囊。
安全气囊在近几年得到飞速发展，价格大幅下降,装备安全气囊的轿车从过去的中高级轿车向中低级轿车发展。同时有些轿车前排安装了乘客用安全气囊（即双气囊规格），乘客用安全气囊与驾驶员用安全气囊相似。只是气囊的体积要大一些，所需的气体也多一些而已.进入90年代以来,安全气囊的安全性已经被人们普遍接受，并被视为一种现代化和高档次的安全装置。但是，对于驾驶员和乘员来说，安全驾驶才是第一位的，这是任何先进的安全装置都无法替代的。
1.3。2国内汽车安全气囊的发展
我国对汽车安全气囊的研究起步较晚。上个世纪 80 年代末我国的一些汽车碰撞安全和军工专家才开始关注汽车安全气囊的研究和发展。
随着世界汽车进军我国，我国的汽车工业迎来了前所未有的发展契机。1992 年，我过自行研制的 FS-01 安全气囊通过撞车试验.我国的政策法规也对我国汽车工业的发展提供了良好的发展空间。
在我国“九五"规划期间和“十五”规划中， 国家经贸委和汽车行业将安全气囊列为我国汽车零配件三大重点发展项目( 电子喷油系统、防抱死制动系统和安全气囊系统) 之一, 尤其是在 1999 年 1 0 月 28 日， 国家机械工业局发布《关于正面碰撞乘员保护的设计规则》（ CMVDR294) 。这个设计规则明确提出对汽车乘员在发生汽车碰撞时的安全标准.所述的安全要求。CMVDR294 的发布间接地对汽车配置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个进步, 同时也对安全气囊的研究与发展指明了正确的方向和注入了新的活力.
在十多年的研究与发展过程中， 国内许多大学与事业公司的研究与产品已初具基础， 其中部分研究与技术已接近国际水平.清华大学的黄世霖等人在汽车碰撞实验研究中, 系统地研究了多种国产汽车中安全气囊的匹配技术对汽车安全气囊的点火控制模拟、汽车碰撞的过程模拟和实验验证以及有关软件在汽车安全气囊系统设计中的应用等方面作了大量工作, 对国内的汽车安全气囊研究具有重要的指导作用.
2000年以来，我国安全气囊市场需求平均每年都有超过200％的速度在增长，到2004年我国安全气囊市场总配套量接近400万套。目前，国内生产安全气囊企业有近20家，2004年产量超过200万套,安全气囊的国产化率超过50%。国内安全企业的生产和配套市场基本上分外资企业和国产企业两大阵营.外资企业主要以 Autoliv 、Plast、T akawa、Mobis 等为代表,国内80%以上的安全气囊由他们生产，外资企业占据着我国安全气囊的中高端配套市场。国产企业主要是以锦州锦恒、东方久乐、上海比亚迪等为代表，他们国内安全气囊的产量只占15％左右，主要在一些国产化的经济型乘用车有所配套。我国安全气囊在经历安全气囊的进口高峰后，进口安全气囊的高速增长是势头已经跌落，2005年上半年已经出现进口负增长。目前，进口安全气囊在国内配套市场所占比重不到一半。2004年底开始,跨国安全气囊企业相继在中国投资气囊组件的生产，加强了安全气囊上游零部件本地化供应配套的能力。到2007年，我国80%以上的安全气囊组件将实现本地化生产.目前,我国安全气囊零部件ECU、气体发生器、气袋、布料的国内采购率只有5%左右,气囊组件配套还有很大的发展空间.文档为个人收集整理，来源于网络本文为互联网收集,请勿用作商业用途
1。3、汽车安全气囊的工作原理及结构
驾驶员处的安全气囊是存放在方向盘衬垫内,因此,当您看见方向盘上标有"SRS” 或"Airbag”字样，就可知此车装有安全气囊.
1。3.1 汽车安全气囊的组成及作用
安全气囊系统主要由传感器、微处理器（ECU）、气体发生器和气囊等主要部件组成。
传感器和微处理器用以判断撞车程度，传递及发送信号;气体发生器根据信号指示产生点火动作，点燃固态燃料并产生气体向气囊充气，使气囊迅速膨胀.气囊装在方向盘毂内紧靠缓冲垫处，其容量约 5 0 至 90 升不等，做气囊的布料具有很高的抗拉强度，多以尼龙材质制成,折叠起来的表面附有干粉，以防安全气囊粘着在一起在爆发时被冲破;为了防止气体泄漏，气囊内层涂有密封橡胶;同时气囊设有安全阀，当充气过量或囊内压力超过一定值时会自动泄放部分气体,避免将乘客挤压受伤；气囊中所用的气体多是氮气。
SRS中电控系统中的传感器，按其功能可分为碰撞强度传感器和防护碰撞传感器；而碰撞强度传感器按其安置位置又可分为包括左前碰撞传感器，右前碰撞传感器和中央碰撞传感器的前碰撞传感器和中心碰撞传感器两种。
碰撞传感器和防护碰撞传感器串连在一起，其功能都是检测车辆发生碰撞时的惯性力或减速度值，并把信号传输给 srs 的 e cu。所不同的是，碰撞强度传感器是用来检测车辆发生碰撞时所受碰撞的激烈程度，其信号是供系统的控制单元判断是否引爆点火剂 而使气体发生剂给气囊充气；而防护碰撞传感器则是防治碰撞强度传感器短路而导致安全气囊误膨开,其信号是供控制单元判断是否发生碰撞。
ECU为一独立安装的控制系统，它不与其他系统的控制单元合用,其功能是接受个传感器发来的信号并判断是否引爆使气囊膨开。
1.3。2汽车安全气囊的工作原理
1.2安全带与安全气囊
汽车被动性安全装置主要有安全带和安全气囊。实验表明安全带对乘员有良好的约束力，可以防止乘员被惯性力甩离座位，并且在汽车发生碰撞时能够吸收由惯性力所产生的大部分能量。但在汽车碰撞实验分析中,发现安全带对乘员，特别对驾驶员的头部、胸部以及膝部所能提供的保护是很薄弱的.而安全气囊则对驾驶员头部、胸部以及膝部的保护效果特别明显，大大地减少了乘员的死亡率和减轻了乘员的损伤程度。
值得指出的是,安全气囊只是辅助保护系统，需要佩带安全带才能起到预想的保护效果。交通事故统计数据表明，“三点式安全带+安全气囊"的防护效果最好,其有效保护率高达60％；仅使用安全带的情况下，有效保护率为43～49％;而仅使用安全气囊,有效保护率急剧下降到18％。引用上述统计数据有助于我们消除两个误区：第一·安全气囊不是万能的；第二·佩带安全带十分重要。现在人们的统一认识是：必须通过强制措施提高安全带的佩带率；在低速碰撞中，安全气囊的展开反而会增加意外伤害的可能性而降低保护效果；在中等或严重程度的碰撞事故中,安全气囊对乘员有明显的保护作用。一般说来，车内乘员如果未系安全带的话，在速度为20km/h左右的固定壁障碰撞中就会受到严重伤害；而系了安全带的乘员，在30km/h的固定壁障碰撞中才会受到严重伤害。下图为安全带与安全气囊对驾驶员和乘员的安全防护作用的比较。
图1安全带与安全气囊对驾驶员和乘员的安全防护作用的比较
项 目
安全带系统
安全气囊系统
安全保护范围
对乘员能够提供各种碰撞事故和滚翻事故的全方位保护
在汽车发生严重的正面碰撞和侧面碰撞时，对乘员提供头部和胸部有效的保护
装备的可靠性
可以随时对系统的零部件故障进行检查
依靠诊断装置进行一般故障检查，但无法进行系统零部件的无损检查
装备的方便性
需要佩带和解开安全带，即使采用自动安全带，对乘员的行动有很大的约束，可以防止乘员从座位上甩出，乘员的碰撞范围较小
对乘员无任何约束，但在汽车发生碰撞时，乘员可能会甩出座椅在很大的范围内与车内装备发生碰撞
维修的方便性
安装、维修、更换都很方便
维修较复杂，如零部件出现大的故障，则要更换全套安全气囊系统
使用的普及性及成本
普及容易，成本低廉,不需要提高汽车总造价
正在普及驾驶员和前排座安全气囊，并作为汽车标准装备装车，但造价高。其他形式的安全气囊暂时为选装件
发展方向
电子控制安全带预收紧（与安全气囊电子控制系统统一控制）
多方位、多个气囊的电子控制的安全气囊系统；智能安全气囊系统
2。安全气囊控制系统的组成及工作原理
2.1 控制系统的组成
汽车安全气囊控制系统是由传感器和电子控制器所组成,如下图：
传感器
电子控制器
气体发生器
气囊
控制系统模块
气囊组件模块
其中比较常见的传感器有电子传感器,机电式传感器,机械式传感器，新型传感器，中央传感器和安全传感器六种类型。而电子控制器则包括微处理器，信号输入和输出系统，安全气囊系统电源，警告和诊断系统，辅助组成五大部分组成。下面从传感器开始介绍安全气囊控制系统的组成。
一·传感器
在安全气囊控制系统中,普遍采用了传感器来感知汽车在发生碰撞时的信号，检测汽车在发生碰撞时的碰撞强度,一旦碰撞强度达到或超过设计所允许的强度后，各个传感器立即起作用，同时产生和输出一系列被碰撞的信号，这些碰撞信号传输给中央电子控制器，由中央电子控制器中的微处理器来进行处理和判断，决定是否引爆安全气囊。汽车安全气囊控制系统中所采用的传感器,主要类型为惯性加速度传感器，正常情况下，依靠弹性元件使传感器保持在断开状态，当汽车发生碰撞时，惯性元件克服弹性元件的阻力，使传感器立即被接通并产生碰撞信号。
按照碰撞传感器的功能和使用情况不同，传感器可分为碰撞传感器、中央传感器和安全传感器等.碰撞传感器可以装在汽车的前部和侧面，通过直接感知碰撞作用力或从车身结构件的变形,来检测汽车在发生碰撞时的碰撞强度。中央传感器是用来检验和判断由传感器输入的碰撞信号。安全传感器则起着保险作用,可以防止在汽车紧急制动、跨越凹坑或低于规定强度等条件时，因产生强烈振动而引起的“误判”。
几乎所有的传感器对温度都非常敏感，必须保证传感器能够在相当大的温差范围内都能够正常稳定地工作，保证其可靠性。另外传感器应尽量地布置在温度变化较小的部位，或采取一定的隔热措施.
二． 电子控制器
安全气囊的中央电子控制器（Electronic Control Unit）是以微处理器为核心的控制系统,主要组成部分见图3。
不同的国家、不同的汽车生产厂家以及研究部门,在不同时期、不同的车型上，开发和设计了多种多样的中央电子控制器,随着技术的不断进步，中央电子控制器也不断地改进和完善。安全气囊中央电子控制器一般由微处理器，信号输入输出系统，安全气囊系统电源,警告和诊断系统，辅助组件构成.下面介绍各组成部分的主要功能。
图3 ECU的结构框图
1. 微处理器
微处理器是中央电子控制器的核心，担负安全气囊的系统控制、信号处理和判断、发生引爆电脉冲等重要控制工作。在微处理器中有安全气囊的控制软件，还包括A/D转换器、串行接口、定时器、信息储存器、RAM、ROM、EEPROM等，它具有以下主要功能：
（1）控制碰撞传感器、中央传感器和安全传感器输入的电信号,对减速信号进行处理、筛选和判定，防止因紧急制动、通过沟堑或低速碰撞等引起安全气囊的误爆.
（2)将碰撞传感器、中央传感器和安全传感器输入的电信号与微处理器控制软件中已储存的计算程序和数据进行对比和评估，判断是否需要引爆安全气囊，并确定引爆的时间。如果判断与确定无误，则适时地发出安全气囊引爆的电脉冲，同时起动安全带卷收器锁紧安全带,对乘员产生约束力。自动控制安全气囊引爆的限值，对没有佩带安全带的乘员，提供最佳保护.
(3）在安全气囊点火引爆电路接通后，立即将有关安全气囊的工作全过程、故障方式和故障持续时间的信息，储存到储存器中，记录当前的故障代码。
（4）通过信号系统和诊断器,对整个安全气囊控制系统内部和外部的功能进行检测和监控,并对安全气囊系统零部件进行诊断。
2. 信号输入输出系统
信号系统负责输入传感器的信号、输出安全带锁紧信号、安全气囊引爆信号、灯光报警信号和音响报警信号等。信号系统分布在汽车的各个部位上，依靠导线和各种插接器来连接。
（1）输入信号装置有：碰撞传感器、中央传感器和安全传感器。按照碰撞传感器、中央传感器和安全传感器的逻辑控制原理，在汽车受到碰撞时产生碰撞信号，并立即输入到中央电子控制器中。
（2）输出信号装置有:驾驶员用安全气囊引爆电路、前排座乘员用安全气囊引爆电路以及其他安全气囊的引爆电路等。它们按照中央电子控制器的指令引爆安全气囊,倘若只装备驾驶员用安全气囊,则只需要一套安全气囊引爆电路.如果装备有多个安全气囊系统，则需要多个安全气囊引爆电路。在中央电子控制器的控制下，每条引爆电路都可以单独激发，也可以在中央电子控制器的控制下按一定顺序进行激发，并在各个安全气囊引爆激发之间,设置预定的延迟响应时间。另外，还对安全带卷收器发出锁紧信号.
3. 安全气囊系统电源
蓄电池是安全气囊系统的主要电源，只要汽车在碰撞时不损坏蓄电池，仍然由蓄电池供应所需电流。另外，在安全气囊系统中还必须设置辅助电源（应急电源），保证在汽车发生碰撞、蓄电池被损坏时，安全气囊系统仍然正常工作。辅助电源包括一个直流稳压器和一个电容储能器。
直流稳压器是起稳压和过压保护作用的集成稳压装置，它具有比较、放大和调节的功能。通常产生一个低压（5V）线性电源作为安全气囊系统的工作电源，当加在中央电子控制器上的电压过高时，稳压器便自行调节，保证提供系统稳定的电压，使系统能够正常工作，不会因电压过高而引起“误爆”.
电容储能器是利用电容来储能，一般在安全气囊系统接通电源后10ms时间内，电容器即充电.在轿车发生碰撞时，蓄电池被破坏失去主电源后，电容储能器还能保证在100ms的时间内为安全气囊系统提供电能。在安全气囊引爆后，电容储能器仅仅能够再提供10ms左右时间的电能。因此，必须是在蓄电池保持完好的条件下，中央电子控制器才能将有关安全气囊工作的全过程进行监控，并将安全气囊有关信息储存到储存器中，同时记录当前的故障代码。
4. 警告和诊断系统
安全气囊系统的监控系统一般有警告灯和诊断器.
（1）警告灯
警告灯位于仪表板内,符号为“Air Bag”，其功用一是故障提示，二是显示故障代码。当点火开关置于ACC或ON位置时，警告灯闪亮6s，这段时间内，ECU中对系统进行自检，即向中央气囊传感器、微处理器以及点火电路输出模拟信号，以检查信号响应是否正确.若响应正确，则说明系统工作正常,警告灯闪亮6s后熄灭。若出现异常响应，则警告灯在6s过后仍然闪亮，提示人们应进行修理。
(2）诊断器（TDCL)
TDCL 是 Total Diagnostic Communication Link的缩写，它与ECU各引脚相连，ECU有几个引脚，TDCL也相应有几个插口，另外还增加A、B两个插口用于诊断置零（即清除故障代码）TDCL的作用是激活诊断系统,对安全气囊系统进行自检,见图4。

图4　诊断器插口
1．AB插口 2．Tc插口 3．E1插口 4．Tc与E1端子跨接导线
5。辅助组成
除了以上主要的组成部件外,还有一些辅助单元或模块，分别如下:
(1）比较器定时电路。负责监测微处理器，当微处理器失效,它会使警告灯以3Hz频率闪亮，提出警告.（2)串行通讯接口.供与外界装置双向通讯用.
(3)点火电压生成电路和点火储能电路。为气体发生器的激发提供电流。供气体发生器激发的点火电源有两个：一个是直接取自车上的蓄电池,另一个是由点火储能电路提供。若碰撞中未及点火之时，ECU至蓄电池的连接被切断，则只能靠点火储能电路供电。
（4)气囊点火电路。负责向引发器发出引发电流。气囊点火电路都有自己的储能单元,ECU点火输入端接通最低工作电压之后10s，点火电路便可完成储能。
（5）测试电路。负责检测气囊点火电路和气体发生器有关电路的故障状态。
(6）低压开关状态监测电路。应用于混合式气体发生器.
2.2 控制系统的控制原理
由于汽车生产厂家不同和汽车型号、结构不同,安全气囊控制系统布置方式也有所不同。其中主要的布置方式有多点式安全气囊控制系统，单点式安全气囊控制系统，两点式安全气囊控制系统和防侧撞安全气囊控制系统.虽然布置方式不相同，但是控制原理是一样的.其控制原理如下:
安全气囊控制系统的动作信号是由碰撞传感器、中央传感器和安全传感器来产生,然后由中央电子控制器来判断各个传感器输入的信号。安全气囊的引爆过程是根据运动学的规律，用力学方法对碰撞加速度强度进行计算，确定碰撞加速度强度的平均值，储存在中央电子控制器的微处理器中。
中央电子控制器接收到碰撞传感器的信号，并经过与微处理器中储存的加速度平均值相比较和认定，如果达到或超过储存加速度平均值，中央电子控制器才能发出电脉冲来引爆安全气囊.避免了由于汽车紧急制动、通过不平路面以及通过沟堑时产生的强烈振动，发生“误爆"而引起不良的后果。

2。3 安全气囊的工作原理
一． 安全气囊组件
安全气囊组件有气体发生器和气囊。
(1）气体发生器 气体发生器是气囊组件中非常重要而又复杂的一部分。该装置最突出的特点是燃爆品，在极短的时间内可使环境发生剧烈变化。是安全气囊控制系统的执行元件,它能否按照系统控制的要求及时引爆，是能否对驾驶员或乘员提供安全保护的关键。气体发生器可以分为燃料燃烧式和储气燃烧式两种。气体发生器主要由外壳、雷管（机械式和电子式）、增压剂、气体发生剂以及过滤器等部分组成。在气体发生器总成中，过滤装置起过滤和冷却作用，防止高温气体灼伤乘员，并防止燃烧中的微粒子弹出，造成对乘员的伤害。
(2)气囊 气囊是安全气囊系统的核心部件,气囊的用途不同时，气囊的形状、结构、容积、充气的速度、充气的压力等都有所不同。
图5是根据安全气囊的功能要求，对其编织物材料物理性能的具体要求。

为了实现安全气囊的可控制充气过程,设计了有阻尼作用的气囊。在气囊的内表面缝制阻尼带,引导安全气囊在展开时，加速向侧面膨胀，以避免安全气囊自由地展开。或采用其他方式对高压气体产生阻尼作用。
在气囊的背面设置排气孔和排气缝隙，或设置一些通气孔，来减少固体燃料爆炸时的压力,缓和对乘员的冲击力。气囊在充气后，在排气孔和排气缝隙，或通气孔不断地排出高压气体的过程中，吸收碰撞时的能量，直到气囊完全瘪塌为止。
在气体发生器总成中，过滤装置起过滤和冷却作用,防止高温气体灼伤乘员，并防止燃烧中的微粒子弹出，造成对乘员的侵害.
二． 安全气囊的工作过程
由于车辆型号和安全气囊的种类不同，安全气囊的工作过程受到多种外界因素的影响。但是其工作过程大体上是相同的。
安全气囊的作用过程如下：碰撞→碰撞传感器→电子控制器→(电脉冲）→气体发生器→气囊展开→乘员保护。汽车发生正面碰撞时驾驶员的安全气囊展开过程如图1所示（其中具体时间与多种因素有关，图示时间仅供参考）：
以图1为例，从汽车开始碰撞计时：
a．0～10ms：在汽车特定的敏感部位处，装置碰撞传感器。碰撞传感器受到足够的碰撞冲量作用时,在10ms的瞬间内，将触发信号输送到中央电子控制器.
b．10～20ms：在中央电子控制器中，主要有对安全气囊系统进行监测和控制的微处理器，能够对传感器输入的触发信号立即进行计算、比较和判断。如果碰撞冲量超过预先的设定值，中央电子控制器立即释放一个电脉冲火花，使气体发生器中的雷管急速爆炸。
c．20~60ms：雷管的爆炸击穿装气体发生器的燃料盒，将固定燃料点燃并产生高温、高压气体(氮气），快速地经过滤器过滤冷却后冲入安全气囊。气囊在20～60ms内张开达到最大容积，在乘员与车内装备之间形成一个气垫。在同一瞬间,乘员因惯性力的作用，可能向前冲出150～200mm，头部、脸部和胸部正好与迎面而来的气囊相接触。但高压气囊膨胀的能量，会把乘员“回弹”到座椅上使得乘员身体受到一定损伤.
d．60～100ms：与此同时，装在气囊后面的排气孔打开,气囊泄气并收缩。由气体的阻尼作用，吸收了碰撞的能量，缓解了气囊对乘员头部和脸部的压力,使乘员陷入较柔软的气囊中。由于安全气囊将乘员与车内装备隔开，而使得乘员得到保护.最后气体全部从排气孔排出，气囊瘪下.

图1 汽车正面碰撞时安全气囊发生作用的过程示意图

整个碰撞—-安全气囊展开对乘员的安全保护过程，大约60～100ms。安全气囊展开进行保护的过程，是一种不可逆的过程，在完成保护过程后，必须重新安装安全气囊控制器和安全气囊总成.
一般来说，车辆的轻微碰撞不会使气囊打开。只有在车辆正面一定角度范围内碰撞才能使气囊打开。安全气囊打开需要合适的速度和碰撞角度。从理论上讲，只有车辆的正前方左右大约60°之间位置撞击在固定的物体上,速度高于30KM/h,这时安全气囊才可能打开.这里所说的速度不是我们通常意义上所理解的车速，而是在试验室中车辆相对刚性固定障碍物碰撞的速度，实际碰撞中汽车的速度高于试验速度气囊才能打开。后碰，侧碰，翻转都不会引发气囊打开.
安全气囊可将撞击力均匀地分布在头部和胸部，防止脆弱的乘客肉体与车身产生直接碰撞，大大减少受伤的可能性。此外,气囊爆发时的音量大约只有130分贝，在人体可忍受的范围；气囊中78%的气体是氮气，十分安定且不含毒性，对人体无害;爆出时带出的粉末是维持气囊在折叠状态下不粘在一起的润滑粉末，对人体亦无害。
安全气囊同样也有它不安全的一面.据计算,若汽车以60km的时速行驶，突然的撞击会令车辆在0.2秒之内停下，而气囊则会以大约300km/h的速度弹出,而由此所产生的撞击力约有180公斤,这对于头部、颈部等人体较脆弱的部位就很难承。因此，如果安全气囊弹出的角度、力度稍有差错，就有可能酿出一场“悲剧”。
需要强调的是：安全气囊只是起到辅助作用。在不系安全带的情况下安全气囊不但不能对乘员起到防护作用，还会对乘员有严重的杀伤力。安全气囊的爆发力是惊人的，足以击断驾驶者的颈椎。因此，系好安全带是安全气囊发挥保护作用的一个重要条件。
1。4安全气囊系统的分类
1。4.1。按引爆方式分类
按引爆方式分类，安全气囊系统可分为机械控制式和电子控制式两类。机械控制是安全气囊系统 机械控制是安全气囊系统不需要电源，电子电路和电路配线,其全部零件都组装在转向盘装饰盖板的下面，检测碰撞动作和引爆点火剂都是利用机械装置的动作来完成的。目前，这种类型的安全气囊很少使用。
（1）电子控制是安全气囊系统 电子控制式安全气囊系统是目前普遍采用的一种安全气囊系统。这种类型的传感器是利用碰撞传感器来检测碰撞信号并把信号发送到安全气囊系统的控制单元，控制单元根据碰撞传感器发送来的信号由在其内部预先设置的程序不断不得进行数学计算和逻辑判断，当判断结果是发生碰撞时，srs 的 ecu 便立即发出点火指令引爆点火剂，点火剂引爆时所产生的大量热量使叠氮化钠药片的气体发生剂分解，产生大量的氮气使气囊膨开。由于安全气囊系统属于汽车安全部件，它所采用的电子器件均有较高的特殊性能要求，需要精度高、可靠性好、抗干扰能力强等特点。
(2)目前日本的本田公司的雅阁,市民,丰田公司的凌志，皇冠，佳美，日产公司的尼桑星球，瑞士沃尔沃公司的 850，960，美国福特公司的林肯城市，通用公司的凯迪拉克，国产轿车的红旗世纪星,奥迪 a6 ,帕萨特 b5，捷达王以及高尔夫等轿车采用的都是电子控制式安全气囊系统 .
1.4.2.按安全气囊数量分类
按安全气囊数量分类可分为单安全系统，双安全气囊系统和多安全气囊系统.
（1）单安全气囊系统 单安全气囊系统,只是在驾驶员侧的转向盘中安装拉一个安全气囊.
(2）双安全气囊系统近几年生产的轿车大多都采用拉双安全气囊系统，即在驾驶员侧和前座乘员侧各安装了一个安全气囊,如本田雅阁,市民，丰田佳美,马自达 626，929，福特林肯城市及国产的奥迪 a6 等轿车均采用的是双安全气囊系统.由于前座乘员在汽车发生碰撞时的危险性比驾驶员的要大，所以前座乘员侧的安全气囊的尺寸通常比较大，并与驾驶员侧的安全气囊同时起作用.
（3）多安全气囊系统多安全系统是指在车上安装了 3 个或 3 个以上的安全气囊。例如，瑞典沃尔沃 850，960，通用的别克,上海大众帕萨特轿车等。
1。4。3.按保护类型分类按保护类型分类
安全气囊系统可分为驾驶员用安全气囊，前排成员安全气囊，防侧撞安全气囊和后座成员用安全气囊。
（1)驾驶员用安全气囊 驾驶员用安全气囊是汽车最广泛采用的安全气囊，他在车辆发生碰撞时对驾驶员起保护作用.这种气囊分为美式和欧式两种，并安装在转向盘中。 美式安全气囊的设计原则是嘉定驾驶员未系座椅安全带时车辆发生碰撞，为了更好的保护驾驶员，所以气囊体积较大，约 6 0 升。欧式安全气囊则是假定驾驶员系上安全带时车辆发生碰撞，这时由于安全带已起保护作用,所以其体积较小，通常约为 40 升.
（2)前排成员用安全气囊 前排成员用安全气囊也分为欧式，美式两种。由于前排成员在车内的位置不固定，所以设计的安全气囊的体积也较大，以保证在发生撞车时成员免受伤害。通常美式前排成员用安全气囊体积约为 160 升，欧式前排成员安全气囊设计约为 75 升。
（3）防侧撞安全气囊 根据使用要求的不同，防侧撞安全气囊可以安装在车门上横梁中,车门内板中或座椅侧面。安装在车门上横梁中的防侧撞安全气囊，用以保护乘员的头部，安装在车门板内的防侧撞安全气囊和安装在座椅侧面的防侧撞安全气囊，用以保护乘员的胸部和心，肺脏等重要器官。由于空间的限制，通常防侧撞安全气囊的体积都较小，安装在车门板