安全氣囊系統

安全氣囊是指撞車時在乘員產生二次碰撞前，使氣囊膨脹保護乘員的裝置。安全氣囊作為座椅安全帶的乘員約束裝置的輔助裝置，被稱為安全氣囊系統（Supplemental Restraint System,SRS）。安全氣囊系統是由氣囊與充氣機構（氣體發生器）組成整體式安全氣囊模組、感知碰撞並向安全氣囊模組發出展開指令的碰撞感測器系統以及傳送由感測器發出的信號的線束構成。

基本介紹

• 中文名：安全氣囊系統
• 外文名：Supplemental Restraint System
• 簡稱：SRS

發展歷史

1952年起，美國工程師John W. Hetrick，因一場交通意外事故啟發，促使相關研究工作。

1953年8月18日，取得美國輔助乘員保護系統（Supplementary Restraint System）專利。

1971年福特將安全氣囊裝在一批實驗車上，1974年通用汽車率先在市售車裝上駕駛座安全氣囊，之後在前乘客座也裝上安全氣囊。

1980年12月，賓士汽車S系列成為第一輛在歐洲正式銷售配有氣囊的汽車。

1988年克萊斯勒開始將旗下所有車款都裝上安全氣囊，並大作電視廣告示範安全氣囊的效用，才真正開啟汽車界安全配備的競爭

1984年，美國高速公路安全管理局制訂《聯邦汽車安全標準》（Federal Motor Vehicle Safety Standard；FMVSS）第208條中，增加安裝氣囊的要求。

1995年，正式經由美國國會通過法案，提供明確的法則及指導方向，要求1995年起新車的標準配備需要有雙氣囊。1997年起，貨車亦比照辦理。

工作原理

當撞擊感知器檢測到撞擊時，相關控制系統會判斷撞車程度決定是否觸發充氣裝置，通常由汽油或炸藥等氣體發生劑配合點火裝置組成充氣模組。為了廢棄處理上的安全，通常只高溫引爆氣囊。由於撞擊過程時間非常短，一般氣囊由觸發至完成充氣過程約25－35毫秒。充氣時間過長便會失去其效用。

示意圖

系統組成

安全氣囊模組

安全氣囊模組由接收從碰撞感測器傳來的信號、產生氣體的充氣裝置，通過充氣展開膨脹、緩解二次碰撞的氣囊及收藏充氣裝置和氣囊的護圈及蓋板構成。

（1） 充氣裝置

充氣裝置是由點火裝置（點火器）接收從碰撞感測器傳來的電信號，通過點火裝置產生的熱能點燃氣體發生劑，衝破壓力閥，釋放氣體。充氣裝置種類主要包括：

氣體發生劑式（Pyrotechnic）：採用特殊的化學物質（氣體發生劑），通過熱化學反應瞬時產生氮、水蒸氣等氣體。

蓄壓(Stored)式:耐壓容器內裝入高壓氣體（氬氣等）,通過點火器的能量衝破壓力隔壁，瞬時釋放氣體。

混合式：氣體發生劑式和蓄壓式的組合方式。

雙級充氣式：兩個充氣裝置組裝在一個殼內的，氣體發生性能較好，可以改變發生氣體的量及氣體發生速度。

（2） 氣囊

氣囊通過充氣裝置釋放的氣體膨脹，乘員承受適當的載荷，減輕由二次碰撞引起的傷害。氣囊材料一般以平織尼龍纖維為主，為確保氣密性，有的氣囊還增加了矽等塗層。

（3） 氣囊蓋與支撐環

安全氣囊模組裝在氣囊蓋及支撐環中，且成為一體裝在車內。支撐環一般採用鋼板材料製造，具有支撐充氣裝置、氣囊和堅固車體的作用。

碰撞感測器系統

碰撞感測器系統可感知碰撞，並按照碰撞的方向及程度，判斷安全氣囊及安全帶張緊器是否工作。一般包括：

（1）約束裝置控制模組（Restraint Control Module,RCM）有時也被稱為電子控制單元（Electrical Control Unit,ECU）。RCM根據從內裝的加速度感測器及周邊感測器等傳來的信息來計算並判斷碰撞的劇烈程度，並在適當的時機向各安全氣囊和安全帶張緊器發出電子信號，一般安裝在儀錶板下側等車輛的中心附近。

（2）邊緣感測器（Satellite Sensor）以快速進行動作判斷為目的，在離碰撞部位較近處設定了邊緣感測器。一般種類有：電子式加速度感測器、電氣機械式感測器、電子式壓力感測器等。

1. 側翻感測器:側翻感測器為判定側翻時是否使用簾式氣囊而檢測側翻的感測器。

線束系統

安全氣囊系統的線束及連線器的特徵：

（1）迴轉連線器收藏在方向盤內的駕駛席正面安全氣囊中，採用了非集電環式的收藏在殼體內的渦旋狀拉索。

（2）防止連線器半嚙合

（3）短路桿在動作信號迴路上的充氣器側的連線器安裝有在分離狀態時可使兩個線路短路的短路桿。

類型分類

前方氣囊

駕駛席用正面安全氣囊：安全氣囊模組安裝在方向盤中央位置，氣囊具有45-60L的容積，作用在於緩解正面碰撞時駕駛者與方向盤的二次碰撞。

副駕駛席用正面安全氣囊：該氣囊模組放置在儀錶板內，正面碰撞時展開，覆蓋儀錶板，氣囊具有70-200L容積，作用在於緩解正面碰撞時副駕駛席乘員與儀錶板及前風擋玻璃框的二次碰撞。

側面安全氣囊

側面安全氣囊模組安裝在坐席靠背側面或車門護板內，具有8-16L容積，作用在於緩解側面碰撞時乘員與車門護板、側窗框及車室外的碰撞物的二次碰撞。一般有兩種形式：一種是只保護乘員胸部，另一種是胸部和頭部都保護。

簾式安全氣囊

安全氣囊模組安裝在頂棚內襯的外側邊沿內，充氣機構在其前端、後端或中間部，具有15-40L的容積，作用在於緩解側面碰撞時乘員與側窗框及車室外的碰撞物的二次碰撞。根據乘員的保護範圍，可分為僅保護前席、保護前席及後席、保護前席、後席及第三排3種類型。

膝部安全氣囊

安全氣囊模組安裝在儀錶板下部，氣囊容積為10L左右，作用在於緩解正面碰撞時前席乘員的下肢與轉向柱下部及儀錶板下部的二次碰撞。

智慧型安全氣囊

增設都卜勒車速感測器（Doppler Speed Sensor）,監測汽車與障礙物的相對速度。加裝紅外乘員感測器（Infrared Sensor）,檢測乘員的有無與身材大小。安全帶加裝收緊裝置，氣囊起爆前先收緊安全帶緩解衝撞損失，碰撞後自動解除收緊力。車速低於16Km/h時，只收緊安全帶不引爆氣囊。

擴張ACM的控制範圍，增加邏輯運算功能，運籌不同車速和加速度下的最佳控制模式，根據乘員紅外信號決定適當的充氣壓力和膨脹信號。

性能

1、感測器的性能：考慮適當配置可兼顧展開條件和不展開條件的 RCM及邊緣感測器或在碰撞判斷方法上下工夫，以確保碰撞識別性能。

2、能量吸收性能：安全氣囊與車身碰撞緩解、安全帶及其他內飾件能量吸收性能匹配，碰撞發生時，降低乘員傷害。

3、降低損害性：採取黏貼警告標誌、用戶啟蒙教育及降低安全氣囊彈出力等措施，避免由於安全氣囊的展開而發生的事故。

安全裝置設計/故障診斷功能

為防止安全氣囊系統發生故障，在發生事故時不彈出或在正常行駛時彈出，設計時應充分考慮一下各點：

1、 故障安全裝置設計：除主微處理器外，還設定動作監視微處理器，將重要部分的設計做到萬無一失。

2、備份電源：發生事故時，蓄電池電源無法供電時，裝備輔助電源（通常為電容器）防止安全氣囊系統失效。

3、故障診斷功能：判斷線束的斷線、短路，各感測器的動作狀態及系統整體有無故障，以警示燈等形式提醒用戶進行檢測修理。

報廢/循環再利用

安全氣囊的充氣裝置內裝有推進劑或類似火藥的材料，裝有這些材料的汽車在報廢時，必須採取措施，以免發生事故。為提高循環再利用的作業效率，在汽車上安裝有打開安全氣囊的處理端子通用標準。