车辆安全气囊原理（电动汽车安全气囊系统介绍）

第一节、概述

一、安全气囊的类型

按碰撞类型 ：正面防护安全气囊、侧面防护安全气囊和顶部碰撞防护安全气囊。

按气囊数目

单气囊系统、双气囊系统等。

二、汽车对安全气囊的要求

可靠性高：安全气囊的使用年限为7-15年 。

安全可靠：能正确区分制动减速度和碰撞减速度的区别 。

灵敏度高：当汽车发生碰撞时，在二次碰撞前打开。

有防误爆功能：减速度过过低，轻微碰撞不能引爆。

有自动诊断功能 。电控安全气囊要有备用电源。

第二节 安全气囊系统的组成及工作原理

一、组成

有传感器、气囊组件及安全气囊ECU等组成。

二、原理

三、传感器

碰撞传感器：检测汽车碰撞强度的信号，并将信号输入给安全气囊ECU，安装于汽车前部的碰撞传感器叫前碰撞传感器；安装于安全气囊ECU内部的碰撞传感器叫中央传感器。

安全传感器：安全传感器也叫做保险传感器，防止安全气囊系统在非碰撞的情况下发生误引爆。安全传感器安装在安全气囊ECU内部，通常有两个安全传感器。

1、碰撞传感器

（1）滚球式传感器结构及原理

工作原理 ：

（2）偏心锤式传感器的结构与原理

外型如图：

结构图：

工作原理：

2、安全传感器

四、气囊组件

由气体发生器、点火器、气囊、饰盖和底板等组成。驾驶员侧气囊组件位于方向盘中心处，乘客侧气囊组件位于仪表板右侧杂货箱上方。

1、气体发生器

作用是在有效的时间内产生气体，使气囊张开。气体发生器由上盖、下盖、充气剂（叠氮化钠固体药片）和金属滤网组成。金属滤网安装在气体发生器的内表面，用以过滤充气剂和点火剂燃烧产生的渣粒。

气体发生器是利用热效反应产生氮气而充入气囊。在点火器引爆点火剂瞬间，点火剂会产生大量热量，叠氮化钠药片受热立即分解，产生氮气并从充气孔充入气囊。虽然氮气是无毒气体，但是叠化氮钠的副产品有少量的氢氧化钠和碳酸氢钠（白色粉末）。这些物质是有害的，因此在清洁膨胀后的气囊时，应保持良好的通风并采取防护措施。

气体发生器的结构：

2、点火器：

3、气囊

驾驶员侧的气囊多采用尼龙布涂氯丁橡胶或有机硅制成。橡胶涂层起密封和保护作用，气囊背面有2个泄气孔。乘客侧气囊没有涂层，靠尼龙布本身的孔隙泄气。

五、安全气囊SRS指示灯

SRS指示灯位于仪表板上，按通点火开关时，诊断单元对系统进行自检，若点亮6s后熄灭，表示安全气囊系统正常；若6s后SRS指示灯依然闪烁或一直不熄灭，表示安全气囊系统有故障，提示驾驶员应进行维修。

六、安全气囊ECU

安全气囊ECU由中央处理器CPU、只读存储器ROM、随机存储器RAM、I/O接口，驱动器等电子电路组成，同时，安全气囊ECU内部还有安全传感器、备用电源、稳压电路和故障自诊断电路等等。

安全气囊ECU结构 ：

ECU电控系统的原理 ：

七、安全气囊系统线束

安全气囊系统的所有线束都套装在黄色的波纹管内，并与儀表台线束连成一体，以便于区别。为了保证方向盘具有足够的转动角度而又不致损伤驾驶员气囊组件的连接线束，在方向盘与转向柱管之间采用了螺旋彈簧，即将线束安装在螺旋形弹簧上，再将螺旋弹簧放到弹簧壳体内。

电喇叭线束也安装在螺旋在弹簧内，螺旋弹簧安装在方向盘与转向柱之间，安装时应注意其安装位置和方向，否则将导致螺旋线束和电喇叭线束折断、方向盘转向角度不足或转向沉重。

线束结构图：

八、保险机构

安全气囊系统在线束连接器中也采用了防止气囊误引爆机构，主要是防止在维修拆装过程中，由于静电或误通电将点火器中的电热丝电路接通而将气囊引爆。

安全气囊线束为了区别其他线束，不但将线束做成黄色，而且线束连接器采用导电性能和耐久性能良好的镀金端子，并设计有防止气囊误爆机构、端子双重锁定机构、连接器双重锁定构和电路连接检查机构。

1、防止安全气囊误引爆机构

在这种连接器中有一个短路片。当连接器插头与插座接在一起时，插头的绝缘体将短路片顶起，短路片与点火器的两个端子分开，点火器中电热丝电路处于正常连接状态；当连接器拨下时，短路片就自动将点火器的两个引线端子短接，使点火器的电热丝与短路片构成回路，此时即使误将电源加到点火器上，点火器也不会引爆，从而防止安全气囊误引爆。

原理图：

2、电路连接诊断机构

电路连接诊断机构是用来监测连接器是否连接可靠，常用于前碰撞传感器。在这种连接器中，有一个诊断销，和两个诊断端子，连接器正常连接时，诊断销与前碰撞传感器中的常开触点并联。

原理图：

3、连接器双重锁定机构

安全气囊系统在线束的重要连接部位，其连接器都采用了双重锁定机构，用于锁定连接器的插头与插座，防止连接器脱开。当主锁未锁定时，插头上的两个凸台阻止副锁锁定；当主锁完全锁定时，副锁锁柄方能转动并锁定；当主锁与副锁双重锁定时，防止连接器插头与插座分开。

结构图：

4、端子双重锁定机构

安全气囊系统的每一个连接器都设有端子双重锁定机构，用于阻止引线端子滑出。连接器的插头与插座都是由锁柄和分隔片两部分组成，锁柄为一次锁定机构，可防止端子沿引线轴向方向滑动；分隔片为二次锁定机构，可防止端子沿引线径向移动。

原理图

第三节 电控安全气囊系统的控制过程

前碰撞传感器、安全传感器与点火器都是串联的，安全传感器控制点火器的电源侧电路，前碰撞传感器控制点火器的搭铁侧电路， 点火器引爆气囊的条件是前碰撞传感器与安全气囊ECU内的安全传感器必须同时接通。当汽车发生碰撞时，前碰撞传感器、安全传感器送给安全气囊ECU一个闭合信号，这时安全气囊ECU再综合中央传感器、SRS检测电路，最后发出点火指令，通过点火驱动电路控制点火器的最终搭铁，点火器中电热丝迅速通电，引爆充气剂，充气剂受热分解产生大量氮气，充入气囊。

安全气囊系统的控制过程实例：

原理图：

电路特点：

前碰撞传感器9、10与安装在安全气囊ECU中的中心传感器并联，驾驶员侧气囊点火器7与副驾驶员侧气囊点火器8并联，左、右安全带收紧器点火器5、6并联。在安全气囊ECU中有两个相互并联的安全传感器，其中一个与安全带收紧器5、6和安全气囊ECU中的驱动电路构成回路，收紧器的点火器由安全气囊ECU控制。另一个安全传感器与气囊点火器7、8和前碰撞传感器9、10构成回路，气囊点火器7、8也由安全气囊ECU控制。

工作原理：

当汽车车速低于30km/h发生碰撞时，碰撞产生的减速度和惯性力较小，安全传感器和中央传感器将此信号送到安全气囊ECU，安全气囊ECU判断结果为不引爆安全气囊，只引爆安全带收紧器的点火器。与此同时，向左、右安全带点火器发出点火指令使安全带收紧，防止驾驶员和乘客受伤。

当汽车车速高于30km/h发生碰撞时，碰撞产生的减速度和惯性力较大，安全传感器和中央传感器将此信号送到安全气囊ECU，安全气囊ECU判断结果为需要引爆安全气囊和安全带收紧器共同保护驾驶员和乘客。与此同时，向左、右安全带点火器和安全气囊点火器发出点火指令，在安全带收紧的同时，驾驶员侧气囊和乘客侧气囊同时打开，达到保护驾驶员和乘客目的。

第四节 电控安全气囊系统的故障诊断

一、福特汽车

诊断方法：SRS指示灯亮6-8秒后熄灭，表明系统正常；若SRS指示灯闪烁不止或长亮，表明系统有故障，可根据SRS指示灯的闪烁规律读取故障代码。

福特汽车安全气囊零件位置图：

2．丰田汽车安全气囊系统的故障诊断

（1） 读取故障代码 丰田汽车安全气囊系统的故障代码，可用一根跨接线跨接诊断连接器上的TC、E1两个端子，通过仪表板上的SRS指示灯闪烁规律读取。

1）检查SRS指示灯。

2）将点火开关转到ON或ACC位置，并等待20s以上。

3）用跨接线将TDCL诊断连接器的TC、E1两个端子短接。

4）根据仪表板上的SRS指示灯闪烁规律读取故障代码

当安全气囊系统发生故障时，SRS ECU将故障编成代码11至31存人存储器中。如果SRS指示灯显示出表11-31以外的代码，说明SRS ECU有故障。当排除故障代码11至31代表的故障并清除故障代码后，SRS ECU将把代码41存人存储器，SRS指示灯将一直发亮，直到代码41被清除为止。

（2）清码

安全气囊系统故障代码的清除方法与其他电控系统故障代码的清除方法有所不同。当故障代码11至31代表的故障被排除并清除故障代码之后，SRS ECU将代码41存人存储器中，使SRS指示灯一直发亮，直到代码41清除后，SRS指示灯才恢复正常显示。因此，清除安全气囊系统的故障代码需要分两步进行。第一步清除代码41以外的故障代码，第二步清除代码41

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