汽車智能安全系統(tǒng)
2005年2月A版
引言
安全帶和安全氣囊是汽車碰撞事故中最有效的保護(hù)設(shè)施。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)表明,佩帶座椅安全帶可以使碰撞事故中傷亡率減少15%-30 %。安全氣囊對(duì)駕駛員和乘員的頭部、頸部安全再發(fā)生正面碰撞時(shí)有著十分明顯的保護(hù)作用。
但是由于實(shí)際碰撞事故的復(fù)雜多樣性,無(wú)論是安全帶還是安全氣囊,其保護(hù)作用都有其局限性,而且如使用或設(shè)計(jì)不當(dāng)還會(huì)帶來較大的負(fù)面影響。具體表現(xiàn)在：
當(dāng)小規(guī)模事故發(fā)生時(shí),氣囊對(duì)乘員的傷害很有可能超過事故本身。當(dāng)駕駛員乘坐位置過于靠近方向盤時(shí),安全氣囊系統(tǒng)內(nèi)部氣體發(fā)生器約在30ms內(nèi)將氣袋充滿,巨大的沖擊力將對(duì)離氣囊組件很近并處于膨脹方向的乘員的頭部和頸部造成嚴(yán)重傷害;按標(biāo)準(zhǔn)位置乘員設(shè)計(jì)的氣囊系統(tǒng),極有可能對(duì)離位乘員和小身材婦女甚至兒童造成傷害;對(duì)于大尺寸乘員來說,碰撞中常常會(huì)將氣囊壓扁后與轉(zhuǎn)向盤碰撞,也就是說普通氣囊難以對(duì)大尺寸乘員起到應(yīng)有的防護(hù)作用。
就此擺在設(shè)計(jì)人員面前的問題就是：怎樣開發(fā)出一套針對(duì)個(gè)人而非針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的安全系統(tǒng),這種系統(tǒng)要能夠?qū)Τ藛T情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,并通過監(jiān)控得到的參數(shù)在碰撞過程中控制安全系統(tǒng)。
開發(fā)新型智能安全系統(tǒng)的重要性毋庸置疑。按照美國(guó)的標(biāo)準(zhǔn),到了2006年,所有的汽車都必須裝備此類系統(tǒng)�？梢院敛华q豫地說,開發(fā)汽車智能安全系統(tǒng)在今后將具有廣闊的市場(chǎng)前景。
Freescale公司所開發(fā)的傳感器和微處理器在汽車控制方面具有很高的性能價(jià)格比。該公司最新開發(fā)的電場(chǎng)成像器件MC33794非常適合用于測(cè)量和人有關(guān)的物理參數(shù)（因?yàn)槿梭w本身主要由水組成,而水里的金屬元素是人體成為具有常電解特性的良導(dǎo)體。）所以我們以該傳感器為核心,優(yōu)化了傳感器安排,重新設(shè)計(jì)了一個(gè)智能安全系統(tǒng)。此系統(tǒng)使用傳感器和高性能MCU來探測(cè)駕駛員的體型、位置和重量并決定安全帶和安全氣囊的工作狀態(tài)。
設(shè)計(jì)概述
本次設(shè)計(jì)的目標(biāo)是開發(fā)一種通用的不限車型的智能安全系統(tǒng)。通過更新FLASH內(nèi)控制表格內(nèi)的數(shù)據(jù)調(diào)整相應(yīng)的控制變量,該系統(tǒng)既能用作駕駛位安全汽囊控制系統(tǒng),也能安裝在乘客位控制乘客位安全汽囊系統(tǒng)。利用
單片機(jī)精確地控制安全氣囊的開放和安全帶的收緊程度,以此來避免因?yàn)榘踩珰饽业姆潜匾虿怀浞执蜷_而引起的人員傷亡。
本系統(tǒng)并不直接控制安全氣囊與安全帶,而是作為CAN總線內(nèi)的一個(gè)節(jié)點(diǎn),向?qū)嶋H控制安全氣囊和安全帶的微控制器發(fā)出部分控制參數(shù)。借以實(shí)現(xiàn)安全系統(tǒng)的智能化。
系統(tǒng)應(yīng)具備的功能
智能氣囊開關(guān)控制
關(guān)鍵因素是碰撞發(fā)生時(shí)的加速度。在國(guó)家鑒定試驗(yàn)中,碰撞瞬時(shí)的加速度約為-40g;當(dāng)由碰撞造成的減速度小于40g時(shí)氣囊不會(huì)打開。另外,考慮到氣囊并非針對(duì)兒童設(shè)計(jì),當(dāng)汽車發(fā)生碰撞時(shí)氣囊有可能對(duì)兒童造成致命傷害,故當(dāng)乘員為乘坐姿勢(shì)不當(dāng)?shù)膬和w重小于30公斤）時(shí),氣囊將永遠(yuǎn)不會(huì)打開。（建議使用帶有兒童安全帶的反向安全座位）。
