汽车安全气囊论文范文

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汽车安全气囊论文

汽车安全气囊论文篇1

关键词:安全气囊;点火算法;智能控制

中图分类号: U461.91文献标文献标识码:A文献标DOI:10.3969/j.issn.2095-1469.2013.02.01

自从20世纪80年代在汽车上应用以来,安全气囊已经挽救了无数乘员的生命,尤其是其与安全带配合使用,可以使车辆在发生碰撞事故时前排乘员的死亡率降低61%[1]。然而,由于气囊不适当的展开造成乘员损伤甚至死亡的事件也愈见频繁。据NHTSA报道,在2001~2006年间,美国有大约1 400位乘员因为安全气囊的误点火死亡,这为安全气囊的应用前景蒙上了一层阴影[2]。

汽车安全气囊点火算法是安全气囊控制系统的核心,它依据各安全法规的乘员碰撞损伤要求,并综合判断点火条件,来解决气囊是否需要点火以及何时点火的问题。如果算法判断气囊在不需要点火的低速碰撞、干扰路况时误点火,或者在高速柱碰撞时漏点火、迟点火都会对乘员造成生命危险。由于算法计算误差造成气囊在高强度碰撞时早点火,则会引起乘员在碰撞过程中接触已泄气的气囊,而得不到最佳保护。因此,安全气囊算法的优劣直接关系到驾乘人员的生命安全。本文对目前国内外常用的安全气囊点火算法进行了总结归纳,并指出了今后的发展方向。

1 点火算法的理论依据

1.1 乘员损伤准则

安全气囊的点火阈值是依据碰撞中乘员所受的损伤程度来确定的。如果在某一碰撞条件下乘员的损伤程度达到法规规定的乘员损伤指标,则该碰撞条件所确定的阈值为气囊必须点火的阈值,因此了解乘员伤害的评价指标是开发安全气囊算法的首要任务。在安全气囊碰撞试验中,不但需要评价乘员头部的伤害指标值,还要评价气囊对乘员的面部、胸部、颈部、下肢等部位的伤害情况[3-4]。表1是美国、欧洲以及中国正面碰撞法规对乘员损伤指标的规定,美国FMVSS 208法规比较全面地规定了各种碰撞假人在不同碰撞形式下的试验要求和损伤指标,这里仅选取50百分位男性假人在100%正面碰撞中的损伤指标为例进行介绍。

1.2 点火条件

安全气囊点火条件指碰撞过程中用来判断气囊是否需要点爆的输入条件。传统的安全气囊算法是把碰撞事故的严重程度作为气囊的点火条件,碰撞事故的严重程度用气囊的点爆速度表示,即汽车和固定壁障发生与碰撞事故强度相当的正面碰撞时的等效初速度。欧洲ECE R94法规规定作为安全带辅助装置的安全气囊的点爆速度为:低于20 km/h正面撞击固定壁障时不应点火,大于30 km/h时必须点火,20~30 km/h时不作要求。在美国,要求安全气囊对未佩戴安全带的乘员也有较好的保护作用,因此Ford公司规定的安全气囊引爆速度为:低于12.8 km/h正面撞击固定壁障时不点火,高于22.4 km/h时必须点火,12.8~22.4 km/h时不作要求。我国的汽车安全法规主要参考欧洲法规,在安全气囊的设计准则上与欧洲ECE R94法规的要求相一致。

近年来,随着智能型安全气囊的提出,要求相应的智能安全气囊点火算法不仅要考虑汽车碰撞的严重程度这一个点火条件,还需要判断汽车的碰撞形式和乘员的状态等条件。文献[8]详细介绍了汽车所有可能发生的碰撞形式。而汽车乘员的状态主要包括乘员大小、乘员佩戴安全带状态以及乘员的离位状态。

1.3 点火时刻

1.3.1 最佳点火时刻

气囊最佳点火时刻是指当乘员的面部刚刚接触到安全气囊气袋时,气袋恰好充满气体,这时气袋对乘员的冲击力最小,又能通过压缩和泄气孔吸收乘员大部分的碰撞能量,对乘员的保护效果最好。对于驾驶员侧气囊目前最常用的是“127 mm-30 ms”准则。这个准则的含义是:在汽车碰撞过程中,乘员相对于车体向前移动127 mm时刻的前30 ms是气囊的最佳点火时刻。其依据是大多数轿车乘员与转向盘之间的间距为305 mm,气囊充满气的厚度为178 mm,气囊从点火至展开到最大体积的时间约为30 ms,由此确定乘员前移127 mm这一时刻的前30 ms为最佳点火时刻。

1.3.2 实际点火时刻

安全气囊的实际点火时刻是指实际碰撞事故中气囊点爆的时刻。在前排成年乘员正常坐姿和佩戴安全带的状态下,针对不同车型确定其点火条件的阈值,在实际撞车事故中,当点火条件超过阈值时气囊点爆。由于汽车碰撞事故的不确定性以及算法本身的缺陷,实际点火时刻与最佳点火时刻往往不会重合。如果实际点火时刻提前,乘员头部与气囊相接触时,气囊通过泄气孔流失了大部分气体,不能对乘员起到最佳保护作用;如果实际点火时刻延后,乘员与继续膨胀的气囊接触时,气囊展开的强大冲击力同样会对乘员造成致命的伤害。因此,确保实际点火时刻与最佳点火时刻的一致性是目前智能安全气囊控制算法设计的主要目标。

2 传统安全气囊点火算法

传统的安全气囊点火算法主要根据汽车碰撞时的加速度信号及其线性变化量,例如速度变化量、车辆碰撞力或者能量变化等作为基本参数,判断安全气囊点火条件,最终确定气囊是否需要点火。主要的算法形式包括加速度峰值法、加速度梯度法、速度变化量法、比功率法、移动窗算法、ARMA模型预报算法。

2.1 加速度峰值法

加速度峰值算法直接利用加速度传感器信号来控制安全气囊的点爆,当加速度信号超过预先设定的阀值就发出气囊点火信号,使气囊充气。

加速度传感器在车辆上的主要安装位置包括:发动机舱内左右大灯或翼子板附近、车辆左右B柱。中央气囊传感器安装在中央仪表板下方或者地板控制台下方。无论是安装在发动机舱内还是左右B柱的加速度传感器,安装位置处于车辆碰撞时的变形区,噪声干扰会对加速度信号造成很大的影响;中央气囊传感器未处于变形区,受到噪声的影响较小,但是采集到的信号不能正确反映碰撞的真实情况。因此除非处于变形区的传感器已经被撞坏,否则不会单独使用[9-11]。所以,采用加速度峰值算法需要对加速度信号进行很好的滤波,它一般应用于机械式的安全气囊控制系统。目前,加速度峰值算法主要有以下两方面的应用。

(1)“门槛”作用:在一些气囊点火算法中,当加速度值超过一定阈值(如3 g)时,判断有碰撞发生,主体安全气囊点火算法开始计算。

(2)高速碰撞时直接点爆气囊的作用:当车辆以特别高的速度发生碰撞时,加速度值超过设定的高阈值,则直接向气体发生器发出点火信号,省去复杂的信号处理和计算过程,在高速碰撞时及时点爆气囊。

2.2 加速度梯度法

加速度梯度算法是对加速度变化率的判断,把滤波后的加速度数据对时间求导数,然后与预先设定的阈值进行比较,确定气囊是否需要点火。

加速度梯度法对噪声非常敏感,当车辆在起伏路上行驶、紧急制动或者与阶梯发生低速碰撞时,加速度梯度值也有可能超过阈值而导致气囊点爆,对乘员造成伤害。因此加速度梯度算法需要对加速度信号进行很好的滤波,这样就造成了碰撞检测时间的增加,并提高了气囊控制系统的开发成本。不过,正如加速度梯度法的提出者美国ASL实验室的Tony Gioutsos指出的那样,加速度梯度参数对碰撞具有预测能力,它能够在碰撞发生之前预测到即将发生的碰撞,并预测乘员的位移,在控制气囊的点火时刻方面有着其它传统算法无法比拟的优越性[12-13]。因此,将加速度梯度算法与其它算法,如抗干扰能力较强的移动窗算法结合使用,可以综合两者的优点,并弥补加速度梯度法抗干扰能力差的缺点。

2.3 移动窗积分算法

在介绍移动窗算法之前,简要介绍一下速度变化量法。对碰撞过程中的加速度信号进行积分可以得到速度变化量,当速度变化量超过预先设定的阈值时就发出点火信号。速度变化量算法的关键是确定积分开始的时刻,现在一般通过加速度阈值来确定碰撞的起始时刻,同时认为碰撞的起始时刻为积分开始时刻。

为了避免选取积分开始时刻带来的误差和不便,一般使用移动窗积分算法代替速度变化量法。选取一个适当的窗宽T,对当前时刻之前T时间段内的加速度数据进行积分,并将积分结果与阈值比较,如果超过预先设定的阈值,则发出点火信号。由移动窗积分算法得到的速度变化量曲线比较平滑,有一定的抗干扰能力,在汽车发生100%正面碰撞时,能够很容易判断车辆碰撞的严重程度,确定气囊是否需要点火。但是仅仅利用速度变化量参数ΔV,不能区分碰撞类型,当车辆发生柱碰撞、角度碰撞时,气囊会发生漏点火现象。

文献[14]和[15]在移动窗积分算法的基础上引入了另外一个参数,用加速度曲线的长度L来判断汽车的碰撞形式(a为加速度)。

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因为高速柱碰撞的加速度比低速正面碰撞的加速度振荡幅度更大,振荡频率也更快,即加速度曲线上的褶皱更加严重、密集,因此利用移动窗内加速度曲线的长度参数可以轻易地将高速柱碰撞从低速正面碰撞中区分出来,避免高速柱碰撞时由于安全气囊不展开而造成的乘员伤害。然而,当汽车紧急制动或者在起伏路、搓板路等崎岖不平的道路上行驶时,加速度曲线长度值也会很大,抗干扰能力变差。因此只有同时使用速度变化量和加速度曲线长度两个参数,才能实现对安全气囊系统的准确控制。另外,为了提高移动窗算法的路面抗干扰能力,文献[16]提出同时对水平方向ax和垂直地面方向az进行两向加速度合成积分,来削弱路面干扰信号对碰撞信号的影响。

式中:Sc为双向合成积分量;n为当前时间点;k为算法考虑的采样点数,即窗宽;fs为采样频率;ρ为合成因数,表征两个方向加速度在合成算法中的权重。

2.4 比功率算法

对碰撞过程中汽车的动能两边进

行求导,可以得到汽车碰撞过程中的功率

。接着对其两边再进行求导可以得到比功率公式d,将得到的结果与阈值进行比较,可以判断气囊是否需要点火[17-18]。

比功率算法综合了加速度、速度变化量和加速度梯度3个参数,同时融合了加速度峰值法、移动窗算法和加速度坡度法3种算法的优点。(1)对于偏置碰撞、柱碰撞和角度碰撞等碰撞形式,单纯的速度变量参数不能很好地识别碰撞,而较敏感的加速度梯度参数可以解决这一问题。(2)加速度坡度法比较敏感,在进行长时间的车辆状态判断中会出现混乱,而速度变量法比较稳定,可以长时间判断汽车安全气囊是否需要点火。(3)加速度梯度法在起伏路等干扰路况中很敏感,容易出现误点火的情况,在比功率算法中综合了速度变化量参数,就可以通过一个很小的ΔV来调整梯度值,增强了算法的抗干扰能力。然而,比功率算法只是考虑了车辆碰撞强度这一点火条件,未考虑乘员状态,也未对碰撞时刻进行控制,仍然会出现误点火、迟点火、早点火的现象。

2.5 ARMA模型预报算法

ARMA模型预报算法是一种运用系统辨识建立的预测车身加速度和乘员头部位移之间关系的方法。将系统假设为单输入单输出(SISO)系统,系统的“输入”就是车身加速度,系统的“输出”就是乘员头部的位移,乘员头部的位移除了受车身加速度的影响外,还要受到安全带的自由行程、安全带的制造误差、座椅的刚度和乘员的坐姿等不确定因素的影响,用噪声N(k)来表示[4]。系统的结构图如图1所示。

建立了系统的模型后,根据试验数据训练系统的参数,从而对系统进行预报控制,一般采用二阶的ARMA模型就可以满足预报要求。ARMA模型控制安全气囊的步骤为:(1)检测成员位置和车身减速度信号。(2)辨识乘员位置与车身减速度信号关系的数学模型。(3)预报30 ms后时刻乘员头部位置。(4)如果达到127 mm就发出气囊点火信号,否则重复步骤(1)。

2.6 安全气囊传统点火算法的优缺点对比

安全气囊传统控制算法结构简单,容易实现,各有其特点。这里分别从算法的复杂度、稳定性、抗干扰能力、点火时刻控制、滤波要求和使用范围进行列表对比,见表2。

综上所述,传统安全气囊主要基于汽车碰撞过程中的加速度信号及其线性变化量,判断汽车发生碰撞的情况,在控制安全气囊的起爆过程中存在着一些缺陷。(1)缺少乘员检测程序,造成座位无乘员乘坐、乘坐儿童等小个子乘员或者乘员处于离位状态时气囊全力展开。(2)不能判断出汽车的碰撞形式,造成安全气囊在高速柱碰撞、偏置碰撞、斜碰撞等碰撞形式下不展开。(3)抗干扰性能不佳,造成安全气囊在起伏路、阶梯等干扰路况行驶时展开。(4)点火时刻控制不佳,造成气囊的早点火和迟点火。(5)不能实现气囊的分级起爆。

3 智能安全气囊点火算法

NHTSA指出由于目前的车辆乘员约束系统对碰撞类型识别、乘员类型识别以及约束系统工作时刻判断的不准确,导致汽车发生正面碰撞事故时乘员因为约束系统的误动作而死亡的情况经常发生。因此随着法规以及消费者对汽车安全性能要求的提高,智能安全气囊点火算法的研究越来越被重视。目前,研究较多的智能安全气囊算法主要有:基于乘员检测的自适应安全气囊算法、模糊神经网络算法、主被动安全系统一体化算法。

3.1 基于乘员检测的自适应安全气囊算法

乘员检测技术应用在汽车上至少可以带来3个方面的好处。(1)降低乘车成本。如果检测到乘员座位无人,当车辆发生碰撞时乘员侧安全气囊不需要点爆,这样就减少了更换安全气囊带来的花费。(2)提高乘车舒适性。当检测到乘员座位有人乘坐时,可以自动打开空调等系统,使乘员乘车舒适。(3)提高乘车安全性。当乘员座位为小个子乘员、婴儿或乘员处于离位状态时可以使安全气囊不展开或者低级展开,避免因气囊全力展开对乘员造成伤害。乘员检测的内容包括:乘员占座检测、乘员大小分类、乘员坐姿检测和乘员佩戴安全带状态检测[19-21]。

近年来,乘员检测系统致力于融合多种乘员信息,综合考虑乘员大小、乘员坐姿以及乘员佩戴安全带的状态,为安全气囊点火系统提供丰富的乘员信息。文献[22]和[23]首先利用重力传感器检测乘员占座情况,根据体重对乘员进行分类,并根据重心初步检测乘员的位置,然后利用视觉传感器跟踪乘员头部运动轨迹,实时检测乘员的坐姿。文献[24]基于不同类型乘员的体压分布特征,采用支持矢量机(Support Vector Machine,SVM)算法,通过压力传感器测得不同乘员类型在不同坐姿下的体型特征样本对SVM进行了训练及检验,最终得到满足精度要求的乘员坐姿识别器。随着摄像机和立体图像处理技术的发展,仅仅使用视觉检测系统来识别乘员综合状态的目标正在逐步实现。文献[25]和[26]开发的视觉传感系统主要检测乘员脸部位置,其中文献[25]提出了适用于乘员脸部检测的3种算法即Viola-Jones算法, Kienzle算法和Nilsson算法,虽然通过验证发现这3种算法在人脸检测系统中还存在不稳定的缺点,但是为乘员检测算法指出了一个有效的研究方向。文献[27]介绍了视觉传感器与先进的数字信号处理器DSP的应用,结果显示乘员分类以及乘员坐姿分析的正确率可以达到97%,但耗时为970 ms,这对于实现实时跟踪乘员头部位移以及控制气囊在最佳时刻点火的目标仍然存在一定的差距。现在基于视觉传感器以及体压分布的乘员识别系统所采用的模式识别技术跟模糊神经网络的应用密不可分[28-30]。

3.2 模糊神经网络算法

模糊神经网络算法将模糊算法的非线性信息处理能力和神经网络的自学习自适应功能应用于汽车安全气囊控制系统中,有以下两个方面的用途[4,31]。(1)与乘员识别系统相结合,实现乘员分类、乘员坐姿识别以及乘员头部跟踪。(2)与汽车加速度传感器结合使用,通过对加速度序列的训练,实现对碰撞严重程度、碰撞形式的判断。模糊神经网络的基本构造思想为:构造一个包含输入层、隐含层和输出层的神经网络系统,应用实际碰撞试验中的加速度序列值或者乘员图像信息作为输入量,利用反向传播算法(BP算法)训练神经网络,逐步修改模糊隶属度函数,确定相关参数阈值,最终获得精准的模糊规则,应用于实际汽车碰撞事故时安全气囊的点火控制[32-34]。

文献[35]和[36]介绍了一种基于自适应模糊神经网络系统(ANFIS)的安全气囊控制算法,其中文献[36]设计了一种“两阶段模糊算法”的ANFIS结构,利用了多个设计参数来支持算法。当加速度信号G超过预先设定值后,利用该时间段内对加速度信号两次积分得到一个距离值“disp1”与设定的阈值作比较,判断碰撞是否是“严重”碰撞。如果不是严重碰撞或者不能判断,则进入第二层判断,引入了加速度值对时间的导数“jerk”,加速度超过阈值后“jerk”值超过阈值的次数“njerk”以及加速度超过阈值与“jerk”值第1次超过阈值的时间间隔“tw”这3个参数,利用当前时间段内的“disp2”,“njerk”和“tw”3个参数来判断碰撞的严重程度。文献[37]利用遗传算法对模糊神经网络的隶属度函数进行训练,通过随机但有向的搜索机制寻找全局最优解。解决了由人类经验产生的模糊控制规则固定不变的问题,并且在设计空间可以进行多点搜索,大大降低了系统陷入局部最优值的概率。文献[38]提出的应用进化策略对参数进行优化的算法,选择碰撞过程中的速度、加速度、加速度偏差和乘员的头部位移4个参数集作为系统的输入,通过对参数集进行一系列的变异、复制和选择,确定最优参数集,并建立一个质量函数来评价算法的功能。

3.3 主被动安全系统一体化的预测算法

主动安全系统通过其高性能的传感器,例如雷达传感器、立体视图摄像机和超音波感测传感器等,在汽车即将发生碰撞时发出警告,并通过制动踏板或者转向轮来避免碰撞发生。主动安全系统提供的信息可以应用于安全气囊的预碰撞识别系统,根据碰撞时车辆相对于前端障碍物的航向角、相对位置和相关速度预测即将发生的碰撞的场景,预测碰撞的严重程度和碰撞类型,为安全气囊准确展开提供保证。文献[39]中,Kwanghyun等人基于预警制动防撞系统(CMS)、自适应巡航系统(ACC)、车道偏离警示系统(LDWS)等主动安全装置提供的信息和加速度传感器信息提出了一种预碰撞算法和碰撞算法相融合的安全气囊算法。该算法利用预碰撞算法得到以下3方面的信息。(1)通过估计前端障碍物的位置预测碰撞发生的可能性。(2)通过利用雷达传感器提供的相关速度和距离来计算碰撞发生的时间。(3)基于前端障碍物的位置来描述碰撞类型。然后应用碰撞算法判断汽车碰撞的发生时刻、碰撞类型、碰撞严重度和气囊点火时刻,与预碰撞算法通过“AND”语句实现对汽车碰撞现场的精确掌握,以保证安全气囊准确动作。文献[40] 提出了一种针对汽车100%正面碰撞的主被动安全系统集成算法,并指出主被动融合技术的下一步就是实现碰撞的准确预测和在汽车上的匹配应用。

4 结论

本文详细介绍了传统安全气囊点火算法,对传统安全气囊点火算法的优缺点进行了列表对比,并针对智能安全气囊算法的3个发展方向进行了详细分析,总结出安全气囊算法的发展方向。

(1)自适应安全气囊算法:安全气囊控制系统根据座位乘员的大小、坐姿以及佩戴安全带状态选择气囊是否起爆或者调整气囊起爆级别,目前需要解决系统的实时性问题。

(2)基于模糊神经网络的智能算法:利用模糊神经网络解决非线性问题的能力,处理汽车碰撞类型的识别问题,并实现乘员头部位移的跟踪,目前模糊神经网络的应用还存在稳定性问题和局部最优解问题。

(3)应用主被动安全系统一体化的预测算法:主被动安全系统一体化是未来汽车安全的发展趋势,应用主动安全高效、稳定的传感器技术,为被动安全约束系统提供精确的信息,预测即将发生的碰撞。主被动安全算法的融合、多传感信息融合的实现以及算法在实车上的匹配都需要深入研究。

汽车安全气囊论文篇2

这些大大小小的汽车召回,有的是企业主动召回,有的是迫于舆论压力才召回,有的是中国市场召回进而引发全球召回。在几桩重大的召回事件中,媒体的舆论监督和车主的抱团维权,成为推动召回的重要力量。

尽管有的车企实施召回依然不那么积极主动,但大部分车企出于对消费者负责的态度,都在积极召回以解决问题。汽车企业、消费者、舆论对于召回公告逐渐自以为常,我国的汽车召回正在迈向常态化。

但《汽车商业评论》认为,这还远远不够。2010年至2013年间,美国汽车召回数量均超过2000万辆,为新车销量的1.5倍。而在中国,2013年全年汽车召回涉及车辆531.1万辆,只占新车销量的四分之一。

速腾“打补丁”召回

速腾断轴恐怕是2014年汽车召回事件中舆论反响最大的一次。先是多地速腾车主因车辆后轴纵臂断裂发起维权行动,之后国家质检总局介入调查,最终大众决定召回问题车辆,可以说是一次被动召回。

从2012年后半年开始,配备非独立悬挂的速腾陆续出现后轴纵臂梁断裂,甚至出现了因后轴断裂导致车辆几乎失控的案例。有关速腾断轴的投诉不断增加,但一汽-大众厂家发表强硬声明,表示此为个别车辆使用中发生的情况,不是产品的批量问题。随之,全国各地速腾车主开始大规模维权行动。

2014年8月14日,针对新速腾后轴纵臂断裂问题,国家质检总局执法督查司介入,组织缺陷产品管理中心启动缺陷调查,多次约谈一汽-大众汽车有限公司,并开展了大量的用户回访、现场勘查、缺陷技术分析和专家评估等工作。

2014年10月15日,一汽-大众和大众(中国)宣布在中国召回超过56万辆新速腾汽车,另外还包括因为同样的问题而需要召回的大约1.7万辆甲壳虫汽车,召回将从2015年2月2日起实施。

但大众提出的措施是在后轴纵臂上安装金属衬板,而不是众所期待的更换后悬挂。大众汽车公司声称金属衬板会使悬架的临界纵向负荷增加,如后轴纵臂发生断裂,金属衬板可以保证车辆的行驶稳定性,并会发出持续的警示性噪音。

一时舆论四起,消费者称这种召回是“打补丁”召回。针对消费者对企业召回措施的反应,2014年11月,国家质检总局要求一汽-大众进一步提交召回措施的技术论证材料。针对一汽-大众新速腾后轴纵臂断裂问题,国家质检总局共发了三次公告,也最终促成了召回,但与别的召回公告不同,在速腾召回公告里,对于断轴原因始终未见让人信服的解释。

值得一说的是,这次速腾召回由中国市场开始,进而引发了大众汽车在全球范围内的召回。因为同样的车辆问题,大众在美国市场召回大约44.2万辆汽车,在加拿大也有12.6万辆车型涉及,召回更延伸到欧洲、墨西哥、南美,大众总计因此召回116万辆汽车。

通用迟到13年的召回

2014年,上海通用因为车辆点火钥匙缺陷问题发起的召回共计三次,涉及16835辆车。6月20日,上海通用召回1802辆进口雪佛兰科迈罗汽车。8月31日,上海通用召回14953辆进口凯迪拉克SRX、CTS汽车。12月26日,上海通用召回80辆进口凯迪拉克凯雷德汽车。

而这些车辆只是通用汽车因点火开关缺陷在全球大规模召回的一小部分。

召回公告给出的解释是,问题车辆由于点火钥匙的设计问题,当钥匙在运行位置时,驾驶员的膝盖如果触碰到钥匙,或者当钥匙环上挂有额外重物,且车辆发生颠簸时,钥匙也可能发生意外转动,可能导致车辆在行驶中熄火,存在安全隐患。

通用汽车早在2001年就知道点火开关故障,却一直没有采取措施,从2014年2月才开始初次召回。通用汽车点火开关缺陷已经导致多起交通事故,通用汽车因此面临上百起消费者诉讼,并收到超过2200件的受伤及死亡的索赔申请。

由于延迟召回点火开关缺陷汽车,通用汽车公司2014年5月向美国国家公路交通安全管理局交纳了创纪录的3500万美元罚款,并面临监控管理局为时三年的监控。但相比因为点火开关缺陷已经造成大约40人的死亡,这份惩罚还是来得太晚了。

点火开关缺陷给品牌带来难以修复的负面影响,对刚从破产中复苏的通用汽车来说更是雪上加霜。

宝马亡羊补牢式召回

从2013年底开始,有关宝马发动机螺栓断裂的报道就出现了。上百名宝马车主反映,由于发动机螺栓突然断裂,他们经历了车辆瞬间失去动力的情况。宝马车辆发动机出现异响、动力缺失、功率异常、骤然熄火等现象,开始更多地见诸网络。

2014年初网上曝光多份宝马4S店与故障车辆车主签订的保密协议,人们怀疑宝马只是对发生故障的车主进行补救,而对同样具有潜在风险的车主,宝马并不打算负责。

随着同样故障问题的车辆的增加,宝马汽车在3.15前一天对外《有关宝马发动机凸轮轴螺栓问题的媒体声明》,并向国家质检总局递交关于车辆发动机VANOS调整单元外壳螺栓缺陷的召回申请。

对于发动机螺栓断裂的原因,宝马解释是发动机可变气门正时机构(VANOS)外壳上的固定螺栓设计有问题,发动机运转时固定螺栓有可能松脱甚至断裂,导致发动机可变气门正时机构的密封性受到影响而发生异常或失效,发动机可能因此无法启动或产生机械损坏。

宝马汽车自2014年6月18日起,召回装配有N52K、N52T、N55发动机的汽车,包括进口的1系、3系、5系、6系、7系、X1、X3、X5、X6、Z4汽车,以及国产生产的3系、5系汽车,共计超过23万辆。

这次召回涵盖了宝马当时所有在华销售的车型,是宝马进入中国市场以来的首次全系召回。宝马免费为召回范围内车辆更换发动机固定螺栓,尽管付出了代价,但最终的召回对此前在舆论上的失分也算是一种及时的补救。

阿斯顿・马丁召回罗生门

2014年2月11日,阿斯顿・马丁拉共达(中国)汽车销售有限公司发出书面声明称:将召回总计1094台油门踏板可能存在缺陷的进口阿斯顿・马丁汽车。由于加速控制系统中的油门踏板杆在极个别情况下断裂,导致油门将返回至怠速位置,这些车辆无法保持原速或加速。

其实此前几天,阿斯顿・马丁就已经宣布在全球召回1.759万辆跑车,这次大规模召回占据该公司2007年以来生产的全部跑车的大约四分之三,但这并非召回最终引起舆论风波的原因。

在提交给美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)的文件中,阿斯顿・马丁称,召回涉及车辆的油门踏板杆生产方是中国深圳科翔模具工具有限公司,其采用一家东莞公司提供的伪劣塑料材料,这些劣质材料造成车辆油门踏板杆可能断裂。

超豪华车的全球召回竟然牵涉出一家中国毫不知名的供应商,这引起了舆论的强烈关注。有外方媒体借机质疑“中国制造”,而深圳科翔却极力喊冤,否认是阿斯顿・马丁的供货商,阿斯顿・马丁表示与科翔虽然没有直接合同关系,科翔却是其三级供应商。

按照阿斯顿・马丁的说法,油门踏板的一级供应商是英国公司Precision Varionic International,二级供应商是来自香港的Fast Forward Tooling,层层转包到科翔负责生产油门踏板臂,而科翔使用的是东莞合成塑料有限公司生产的DuPont仿冒品。

但媒体采访获悉,科翔一方称只是为FFT打过样品,而并非产品。生产DuPont劣品的东莞合成塑料有限公司也找不到。生产千万元豪车的阿斯顿・马丁,在追寻其问题车辆源头的时候,竟然陷入查无对证的尴尬境地。

在英国制造基地,阿斯顿・马丁拥有约225家一级生产供应商,并有完备的风险管理流程,这些一级供应商再对其下级供应商执行他们各自的风险管理流程。但召回事件表明,即便是一家超豪华跑车企业,在零部件供应链上仍然存在管理漏洞。

值得肯定的是,尽管在全球范围内并没有出现任何因为油门踏板问题而造成事故或伤害的报告,尽管只有765辆车上的油门踏板臂使用了假冒 DuPont材料制造,阿斯顿・马丁还是召回了1.7万多辆车,以确保所有可能存有潜在瑕疵的车都能换上全新部件。

安全气囊成召回罪魁

检视国家质检总局的汽车召回信息,2014年,汽车厂家涉及安全气囊的召回共有22起,占全年总召回次数的18%,位列故障原因第一位。

因为安全气囊问题,在中国市场,本田和两家在华合资公司广汽本田、东风本田共有近66万辆汽车召回,涉及雅阁、飞度、艾力绅、思域、思威等多款车型。召回原因均为车辆驾驶席前气囊展开时气体发生器壳体可能出现破损、壳体碎片飞出。

因为安全气囊问题召回车辆较多的还有一汽-大众,召回进口奥迪A4 allroad汽车和国产奥迪A4L汽车共计超过27万辆。不过,奥迪召回的原因是安全气囊控制单元的软件参数设置存在问题,跟本田因为安全气囊气体发生器故障有所不同。

丰田(中国)与两家合资公司广汽丰田、一汽丰田共召回安全气囊存有缺陷的汽车77029辆,上海通用、通用(中国)、郑州日产、日产(中国)、东风有限、东风乘用车、奔驰(中国)、一汽轿车、宝马、华晨宝马等车企也均有不同数量的召回,召回车型还包括奔腾B50、东风风神A60等自主品牌。

车企召回车辆安全气囊的故障原因也不完全一致,除了最多的安全气囊发生器故障,还有前排座椅侧气囊线束接插件、乘客前安全气囊插头针脚、副驾驶前气囊的气体扩散器、安全气囊控制单元等气囊部件存在问题。

在这些召回车辆的背后,隐约浮现着高田气囊的影子。日本高田是全球第二大气囊制造商,占有20%市场份额。高田气囊气体发生器问题早在2010年即开始引发召回,但直到2012年,高田才宣布其产品存在安全隐患。

目前的调查表明,高田问题气囊已经造成上千起车祸,100多人受伤,至少5人丧生。高田气囊问题已经影响到包括本田、丰田、日产、通用、福特、宝马、奔驰等在内的多家汽车制造商,日系企业车型更是因此大规模召回。

2014年12月22日,国家质检总局警示通告,称接到多家进口车辆制造商关于高田气囊故障的报告。中国市场涉及安全气囊的汽车召回,无法判断是否全部因为高田气囊,但可以肯定大部分是由高田气囊导致。

单一零件致连累多家车企

同高田安全气囊一样,这一次也是单一零部件导致多个汽车厂家大面积召回。

华凌星马汽车(集团)股份有限公司、莱阳市鸿达筑路机械制造有限公司、三一汽车制造有限公司等30家生产者自2014年2月17日起,召回普利司通、风驰通品牌的卡车及客车用无内胎子午线轮胎的车辆,共计10942辆。

召回所涉及的部分产品,由于制造工艺问题,橡胶材料接头部位的粘合强度不足,行驶后轮胎内面会产生裂口。因为同样的原因,普利司通(沈阳)轮胎有限公司曾在2013年召回普利司通、风驰通品牌的卡车及客车用无内胎子午线轮胎共计471781条。

比较这两次轮胎召回,2013年的召回主体为轮胎生产商,2014年则是汽车生产者负责召回。《缺陷汽车产品召回管理条例》规定,“汽车产品出厂时未随车装备的轮胎存在缺陷的,由轮胎的生产者负责召回”,自然,随车装备的轮胎存在缺陷的,由汽车产品生产者负责召回。这一明确规定很好地界定了召回责任,避免了出现问题之后零部件生产商和汽车生产商互相推诿的局面。

2014年同样因为单一配件出现问题而导致多家车企召回的还有很明显的另外一例。

受联合汽车电子有限公司燃油泵问题影响,2014年12月31日,长安汽车、海马汽车、北汽福田、浙江吉利、浙江豪情和天津一汽夏利决定召回30余万辆汽车。这6家车企共同的零部件供应商联合汽车电子由于设计制造原因,车辆上的燃油泵法兰回油管支架可能会出现开裂,导致燃油泄漏。

此前11月17日,奇瑞、华晨以及长城汽车三家企业也已经因为联合汽车电子的燃油泵问题而决定共同召回近56万辆缺陷汽车。再往前算,早在2013年,联合汽车电子问题还导致上海通用召回近146万辆别克凯越和雪佛兰新赛欧汽车。

这样,截至2014年底,因联合电子燃油泵问题已导致近232万辆汽车在国内被召回。

2014年10月10日,国家质检总局《缺陷汽车产品召回管理条例实施办法(征求意见稿)》,要求汽车零部件生产者应当向质检总局报告所获知的汽车产品可能存在缺陷的相关信息,这是首次将零部件生产者纳入召回体系。

汽车安全气囊论文篇3

关键词:汽车安全车身结构 安全气囊

2010年吉利熊猫与腾讯拍拍联手打造的经典网络营销案例中,“更多安全,更多爱”,“小车大安全”的广告宣传给许多参与的人留下了深刻的印象。这正是因为09年的碰撞测试中吉利熊猫获得了45.3的高分所以才有了五星级安全的称号。提起汽车安全人们总会想到几颗星,有几个安全气囊等等问题,但是我们除了看这些之外我们还应该关注:有哪些主动安全配置,以及车身结构。 “安全”已经成为了许多消费者讨论的核心。但是选车时我们一定要有针对性的去看汽车的安全性。我们把汽车安全性分为:主动安全性和被动安全性以及其他因素三个方面。

1.汽车的主动安全性

汽车的主动安全性:主要是指是避免发生交通事故的各种车辆技术措施的统称。ABS,ASR(驱动防滑控制装置),ESP(电子稳定程序),CCS(巡航控制系统)等等都属于主动安全性。这些配置都能有效的降低汽车发生各种故障的概率,从而保证我们安全驾驶。但是选车时许多消费者对这些主动安全配置的了解很少。以ESP电子稳定程序为例吧,该系统最主要的作用是在紧急情况下,可以帮助驾驶员保持对车辆的控制,从而避免重大意外事故。具体主要是通过防止车辆侧滑,在车辆和地面间还有附着力的前提下,保证车辆的方向操控性。通过对驾驶员的动作和路面情况的判断,对车辆的行驶状态进行及时的干预,保证行车安全稳定。

我们把碰撞作为一个分界点的话,那么在这个分界点之前工作的这些配置只要能有效的避免或降低汽车发生事故,那么我们都会认为它是主动安全配置。买车时我们应该认真的去了解。除了上述一些配置之外现在的主动安全配置已经扩大到汽车的每一个部分,如盲点报警系统,大灯清洁系统,倒车雷达,胎压监测系统等。我们都已经反感了事后总结,所以买车买安全,主动安全配置的增多很大程度上能帮助我们实现事先预防的目标,或者说我们希望开车永远不要使用安全气囊。

2. 汽车的被动安全性

汽车被动安全性是在交通事故发生时或发生后,避免或减轻人员及车辆伤害程度的各种车辆技术措施的统称。安全气囊、安全带、吸能式转向柱等都属于被动安全系统。

首先,提到被动安全很多消费者会把目光放在碰撞测试的结果上,该测试是权威机构处于对消费者负责的情况下,对所有上市的新车所做的比较全面的碰撞安全测试,在实际的碰撞事故中,汽车碰撞测试能够获得高分的车辆肯定比较安全,但我们不能否认的是该测试反映的是在某种特定的状况下的结果,比如说车速,测试时正面碰撞速度为64km/h,侧面碰撞速度为50km/h。不同形式的车其实在碰撞测试上也是有差异的,不同门类的车经受同样的撞击表现会完全不同。所以从选车的角度我们把碰撞测试的成绩会当成一项重要的指标但不是评价汽车安全的唯一指标。

其次,我们也应该正确认识汽车安全气囊,当碰撞无法避免时它会迅速张开保护车上人员的安全,所以很多车在宣传的时候都把安全气囊的个数作为汽车的买点。但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”。当然还要和安全带一起配合使用才能起到保护作用。

最后,选车时最容易被忽视的就是车身结构,良好的车身结构能在发生碰撞时通过控制车体的冲击力,从而降低对乘员造成的伤害程度。例如大众公司高强度车身HSB,丰田GOA车身,马自达3H车身,奥迪ASF全铝车身结构,VOLVO钢管式车架等都是通过优良的车身结构来提高汽车的安全性的。

3.其他因素

汽车安全离不开环境也离不开驾驶员,开车时气囊再多,车身结构先进,车灯再亮,主动安全配置应有尽有,但我们若酒后驾车,超速行驶,不系安全带,无视交通法规那么所有的配置所有的设备都没有用武之地了,汽车安全最终还在于驾驶员自己。比如说车速超过120km/h时,安全气囊爆开的速度远不及司机在惯性力的作用下向前冲的速度,这样不仅起不到保护作用相反还会造成更大的伤害。另外当我们保证自己不犯错的时候我们无法保证不被追尾不被剐蹭,所以开车时还要提高注意力,养成良好的习惯比如我们可以选择不跟在出租车或者公交车的后面,可以避开大车,文明驾驶,安全驾驶。

4.结语

近年来汽车已经成为我们生活中的一部分了,但同样汽车事故也成为了我们生活中挥之不去的阴影。汽车给我们的生活带来了许多便利,使得我们的生活方式发生了巨大的变化,同时大量的汽车电子配置的发展使得每一个驾驶员对汽车的依赖越来越强,但安全一定要掌握在自己手上,买车时认真了解每一项安全配置,开车时始终把行车安全放在首位,这样汽车才会真正的改善甚至提高我们的生活质量,所以我们在买车或者开车的时候一定要把汽车的安全性放在比较重要的位置。

参考文献

[1] 邢忠义.汽车新结构与新技术[M].北京: 机械工业出版社.2012年.

[2] 汽车车身电控技术.[M].北京:中国物资出版社.

[3] . 汽车运用基础[M],重庆: 重庆大学出版社,2006年.

汽车安全气囊论文篇4

[题目]随着汽车进入寻常百姓家,人们对驾驶汽车的安全性越来越关注。在新型汽车的方向盘和前排乘客座位前的仪表板内都有折叠安全气囊,该安全气囊中含有叠氮化钠(NaN3)50 %、硝酸钾、二氧化硅粉等。

(1)一旦汽车发生有足够强度的意外碰撞时,一个碰撞传感器将激活特定的电路,使叠氮化钠放电并在0.03 秒内全部分解,生成钠并放出单质气体X,则X的化学式为__________,写出该分解反应的化学方程式为__________________。

(2)生成的金属钠与硝酸钾发生二次反应,又有X生成,同时生成氧化钾和氧化钠,请写出该反应的化学方程式___________________________;将该反应中的氧化剂与还原剂填入下列空格中,并标出电子转移的数目和方向。

其中产物氧化钾和氧化钠,能与安全气囊中二氧化硅发生反应,生成硅酸盐。

(3)碰撞后瞬间释放的气体使安全气囊胀大,从而能阻挡人体前冲。若安全气囊内放有260 克叠氮化钠,产生的气体有______升(假定此时气囊内压强为101325 Pa,温度为300 K)。在此后的0.1 秒内,气体通过气囊上的小孔迅速消散,气囊收缩。

(4)在上述安全气囊的配方中二氧化硅的质量分数至少为_______________。

(5)气囊中的二氧化硅是为了与氧化钾和氧化钠发生反应生成硅酸盐,这一步有必要性吗?请谈谈你的看法:______________________________。

[命题意图]本题是受一道初中试题[1]的启发创作而来。以汽车发生意外碰撞时安全气囊中的物质发生的化学反应为载体,融化学反应原理、氧化还原反应的概念及其方程式配平、阿佛加德罗定律、化学计算等知识于一体,实现了“情境载体――知识融通――能力实现”的基本命题思路,对学生接受与处理信息的能力、思维能力、计算能力和科学素养等进行综合考查。本题以生活实际中情境为切入点,期望引导学生关心生活、科技和社会现实,激发学习兴趣,促进学生感悟、体验化学的价值与意义等情感目标的落实,发挥考试的教育功能。

[试题点评]

1. 情境来自现实,贴近学生生活。随着社会的发展,汽车、汽车安全气囊对学生来说都不再是陌生的话题,不少学生家里都有私家车。解决汽车安全气囊中的化学反应问题,让学生感受到化学就在自己身边,联通化学知识与现实生活,使学生培增学习化学的兴趣,从而运用化学的理念思考和解决现实问题――而这正是科学素养的体现之一。

2. 弘扬化学学科的价值。汽车安全气囊可提高汽车安全性的作用无容置疑。本题让学生领略和感受到化学的价值和意义,为学生树立积极健康的学科形象,拓展知识视野。试题的内容和解题的过程有着鲜活的时代气息。

3. 体现人文关怀、体现绿色化学的思想。安全气囊中的主要反应结束之后,对产生的K2O和Na2O的处理,正是从环保角度思考,使解题过程充分体现科学和人文的融合。

4. 强调主干知识。试题考查的内容――化学反应原理、氧化还原反应方程式配平、氧化还原反应的概念、阿佛加德罗定律、化学计算等都是化学学科的主干知识。主干知识的考查一直是高考重点,上述这些主干知识也一直是高考的重中之重。

5. 问题设置由易到难,具有较好的梯度。第一问是叠氮化钠的分解,题干的表述非常清楚, X是氮气可以说是一目了然。第二问是钠与硝酸钾的反应,对反应产物题干中亦有明确的表述,用化合价升降法配平此方程式、标出电子转移的数目及方向也是最基本的要求,难度大于第一问。第三问要求算出300 K时的氮气的体积,必须先根据第一、二问的方程式算出氮气物质的量,氮气在标准状况下的体积,然后根据阿佛加德罗定律算出300 K的氮气体积。第四问由化学方程式算出K2O和Na2O的物质的量,再由碱性氧化物和酸性氧化物反应的方程式算出所需SiO2的物质的量,然后根据叠氮化钠的质量与百分含量算出SiO2的质量分数。最后一问,要求学生从题干中提取信息,K2O和Na2O会随气体一起从气囊中散出,会喷到驾驶员、乘客身上以及环境中,联想到K2O和Na2O都是典型碱性氧化物,极易与水反应生成具有强腐蚀性的强碱,对驾驶员、乘客与环境都有危害,利用它们与二氧化硅反应生成无毒、无污染的硅酸盐。本问对学生提取信息的能力、思维能力、语言表达能力要求较高。

[试题解析]

(1)叠氮化钠分解,题干的表述非常清楚,不难得到X是氮气,但需要注意的是在书写化学方程式时叠氮化钠的分解条件――放电。

(2)钠与硝酸钾的反应,反应的产物题干中亦有明确的表述,用化合价升降法配平此方程式、标出电子转移的数目及方向也是最基本的要求。

得到产生氮气物质的量共为6.4 mol,设气囊温度是300 K,要算氮气的体积必须根据阿佛加德罗定律:同压下,一定量气体物质的体积之比等于温度之比,即6.4 mol×22.4 mol・L-1/273 K=V/300 K,求算出300 K时氮气的体积。

(4)根据方程式②算出K2O和Na2O分别是0.4 mol和2 mol,再根据方程式:

算出所需二氧化硅的最小质量:2.4 mol×60 g・mol-1=144 g,这是与氧化钾和氧化钠恰好反应所需的二氧化硅质量,其质量分数为:

144 g×0.5/260 g=0.277。

(5)从材料中提炼信息:气体会通过气囊上的小孔迅速消散,不可避免氧化钾和氧化钠也会从气囊里散出,就会与驾驶员和乘客的皮肤直接接触,生成对人和环境都有危害的物质,所以利用它们与二氧化硅反应生成无毒、无污染的硅酸盐。

[答案]

(1)N2 , 2NaN3 2Na+3N2

(2)10Na+2KNO3K2O+5Na2O+N2

(3) 157.5; (4) 0.277

(5)有必要。因为氧化钾和氧化钠都能与水反应生成强碱。氧化钾和氧化钠随氮气从安全气囊逸出,就可能与驾驶员和乘客的皮肤直接接触,在与空气环境中可发生反应生成强碱,对人和环境都有危害。所以,可利用它们与二氧化硅反应生成无毒、无污染的硅酸盐把它们处理掉。

参考文献:

[1]汪朝阳.新课程课标下的命题趋势[J].化学教学,2005,(1~2):97~99.

[2]杨林.汽车安全气囊电子控制模块ECU设计研究.南京理工大学硕士学位论文,2007.

汽车安全气囊论文篇5

重要

气囊属于被动安全配置,主要是在事故发生后保护乘员的安全。在中等或严重伤害程度的碰撞事故中,气囊的保护作用效果会越加明显。由于小车同样存在发生高速碰撞的概率,所以气囊是不可或缺的配置。(交通部公路交通试验场的安全专家于树平)

次要

小孩或者个子比较矮的妇女,气囊起来之后把脖子给弄断了。美国大个子应该在胸部这儿,如果个子矮的话,会打脑袋上。汽车最可靠的就是安全带,系安全带是最重要的。(中国汽车工业咨询发展公司首席分析师贾新光)

钢板厚度

“挺薄派”

1、结构才是安全的保障,吸能最重要,车皮没它什么事,有篇文章甚至很极端的比方:假如一辆没皮的车,结构好的话亦没有问题;

2、模具更费钱,故意搞薄车皮不合逻辑,

3、其他诸如撞车角度、速度等才是安全的美德。

“挺厚派”

两车对碰,其中一个刚度较低的,吸能区结构将先溃败并导致刚度降低,最终将承受所有形变,并吸收绝大部分的碰撞能量,在车与车的碰撞中,输家通吃。你永远不能在碰撞实验中看到,不同车型之间的碰撞。因为哪怕就弱那么一点,结果就是零和一的区别!

“结构派”

钢板厚未必安全,先进结构最关键。现在几乎所有汽车厂商在宣传自己产品的安全性的时候都不说钢板厚薄,而是强调3H车身和碰撞吸能技术。无论是德国车还是美国车、日本车,实际上速度达到50公里时,1.5吨的车体发生碰撞冲击,钢板厚薄差0.1毫米根本不起作用,平面抗冲击能力对安全性基本没有影响。

轿车的车体安全性设计与建筑设计有异曲同工之妙:古代建筑如故宫墙体都很厚,但它的抗震强度绝对比不上现代的框架结构的高楼大厦,尽管现代建筑很高而且多是玻璃材质的。

ABS

不需要

ABS需要吗?我是老司机了,多少年没ABS也没觉得不行。两种车比较,有ABS的刹车距离就是长。不知在急刹车时,哪位还打方向躲过障碍物。这两个电子系统适用于中下级技术的驾驶者,高手就知道电子怎也胜不过人的能力(毕竟电子有极限和故障),在紧急情况之下人对车的挽救能力是电子系统无法相比的!

需要

一定得有,因为可以避免轮胎与地面干磨,减少危险,尤其是在高温高速时。

碰撞试验

价值不大

碰撞试验得了多少星,获多高评价,私下认为参考价值不大,在那种速度下碰撞硬墙,什么车大概都差不多会废掉的,坦克当然不会。在日常生活中更多的是剐蹭和小小的碰撞,往往都不关大梁、结构什么事,更不用提还要吸能了。

很有价值

安全碰撞试验是检验汽车安全性能的重要技术手段,造车一定要经过碰撞试验。因为碰撞实验是一个设计的东西,没有社会或其他因素的干扰,是个纯粹的科技产物,它的命题是找出评价汽车安全性能(对人保护)的标准。

首选行人安全还是司机安全

减少行人伤害是重要课题

2005年10月起,欧盟国家新生产的乘用车将被要求安装主动行人保护系统。中国是世界上典型的以混合交通为主的国家,汽车对行人发生的交通伤害远远大于其他国家,下大力量研究、解决行人的交通安全问题,应该成为我国汽车设计的重要课题。

车内乘坐者安全很重要

汽车安全气囊论文篇6

关键词: 频率响应分析; 侧碰传感器; 模态; MSC Nastran

中图分类号: U461.91文献标志码: B

0引言

侧面碰撞传感器的主要作用是检测车身上碰撞传感器所在位置的加速度信号,并将信号发送至安全气囊ECU控制单元,由ECU识别加速度信号,并判断是否需要点火.

汽车在行驶过程中,会受到发动机、变速器、传动轴和道路等内部和外界的激励,这些激励的范围几乎覆盖从低频到中高频几乎所有频率.受内部和外界激励的作用,侧碰撞传感器安装点有共振的可能.当发生共振时,安装点会出现较大的振幅,此时侧碰传感器采集到的异常加速度信号会传递给安全气囊ECU,当安全气囊ECU误认为达到碰撞减速度阈值时,会导致安全气囊的误爆,给顾客人身安全和公司财产带来不必要的损失.因此,必须在产品设计阶段对传感器安装位置的频率响应特性进行预测,保证其频率响应特性曲线满足厂家对产品安装位置的要求.[1]利用MSC Nastran频率响应分析功能对某车型碰撞传感器安装点进行仿真分析,以验证其性能能否满足目标要求.

1分析理论

在MSC Nastran频率响应分析中,有两种不同的数值方法供选择:直接法(SOL108)和模态法(SL111)[2],本文采用模态法对侧碰传感器安装点进行频率响应分析.

模态频率响应分析是主模态分析的扩展.作为推导的第一步,假定x=ξ(ω)eiωt (1)将变量从物理坐标u(ω)转换到模态坐标ξ(ω).因为很少用到所有的模态,所以上式通常是近似代换.

7结论

通过CAE分析与实测试验的相关性对比研究发现,利用MSC Nastran强大的频率响应分析功能,在设计初期对汽车电子产品固定点进行频率响应分析是可行的,并且可以尽早的验证设计的有效性,为性能设计提供数据支持.

参考文献:

[1]谭东升, 李志强, 李晓晨. 汽车安全气囊ECU支架优化设计[C]//Nastran用户论文集. 2005, 126-132.

汽车安全气囊论文篇7

[关键词]汽车;电子技术;应用现状;发展沿革;趋势

中图分类号:U463.6 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)06-0376-01

一、绪论

随着我国经济水平的不断提升,汽车的保有量也在连年增加,而汽车所应用的电子技术也已经成为了现代汽车行业发展的重要科技支撑,取代了原有的机械控制操纵装置。当前的电子技术在汽车的动力性与安全性方面都获得了非常深入的发展,不仅提升了汽车驾驶人员的舒适度,还为汽车的行驶提供了重要的安全保障。因此,本文主要对汽车电子技术的应用于发展方面进行了分析。

二、汽车电子技术发展沿革

汽车电子技术的应用最早可以追溯到上世纪的1912年,当时美国通用汽车公司在其凯迪拉克汽车产品上安装了电子启动装置,在安装之后,其月销量很快就猛增了百分之八十以上。随后五十年代到七十年代的初期,由独立电子元件和集成电路组成的初级汽车电子产品面世,慢慢开始替代传统的机械或液力装置,而这一阶段的代表性产品便是晶体管电压调节器和硅整流交流发电机。而在七十年代末期,十六位以下的微处理器以及集成电路技术获得了很快的发展,通过电控元件可以有效解决某些机械装置不能解决的问题。不过电子技术产品与机械部件之间的联系仍然是比较少的。

而随后在八十年代中期到九十年代中期这一阶段中,计算机控制技术以及大规模集成电路的快速发展,32位与64位微处理器也开始在汽车中获得了应用,而正是由于高性能微处理器在汽车上的应用,使得汽车的电子控制系统稳定性与可靠性获得了很大的提升。而一直到现在,随着汽车工业与电子工业的融合,使得汽车多功能诊断技术、自动驾驶技术、网络技术、机电一体化耦合交叉技术的获得了很快的应用,使得汽车电子技术向着更加智能化的方向发展。

三、汽车电子技术的应用现状

1、汽车动力性方面应用的电子技术

对于汽车动力性方面应用的电子技术来说,主要有电子控制点火系统、电子控制发动机启停技术燃油喷射系统。对于电子控制点火系统来说,其主要是动过电子技术装置来达到收集发动机转动速度、进气温度以及车内水温来达到分析最佳点火时间的目的,同时为了有效确保点火时间计算的准确性,还要通过汽车内设置的爆震传感器收集的信号来对时间进行更正,从而确保燃油利用率能够达到相关环保的要求。

而对于电子控制发动机启停技术燃油喷射系统来说,其和传统的基于机械控制和机电混合控制的点火装置不同,其主要是通过电子系统根据汽车的发动转速和汽车气压进气量自动计算汽车的用油量,并通过传感装置修正计算量后最终确定实际喷油量。在电子控制的方式之下,不仅能够对喷油量进行准确的计算,而且还可以根据发动机的工作现状对喷油方式进行自动转换,以适应发动机的工作要求。在该种模式下,能够大大降低汽车在行驶过程中的燃油率,而且发动机也处于最佳的工作状态。

2、汽车安全性方面应用的电子技术

在汽车安装性方面的应用的电子技术主要有(ABS)汽车防抱死制动系统以及汽车安全气囊系统两个主要的方面。首先,(ABS)汽车防抱死制动系统主要是通过装置感应避免车辆由于道路或者操作的原因而出现交通事故的装置,属于主动的安全控制设备。汽车防抱死制动系统就是通过调节汽车车轮在行驶过程中的制动力,保证汽车与在制动时不会发生转向力丧失、车轮抱死等现象,在横纵向控制车轮和地面的附着系数。通过(ABS)汽车防抱死制动系统能够有效增强汽车在行驶过程中的制动性与稳定性,在汽车的主动防御中能够发挥出巨大的作用。

而对于汽车安全气囊系统来说,去是汽车内人员的重要安全保障系统。一旦汽车发生了危险的碰撞时,一般情况下汽车与外界的物体发生了一次碰撞,然后车内人员与汽车车体发生二次碰撞。信号传感器是安全气囊系统的重要部件,在汽车发生了第一次撞击之后,能够将撞击的信号传递给汽车安全气囊的电子控制装置,而此时控制装置能够打开点火器,使得安全气囊中充满氮气,从而达到阻隔车内人员与汽车进行二次撞击,有效起到缓冲撞击力的目的,继而保护车内人员的安全。在实际的运用中,汽车安全气囊系统有效起到了避免和减少人员伤亡的被动安全性防御目的。

不过目前,智能化技术在汽车电子技术中的应用已经非常深入了,以智能化制动系统来说,其主要是建立在常规制动系统和装有 ABS 制动防抱死系统、制动力分配系统 EBD 以及制动辅助系统 EBA等控制系统的基础上,增设一个电子控制模块系统和电制动器,使其在出现制动(刹车)失灵、制动系统指令失效、制动系统机件损坏以及制动时误把踩油门踏板当作制动踏板时,能够有效地使其制动故障的危险性降至最低,从而有效避免了人身的伤害,将行车的安全风险降到最低。

四、汽车电子技术的发展趋势

随着科技水平的进一步提升,未来电子技术在汽车中的应用必定会向着如下几个方面发展:

1、更加节能环保

根据有关数据显示,由于汽车使用所带来的能源消耗以及环境污染现象已经成为了社会总资源消耗与环境污染的重要组成部分,这就要求人们在未来要进一步通过电子技术的发展来研制出性能更加完善的发动机装置以及电子控制系统,使得汽车所使用的电子系统更加的节能、环保!

2、更加安全

根据目前电子技术在汽车安全性中的应用现状分析来看,我们在诸如气囊、安全带等汽车安全被动防御方面的应用已经逐渐趋于成熟,能够有效保证汽车在发生碰撞时为车内人员提供安全的保护。然而,在主动安全性能上的应用还有待发展,未来必定伴随着雷达、光学、超声波传感器等技术,以开发出不同的避撞系统与安全系统,从而进一步提升汽车的安全性能。

3、更加精细

随着微处理器在汽车中的应用,也使得汽车变的越来越精细,从而汽车带来了革命性的变化。微处理器目前已经变成了汽车电子控制系统中最为核心的部件,不过当前汽车所使用的微处理器和计算机所使用的微机相比,在控制精度与速度方面还有待提升,而笔者相信,随着未来微处理器技术的进一步提升,其精度和速度都将获得快速的发展。

4、更加智能

智能化也是未来汽车电子发展的一个重要趋势,以物联网在汽车控制中的应用为例,其就是将车上安装的多种传感器、系统等与其他电子设备组成交互网络可以实现不同控制系统之间的信息传递和共享,减少传统汽车电器系统设计中的线束和接插件。目前物联网在汽车中的应用主要有手机无线远程操控汽车、电子安全防盗等等,应用前景很广泛。

5、软件的深入使用

随着电子技术在汽车中的进一步深入使用,其对软件的需求也在不断提升,并且和互联网发展相融合。而在这种背景之下,必然会采用多种软件,开发出高水平的语言,便称为当下之需,以满足多种硬件的要求。汽车上的大部分部件将依据于软件,软件的多元化及其功能的提高,必将使得计算机越来越好地完成更加复杂的任务。

五、结束语

总之,汽车的电子化程度已经成为了衡量汽车发展水平的重要标志,虽然目前我国在汽车电子方面已经取得了很大的成就,但是若想进一步振兴我国的民族汽车产业,仍然需要我们投入很大的努力。

参考文献

汽车安全气囊论文篇8

作为世界第二大汽车厂商,丰田汽车公司自创业以来一直本着“Today for Tomorrow”的理念,围绕“环境、安全、舒适”三轴心开展技术开发活动,并致力于将其研发成果广泛运用到汽车产品中。据丰田公司相关人士透露,为了应对越来越多样化的事故形态,丰田公司每年都在全球各地进行约1500次的安全碰撞试验。通过这些模拟真实场景的碰撞试验,运用事故调查数据,使用模拟技术等推进车辆及安全装置的技术开发,最后通过实车试验进行性能评价,进而产品化,提升丰田品牌汽车的安全品质。

此外,丰田公司的专家认为,汽车安全是一个综合概念,绝非简单的钢板厚度与气囊个数这样简单。实际上,在速度超过50km/h时发生碰撞,钢板厚薄几毫米的差距作用不明显,更重要的还是车身结构的吸能以及抗变形能力。丰田车的安全品质关键就在于丰田独有的GOA(Global Outstanding Assessment)车身专利设计技术,它是根据世界多数国家的安全基准,结合事故的发生状况,独立研究开发的安全标准。运用GOA车身技术,丰田在使用高张力钢板的同时,采用CAE(计算机模拟控制)技术,开发具有高强度座舱和冲击能量高效吸收能力的车身结构。从而实现在车辆撞击发生时,车身和高强度驾驶室能够有效吸收碰撞能量,并将其分散至车身各部位骨架,将驾驶室变形减少到最小程度,确保座舱中驾乘者的安全。

自1995年末GOA车身首次被采用以来,丰田为在同级别车型中实现世界最高水平的安全性,在对事故开展调查分析的基础上引进最新技术,在改进冲撞条件、保护行人安全、扩大全方位共存冲撞形态以及防止颈椎损伤等方面不断完善着GOA车身的性能。GOA车身也为丰田屡获殊荣,在日本J-NCAP驾驶座评估中,丰田17种车型获得最高等级六星;在欧洲NCAP驾驶座和副驾驶座综合评估中,丰田有5种车型荣获五星级最高评价;在美国IIHS前方撞击试验中,丰田GOA车身被评为Best Pick。

皇冠获C-NCAP五星评价

2007年1月23日,一汽丰田皇冠轿车(CROWN)在中国汽车技术研究中心进行的C-NCAP碰撞安全试验中荣获五星评价,这也是截至目前为止国内C-NCAP安全碰撞试验的最高评价。这一权威的评价不仅再次说明皇冠所具有的高品质和出色性能,也再次验证了丰田品牌汽车所具有的世界级的安全品质。

一汽丰田皇冠轿车以其出色而全面的各项性能,在中国高级轿车细分市场中领跑。自2005年3月开始截至2006年12月底为止累计销售7万辆以上。特别是在安全性方面,无论是主动安全还是被动安全方面均有周到的考虑。

在主动安全技术方面,全规格标准配置了车身稳定性控制系统VSC、牵引力控制系统TRC、带电子制动力分配装置EBD及刹车辅助系统的ABS,可以有效地提高驾驶员的驾驶安全,避免一些由于非安全驾驶所带来的危险。

被动安全技术方面,全规格标准配置了经过改良后的GOA车身、驾驶席两级式SRS安全气囊、副驾驶两级SRS安全囊、带预紧限力式安全带和WIL主动式头枕设计,特别值得一提的是在同级别车型中首次作为标准配置,导入了正、副驾驶席护膝部SRS安全气囊。另外在高级别规格中还增加有帘式SRS安全气囊等配置。无微不至的被动安全保护,在万一不幸发生事故的情况下,可以最大限度地保护车内人员的安全,这一点在本次C-NCAP的碰撞评价结果中得到了充分的肯定。

重视安全的一汽丰田

2003年11月,由一汽集团和丰田公司合资成立的一汽丰田汽车销售有限公司(以下简称“一汽丰田”)自成立之日起就非常关注汽车产品的安全性能。三年来,一汽丰田围绕“安全、环保、育人”等途径不断践行着“用户满意度第一”的企业理念,为中国用户提供了9款50万辆高品质的汽车产品,赢得了社会和广大用户的支持与赞誉。

从第一款国产车威驰(VIOS)的上市到2006年初引进丰田全球科技领先的混合动力车普锐斯(PRIUS),一汽丰田不仅遵循丰田的安全理念,不断强化汽车产品的安全性能,还先后举办了汽车安全研讨会、锐志(REIZ)公开碰撞试验、全国范围内的安全巡展活动以及皇冠参加C-NCAP碰撞试验等,向汽车用户传达了国产丰田车的全球安全品质,尤其是GOA车身值得信赖的安全性能,并强化了社会和业界对于安全的认识。

汽车安全研讨会

2006年2月17日,一汽丰田在天津中国汽车技术研究中心召开安全研讨会,该研讨会以中国的媒体为对象,通过讲演、技术讲解、实车碰撞试验的方式介绍一汽丰田在安全方面采取的措施。在研讨会上,通过样车和技术展示的方式向人们展示已经达到丰田独立严格标准的先进安全车身GOA(Global Outstanding Assessment)以及为行人考虑的减轻伤害的车身结构。

丰田负责技术的服部哲夫专务董事(汽车技术总部部长)在研讨会上做了关于丰田安全理念的演讲;丰田公司常务董事小林信雄则介绍了为了实现交通事故零伤亡这一汽车社会终极目标,丰田汽车公司对于安全的理解和考虑;而丰田公司负责车辆安全的葛卷先生则从更专业的角度介绍了汽车的安全技术除了是车体钢板的问题,还涵盖了方方面面的技术。

在本次研讨会上,清华大学汽车工程系周青教授则从多个角度系统地介绍了汽车的安全理念。他首先对我国道路交通事故的伤亡情况逐渐上升表示了担忧,并通过一系列的试验数据阐述了他对汽车安全的理解。在他看来,“安全气囊并非越多越好,而座椅安全带才是最有效的成员保护装置”;他还指出“汽车轻量化是大势所趋,而且对主动安全有好处”;此外,他认为“汽车安全性的好坏关键要看设计水平,通过车体结构变形和乘员保护系统尽可能多地吸收能量才能保护人的安全”。只有做到了这些,才能实现在碰撞中“车毁人不亡”,因为“无论是成熟市场的人买车还是非成熟市场的人买车,都要关注它的安全性能”。

锐志安全碰撞试验

2006年2月17日下午,近200名参加研讨会的媒体记者在天津中国汽车技术研究中心碰撞实验室观摩了一汽丰田50%车身正面偏置碰撞实车试验。一汽丰田国产锐志以64km/h的速度向目标物撞去。伴随着“轰”的一声巨响,锐志前车身变形,但车门仍能正常打开,驾驶舱框架无明显变形。现场中国汽车研究中心的专业人员经检测后宣布:本次碰撞试验取得成功,测试车辆的安全性能得到了验证。

此次正面偏置碰撞试验比正面碰撞时车体的变形程度更大。从碰撞后的现场看,由于驾驶舱保持完整,在安全带和空气囊的保护下,锐志内乘员的安全得到了有效的保护。据调查,超过半数的消费者认为汽车的钢板越厚越安全。事实上,汽车安全与否不能简单地用钢板的厚度来判断,最重要的是车身能否吸能并且抵抗变形。就像我们平时包装花瓶,总选用柔软的材质而不是选用刚铁等材质,就是为了在发生碰撞或者摩擦的时候,外力可以被这些柔软的材质吸收并传递,从而保护花瓶不受损伤。

全国安全巡展活动

继汽车安全研讨会和锐志公开碰撞试验之后,一汽丰田又在全国范围内举行了大规模的以丰田GOA安全理念为主题的安全巡展活动。2006年4月15日,该项巡展活动率先在江苏苏州拉开帷幕,随后先后在武汉、郑州、重庆、成都、青岛、西安、厦门、上海、天津、哈尔滨、沈阳、大连、北京等十几个城市展开。安全巡展活动通过GOA碰撞实车展示、GOA安全理念讲解、现场观众的互动问答以及一汽丰田全国各经销店在店头展开的“选择GOA BODY!”活动等,展示了丰田车全球如一的安全品质,起到了普及汽车安全知识的作用。

在一汽丰田安全巡展最后一站北京站,丰田汽车法规认证部、法规涉外室项目经理正则先生接受媒体采访时不仅提出“丰田有责任把汽车的安全性放在第一位”,而且认为“丰田车型在安全性上与欧洲车处于同一个水平”。此外,他还指出“钢板的薄厚在碰撞发生的一瞬间所起的作用并不大,最主要起作用的是吸能区的设计,就是可以溃缩的结构设计和使用的材料,而丰田一直强调的是如何吸收碰撞的能量,在有效的范围内变形,保护乘员。”这也被他认为是此次中国安全巡展的原因所在,让消费者了解这一点。

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