开时，警告灯自动点燃，并持续闪亮６ｓ后熄灭，说明
安全气囊系统工作正常；若出现异常现象时，则警告
万方数据
长春大学学报
第２０卷
灯在闪光６ｓ后仍不熄灭；若ＥＣＵ出现异常，不能控 制警告灯正常工作时，警告灯便在其它电路的直接
控制下进行异常显示，提示驾驶员应进行修理，并将 故障以代码的形式存入ＥＣＵ存储器内。 ３．４控制系统软件 ３．４．１单片机软件 单片机的软件有两方面的用途，一方面是用于 实现汽车碰撞中的实时车载数据采集和安全气袋的 点火控制；另一方面是实现车载数据采集系统同微
的信息等。碰撞传感器用来检测汽车碰撞强度，一 般认为，若汽车以４０ｋｍ／ｈ的车速与一辆正在停放
的同样大小的汽车相碰撞，或者以不低于２２ｋｍ／ｈ 的车速迎面撞到一个不可变形的固定障碍物上时， 其产生的碰撞强度足以危及驾驶员和乘务员的安
全，应及时展开安全气囊。一辆车辆常装有２—４个 碰撞传感器，前左、右挡泥板各装一个，称为前安全 气囊传感器，有的车在前面保险杠中间还装一个。
［２］邱卓丹．现代汽车安全技术的研究发展［Ｊ］．湖南工程学院学 报，２００２（３）：１５． ［３】 黄仁欣，马彪．单片机原理与应用［Ｍ］．北京：清华大学出版 社，２００８：１００—１０２． ［４］鲁植雄．汽车安全气囊故障诊断［Ｍ］．南京：江苏科学技术出 版社，２００３：１—２０． 【５］ 戴焯．汽车电子控制装置［Ｍ］．北京：北京理工大学出版社，
１９９９：２００—２１８．
采集数据行计算并作出判断，发出点火信号。在
点火后还要设置状态代码进行数据保存等工作。为 了全面分析不同的事故情况，对不够点火条件但仍 有一定强度的事故也要记录其波形，使系统具备 “黑匣子”的功能。其流程如图５所示。
［６］董辉．汽车用传感器［Ｍ］．北京：北京理工大学出版社，２０００：
其检测电路、气囊检查电路等部分组成。考虑到系
统与外界的联系，还要有指示灯及通讯接口。 ３．１单片机
单片机是控制系统的核心，根据气囊控制系统
的要求，选择ＭＯＴＯＲＯＬＡ公司的ＭＣ６８ＨＣｌｌＥ９单 片机，该单片机有丰富的ＩＶ０功能，完善的系统保护
靠性与稳定性。另外，碰撞后，电源可能首先被撞
收稿日期：２００９．１１－１１ 作者简介：韩顺武（１９５５－），男，辽宁大连人。副教授，主要从事汽车检测与维修方面研究。
算机的通讯。 ３．２电源 气囊系统有２个电源，即汽车电源（蓄电池和
图３点火电路示意图
在驱动电路中，利用光电耦合实现控制电路与
主电路的隔离，以保证电路的安全并提高抗干扰能
力。为了防止误点火，点火电路和气囊之间串联一 个机械式安全传感器。他在原理上是一个机械式加
速度传感器，正常情况下处于常开状态，当减速度达
ｃｒａｓｈｅｓ ｈａｐｐｅｎ ｆｒｏｍ ｆａｃｅ ａｎｄ ｓｉｄｅ ｆａｃｅ．Ｔｈｅ
ｐｅｒｆｅｃｔ
ａｂｉｌｉｔｙ
ｏｆ ｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇ ｔｒａｆｆｉｃ ａｃｃｉｄｅｎｔｓ．Ｓａｆｅｔｙ ａｉｒ
ｂａｇ ｓｙｓｔｅｍ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｗｉｄｅｌｙ ｉｎ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｓ ｏｆ ａｌｌ ｋｉｎｄｓ ｏｆ
ｂｒａｎｄｓ ａｎｄ ｔｙｐｅｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓａｆｅｔｙ ａｉｒ ｂａｇ；ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ；ｓｉｎｇｌｅ ｃｈｉｐ ｃｏｍｐｕｔｅｒ，；ｓｅｎｓｏｒ
万方数据
用电控单元的电源（即车载电瓶）作为点火电路的 电源。图３为点火电路的示意图。
点火电源
（２）有５１２字节ＥＥＰＲＯＭ：所记录的数据可在
失去电源下长久保存。 （３）有１２Ｋ字节ＥＰＲＯＭ：可以把程序固化在单 片机中而不用外扩存储器。 （４）有足够数量的Ａ／Ｄ转换通道：可以直接对
加速度信号及气囊和点火电路的检查结果进行Ａ／ Ｄ转换，从而节省了专用Ａ／Ｄ芯片。 （５）具有异步串行通讯接口，可实现系统与计
ａ
１６３００，Ｃｈｉｎａ）
ｏｆ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ．ｗｈｉｃｈ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｓｔｕｄｉｅｓ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｓａｆｅｔｙ ａｉｒ ｂａｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ａｄｏｐｔ８ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ
ｓｅｎｓｏｒ
Ｏ
引
言
坏，因此要求系统能在掉电后继续工作数百毫秒。 １．３结构紧凑
随着高速公路的发展和汽车性能的提高，汽车 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。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，主要有操纵稳定性、制动性能、平顺 性等，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，目前主要有安全带、安全气囊、防
ｄｅｓｉｇｎ
ｐｒｏｊｅｃｔ
ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｉｎｇｌｅ ｃｈｉｐ ｃｏｍｐｕｔｅｒ
ｓｅｖｅｒｅ
ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ．Ｉｔ ｒｅａｌｉｚｅｓ
ａｃｃｕｒａｔｅ
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ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｋｅｅｐｓ ｏｃｃｕｐａｎｔｓ ｆｒｏｍ ｂｅｉｎｇ ｈｕｒｔ ｗｈｅｎ ｔｅｍ ｓｈｏｕｌｄ ｈａｖｅ ｔｈｅ
万方数据
第２期
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韩顺武，等：基于汽车安全气囊控制系统的研究 ｉ。。。 一一一一：：： ；
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电子控制单元广——一
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为了检测侧向碰撞，有的车在汽车的左右侧还装有
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整个系统除了要满足上述要求外，还要尽量减 小体积，少用元器件，以减小系统的复杂程度，提高 可靠性。同时也可减少系统的耗电量，以尽量维持
掉电后的工作。
２控制系统总体方案
本控制系统有硬件和软件两部分组成。图ｌ是 控制系统的组成框图。
实时采集与控制程 单片机软件 气 袋 控 制 系 统 硬 件 车载部分 软 件 微机软件
３．３加速度测量电路 ３．３．１传感器 汽车所需求的信息都是依靠传感器来获取的。
导线４部分组成。
（１）气体发生器气体发生器主要由点爆管、点 火药粉及气体发生剂组成。
（２）气囊气囊应该有良好的耐热性，在日常的 温度变化范围内，气囊尺寸大小保持不变。在汽车
发生碰撞时，气囊应易于吹胀，且吹胀的延迟时间不 超过１０ｍｓ，而张开气囊的时间为３０ｍｓ。
车辆本身所需的信息包括检测车辆运动状态的信
息、检测驾驶操纵状态所需的信息、车辆控制所需的 信息、运动环境检测所需的信息、异常状态监控所需
（３）衬垫衬垫是气囊组件中第二贵的部件，仅
次于气体发生器，由聚氨酯制成，要求薄、轻且柔软。 （４）螺旋导线由于驾驶员侧气囊是安装于转向 盘上，气囊组件随转向盘一起转动，因而电爆管与 ＥＣＵ之间的导线需采用螺旋导线。 ３．３．４安全气囊警告灯 安全气囊警告灯位于仪表板内，为驾驶员提供 安全气囊系统是否正常工作的可视信号。若气囊展
机进行通信。其系统主程序流程如图４所示。
图５数据采集与控制程序流程图
该程序采用实时中断，每ｌ ｍｓ执行一次。
联机通讯程序完成与微机的通讯，根据微机的 指示完成事故数据上传、系统状态上传、清除ＥＥＰ－
ＲＯＭ中保存的数据等工作。
３．４．２微机软件
微机软件包括通讯程序和后处理，微机通过通 讯程序指示单片机上传事故数据和系统状态，并对
火电压加在气体发生器桥丝的两端，并持续一定时 间。为了可靠点火，点火电压应大于４Ｖ，在这里使
功能和软件控制的节电工作方式。它的指令系统与 早期Ｍｏｔｏｒｏｌａ单片机ＭＣ６８０１等兼容，同时增加了 ９１条新指令。 （１）有５１２字节ＲＡＭ：可以在发生碰撞时采集 一定数量的加速度信号，作为判断点火的依据。
１８７—２１６．
责任编辑：吴旭云
Ｓｔｕｄｙ ｏｆ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｓａｆｅｔｙ ａｉｒ ｂａｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ
ＨＡＮ Ｓｈｕｎ—ＷＵ，ＨＥ Ｓｈｏｕ・ｘｉａｎ
（Ｓｃｈｏｏｌ
ｏｆ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｌｉａｎ Ｆｉｓｈｅｒｉｅｓ Ｕｎｉｖｅｒｓ：．ｙ，Ｄａｌｉａｎ １
发电机）和备用电源，备用电源电路由电源控制电
路和若干电容器组成。当汽车发生碰撞导致蓄电池 和发电机与气囊系统断开时，备用电源在一定时间
到一定强度时，传感器闭合，允许点火电流通过。
３．３．３
气囊组件
气囊组件主要由气体发生器、气囊、衬垫和螺旋
内可以维持气囊系统的供电。为了保证在失去电源 的情况下系统仍能正常工作数百毫秒并能可靠的点 爆气囊，在电源部分设计了大电容蓄能。
其其结果进行分析、处理。
图４系统主程序流程图 参考文献：
［１］张金换。等．汽车安全气袋系统的研究［Ｊ］．清华大学学报，
１９９７（８）：１９—６９．
系统自检部分包括ＥＥＰＲＯＭ、加速度传感器、
点火电路和气囊的自检。自检结束后保存结果、设
置故障代码并打开中断，即进入正常工作状态，循环 驱动指示灯以显示系统状态，同时等待中断发生。 数据采集与控制程序功能：实时数据采集，对所
微机、打印机等
一 一 一 一｛霎一
图１控制系统组成框图
３控制系统硬件
气囊控制系统硬件结构框图如图２所示。电控 单元部分由电源、微处理器、传感器及滤波、点火及
气囊系统若发生误点爆，不仅会对乘员造成惊
吓，甚至可能引发事故，因此必须有很高的抗干扰能 力。如汽车受到粗糙路面干扰时会发生较大的减速 度，系统要能识别出这种状况，不点燃气囊。 １．２高可靠性与工作稳定性 由于汽车的工作环境复杂以及不允许出现点火 失败的工作要求，气囊控制系统必须具有较高的可