［>］ 烟火控制的排气系统 通过控制气体发生器产生
者儿童造成伤害。也就是说气囊系统是一个有效的伤 害防护装置，但是气囊的展开可能是新的伤害源。在 中速和高速碰撞事故中，安全气囊能够拯救越来越多 的人的生命，然而，在相对低速的碰撞事故中，它却 有时会造成致命的伤害。同时对于大尺寸乘员，碰撞 中常常会将气囊压扁（ )*##*+&,- *.# */ 0&1)0-）后与方 向盘碰撞，也就是说普通气囊难以对大尺寸乘员起到 ，北欧 !" % &’( 男 性 比 !" % &’( 34)1&5666 男性假人高出 7""++。 开发智能型乘员保护系统的目的，就是要尽可能
，佩带座椅安全带可以使碰撞事故中乘员伤亡
率减少 =?Y Z (&Y 。 安全气囊是安全带的辅助装置，对驾驶员和乘员 的头部、颈部有着十分明显的保护作用，特别是在汽 车正面碰撞和侧面碰撞时其保护作用尤为明显。据统 计
［=］
，气囊 在 汽 车 碰 撞 时， 可 使 头 部 受 伤 率 减 少
%?Y ，面部受伤率减少 >&Y 左右。此外，并非所有 的应该佩戴安全带的乘员都会在汽车行驶前系好安全 带，这时安全气囊便成为最有效的乘员保护设施。 但到目前为止，各国关于碰撞中乘员保护的法 规，多数都只规定了对 ?& Y G#I 男性假人正常乘坐位
［"］ 第一种控制系统 首先将输入的参量，包括安全
控制系统参量级别
相关参量 碰撞严重程度 乘员体重 安全带应用情况 乘员位置 级别 # 轻微碰撞 $ #% 严重碰撞 # 小乘员 $ #% 高大乘员 # 佩带 $ ! 没佩带 % 非常接近气囊组件 $ #% 正常坐姿
［!］ 第二种控制系统 将保护范围分成 & 个区域， 见
#$ #$
应有的防护作用。据统计
［2］
的克服上述缺点，依据碰撞事故的具体形态和保护对 象调整约束系统，提高约束系统的保护效率。 ! 智能乘员约束系统的先进技术
（7）预收紧器（ 81(#(,9&*,(1） 其目的在于消除 在碰撞开始时由于乘员衣服的松弛、织带的卷轴效 应、卷收器的锁止距离等因素产生的织带与乘员之间 的松弛量，通过减小乘员与车体之间的相对运动，提 高对乘员的胸部和腹部的保护作用。试验结果表明： 乘员胸部加速度和头部 36: 随安全带的松弛量呈线性 增长；原因是松弛量过大增加了乘员与车身的二次碰 撞强度，尤其是对于乘员空间较小的车型更是如此。 （2）载荷限制器（ ;*1<( ’&+&#(1） ! 减轻胸部挤压 是约束系统发展的重要目标之一。胸部压力过大会对 胸腔和被胸腔保护的心脏和肺造成严重甚至致命的伤 害。对胸部载荷的生物力学极限较低的，如 ! % &’( ［2］ 小身材女性乘员对该值尤其敏感 。
文章编号：=&&% &%)>（%&&(）&( &=?@ &A ! ! !
智能汽车乘员约束系统的开发方法
张君媛，林
（吉林大学汽车学院，
逸，华
吉林 长春
伟
=(&&%?）
摘要：分析了普通乘员约束系统在乘员保护方面的局限性和负面作用，介绍了多级气体发生器和安全带限力装置等乘 员碰撞保护系统的先进技术；给出了两种汽车智能乘员约束系统中控制模块的开发过程。 关键词：气囊；安全带；乘员约束系统；智能化 中图分类号：,A)=$@= 文献标识码：.
汽车乘员碰撞保护系统的安全部件有安全带、安 全气囊、转向系统、座椅、头枕及内饰件等。其中安 全带和安全气囊是最有效的乘员碰撞保护设施。安全 带是通过碰撞事故发生时将乘员“束缚”在座椅上， 避免或减轻乘员的头部、胸部与方向盘、仪表板及风 窗玻璃相撞，同时使乘员不被抛离座椅。据有关数据 表明
［=］
置在一种碰撞强度下的保护标准（新 0<!88%&> 增加 了对?EO Y G#I 女性和儿童的保护） 。事实上，由于实际 碰撞事故的复杂多样性（包括不同的碰撞形态和不同 的保护对象） ，无论是安全带还是安全气囊，其保护 作用都有其局限性，而且如使用或设计不当还会带来 较大的负面影响。 < 约束系统的局限性和负面影响 在正面碰撞中， 安全带不能有效地保护乘员的头 部和颈部也是安全带的一个主要缺点。此外乘员佩带 安全带时， 织带直接与乘员胸部和腿部相接触， 织带的 线性特性使得乘员向前移动时， 织带对乘员的约束力 几乎直线增大， 过大的胸部压力甚至造成致命伤害。 安全气囊克服了安全带的被动性，但是它只能在 汽车正面碰撞和侧面碰撞中起作用，而在倾斜、翻 滚、紧急制动时不能保护乘员；此外由于气体发生器 约在 (&FM 内将气袋充满， 巨大的冲击力将对离气囊
图 #。第一功能区域提高 ’%() * +,- 男性乘员的保护； 第二功能区域提高对 ’() * +,- 小身材女性和 .’() * +,大身材男性乘员的保护；第三功能区域提高极限碰撞 条件下对乘员的保护。 从系统的角度来看，把约束系统看成一个外界激 励（/0(12(34） ，它可以调整系统的响应，也就是乘员 的载荷（见图 !） 。改变激励也就是改变安全带和安 全气囊的性能，以使乘员载
智能汽车乘员约束系统的开发方法
张君媛等 表!
" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " 其轨道上向前或向后调整了多远。座椅在靠前的位置 时安全气囊张开的能量级别要比座椅位置靠后时低。 这对小身材驾驶员的安全保护极为有利。 !乘员重量传感器 乘员重量传感器测量单个乘 员的重量，智能系统使用该信息来防止安全气囊在乘 员是小孩的情况下张开，同时在大尺寸乘员时点燃高 能量级别气囊。 !模式传感器 模式传感器通过对乘员或物体在 座椅坐垫上产生的印象来估计并确定是否有乘员以及 该乘员的总体尺寸和位置。它们也能感受是否有特殊 的物体存在，如儿童座椅。 ! 智能乘员约束系统的控制过程 智能约束系统的核心是控制系统。控制系统根据 传感器传来各种参量如乘员重量、碰撞程度、安全带 佩带情况和乘员位置等调节安全带和安全气囊的约束 力。下面将介绍 ! 种典型的智能控制系统。
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!"#$% &’( !)’*( ， +,$ -. ， "/# 01. （.DE"F"EGHI ;"##IJI *G#GK ,KGHILMGEN， *G#GK ;OPKJQODK =(&&%?， ;OGKP ） 78/)+,3)：7OI RPRIL PKP#NMIM EOI #GFGEPEG"KM PKS MGSI ITTIQEM "T Q"FF"K "QQDRPKE LIMELPGKE MNMEIF，SIMQLGUIM EOI PSHPKQIS EIQOKGVDIM "T "QQDRPKE LIMELPGKE MNMEIF MDQO PM MIPE UI#E WGEO T"LQI #GFGEIL "L Q"KMEPKE T"LQI LIELPQE"L PKS PGLUPJ MNMEIF WGEO FD#EG GKT#PE"LM$ 0GKP##N EW" ! ! IXPFR#IM "T EOI SIHI#"RFIKE RL"QIMM "T GKEI##GJIKE "QQDRPKE RL"EIQEG"K MNMEIF PLI JGHIK$ 9"6 :%+;/：.GLUPJ；8IPE UI#E；+QQDRPKE LIMELPGK MNMEIF；2KEI##GJIKE !
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载荷限制器可根据碰撞情况在整个碰撞过程中调 整安全带的拉力，该装置以拉力阈值为触发信号，如 与安全气囊的通气特性相配合可使约束力峰值、胸部 加速度峰值和胸部压缩量降到较低的水平。带有载荷 限制装 置 的 卷 收 器 称 为 恒 力 卷 收 器（ :*,9#0,# ;*1<( 。 =(#10<#*1） （>）气囊的内部结构 为避免安全气囊展开对乘 员造成伤害，文献［>］提出改变气囊的展开模式的 方法，即使其先展开后膨胀，而不是先膨胀后展开， 这可以通过设计气囊的内部结构来实现。常规气囊一 般只有两层织物，而新气囊却增加了一个气囊内层。 内层背面织成特殊的纹理，且有朝向外面的通气孔。 当气囊充气时，内层迫使膨胀的气体把气囊伸展到外 面去，然后气体通过通气孔，填充体积更大的外层腔
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收稿日期：%&&% &) %> ! ! 基金项目：国家自然科学基金 3< 基金资助项目（?&=%%%?$=） 万方数据 作者简介：张君媛（=@)? B ） ，女，吉林长春人，吉林大学副教授，主要从事汽车被动安全性仿真研究工作 C