智能式汽车安全气袋控制系统的设计

在驱动电路中，利用光电耦合实现控制电路与主电路之间的隔离，以保证电路的安全并提高抗干扰能力。为了防止误点火，点火电路和气袋之间串联一个机械式安全传感器。它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，当减速度达到一定强度时，传感器闭合，允许点火电流通过。而一般的路面干扰不足以使之闭合，此时，即使有错误的点火信号，也不能点爆气袋。

为了提高系统的可靠性，点火电路设计有自检能力和检测气袋状况的能力，当发现不能可靠点爆气袋时，通过系统驱动指示灯显示故障信息，通知驾驶员及时修理。检测气袋时可以分辨正常、短路、断路及接触不良等几种情况。

1.4 控制系统软件

1.4.1 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机进行通信。

系统主程序包括系统初始化、系统自检、故障代码设置、指示灯驱动等程序。流程如图4所示。

其中系统自检部分包括EEPROM、加速度传感器、点火电路和气袋的自检。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主要负责实时数据采集，使用点火算法对所采数据进行计算并作出判断，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。

该程序采用实时中断，每1ms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EEPROM中保存的数据等工作。该程序采用中断方式处理。

1.4.2 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，并对其结果进行分析、处理。

2 试 验

汽车碰撞试验是检验气袋系统工作情况的行之有效的手段，其中又分为台车模拟试验和实车试验。

2.1 台车试验

试验由台车撞击液压缓冲器模拟汽车的碰撞波形，在清华大学汽车碰撞试验室的试验台车上进行。为了节约，先由点火管代替气袋观察控制系统的工作情况，试验车速由10km/h递增至48km/h，车速低于20km/h时不应点火，高于30km/h时应该点火1。表1为试验时控制器的工作情况。

最后，装上气袋进行台车试验。结果表明控制系统在车速高于30km/h以上时准确点火，低于20km/h不点火，且能可靠记录数据。

2.2 实车试验

使用某型号国产轿车做控制系统的实车试验，实测碰撞速度为49.2km/h。控制系统准确地点爆了气袋，并记录了数据。图6为这次试验控制系统记录的碰撞波形。

本文介绍了智能式气袋控制系统的设计，此设计实现了气袋控制系统的全部功能，包括气袋点爆、故障诊断指示、数据采集、联机通讯等。该控制系统已通过了国家验收，正在准备投入批量生产。它具有以下特点：

1  实现了电路的自诊断，包括内存自检、传感器自诊断、点火电路自诊断和气袋自诊断等，并可通过指示灯显示和联机通讯两种方式通知给使用者。

2　设计了使用光电隔离和机械式安全传感器的点火电路，该电路可靠、抗干扰能力强，并且具有诊断气袋和点火电路的功能。

3　结合硬件设计了系统软件，完成了自诊断、数据采集、通讯等功能，并实现了点火控制。控制软件充分利用了单片机的软件中断功能，系统的功能切换不需要外部开关。

4　结构紧凑、体积小、耗电少。

5　设计了微机的软件，可以对碰撞数据进行深入地处理和研究，为控制系统的进一步发展打下了基础。