2.1.1　汽车安全气囊的结构

一般来讲,汽车安全气囊系统在原理上由点火电路、气体发生器和气袋三部分组成,点火电路包括传感器系统、电子控制系统和气囊点火装置。安全气囊系统的工作过程为:由安全气囊的传感器系统实时检测车辆运动情况,并将这些信息交由微控制器处理,微控制器根据控制算法对数据进行运算处理并对当前车体状态进行判断,如果判断为发生严重碰撞事故并且需要点火,就对安全气囊给出点火起爆信号,气囊快速展开为乘员提供缓冲,从而对乘员进行保护。

实际的安全气囊系统都是由多个相对独立的功能模块组成的。在结构上,安全气囊系统主要由数据采集模块、数据处理与控制模块、点火系统、通信模块、电源及检测模块组成,其结构如图2.1所示。

图2.1　安全气囊系统的结构组成

图2.1中,电源模块为系统各个部分提供电力支持,保障系统的正常工作;数据采集模块是安全气囊系统的数据采集中心,进行对外部信息的实时监测,由分布于车体各处的各种传感器及相关组件组成;数据处理与控制模块是安全系统的核心部分,主要完成对数据采集模块所检测到的信息的处理,并且根据结果完成对点火系统的控制,这一部分的核心通常是电子计算控制器;点火系统接受控制模块的指令,对气囊进行点爆;检测模块负责完成系统自检,确保系统正常工作;通信模块负责系统内部及系统与外部的通信。

将压电变换器应用于汽车安全气囊点火系统,安全与环保相结合,将提高汽车安全气囊动作的可靠性和准确性。文献[1]给出的采用压电陶瓷高压变换器的安全气囊点火系统的主要结构包括中央电子控制器(ECU)、压电高压变换器和点爆装置,其结构如图2.2所示。

图2.2　安全气囊点火系统

图2.2中,ECU根据汽车上安装的加速度传感器所检测到的加速度信息,结合点火控制算法,做出点火决策;压电高压变换器是能量转换单元,为点爆装置提高高压能量。安全气囊点火系统的关键是遇到故障时实现精准点火,其核心是采用高性能高压压电变换技术,高效地获取点火的发火能量。