Пассивная безопасность автомобиля

Пассивная безопасность автомобиля

Пассивная безопасность автомобиля,  это совокупность конструктивных и эксплуатационных свойств автомобиля, направленных на снижение тяжести дорожно-транспортного происшествия. Если сказать проще, это способность автомобиля сохранить жизнь и здоровье пассажиров, если нештатная ситуация всё-таки произошла. Большинство систем пассивной безопасности срабатывают во время столкновения, когда активные системы безопасности не смогли помочь водителю предотвратить или избежать столкновения.

 

  1. Системы безопасности водителя и пассажиров
  2. Ремни безопасности и натяжные устройства ремней безопасности
  3. Натяжитель диагональной ветви трехточеч­ного ремня
  4. Подушка безопасности
  5. Передняя подушка безопасности
  6. Подушка безопасности для защиты коленей
  7. Боковая подушка безопасности
  8. Системы защиты при опрокидывании автомобиля
  9. Принцип действия систем защиты при опрокидывании автомобиля
  10. Компоненты систем защиты при опрокидывании автомобиля
  11. Газогенераторы (пиропатрон)
  12. Датчики в салоне автомобиля
  13. Перспективные разработки в области пассивной безопасности автомобиля

 

 

Системы безопасности водителя и пассажиров

 

В случае ДТП системы пассивной безопасно­сти предназначены для минимизации ускоре­ний и сил, воздействующих на пассажиров и смягчения последствий ДТП. В этом контек­сте жизненно важный вклад вносят следую­щие системы защиты пассажиров (рис.1 «Системы безопасности пассажиров»):

  • ремни безопасности с натяжными устрой­ствами и ограничителями усилия ремней;
  • различные подушки безопасности;
  • системы защиты при опрокидывании ав­томобиля.

Системы безопасности пассажиров

Ремни безопасности с натяжными устрой­ствами обеспечивают большую часть за­щитного эффекта, поглощая 50-60% кинетической энергии пассажиров. Фронтальные подушки безопасности поглощают около 70% энергии, если правильно синхронизиро­вано время их срабатывания.

Для достижения оптимальной защиты реакция всех компонентов системы защиты пассажиров должна быть согласована. Это становится возможным благодаря соответ­ствующим датчикам и высокоскоростной обработке сигналов. Алгоритмы управле­ния натяжными устройствами, подушками безопасности и системами защиты при опро­кидывании автомобиля хранятся в комбинированном ЭБУ.

Ремни безопасности и натяжные устройства ремней безопасности

 

Функция ремней безопасности

Замедление автомобиля до полной остановки и смещение вперед водителя при столкновении с препятствием на скорости 50 км/чРемни безопасности служат для ограничения перемещений водителя или пассажира, когда автомобиль наезжает на препятствие. Таким образом, пассажиры уже на ранней стадии вовлекаются в замедление автомобиля при ударе (рис.2 «Замедление автомобиля до полной остановки и смещение вперед водителя при столкновении с препятствием на скорости 50 км/ч»). Стандартное оборудование представляет собой трехточечный ремень безопасности с инерционной катушкой, ко­торая все чаще используется и на среднем си­денье заднего ряда. У регулируемых систем пряжка ремня прикреплена прямо к сиденью, а инерционная катушка — к средней или зад­ней стойке (рис.1).

Неплотно натянутый ремень (например, когда надет толстый пуховик) при ударе не позволит пассажиру быть вовлеченным в замедление ав­томобиля на ранней стадии. Сначала пассажир продолжает движение без удержания, что умень­шает защитный эффект ремня. Кроме того, осла­блению натяжения ремня способствует эффект замедления инерционной катушки (эффект «ленточно-катушечный») и растяжение ремня.

Из-за ослабления натяжения трехточечные ремни безопасности обеспечивают ограни­ченную защиту в случае лобового столкно­вения на скорости более 40 км/ч с твердыми препятствиями, так как не могут безопасно предотвратить удар головы и туловища о рулевое колесо и панель приборов. В случае возникновения лобового столкновения на­тяжное устройство более плотно прижимает ремень безопасности к телу водителя (пасса­жира) и таким образом удерживает верхнюю часть туловища в положении, располагаемом как можно ближе к спинке сиденья. Это пре­дотвращает чрезмерное смещение водителя (пассажира) вперед, вызываемое инерцией масс. Натяжные устройства ремней безопас­ности улучшают ограничивающие характе­ристики трехточечного инерционного ремня безопасности и увеличивают степень защиты от возможного ранения.

Предварительное условие оптимальной за­щиты состоит в том, чтобы первое движение водителя (пассажира) оставалось минималь­ным, поскольку они замедляют свое движе­ние одновременно с автомобилем. Активация натяжных устройств ремней безопасности решает эту проблему практически с момента удара и обеспечивает удержание пассажиров на максимально ранней стадии. Максималь­ное движение вперед с предварительно на­тянутыми ремнями безопасности составляет около 2см; механическое преднатяжение длится 5-10 мс.

Натяжные устройства ремней безопасно­сти активируются, в частности, при лобовых ударах, но это все чаще происходит и при боковых ударах. Это нужно для того, чтобы в случае ДТП с боковым ударом пассажиры были лучше защищены более плотно натяну­тыми ремнями.



Конструкция и принцип действия ремней безопасности

 

Натяжитель диагональной ветви трехточеч­ного ремня

Натяжитель диагональной ветви трехточечного ремняВо время столкновения натяжитель диа­гональной ветви трехточечного ремня компенсирует ослабление ремня и замедленное действие натяжного устройства путем втяги­вания и натяжения ленты ремня. Это иниции­рует защитный эффект ремня на ранней ста­дии. При скорости наезда 50 км/ч эта система достигает максимального эффекта в течение первых 20 мс столкновения и таким образом поддерживает защитный эффект подушки безопасности, для которой требуется около 40 мс до ее полного надувания.

При активации система электрически за­жигает пиропатрон (рис.3 «Натяжитель диагональной ветви трехточечного ремня»). Давление взры­вающегося газа воздействует на поршень, соединенный со стальным тросом, который вращает катушку ремня, так чтобы он плотно прилегал к телу водителя (пассажира). Поэтому, ремень натягивается уже до того, как водитель (пассажир) начнет смещаться впе­ред. Эти натяжители позволяют втянуть ремень за 10 мс на 12 см.

Активация натяжителя запускается датчи­ками ускорения, встроенными в ЭБУ. Кроме того, в передней части автомобиля устанав­ливаются датчики, обеспечивающие быстрое и безопасное обнаружение экстренных ситуа­ций. В основном используются микромеханические датчики ускорения. Аналитические алгоритмы в ЭБУ непрерывно считывают данные датчиков и определяют, имеет ли место ДТП.

Поскольку воспламенение пиропатрона — процесс необратимый, решение о воспла­менении должно приниматься взвешенно; должно делаться различие с такими ситуа­циями, как, например, наезд на бордюр, когда срабатывания быть не должно. Сигналы должны обрабатываться как можно быстрее, чтобы натяжитель ремня срабатывал вовремя после наезда на препятствие.

Натяжитель пряжечного типа

При срабатывании от воспламенения пиропа­трона или пружинных систем этот натяжитель оттягивает пряжку ремня и одновременно под­тягивает диагональный и поясной ремни. На­тяжитель пряжечного типа повышает защиту от выскальзывания из-под поясного ремня безопасности («эффект подныривания»).

Натяжение происходит за то же время, что и у натяжителей диагональных ремней.

 

Сочетание двух натяжителей

Сочетание двух натяжителей — диагонального ремня и пряжечного типа-для одного ремня обе­спечивает большую длину натяжения, позволяя добиться большего удерживающего эффекта. На­тяжитель пряжечного типа активируется либо при достижении определенного уровня серьезности ДТП, либо в ответ на определенную задержку после срабатывания натяжителя диагонального ремня.

 

Ограничитель усилия ремня

В этом случае натяжные устройства ремней сначала натягивают их полностью (напри­мер, с максимальным усилием около 4 кН) и удерживают пассажиров. При превышении определенного натяжения ремня он осла­бляется и позволяет пассажиру сместиться вперед в большей степени. Кинетическая энергия пассажира преобразуется деформа­ционными элементами в энергию деформации. Примеры деформационных элементов, используемых в этой ситуации являются торсион в валу инерционной катушки и шов в ремне для управления срабатыванием.

Другим вариантом является электронно­управляемый одноступенчатый ограничитель усилия, уменьшающий натяжение ремня до 1-2 кН путем зажигания детонатора (напри­мер, благодаря специальным швам в ремне) через определенное время после выпуска вто­рой ступени передних подушек безопасности (т.е. при полностью надутых подушках) и по­сле определенного смещения вперед.

Ограничитель усилия натяжения ремня предотвращает возникновение пиков ускоре­ния и, соответственно, предотвращает риск перелома ключиц и ребер при получении внутренних травм.

Системы защиты водителя и пассажира с натяжным устройством ремня и фронтальными подушками безопасности

Подушка безопасности

Передняя подушка безопасности

Задача передних подушек безопасности — защита водителя и переднего пассажира от травм головы и верхней части тела в случае наезда на препятствие (т.е. лобового удара) (рис.4 «Системы защиты водителя и пассажира с натяжным устройством ремня и фронтальными подушками безопасности»). При серьезном ДТП ремень безопас­ности с натяжным устройством не может предотвратить удар головой о рулевое колесо или панель приборов. Для выполнения задачи исключения такого удара подушки безопас­ности имеют разные объемы и формы, адап­тированные к параметрам автомобиля в зависимости от точки установки, типа автомобиля и свойств структурной деформации (при ДТП автомобили деформируются разными пу­тями). Пассажирам обеспечивается наиболее эффективная защита, если системы ремней безопасности и передних подушек безопасности работают с оптимальной координацией.

 

Принципы работы передней подушки безопасности

При обнаружении датчиками ускорения стол­кновения автомобиля с препятствием пиротех­нические газогенераторы надувают подушки безопасности водителя и переднего пасса­жира (рис.5 «Динамическое наполнение подушки безопасности водителя»). Для достижения максималь­ной защиты подушка безопасности должна быть полностью надута до того, как водитель (пассажир) коснется нее. Когда водитель (пас­сажир) касается подушки, она частично сду­вается через специальные клапаны. Энергия удара, воздействующего на водителя (пасса­жира), «мягко» поглощается при некритичных (в плане травмирования) поверхностном давлении и замедлении.

Динамическое наполнение подушки безопасности водителя Динамическое наполнение подушки безопасности водителя

На скорость надувания и жесткость надутой подушки в случае с двухступенчатыми пиротех­ническими газогенераторами можно повлиять через задержку зажигания второй ступени.

Максимально допустимое смещение во­дителя вперед до надувания его подушки составляет 12,5 см. По времени это соответ­ствует приблизительно 40 мс после начала столкновения (в случае с наездом на твердое препятствие на скорости 50 км/ч). Электро­нике требуется 10 мс на обнаружение столкновения и детонирование пиропатрона; на надувание подушки уходит 30 мс. Затем по­душка сдувается через специальные клапаны в течение еще 80-100 мс. Таким образом, весь процесс занимает чуть больше одной десятой секунды.

Определение столкновения

Один или несколько датчиков, измеряющих ускорение вдоль продольной оси автомобиля и большей частью встроенных в ЭБУ, фиксируют замедление при столкновении. На основе этого замедления вычисляются изменение скорости и движение пассажиров вперед. Чтобы можно было лучше обнаруживать столкновение по касательной и смещенные столкновения, алгоритм срабатывания может также учитывать сигналы датчика бокового ускорения.

Помимо обнаружения столкновения необхо­дима также его оценка. Подушка безопасности не должна срабатывать от удара молотком при ремонте автомобиля в мастерской, легкие толчки и удары по кузову, движение через бор­дюры или выбоины на проезжей части. Чтобы этого не случилось, посредством алгоритмов цифрового анализа производится обработка сигналов датчиков ускорения, чья чувствитель­ность предварительно оптимизировалась моде­лированием различных ударных воздействий.

Каждое транспортное средство обладает своими характеристиками ускорения, которые зависят, в частности, от оборудования авто­мобиля и деформационных характеристик кузова. С помощью характеристик ускорения определяются установочные параметры, необ­ходимые для определения чувствительности в алгоритме анализа и, в конечном итоге, для срабатывания надувной подушки безопасно­сти и натяжителей ремней безопасности.

Еще как минимум один датчик ускорения размещается в ЭБУ для предотвращения не­корректного срабатывания подушки в случае неисправности основного датчика ускорения. Для надувания подушки при ДТП у этого дат­чика также должен быть превышен заданный порог срабатывания.

Первый порог срабатывания у натяжного устройства достигается в течение 8-30 мс в зависимости от типа или серьезности удара, а первый порог срабатывания фронтальной подушки безопасности — через 10-50 мс.

 



Адаптированное надувание подушек безопасности

Во избежание травмирования подушками безопасности водителя и пассажиров, нахо­дящихся в нестандартном положении (напри­мер, наклонившихся слишком далеко вперед) или детей в детских креслах (обращенных на­зад) срабатывание и надувание фронтальных подушек должны быть адаптированы к си­туации. Здесь существуют следующие меры:

  • кнопка отключения — для деактивации пас­сажирской подушки безопасности можно использовать кнопку отключения;
  • все шире становится выбор стандарти­зированных систем крепления (детские кресла ISOFIX). В замки устройств крепления сидений должны быть встроены автоматические выключатели действия надувной подушки безопасности для пассажира, что будет отображаться лампой на панели приборов.

 

Подушки безопасности с уменьшенным поглощением энергии

В США предпринимаются попытки уменьшить активное усилие надувания путем внедрения подушек безопасности, у которых мощность пиротехнического газогенератора уменьшена на 20…30%, что уменьшает скорость нагнета­ния, тяжесть последствий наполнения и риск получения травм. Крупным и тяжелым во­дителю и пассажирам легче продавить такие подушки, т.е. они отличаются пониженным поглощением энергии.

В США в настоящее время предпочтитель­ным является метод срабатывания «с малым риском». Это означает, что в ситуациях с «не­стандартным» положением водителя (пасса­жира) у фронтальных подушек срабатывает только первая ступень. При тяжелых ударах может достигаться полная мощность газогене­ратора- за счет срабатывания обеих ступеней.

Еще один способ реализации срабатыва­ния подушек с «малым риском» при односту­пенчатом газогенераторе-оставлять выпуск­ные клапаны полностью открытыми.

 

Интеллектуальные системы подушек безопасности

Для постепенного снижения риска травми­рования применяются интеллектуальные системы надувных подушек безопасности с улучшенными функциями и вариантами управления процессом наполнения подушки. К функциональным улучшениям относятся:

  • выявление степени серьезности удара путем оптимизации алгоритма срабаты­вания или использования одного или двух передних датчиков. Передние датчики — это датчики ускорения, устанавливаемые в зоне смятия (например, на поперечине радиатора), помогающие заблаговременно распознать различные типы ударов, такие как ODB (удар со смещением о деформи­руемое препятствие), удар о столб или въезд под фуру. Они также позволяют оценить энергию удара. В менее серьезных ДТП, где достаточно защитного эффекта, обеспечиваемого натяжным устройством ремня безопасности, срабатывание по­душки не обязательно (снижение затрат на ремонт);
  • определение использования ремней без­опасности;
  • определение занятости сиденья, положения и веса пассажира;
  • использование натяжных устройств рем­ней безопасности с различными лимитиру­емыми усилиями натяжения в зависимости от массы водителя (пассажира);
  • определение положения сиденья и на­клона спинки;
  • использование фронтальных надувных по­душек безопасности с многоступенчатым циклом газогенератора или с одноступен­чатым газогенератором и пиротехнически активированным газогенераторным клапа­ном; скорость надувания и жесткость подушек безопасности можно адаптировать к серьезности и характеру ДТП посредством нескольких порогов срабатывания;
  • обмен данными с другими системами, на­пример, ESP (системой динамической ста­билизации), датчики которых позволяют использовать информацию в течение фазы, непосредственно предшествующей стол­кновению, для оптимизации срабатывания удерживающих систем. Например, исполь­зуя данные ESP, в некоторых ДТП с опрокидыванием можно активировать боковую подушку безопасности раньше.

 

Подушка безопасности для защиты коленей

 

На некоторых типах автомобилей передние подушки безопасности устанавливаются вме­сте с подушками для защиты коленей. Они обеспечивают вращательное движение впе­ред верхней части тела и головы, необходи­мое для оптимальной защиты подушкой безопасности. Кроме того, подушка для защиты коленей предотвращает контакт с консолью панели приборов и снижает риск травмирова­ния в этой области.

Боковая подушка безопасности

Боковые подушки безопасности, надувае­мые вдоль потолочной обшивки для защиты головы (например, оконные подушки, надуваемые занавески) или для защиты верхней части туловища от двери или спинок сидений (подушки защиты грудной клетки). Подушки плавно смягчают удары и таким образом за­щищают водителя и пассажиров от травм при боковом столкновении.

Принцип работы боковых подушек безопасности

Из-за недостатка зоны сжатия и минималь­ного расстояния между водителем и пасса­жирами и кузовом автомобиля, обеспечить своевременное наполнение боковых наду­вных подушек безопасности не просто. Поэ­тому в случае серьезных столкновений время на определение удара и активацию боковой подушки должно составлять 5-10 мс. Надува­ние подушек защиты грудной клетки объе­мом 12 л может длиться не дольше 10 мс.

Эти требования могут быть выполнены путем оценки сигналов датчиков периферий­ного, поперечного ускорения и давления. Эти датчики устанавливаются в соответствующих точках на кузове, например, средней стойке или двери.

Датчики PAS передают данные ускорения на центральный ЭБУ через цифровой интер­фейс. Центральный ЭБУ приводит в действие боковые надувные подушки безопасности при условии, если датчик поперечного уско­рения подтверждает боковое столкновение посредством контроля достоверности дан­ных.

Изменения давления, вызванные дефор­мацией двери (давление воздуха в дверной полости) могут также измеряться датчиком периферийного давления (PPS). Это при­ведет к быстрому обнаружению ударов в двери. Подтверждение правдоподобия теперь выполняется датчиками ускорения, устанавливаемыми на опорных периферий­ных структурных компонентах. Эта система неоспоримо быстрее центральных датчиков поперечного ускорения.

Системы защиты при опрокидывании автомобиля

При возникновении аварии, связанной с опроки­дыванием транспортного средства, автомобили с открытым верхом, такие как кабриолеты, откры­тые внедорожные автомобили и т.п., становятся уязвимы с точки зрения отсутствия защитной структуры крыши, как это имеет место у авто­мобилей с закрытым верхом. Поэтому первона­чально специальные системы аварийной индикации и защиты при опрокидывании автомобиля устанавливались исключительно на легковых автомобилях с откидным верхом и родстерах, не имеющих фиксированных защитных брусьев.

Сегодня системы предупреждения об опро­кидывании используются и в легковых автомо­билях с закрытым верхом. При опрокидывании автомобиля существует опасность выпадания непристегнутых пассажиров через боковые окна или высовывания через окна частей тела пристегну­тых пассажиров (например, рук) и их серьезного травмирования. Для обеспечения защиты в таких случаях активируются уже существующие удер­живающие системы, такие как натяжные устрой­ства ремней безопасности и боковые и передние подушки безопасности. В кабриолетах выдвига­ются защитные брусья или верхние ограничители.

Принцип действия систем защиты при опрокидывании автомобиля

Современные системы датчиков вызывают сра­батывание системы безопасности при превы­шении порога, соответствующего ситуации, и лишь в случае наиболее часто происходящего типа опрокидывания (вокруг продольной оси). Концепция определения момента опрокидыва­ния фирмы Bosch предполагает использование поверхностно-микромеханического датчика по­ворота вокруг вертикальной оси (рыскания) и датчиков ускорения с высокой разрешающей способностью в поперечном и вертикальном направлениях движения автомобиля (оси у и z). Датчик рыскания является главным, а датчики ускорения по осям у и z используются для про­верки правдоподобия и определения типа опро­кидывания (наезд на насыпь, бордюр и т.п.). В си­стемах Bosch эти датчики включены в устройство срабатывания подушек безопасности.

Срабатывание систем защиты пассажиров адаптируется к ситуации согласно типу опроки­дывания, скорости вращения вокруг вертикаль­ной оси и боковому ускорению, т.е. системы срабатывают через 30-3000 мс путем автома­тического выбора и использования алгоритма, соответствующего типу опрокидывания.

Компоненты систем защиты при опрокидывании автомобиля

 

Электронный блок управления (ЭБУ)

Оптимальная защита водителя (переднего пас­сажира) при лобовом, смещенном под некото­рым углом столкновении или наезде на мачту уличного освещения достигается посредством точно скоординированной взаимосвязи между передними надувными подушками безопас­ности с пиротехническим электровоспламе­нением и натяжными устройствами ремней безопасности. Для того чтобы оптимизиро­вать эффект обоих защитных устройств, они должны приводиться в действие с максималь­ной чувствительностью ко времени срабаты­вания, обеспечиваемой общим электронным блоком управления (ЭБУ) подушками безопасности, установленным в салоне. В него интегрированы также функции управления боковыми подушками и защиты при опро­кидывании. В центральный ЭБУ в настоящее время интегрированы следующие функции:

  • определение столкновения датчиком ускорения и предохранительным выклю­чателем (механическим выключателем ускорения у более старых ЭБУ) или двумя датчиками ускорения без предохрани­тельного выключателя (резервированное, полностью электронное считывание);
  • быстрое приведение в действие перед­них подушек безопасности и натяжных устройств ремней безопасности в ответ на различные виды столкновений в продоль­ном направлении (например, лобовое, под некоторым углом, смещенное, наезд на столб, наезд сзади);
  • определение опрокидывания датчиками скорости вращения вокруг вертикальной оси и ускорения по осям у и z (боковое ускорение и ускорение в направлении вер­тикальной оси) в нижнем диапазоне g (до приблизительно 5 g);
  • активация оборудования для защиты при опрокидывании;
  • для активации боковых подушек ЭБУ работает в увязке с центральным датчи­ком поперечного ускорения, двумя или четырьмя периферийными датчиками ускорения и периферийным датчиком давления (PPS), установленным в каждой дверной полости;
  • преобразователь напряжения и аккумуля­тор энергии в случае подачи питания от аккумуляторной батареи должны отключаться;
  • селективное срабатывание натяжителей ремней безопасности в зависимости от со­стояния пряжек ремней: подушка безопасности срабатывает только при застегнутой пряжке ремня (определение через выклю­чатель в пряжке);
  • установка множественных пороговых зна­чений приведения в действие натяжных устройств ремней безопасности и передних надувных подушек безопасности с двумя стадиями действия в зависимости от количества пристегнутых ремней;
  • считывание сигналов классификации во­дителя и пассажиров (датчик усилия iBolt) и соответствующее срабатывание удержи­вающих систем;
  • чтобы выполнить экстренный вызов после удара и активировать вторичные системы безопасности (сигнальные огни, отпирание центрального замка, отключение топлив­ного насоса, отсоединение аккумулятор­ной батареей и т.д.), ЭБУ системы подушек безопасности отправляет сигнал об обна­руженном ударе, например, по шине CAN.

Газогенераторы (пиропатрон)

ПиропатронПиропатроны газогенераторов для подушек безопасности и натяжных устройств активи­руются за счет электрического зажигания. Газогенератор надувает подушку безопас­ности газом.

Пиропатрон (рис.6 «Пиропатрон») имеет резервуар с за­рядом и запалом. Пиропатрон соединяется с ЭБУ подушки через контактные выводы штырьки и двухпроводной контур. Чтобы сработала подушка безопасности, ЭБУ с помощью двух зажигательных каскадов генерирует электрический ток, который протекает через запал внутри пиропатрона. Провод рас­каляется и активирует заряд.

Подушка безопасности водителя, встроен­ная в ступицу рулевого колеса (объем около 60 л) и подушка безопасности пассажира, встроенная в пространство перчаточного ящика (примерно 120 л) надуваются при­мерно через 30 мс после детонации.

 

Датчики в салоне автомобиля

 

Классификация пассажиров

Для классификации пассажиров использу­ется метод измерения абсолютного веса, iBolt («интеллектуальный болт»). Болты iBolt (рис.1), измеряющие возникающие силы, крепят раму сиденья к передвижному основанию (подвешенное сиденье), заменяя обычно уста­навливаемые четыре монтажных болта. Они измеряют зависящее от веса изменение зазора между втулкой и внутренним болтом со встро­еной интегральной схемой с датчиками Холла, подключенной к передвижному основанию.

Определение нестандартного положения

Для определения нестандартного положения могут использоваться следующие оптиче­ские методы:

  • принцип «Время полета» (TOF) — система передает импульсы инфракрасного света и измеряет время их отражения в зависимо­сти от расстояния до пассажиров. Измеряе­мые промежутки времени имеют порядок пикосекунд;
  • метод «Фотонного микшера» (PMD) — дат­чик формирования изображения передает световые импульсы и обеспечивает пространственное видение и триангуляцию;
  • стереовидеокамера «iVision» в салоне на базе технологии CMOS — определяет поло­жение пассажира, размер и способ удержа­ния и также может управлять функциями комфорта (настройками сидений, зеркал и радио) для отдельных пассажиров.

Единого стандарта для системы датчиков в салоне еще не создано. Могут также ис­пользоваться коврики для классификации пассажиров в сочетании с ультразвуковыми датчиками.

Перспективные разработки в области пассивной безопасности автомобиля

В области защиты пассажиров разрабатыва­ются следующие дополнительные новшества.

Подушки безопасности с системой активной вентиляции

Эти подушки имеют управляемый клапан для выпускания газа и поддержания внутреннего давления в подушке постоянным даже если в нее уткнется пассажир, чтобы свести к мини­муму травмы. Упрощенная версия — подушка с «интеллектуальными выпускными клапа­нами». Эти выпускные клапаны остаются закрытыми (чтобы подушка не сдувалась) вплоть до роста давления из-за удара пасса­жира о подушку, после которого они открыва­ются, позволяя подушке сдуться. В результате способность подушки поглощать энергию полностью сохраняется до момента, когда включается ее амортизирующая функция.

Объединение функций пассивной и активной безопасности

Примерами синергизма в использовании датчиков различных систем безопасности (в данном случае системы динамической стабилизации, ESP) являются такие функции, как расширенное определение опрокидыва­ния, раннее распознавание наезда на столб и смягчение вторичного столкновения.

Расширенное определение опрокидывания

Расширенное определение опрокидывания использует сигналы ESP, передаваемые по шине CAN для улучшения распознавания ситуаций с опрокидыванием на грунт. Эти данные используются ЭБУ подушек безопас­ности для вычисления вектора скорости и бо­ковой скорости. На их основе определяются отклонение вектора движения автомобиля от его продольной оси и, соответственно, по­перечное перемещение автомобиля.

ESP может использовать сигналы датчи­ков ускорения в диапазоне малых значений g (оси у и z) для улучшения определения нестабильных по динамике ситуаций.

Раннее распознавание наезда на столб

Раннее распознавание наезда на столб также использует сигналы ESP для улучшения рас­познавания бокового удара о столб. Система берет за основу тот факт, что в случае боко­вого удара о столб автомобиль перед ударом заносит, и занос определяется датчиками ESP. Затем информация о поперечном пере­мещении автомобиля используется в алго­ритме срабатывания для ускорения срабаты­вания боковых подушек безопасности.

Смягчение вторичного столкновения

При ДТП за первоначальным столкновением могут последовать другие, например, в результате потери контроля над автомо­билем. Этот феномен угрожает рисками и пассажирам автомобиля, и другим участни­кам движения. Функция смягчения вторич­ного столкновения обеспечивает помощь в случае таких ДТП. При столкновении ЭБУ подушек безопасности передает сигнал на ЭБУ системы ESP. Система ESP использует специально рассчитанные притормаживания для замедления автомобиля или — где это необходимо — выключения двигателя. Таким образом, можно избежать вторичных стол­кновений или снизить их опасность.

Путем объединения ЭБУ системы ESP и по­душек безопасности можно использовать обнаружение нестабильных или критических ситуаций для принятия более конкретных мер по обеспечению безопасности. При обнару­жении нестабильного состояния меры по обе­спечению безопасности могут приниматься поэтапно. К ним можно отнести закрывание окон и сдвижной крышки люка и повторно используемая (реверсируемая) подтяжка ремней безопасности с электроприводом. В критической ситуации это уменьшает про­висание ремня и неконтролируемое боковое перемещение пассажира, и позволяет боко­вой подушке обеспечить оптимальную за­щиту при последующем столкновении.

Имеется тенденция к созданию стандартизи­рованной системы безопасности, в которой функции активной и пассивной безопасности будут скомбинированы в одном блоке.

Обнаружение опасности столкновения

Для дальнейшего совершенствования функ­ции срабатывания подушек безопасности и раннего обнаружения опасности столкновения используются микроволновые радары, ультразвуковые датчики или лидары (лазер­ные локаторы инфракрасного диапазона) для определения относительной скорости, расстояния и угла удара при лобовом стол­кновении.

В этой связи внедряются реверсивные преднатяжители ремней безопасности с электро­механической активацией. Их реверсивность означает возможность подтяжки ремней еще до потенциального столкновения. Таким образом, провисания ремней можно избежать уже вна­чале удара, что позволяет водителю и пасса­жирам участвовать в замедлении автомобиля с самого начала.

Другие варианты подушек безопасности

Еще одно улучшение удерживающего эф­фекта будут обеспечивать подушки, встроен­ные в грудную часть ремня безопасности («воздушные ремни», «надувные трубчатые грудные ограничители» или «подушка в ремне»), уменьшающие риск перелома ребер.

В настоящее время разрабатываются на­дувные подголовники (адаптивные ограничи­тели для предупреждения шейно­позвоночных травм), надувные напольные коврики (для предотвращения травмирова­ния ног и лодыжек) и двухступенчатые натяжители ремней безопасности и «активные сиденья». В последнем случае в передней части сиденья надувается подушка, увеличи­вающая угол наклона и уменьшающая эффект подныривания (сползание пассажира вперед).

В следующей статье я расскажу о дверных замках автомобилей.

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *