第四節 大眾奧迪車系安全氣囊系統

一、大眾奧迪車系安全氣囊系統的組成

大眾奧迪車系上安裝的被動保護系統有駕駛人安全氣囊、前排乘客安全氣囊、前座椅爆炸鎖緊安全帶、前后頭枕、車門防撞梁、可伸縮轉向柱防撞踏板機構、安全車門鎖等。安全氣囊與引爆式安全帶系統是一種常見的車輛和乘員被動安全保護系統。圖1-39所示為大眾奧迪車系常見安全氣囊的安裝情況，該車系最多可安裝有10個安全氣囊。為了提醒維修人員注意安全氣囊的存在，不要引起安全氣囊的誤觸發，在裝有安全氣囊的車上都設置有相應的標志，如圖1-40所示。

圖1-39 安全氣囊的安裝情況

a）駕駛人側安全氣囊 b）前排乘員側安全氣囊 c）側安全氣囊 d）窗簾安全氣囊（頭部安全氣囊）

奧迪轎車安全氣囊系統元件及傳感器位置如圖1-41所示，系統組成如圖1-42所示。該系統包含駕駛人安全氣囊和前排乘客安全氣囊、前座側安全氣囊（保護人體的胸部和腰部）、選裝后座側安全氣囊、識別傳感器、三點引爆式前座椅安全帶、三點引爆式后座椅安全帶、中央包圍安全帶（固定后座長椅）、6個碰撞傳感器、兩個前部碰撞傳感器、兩個駕駛人/乘客側安全氣囊碰撞傳感器（安裝在B柱上檢測側面碰撞的發生）、兩個駕駛人/乘客后側安全氣囊碰撞傳感器（安裝在C柱上檢測側面碰撞的發生）。

圖1-40 安全氣囊位置標志

圖1-41 奧迪轎車安全氣囊位置圖

二、奧迪轎車安全氣囊系統工作過程

1.安全氣囊系統與其他系統之間的通信過程

當車輛發生碰撞時，有兩個獨立的碰撞信號輸出。一個碰撞信號會通過電話控制單元發送緊急呼叫信號（選裝），同時車門解鎖、打開車內燈（開關必須設定在門控檔），通過舒適系統中央控制單元打開緊急燈，舒適系統中央控制單元通過CAN總線通信信號關閉輔助加熱器（選裝）、斷開蓄電池的起動機與發電機的電源線。另一個碰撞信號如圖1-43所示，通過CAN總線輸出通信信號，發動機控制單元接收到該信號以后，停止燃油繼電器的工作，停止發動機供油，發動機停止工作，防止燃油意外泄漏，導致事故的升級擴大，防止爆炸事故的發生。

圖1-42 奧迪轎車采用的安全氣囊系統組成圖

K75—安全氣囊指示燈 K145—前排乘員側安全氣囊關閉指示燈 N95—駕駛人側安全氣囊觸發器 N131—前排乘員側安全氣囊觸發器1 N153—駕駛人側安全帶張緊觸發器 N154—前排乘員側安全帶張緊觸發器 N196—左后座安全帶張緊觸發器 N197—右后座安全帶張緊觸發器 N198—后座中間安全帶張緊觸發器 N199—駕駛人側面安全氣囊觸發器 N200—前排乘員側面安全氣囊觸發器 N201—左后座側面安全氣囊觸發器 N202—右后座側面安全氣囊觸發器 N251—駕駛人頭部安全氣囊觸發器 N252—前排乘員頭部安全氣囊觸發器 T16—插頭，16孔診斷接口 E24—駕駛人安全帶開關 E25—前排乘員安全帶開關 E224—前排乘員安全氣囊關閉鑰匙開關 G85—轉向角傳感器 G179—駕駛人側面安全氣囊碰撞傳感器（B柱） G180—前排乘員側面安全氣囊碰撞傳感器（B柱） G256—左后座側面安全氣囊碰撞傳感器 G257—右后座側面安全氣囊碰撞傳感器 G283—駕駛人側安全氣囊碰撞傳感器 G284—前排乘員側安全氣囊碰撞傳感器 J234—安全氣囊控制單元 J285—組合儀表內帶顯示屏的控制單元 J393—舒適系統中央控制單元 J526—電話/Telematik控制單元 J533—數據總線診斷接口（網關） J623—發動機控制單元 J655—蓄電池切斷繼電器

圖1-43 控制單元之間的通信圖

E3—緊急運行燈 E224—前排乘員安全氣囊關閉鑰匙開關 F140—左前安全帶開關 F141—右前安全帶開關 F145—左后安全帶開關 F146—右后安全帶開關 G6—油泵 G128—右前座椅乘員識別傳感器 G177—左后座椅乘員識別傳感器 G178—右后座椅乘員識別傳感器 G179—駕駛人側面安全氣囊碰撞傳感器（B柱） G180—前排乘員側面安全氣囊碰撞傳感器（B柱） J218—儀表 J220—發動機控制單元 J234—安全氣囊控制單元 J17—油泵繼電器 K75—安全氣囊指示燈 K145—前排乘員側安全氣囊關閉警告燈 N95—駕駛人側安全氣囊觸發器 N131—前排乘員側安全氣囊觸發器 N154—前排乘員側安全帶張緊觸發器 N196—左后座安全帶張緊觸發器 N197—右后座安全帶張緊觸發器 N198—后座中間安全帶張緊觸發器 N199—駕駛人側面安全氣囊觸發器 N200—前排乘員側面安全氣囊觸發器 N201—左后座側面安全氣囊觸發器 N202—右后座側面安全氣囊觸發器 N277—左側頭部和窗簾安全氣囊觸發器 N278—右側頭部和窗簾安全氣囊觸發器

2.雙級前部駕駛人安全氣囊工作過程

如圖1-44所示，前部安全氣囊是雙級觸發式的，這就可以保證車速在30km/h左右撞車時，乘員可以得到最佳保護，每級都有獨立的觸發用點火劑。駕駛人前安全氣囊雙級引爆器結構如圖1-45所示，點火劑按規定的時間間隔依次點火。駕駛人側安全氣囊也被稱為“環形安全氣囊”，它充滿氣后的形狀就像一個救生圈。這種安全氣囊呈輻射狀展開，因此對于坐在離轉向盤很近的駕駛人尤其具有保護作用。在安全氣囊展開并充氣成環形的過程中，轉向盤中心保持不變（仍是氣囊中心）。環形安全氣囊周圍的三面縫有方形的織物層，剩余的一面沒有縫，以便讓氣囊滑過不動的轉向盤中心。這種安全氣囊結構滿足最新的法規要求，并符合駕駛人在“非正確位置”駕駛時的生物力學值。在安全氣囊展開時，若駕駛人的頭部和上身離轉向盤很近，那么這種結構的安全氣囊可以防止駕駛人受重傷。

當車輛發生碰撞時，車輛前部傳感器負責檢測碰撞的發生，電控單元接收傳感器信號，碰撞達到一定條件后，控制單元先向前座椅安全帶張緊器通電，使張緊器迅速拉緊乘客；同時控制單元通過螺旋電纜向前安全氣囊引爆器通電，引爆器在大電流的作用下，迅速產生大量的氮氣，迅速充入氣囊中，使前氣囊在50ms內迅速爆出，減小乘客的前沖力，防止乘客撞到車玻璃與儀表板。大約100ms后，氣囊充氣結束，氣囊不斷進行放氣，車輛發生反彈，乘客停止前沖，恢復正常狀態。

圖1-44 雙級前部駕駛人安全氣囊示意圖

圖1-45 駕駛人側前安全氣囊雙級引爆器結構圖

3.乘客側前安全氣囊工作過程

駕駛人側和前乘員側前安全氣囊都是雙級引爆，每級都有獨立的觸發用引爆器，如圖1-46所示。雙級安全氣囊內部包括兩套機構，每套機構均由獨立的引爆器、推進劑、壓縮氣罐、電路等組成。在車輛發生碰撞以后，雙級安全氣囊中的一級先引爆，1號引爆器觸發，點燃1號推進劑疊氮化鈉固體，疊氮化鈉在火焰的作用下產生大量氮氣迅速推開推桿，儲氣罐壓力迅速升高，大量氮氣通過氣室的通道迅速進入到氣囊，使氣囊引爆。1號引爆器工作以后，2號引爆器工作，點燃2號引爆器對應的固體疊氮化鈉，大量氮氣迅速補充到氣囊中，實現兩級引爆，在起到保護乘員作用的基礎上，可以有效減少對乘員的傷害，如圖1-47所示。

三、奧迪A8轎車安全氣囊的控制電路

奧迪A8轎車安全氣囊系統的電路控制如圖1-48所示。

圖1-46 前排乘客安全氣囊雙級引爆結構圖

圖1-47 安全氣囊雙級引爆系統工作過程

圖1-48 奧迪A8轎車安全氣囊系統電路控制圖

E24—駕駛人側安全帶開關 E25—副駕駛人側安全帶開關 E224—副駕駛人側安全氣囊關閉鑰匙開關 F138—安全氣囊螺旋彈簧/帶集電環的回位環 G179—駕駛人側面安全氣囊碰撞傳感器 G180—副駕駛人側面安全氣囊碰撞傳感器 G256—左后座側面安全氣囊碰撞傳感器 G257—右后座側面安全氣囊碰撞傳感器 G283—駕駛人側安全氣囊碰撞傳感器 G284—副駕駛人側安全氣囊碰撞傳感器 J234—安全氣囊控制單元 J655—蓄電池切斷繼電器 N95—駕駛人側安全氣囊觸發器 N131—前排乘員側安全氣囊觸發器1 N153—駕駛人側安全帶張緊觸發器 N154—前排乘員側安全帶張緊觸發器 N196—左后座安全帶張緊觸發器 N197—右后座安全帶張緊觸發器 N198—后座中間安全帶張緊觸發器 N199—駕駛人側面安全氣囊觸發器 N200—前排乘員側面安全氣囊觸發器 N201—左后座側面安全氣囊觸發器 N202—右后座側面安全氣囊觸發器 N251—駕駛人頭部安全氣囊觸發器 N252—前排乘員頭部安全氣囊觸發器

附加信號：①—蓄電池A（正極） ②—去往起動機B和發電機C的正極連接 ③—接線柱58s ④—驅動CAN總線（High） ⑤—驅動CAN總線（Low） ⑥—撞車信號 ⑦—前排乘員側安全氣囊關閉指示燈K145

四、奧迪轎車安全氣囊系統部件結構

1.安全氣囊控制單元

安全氣囊控制單元（J234）具備兩級處理系統，控制氣囊分兩個級別引爆，可以有效減少氣囊對乘員的傷害；控制單元具備前部、側面、尾部碰撞識別功能；控制單元可以正確釋放安全氣囊和安全帶張緊器，并在發生碰撞時切斷蓄電池電路，防止事故升級；控制單元同時對整個氣囊系統持續監控；在蓄電池電路斷開后的150ms時間內，通過電容器向氣囊系統提供獨立的電源；控制單元通過故障警告燈顯示系統故障，激活安全帶提示報警SBR（Seat Belt Reminder），以提醒駕駛人氣囊與安全帶系統是否正常，其內部結構如圖1-49所示。安全氣囊控制單元一般安裝在車輛中心線上，以均勻檢測車輛各部位發生的碰撞情況，如圖1-50所示。安全氣囊傳感器安裝位置如圖1-51所示。

圖1-49 控制單元內部結構

圖1-50 控制單元安裝位置

圖1-51 安全氣囊傳感器安裝位置圖

2.前部安全氣囊碰撞傳感器

前部安全氣囊傳感器安裝在前部變形區內，如圖1-52所示，用于接收車輛前部碰撞加速度。控制單元通過其傳輸的信號來計算碰撞時車輛變形的速度，以此來較早識別事故的嚴重性。如果是輕微碰撞則無需引爆氣囊，如果事故嚴重需起動乘客安全保護系統。車輛前部發生碰撞時，強烈的信號將通過縱梁和前部碰撞傳感器傳入安全氣囊控制單元。

圖1-52 前部安全氣囊傳感器G283和G284的安裝位置

3.側面安全氣囊碰撞傳感器

側面安全氣囊碰撞傳感器是一個壓力傳感器，一般安裝在車門側面內部（圖1-53）或車門側面底部。側面碰撞傳感器內部由硅酮元件、蓋子、起動機等組成，如圖1-54所示。側面安全氣囊碰撞傳感器中設置有4個壓電元件，4個壓電元件連接成惠斯頓電橋結構，如圖1-55所示，給電橋提供電源與搭鐵電路，4個壓電元件中兩個處于壓力影響層，另兩個處于非壓力影響層。當車輛發生側面碰撞時，處于壓力影響層的壓電元件在壓力的作用下產生電壓信號，由惠斯頓電橋轉換成數字信號作為傳感器的輸出信號。

圖1-53 側面安全氣囊碰撞傳感器安裝位置圖

圖1-54 側面安全氣囊碰撞傳感器結構圖

圖1-55 側面安全氣囊碰撞傳感器電路與實物圖

4.安全帶使用識別開關

駕駛人及乘客在沒有系安全帶的情況下發生事故時，駕駛人及乘客的位移與移動的速度會遠遠大于系好安全帶的情況，對駕駛人與乘客的傷害非常大。在這種情況下，安全氣囊控制單元會提前引爆氣囊，在氣囊引爆的時間及氣囊引爆的要求都會發生改變，所以安全氣囊控制單元必須知道駕駛人與乘客是否系好安全帶，這也是安全帶識別開關的重要性。安全帶使用識別開關的安裝位置如圖1-56所示。當駕駛人和前排乘客未系安全帶時，安全氣囊控制單元的觸發門檻將降低，即更為輕微地碰撞都可能引爆安全氣囊。在大眾檢測儀器的08讀取測量數據塊的03通道和04通道中，若電阻值過大，表示未系安全帶，安全帶使用識別開關未接通。安全帶識別開關在未系安全帶時的狀態如圖1-57所示，系好安全帶時的狀態如圖1-58所示。

當未系安全帶時開關為打開狀態，傳感器電阻為R₁和R₂的電阻之和；當系好安全帶以后，開關為閉合狀態，電阻為R₁的電阻。電阻變化會引起傳感器的信號電壓的改變，從而電控單元根據傳感器電壓變化就可以判斷駕駛人是否已系好安全帶，如圖1-59所示。

圖1-56 安全帶使用識別開關的安裝位置

圖1-57 碰撞識別開關狀態（未系安全帶）

圖1-58 碰撞識別開關狀態圖（已系好安全帶）

5.前排乘客安全氣囊關閉鑰匙開關

很多車型的前排乘客安全氣囊是可以人工關閉的，在人工關閉以后如果車輛發生碰撞事故，前排乘客安全氣囊是不會引爆的。這樣的好處在于，如果前排乘客席沒有人乘坐，發生碰撞事故后可以適當減少維修費用，以減少不必要的損失。該開關通過鑰匙插入以后旋轉到“OFF”位置，即為關閉位置，如圖1-60所示。其電路結構如圖1-61所示，這個開關內集成了兩個電阻電路，控制單元通過每個電路均可單獨識別出開關的位置，當開關為“ON”或“OFF”時，因為傳感器內觸點的位置不同，傳感器兩端產生不同的電壓，從而使安全氣囊控制單元根據開關兩端電壓的變化來判斷開關的位置，控制前排乘客安全氣囊的工作狀態。如果這個鑰匙開關損壞，前排乘客安全氣囊關閉指示燈就會閃爍。

圖1-59 安全帶開關電路結構圖

圖1-60 前排乘客安全氣囊關閉鑰匙開關位置

圖1-61 前排乘員安全氣囊關閉鑰匙開關E224

6.安全氣囊指示燈

每次點火開關打開到ON位置時，安全氣囊系統均要進行自檢，對系統的組成元件進行檢查并判斷元件的工作狀態；在車輛運行過程中控制單元也要進行不斷地檢查，對各個元件進行監控。當發現有元件發生故障時，控制單元會點亮儀表中的故障指示燈。

7.螺旋彈簧

螺旋彈簧是安全氣囊控制單元和轉向盤駕駛人模塊之間的電子連接，配有ESP功能的車輛在復位環外殼內裝有轉向角度傳感器G85，在維修或換件后必須對轉向角度傳感器進行基礎設置，奧迪車系螺旋彈簧如圖1-62所示。

8.主動反應頭枕

（1）主動反應頭枕的作用 有些車型（如2005年產的奧迪A6）的前座椅上使用的是主動式頭枕，當發生尾部撞車時，這個頭枕會向前運動，降低肩部和頭部之間的相對加速度，大大降低了頸部脊椎的受傷風險，如圖1-63所示。如果發生的是正面碰撞，那么離心配重的機械機構將會被鎖止。

圖1-62 螺旋彈簧

圖1-63 主動頭枕工作示意圖

（2）系統結構與工作過程 如圖1-64所示，在座椅S形彎曲位置，主動頭枕設置了一個杠桿機構。當車輛尾部發生碰撞時，杠桿機構發生旋轉，頭枕前移，起到保護乘員頸部的作用。

9.碰撞蓄電池切斷保護裝置

蓄電池切斷繼電器是蓄電池的分離元件，它的任務是在發生撞車事故時，切斷起動機和發電機。奧迪A6轎車蓄電池切斷繼電器安裝在蓄電池的前方，如圖1-65所示。蓄電池斷電繼電器只安裝在蓄電池位于行李箱中的汽車上。

蓄電池切斷元件經一根單獨的導線接收來自安全氣囊控制單元J234的觸發信息。安全氣囊控制單元觸發了蓄電池切斷元件后，切斷元件視窗里看到的就不再是一個銅線圈了，而是一個白色區域。切斷元件后，可以通過黃色按鈕將其復位。

（1）工作過程 圖1-66所示為蓄電池切斷繼電器的電路控制圖，圖中各元件的標注見表1-4，蓄電池切斷繼電器由3號端子接收安全氣囊的碰撞信號。當車輛發生撞車事故，安全氣囊發生引爆時，蓄電池切斷繼電器接收到相應的電壓信號，觸發繼電器工作，斷開圖中的A與B之間的開關，使蓄電池停止向用電器供電。

圖1-64 主動頭枕工作過程圖

圖1-65 蓄電池切斷繼電器安裝位置

a）奧迪A8轎車 b）奧迪A3轎車

表1-4 蓄電池切斷繼電器說明表

（2）復位與診斷 安全氣囊控制單元執行元件診斷也可以觸發蓄電池切斷繼電器，但要注意，執行元件診斷后一定要將該繼電器手動復位，否則無法給蓄電池充電。安全氣囊控制單元觸發了蓄電池切斷元件后，切斷元件視窗里看到的就不再是一個銅線圈了，而是一個白色區域，切斷元件后可以通過黃色按鈕來將其復位，如圖1-67所示。

圖1-66 蓄電池切斷繼電器的電路控制圖

J644—電能管理控制單元

J655—蓄電池管理繼電器

10.座椅被占識別系統

（1）座椅被占識別系統（不用于美國，圖1-68） 前排乘員座椅被占傳感器G128是一個塑料膜，該膜覆蓋在座椅的后部。由幾個單獨的壓力電阻組成，感知座椅相關部位。

該傳感器根據壓力改變電阻，其阻值變化情況見表1-5。若傳感器承受的負荷大于5kg，則安全氣囊控制單元確定“座椅被占”，前排乘員座椅未被占時，傳感器電阻很高，一旦該座椅被占，電阻下降。若電阻超過480Ω，則安全氣囊控制單元判定為斷路，并存儲故障。安全氣囊控制單元利用該傳感器和安全帶鎖開關判斷是否系安全帶。

圖1-67 蓄電池切斷繼電器視窗與復位

表1-5 依據傳感器阻值判斷座椅的被占情況

（2）座椅被占識別系統（用于美國，圖1-69） 為滿足美國的法規要求，單獨開發了該系統。該系統在某些條件下可關閉前排乘員安全氣囊。若測得前排乘員座未被占或裝有兒童座椅，則安全氣囊關閉前排乘員安全氣囊。安全氣囊關閉警告燈指示前排乘員安全氣囊已關閉，并在組合儀表上顯示相應文本信息。目前，奧迪A4轎車采用該種座椅被占識別系統，現用于美國市場。

圖1-68 座椅被占識別系統（不用于美國）

圖1-69 座椅被占識別系統的結構（用于美國）

（3）座椅被占識別壓力傳感器G452 座椅被占識別壓力傳感器G452（圖1-70）通過一根軟管與座椅被占識別墊相連，只有硅膠的識別墊裝在座墊下面。若前排乘員座椅被占，壓力通過坐墊施加到識別墊上，壓力傳感器G452產生一模擬電壓信號，座椅被占識別控制單元向壓力傳感器提供5V電壓，壓力傳感器產的信號在0.2～4.3V之間，該信號取決于作用在座椅上的負荷，負荷越高，電壓越低。

圖1-70 座椅被占識別壓力傳感器G452