寶馬新3系F30被動安全系統(tǒng)技術(shù)剖析(下)

◆文/北京 周文勝

2012年7月13日，基于“F30”平臺的寶馬新世代3系列在中國正式發(fā)布，現(xiàn)已開始銷售。新寶馬328i使用新的4缸渦輪增壓發(fā)動機(jī)，0～100km/h加速僅需5.9s，與6缸渦輪增壓發(fā)動機(jī)相比，只相差0.4s，從加速性能上來說，性價比很高。寶馬新世代3系列除了大家熟悉的四門、雙門、敞篷、旅行車版本之外，還加入了一位新成員，即3-GT series。新3系將采用寶馬MSB車身架構(gòu)。本文將針對寶馬新3系F30被動安全系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行剖析。

(接上期)

(2)PostCrash系統(tǒng)

PostCrash系統(tǒng)包括事故后的自動制動功能。在特定事故情況下，將車輛制動至靜止，無需駕駛員的干涉，可以降低再次碰撞的風(fēng)險。駕駛員在事故后踩下制動踏板或加速踏板以取代自動制動。如果ACSM識別出較嚴(yán)重的碰撞，自動制動功能將在事故后啟動，ACSM向電動燃油泵控制系統(tǒng)(EKPS)發(fā)送停用信號(該信號由DSC控制單元進(jìn)行分析)。之后，DSC控制單元在DSC泵的協(xié)助下制動車輛，使其靜止。DSC產(chǎn)生5m/s2的設(shè)定點(diǎn)制動減速，只有道路狀況允許時，DSC才可實(shí)現(xiàn)設(shè)定點(diǎn)減速。如果發(fā)現(xiàn)加速請求或駕駛員踩下制動踏板時間較長，自動制動將中斷。

在自動制動中，ABS避免車輪抱死，DSC對車輛進(jìn)行穩(wěn)定化。在自動制動期間，如果DSC處于OFF模式，ABS將被強(qiáng)制啟動。車輛靜止約1.5s后，自動制動也會啟動，以固定車輛防止滑動。如果碰撞導(dǎo)致安全型蓄電池接線柱松脫，自動制動將無法開啟，如DSC、ABS在碰撞前已發(fā)生故障或制動液液位過低等，自動制動仍將結(jié)束，因?yàn)檫@些故障將被理解為碰撞造成的結(jié)果。

三、F30被動安全系統(tǒng)部件結(jié)構(gòu)

1.碰撞和安全模塊

碰撞和安全模塊位于殼體內(nèi)，包含兩個插口。一個插口用于連接車輛導(dǎo)線束，另一個插口用于駕駛室導(dǎo)線束。在F30上，碰撞和安全模塊安裝在駕駛員側(cè)駕駛室模塊支撐結(jié)構(gòu)上。碰撞和安全模塊內(nèi)不再安裝任何傳感器，傳感器位于變速器通道上的ICM內(nèi)(見圖13)。

2.傳感器和開關(guān)

(1)B柱橫向和縱向加速傳感器

B柱橫向和縱向加速度傳感器(見圖14)在識別正面碰撞、側(cè)面碰撞和尾部碰撞時提供支持。B柱安全氣囊傳感器由一個縱向和一個橫向加速度傳感器組成。這些加速度傳感器分別用于測量X方向和Y方向上的加速度和減速度，X和Y信號得出的結(jié)果是識別碰撞方向的重要因素。左右B柱安全氣囊傳感器的結(jié)構(gòu)相同，安裝時通過機(jī)械設(shè)碼的方式確定左右方向。

(2)車門安全氣囊壓力傳感器

美規(guī)車型在駕駛員和前排乘客車門上安裝壓力傳感器(見圖15)。通過安全氣囊傳感器協(xié)助確定側(cè)面碰撞。如果發(fā)生側(cè)面碰撞，除了存在的橫向加速值外，車門空腔中的壓力也會增加。車門中的安全氣囊傳感器用于監(jiān)測側(cè)面碰撞時，驗(yàn)證來自B柱安全氣囊傳感器和ICM加速信號的真實(shí)性。安全氣囊傳感器位于車門側(cè)板上，如果車門發(fā)生側(cè)面碰撞，外板將內(nèi)壓，因而減少了車門內(nèi)部的體積，增加了壓力，安全氣囊傳感器將衡量這項(xiàng)壓力的變化。安全氣囊傳感器還包括電子系統(tǒng)，其將壓力讀數(shù)數(shù)字化，并將以周期的方式傳輸?shù)脚鲎埠桶踩K。數(shù)據(jù)的傳輸與B柱安全氣囊傳感器相同，壓力讀數(shù)在碰撞和安全模塊中進(jìn)行評估。

(3)前方傳感器

在美規(guī)車型中，兩個前方傳感器(見圖16)安裝在發(fā)動機(jī)支架的前方區(qū)域，其所測量到的數(shù)值被轉(zhuǎn)發(fā)至碰撞和安全模塊進(jìn)行評估。左右兩側(cè)前方區(qū)域中的傳感器協(xié)助辨別正面碰撞，它們將相關(guān)的碰撞特點(diǎn)和嚴(yán)重性信息傳輸給碰撞和安全模塊。每個傳感器都包含加速傳感器、信號處理技術(shù)以及用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)腁SIC。所測量到的數(shù)值將以數(shù)據(jù)電報的形式發(fā)送至碰撞和安全模塊。

(4)ICM中的傳感器

ICM控制單元位于變速器通道上，其位置如圖17所示。除行駛動態(tài)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)傳感器外，F(xiàn)30的ICM還包含用于識別碰撞的縱向和橫向加速度傳感器。ICM通過兩根導(dǎo)線直接與ACSM4連接，以便傳輸傳感器數(shù)據(jù)。所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)在ACSM4內(nèi)進(jìn)行分析。在帶有2VF自適應(yīng)M底盤或5DF ACC Stop&Go的車輛或美規(guī)車型中，ICM通過兩根附加導(dǎo)線與ACSM連接。滾動速率傳感器數(shù)據(jù)和垂直加速度傳感器數(shù)據(jù)通過這兩根附加導(dǎo)線傳輸給ACSM。ICM的傳感器數(shù)據(jù)協(xié)助ACSM4辨別側(cè)面、尾部或正面碰撞，并協(xié)助進(jìn)行翻車監(jiān)測。

(5)座椅占用識別墊

歐規(guī)車型配備座椅占用識別墊，即在前排乘客座椅表面安裝的測量負(fù)荷情況的傳感器墊。通過座椅占用識別墊可識別是否占用了前排乘客座椅。如果未系安全帶或在行駛期間松開安全帶，就會發(fā)出聲音和視覺警告。座椅占用識別墊沒有乘員分級功能，因此無法自動關(guān)閉前排乘客安全氣囊。車輛配備ACSM4時，不再通過座椅占用識別墊而是通過ACSM分析座椅占用數(shù)據(jù)。

(6)CIS墊

美規(guī)車型中，在前排乘客座椅中安裝電容性車內(nèi)感應(yīng)墊(CIS墊)，而不是座椅占用識別墊。CIS墊可監(jiān)測出占用前排乘客座椅的是成人還是兒童。前排乘客安全氣囊、側(cè)面安全氣囊和膝部安全氣囊的關(guān)閉通過前排乘客安全氣囊關(guān)閉指示燈顯示。

(7)安全帶鎖扣開關(guān)

安全帶鎖扣開關(guān)(見圖18)位于駕駛員和前排乘客的安全帶鎖扣中。如需根據(jù)EURP NCAP要求獲得5星，車輛必須具備后座椅安全帶監(jiān)測功能。在帶有230歐規(guī)專用選裝配置的車輛上也裝有后座椅安全帶鎖扣開關(guān)。安全帶鎖扣開關(guān)用于識別安全帶鎖舌是否位于安全帶鎖扣內(nèi)，在此由碰撞和安全模塊為傳感器供電并分析傳感器數(shù)據(jù)。從總線端15起，系統(tǒng)持續(xù)監(jiān)控安全帶鎖扣開關(guān)，同時將開關(guān)信號用于視覺和聽覺安全帶警告，以及確定觸發(fā)哪些乘員保護(hù)系統(tǒng)。

(8)緊急呼叫按鈕

緊急呼叫按鈕位于車頂功能中心內(nèi)，如圖19所示。在歐規(guī)車輛上，該按鈕連接在612寶馬 Assist上。

(9)前排乘客安全氣囊關(guān)閉開關(guān)

在帶有5DA的車輛上，使用前排乘客安全氣囊關(guān)閉開關(guān)(見圖20)來手動停用前排乘客側(cè)的前部和側(cè)面安全氣囊。通過備用鑰匙以手動方式操作前排乘客安全氣囊關(guān)閉開關(guān)，開關(guān)位置由一個霍爾傳感器探測。碰撞和安全模塊分析傳感器數(shù)據(jù)并為傳感器供電。

(10)座椅位置傳感器

根據(jù)美規(guī)要求，必須對乘坐在駕駛員和前排乘客座椅上的乘員執(zhí)行高度識別。這項(xiàng)高度識別通過座椅前后調(diào)節(jié)的行程來執(zhí)行。在美規(guī)車型中，使用座椅位置傳感器來辨別乘員的具體位置。對于配備座椅電動調(diào)節(jié)和記憶功能(選項(xiàng)459)的車型，駕駛員側(cè)的座椅位置將從駕駛員模塊傳輸至ACSM。

駕駛員座椅位置傳感器的任務(wù)是在座椅的縱向調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，辨別個子相對較小的乘員和正常高度的乘員。這個功能是另一項(xiàng)以提高乘員安全性為目的的技術(shù)特點(diǎn)。之后，根據(jù)駕駛員和前排乘客的座椅位置，調(diào)節(jié)兩個安全氣囊以及自適應(yīng)通風(fēng)閥的位置。座椅位置探測器采用2線霍爾傳感器的形式，通過ACSM控制單元供電。座椅位置傳感器的級別根據(jù)座椅位置或座椅位置傳感器到永久磁鐵的距離加以改變。

3.執(zhí)行機(jī)構(gòu)

(1)駕駛員安全氣囊

駕駛員安全氣囊的任務(wù)是與安全帶配合使用，以降低正面碰撞時駕駛員受傷的危險。駕駛員安全氣囊配有一個氣體發(fā)生器，位于方向盤緩沖墊內(nèi)。美規(guī)車型中安裝兩級氣體發(fā)生器，可根據(jù)監(jiān)測到的碰撞嚴(yán)重性以及座椅位置，啟動短時間或長時間膨脹。此外，美規(guī)車型中的駕駛員安全氣囊配備主動通風(fēng)閥。

(2)前排乘客安全氣囊

前排乘客安全氣囊的任務(wù)是降低正面碰撞時前排乘客受傷的危險。前排乘客安全氣囊位于儀表板內(nèi)，其展開時在規(guī)定位置處撕開儀表板。前排乘客安全氣囊配有一個氣體發(fā)生器，向風(fēng)擋玻璃方向打開，向上膨脹并支撐在風(fēng)擋玻璃和儀表板上。歐規(guī)車型中的前排乘客安全氣囊如圖21所示。

(3)膝部安全氣囊

美規(guī)要求對乘員進(jìn)行被動固定(不含安全帶)，因此，在美規(guī)的車型中，還需要在駕駛員和前排乘客側(cè)設(shè)立膝部安全氣囊，如圖22所示，以便在正面碰撞情況下控制乘員的向前位移。

(4)頭部安全氣囊

F30中安裝有頭部安全氣囊，以便在側(cè)面碰撞情況下保護(hù)乘員的頭部，安全氣囊的位置如圖23所示。頭部安全氣囊從A柱延伸至C柱，覆蓋整個側(cè)窗玻璃區(qū)域。該安全氣囊在乘員與側(cè)面結(jié)構(gòu)之間展開，其特點(diǎn)是：①范圍擴(kuò)展到覆蓋前后所有側(cè)窗玻璃；②防止碎玻璃危害乘員；③針對不同身材的乘員優(yōu)化了覆蓋范圍。

(5)前排側(cè)安全氣囊

與所有當(dāng)前車型一樣，前部側(cè)面安全氣囊也從前座椅靠背(見圖24)中引爆。側(cè)面安全氣囊和氣體發(fā)生器位于一個塑料殼體，即安全氣囊模塊內(nèi)。該模塊安裝在前座椅靠背內(nèi)座套下，觸發(fā)時側(cè)面安全氣囊從靠背框架中向外彈出并在側(cè)面結(jié)構(gòu)與乘員之間展開。應(yīng)該注意的是，切勿安裝附加座套，因?yàn)檫@些座套對側(cè)面安全氣囊的功能影響很大，甚至?xí)?dǎo)致安全氣囊失效。

(6)安全帶鎖扣拉緊器

爆燃式安全帶鎖扣拉緊器的任務(wù)是在發(fā)生碰撞事故時，盡可能防止骨盆和肩部區(qū)域的安全帶松弛，這樣可以增強(qiáng)安全帶的約束作用。安全帶鎖扣拉緊器位于駕駛員或前排乘客座椅上，如圖25所示。在某些碰撞情況下引爆安全帶鎖扣拉緊器，安全帶鎖扣通過一個鋼拉線與拉緊管內(nèi)的活塞相連。引爆器觸發(fā)時產(chǎn)生氣體壓力，該壓力使拉緊管內(nèi)的活塞移動。此時通過拉線將安全帶鎖扣向下拉，從而使安全帶繃緊。

(7)帶有線性帶力限制器的安全帶收卷機(jī)構(gòu)

駕駛員和前排乘客的帶有線性帶力限制器的安全帶收卷機(jī)構(gòu)安裝于歐規(guī)車型中，如圖26所示。如果發(fā)生正面或尾部碰撞以及翻車，安全帶收卷機(jī)構(gòu)將阻止安全帶的延長，以便保護(hù)乘員。在事故情況下，安全帶限力器對乘員的安全帶載荷加以限制，根據(jù)具體碰撞類型，安全氣囊承擔(dān)其余的約束作用。因此，就作用而言，安全氣囊和安全帶彼此準(zhǔn)確配合。由于安全帶作用力降低且安全氣囊以較大面積支撐乘員，因此減小了乘員所承受的壓力。在線性系統(tǒng)中，通過安全帶自動收卷器內(nèi)的扭力桿扭轉(zhuǎn)來限制安全帶力。應(yīng)該注意的是，帶力限制器做出響應(yīng)時，除安全帶外，安全氣囊也會承受相應(yīng)的作用力。

(8)帶有自適應(yīng)限力器的自動拉緊器

駕駛員和前排乘客的帶有自適應(yīng)限力器的自動拉緊器安裝于帶有主動保護(hù)裝置(5AL)的美規(guī)車型中，如圖27所示。由氣體發(fā)生器加以輔助的自動拉緊器確保在乘員發(fā)生向前位移時安全帶卷起，以減少安全帶松弛部分。由于F30中配備自適應(yīng)限力器的安全帶拉緊器僅配合可選配置主動保護(hù)裝置(SA5AL)安裝，因此也具備可逆電機(jī)驅(qū)動收卷機(jī)構(gòu)。

通過氣體發(fā)生器的輔助，自適應(yīng)限力器根據(jù)座椅位置從較高的壓力切換至較低的壓力，以便在碰撞期間根據(jù)乘員的體型降低安全帶的剩余壓力。座椅位置越靠前，切換越是提前發(fā)生，當(dāng)座椅與安全氣囊保持最佳狀態(tài)時，安全氣囊在正面碰撞期間可確保作用于乘員的動力能量更加均勻分布，因此實(shí)現(xiàn)較小的乘員壓力值。

(9)帶有線性機(jī)械帶力限制器的自動拉緊器

駕駛員和前排乘客的帶有線性機(jī)械帶力限制器的自動拉緊器安裝于不帶主動保護(hù)裝置(5AL)的美規(guī)車型內(nèi)。除了扭力桿所施加的壓力限制外，安全帶在氣體發(fā)生器的輔助下縮回，以便在乘員向前位移之前減少安全帶的松弛部分。通過對具體的被動安全性部件、安全帶拉緊器、自動拉緊器、限力器和安全氣囊進(jìn)行配合，作用于乘員的動力能量在碰撞期間更加均勻分布，以實(shí)現(xiàn)較低的乘員壓力值。

(10)安全型蓄電池接線柱

如果碰撞和安全模塊識別到較嚴(yán)重的正面碰撞、側(cè)面碰撞和尾部碰撞，就會根據(jù)不同限值使安全型蓄電池接線柱觸發(fā)，安全型蓄電池接線柱的結(jié)構(gòu)如圖28所示。之后，以爆燃的方式斷開蓄電池以及蓄電池正極接線柱之間的連接導(dǎo)線并啟動發(fā)電機(jī)。安全型蓄電池接線柱緊靠在蓄電池正極旁邊，完全以塑料包圍，如果發(fā)生脫離，也不會從殼體中泄漏電火花。盡管安全蓄電池總線端已經(jīng)斷開，但仍能確保為危險報警燈、車內(nèi)照明燈、安全氣囊和電話(包括緊急呼叫)等各類與安全性相關(guān)的用電設(shè)備供電。

(11)安全氣囊指示燈

安全氣囊指示燈位于組合儀表內(nèi)，如圖29所示。行駛前檢查期間，碰撞和安全模塊以及被動安全系統(tǒng)的系統(tǒng)準(zhǔn)備狀態(tài)通過安全氣囊指示燈亮起且隨后熄滅顯示出來。碰撞和安全模塊通過PT-CAN發(fā)送給組合儀表一條信息，通過這條信息可控制安全氣囊指示燈。組合儀表以周期的方式接收信息。如果該信息缺失，就會啟用安全氣囊指示燈。

(12)安全帶指示燈

如果未系安全帶或在行駛期間松開安全帶，安全帶指示燈就會發(fā)出聲音和視覺警告，如圖30所示。車輛啟動或觸點(diǎn)變化時，可在組合儀表的TFT顯示屏內(nèi)短時間看到后座椅安全帶觸點(diǎn)狀態(tài)。

(13)前排乘客安全氣囊關(guān)閉指示燈

F30中的前排乘客安全氣囊關(guān)閉指示燈位于車頂功能中心內(nèi)，如圖31所示。前排乘客安全氣囊關(guān)閉指示燈在歐規(guī)和美規(guī)車型中是相同的。在歐規(guī)車型中，如果通過前排乘客安全氣囊關(guān)閉開關(guān)關(guān)閉前排乘客和側(cè)面頭部安全氣囊，前排乘客安全氣囊關(guān)閉指示燈將開啟，并呈現(xiàn)黃色。在美規(guī)車型中，如果CIS墊監(jiān)測到坐在兒童座椅中的兒童，或前排乘客座椅未被占用，將開啟前排乘客安全氣囊關(guān)閉指示燈。前排乘客安全氣囊關(guān)閉指示燈的亮度通過顯示屏照明自動亮度調(diào)節(jié)功能來調(diào)節(jié)。(全文完)