一、 研究背景
在车辆发生碰撞时可限制乘客运动 ，安全带将乘客与汽车约束为一体，避免乘客与车内环境发生二次碰撞或者被甩出车外，降低乘客伤害 。在日常驾驶中，安全带的约束性能很难被乘客感知 ，安全带佩戴和解锁的方便性 、使用的舒适性是乘客关注的重点。
随着汽车发展，客户对出行安全的需求不断提高 ，同时，CNCAP等评价规则不断加严 ，对安全带等整车约束系统的开发应用也提出了更高要求。主动控制安全带作为一种能够为乘员提供更好保护的新产品 ，得到了广泛关注。但是 ，受限于技术要求不明确、成本高等因素，目前市场应用较少。
二、 研究目的及意义
通过本项目的研究，将主动控制安全带与整车实际应用更好结合，把握技术发展趋势及行业产品应用情况，规范主动控制安全带的应用场景 、启用条件和安全要求，建立各种工况下电机作动技术要求。
三、 研究内容
本项目主要调研主动安全带的应用现状和发展趋势；研究主动控制安全带使用场景及其开启条件 ，包括研究电机启动及关闭条件，与主动安全装备的结合（包括紧急制动 、车道偏离预警 、变道提醒等），车辆使用条件（车速、引擎状态等） ；研究主动控制安全带各种工况下的主动回卷力值 。建立主动控制安全带的使用场景定义、开启关闭条件及各工况下的技术要求。
四 、 研究成果
我们对200名乘客进行了调研 ，收集乘客在安全带佩戴前 、中 、后时的抱怨。结果发现 ，佩戴前织带拉出力大，佩戴时压迫感强 ，解除佩戴后织带回收慢，回收不完全等抱怨占所有抱怨比例的65% ，具体数据如图1所示。
图1安全带佩戴抱怨调查
本项目调查了中国市场销售的90台车的安全带配置情况，车型样本覆盖紧凑型到豪华型车型。结果显示主动式安全带搭载率逐年稳步上升，5年间从7.9%上升到18.3%，如图2显示。中高端车型搭载率上升迅速，由25%上升至60.2%，如图3所示。随着技术的成熟及国内本土供应商的加入 ，其在紧凑型车型上的配置也越来越普及。
图2 ASB市场搭载趋势
图3 ASB中高端车型搭载趋势
主动式安全带是在原有普通式安全带的基础上追加电机主动预紧部分，构成见图4。
图4 主动式安全带总成示意图
其中，主动式安全带相对于传统机械式安全带追加的电机主动预紧部分，由电机、主动预紧传动系统、主动预紧离合器 、主动预紧控制系统等组成。
主动式安全带的功能包含传统机械式安全带功能和主动式安全带的功能 。传统机械式安全带包括被动预紧和限力功能，被动预紧是指在车辆发生碰撞后 ，乘员身体移动前 ，安全带卷收器上的MGG接收ACU传递来的信号进行点爆，后在点爆气压的作用下 ，快速收紧织带，将乘员身体和织带之间的间隙消除，对乘员身体进行约束。限力功能指在惯性作用下，假人身体将有向车前方向移动的趋势，此时乘员胸部压力逐渐增大，当增加到限力值时，织带将从卷收器中伸出，织带对乘员胸部的约束力值将维持恒定 ，以减轻乘员的胸部伤害。
而主动式安全带的主动预紧功能，在车辆碰撞前或车辆行驶时，可根据车辆信号 ，进行相关作动。图5为主动预紧部分的作动原理图。
图5 电机主动预紧作动原理图
主动式安全带，通过齿轮副2和3 、4和5、6和7 、7和8来实现电机的降速增扭矩，惰齿轮7与内齿圈10之间设有离合器，当不需要主动预紧部分工作时 ，离合器脱开，内齿圈10将没有约束，电机传递过来的扭矩将不会传递到转缩齿轮11 ，芯轴不会旋转，织带不会进行回收 。当需要主动预紧部分介入工作时，离合器会与内齿圈10进行啮合，使内齿圈10固定不转，此时 ，若电机传递来扭矩 ，转缩齿轮将会进行旋转 ，进而带动芯轴旋转 ，进行织带回收 。根据接收到的车辆的不同信号，电机会传递出不同的转速和扭矩 ，以实现主动式安全带的间隙消除 、危急提醒、预紧等功能。
根据主动式安全带的使用情况将用车场景分为两类 ：舒适 、安全。舒适性方面，有间隙消除，辅助回卷等功能；保障乘客安全性方面，有危急提醒 ，姿态保持，碰撞前预紧等功能。舒适类预紧力较低 ，而安全性则需较大预紧力。下面对间隙消除 ，辅助回卷，危急提醒 ，紧急预紧（姿态保持，碰撞前预紧）展开进行说明。
间隙消除有两个目的 ，一是将脱垂的安全带收紧 ，二是消除驾驶员与座椅间隙，提升安全性。由于间隙消除多用于开车前系好安全带时，为增加客户体验感可以将间隙消除融入车辆的迎宾场景，即保障顾客安全又增加了车辆与乘客的互动，让乘客有舒适感和安心感，进而提升顾客佩戴安全带的意愿。
间隙消除功能的触发，需要车门关闭，安全带锁扣插入，发动机或电机启动 ，以上条件同时满足 。当锁扣扣好时，主动式装置开始作动卷收织带，预紧力值10-50N ，本研究标定车最终预紧力值为15N。
图6 间隙消除功能逻辑
辅助回卷是解决非主动式安全带下车时织带回卷慢，难回卷的客户抱怨的一种方案。
按照图7启动辅助回卷功能，回卷过程同时监测电流情况 ，当电流值达到设定值时需要停止回卷 。
图7 辅助回卷功能逻辑
危急提醒功能是随着ADAS和乘员监控等技术的进步 ，可结合车道偏离预警 、盲区监测预警、驾驶员状态监控（DMS）等所触发警示信号，通过电机的转动 ，小幅度抽动安全带织带使之有振动感，提醒驾驶员注意当前行车安全，预紧力值10-50N。详细工作逻辑见图8 。
图8 危急提醒逻辑
紧急预紧功能是当高速急转弯、转向不足、转向过度 、车辆打滑等条件时触发紧急预紧，消除乘员与安全带之间的间隙 。预紧力值在50-100N。当预测碰撞不可避免时，进一步预紧 ，将乘员约束到正常坐姿状态。预紧力大于160N。当安全带锁扣解开 、预紧信号失效，驱动电机松驰安全带织带。详情见图9，预紧功能应用逻辑。
图9 预紧功能逻辑
上述研究的主动安全带功能，都是由电机在不同的场景下输出不同的扭矩来实现。因此电机输出扭矩，即预紧力，对于主动安全带的功能稳定具有重要意义。电机马达旋转输出扭矩后，通过行星齿轮传动机构将扭矩传递至芯轴 ，带动芯轴旋转，从而在织带上产生预紧力 。在此过程中，影响预紧力的主要因素有电机功率 、传动机构传动比、传动摩擦 、织带缠绕外径、织带路径上的摩擦等因素。
试验在预紧力测试台架进行，台架布置有刚性座椅和AM50假人，以及被测主动式安全带 。安全带布置两个力传感器，分别位于卷收器出带口和导向环处。主动式安全带通过车载12V电源驱动，并通过在电路回路中搭配不同的电阻来控制回路的电流，驱动电机转动 。在台架上测量预紧力，重点考察电机的功能，不考察电动安全带ECU的功能 ，故直接用电流来驱动电机，不经过ECU。试验如图10所示 。
图10 回卷性能测量试验示意图
通过该试验装置，测得的主动安全带某一组预紧力如下图11所示。本次测量中，主动安全带的碰撞前的紧急预紧力峰值约为220N 。
图11 预紧力曲线图
为了进一步把握市场上主流生产商的主动式安全带电机预紧力水平，本项目分别测试了危急提醒和紧急预紧工况下各产品的预紧力水平，如图12和图13所示。
图12危急提醒工况下预紧力值
由图12可知，在危急提醒工况下，主流产品的预紧力力值最大为产品F，达到116N ；最小值为产品E，为55N；平均值为88.2N。
图13 紧急预紧工况下预紧力值
由图13可知 ，在紧急预紧工况下 ，主流产品的预紧力力值最大为产品C ，达到305N ；最小值为产品E，为122N；平均值为176.8N。以上的测量结果作为特定测量方法下的数值，作为行业内主流产品的预紧力值的参考 。
本项目重点研究了主动式安全带的工作原理和功能场景 ，以及对应的启动逻辑 。最后针对核心指标——预紧力进一步分析其影响因素和单品测量方案。
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