乘员探测装置故障分析与解决

龚震宁

摘 要：本文介绍了汽车安全带提醒装置重要组成部分——乘员探测装置的工作原理，以及与座椅装配生产制造过程导致的安全带提示灯异常的经典故障案例。分析故障产生的原因并提出解决措施，在实际的实施过程中取得了良好的效果。提出了产品设计要面向制造，在设计阶段尽早考虑与制造有关的约束，不光考虑自身，还要考虑匹配的零件及相关的生产制造过程，对零件国产化设计有着指导意义。

关键词：安全带提醒装置 乘员探测装置 安全气囊控制模块

1 引言

就国内而言，对汽车行业影响深远的汽车碰撞测试体系C-NCAP（2021版）测评规程，安全带提醒装置由加分项修改为罚分项[1]，目的是提高安全带提醒装置在汽车产品中配置率，提醒乘员佩戴安全带，有效避免及减少人员在道路交通事故中所受的伤害。本文介绍了安全带提醒装置重要组成部分——乘员探测装置，以及相关的安全带提示灯异常的故障案例以及解决方案，供设计开发、生产制造及质量问题分析参考。

2 故障问题

某车型的乘员探测装置在项目量产初期，售后退件较多，主要故障模式为仪表的安全带提示灯异常。但售后退回的乘员探测装置零件进行台架及装车功能检测，90%以上的零件故障不复现。

3 工作原理

3.1 安全带提醒装置的系统工作原理

安全带提醒装置是由未系安全带的探测装置和两级提醒组成，當车内任何乘员未系安全带时警告驾驶员的系统[2]。该车型的乘员探测装置安装于副驾驶乘员座椅上，安全气囊控制模块会对其状态进行监视，一旦判断座椅有人乘坐并未佩戴安全带，车辆达到规定时速时，蜂鸣器和提示灯将发出声光信号提醒乘员扣上安全带[3]。

3.2 乘员探测装置工作原理

乘员探测装置是由探测单元以及连接线束（或通信系统）组成，用于探测座椅的占用情况的装置[2]。

3.2.1 乘员探测装置安装位置

该车型的乘员探测装置根据安装位置，属于B面传感装置，安装于副驾驶座椅座垫发泡垫与座椅骨架之间的位置[4]，见图1。

3.2.2 乘员探测装置电气原理

该车型的乘员探测装置， 无人乘坐时座椅上未产生负荷，印刷薄膜制片的测压元件无变化，压力开关断路，没触发电阻为R1+R2；成人乘坐时臀部对印刷薄膜制片的测压元件施加压力，使开关上板和下板变形开启开关，触发电阻为R1+R2//R。相关电阻值输入给安全气囊控制模块判定座椅的占用情况，见图2。

4 故障案例原因分析及解决措施

4.1 检测标准

当副驾驶座椅有人员（座垫上放置40kg的负载，或放置代表第5百分位成年女性的假人或人；也可采用制造厂指定的且认证机构认可的替代方法模拟乘员乘坐车辆的状态，替代负载不应超过40kg[2]）乘坐并未系安全带，该车型仪表上的副驾驶安全带提示灯应亮；若无人乘坐时，仪表上的副驾驶安全带提示灯应不亮。

4.2 乘员探测装置与座椅匹配干涉故障案例

4.2.1 故障描述

乘员探测装置与座椅匹配干涉，导致乘员探测装置卡滞不能正常触发（不能触发或触发力异常），副驾驶安全带提示灯异常。乘员探测装置与座椅匹配干涉模式见以下：

（a）乘员探测装置与座椅匹配Y轴向干涉，实际装配的故障主要有2种，见图3。

（1）乘员探测装置超出座椅发泡凹槽位置；（2）乘员探测装置处在座椅发泡凹槽的边沿。

（b）乘员探测装置与座椅匹配Z轴向干涉，实际装配的故障主要有2种，见图4。

（1）座椅发泡凹槽深度不足，装配后乘员探测装置存在初始压力；（2）乘员探测装置的卡钉与座椅悬架干涉。

4.2.2 原因分析

4.2.2.1 乘员探测装置方面

安装座椅座垫为过盈配合，需动作力较大，并且有推动挤压、翻转动作（见图5），造成乘员探测装置移位（前工序是手工用背胶贴装在座椅座垫发泡凹槽的中心位置），并向座椅靠背方向偏移，严重时已经超出座椅发泡凹槽或到达凹槽的边沿。

座椅悬架的结构有差异，其他车型的乘员探测装置贴装的在凹糟内的任意位置，乘员探测装置的卡钉都不会与座椅悬架干涉。该车型的乘员探测装置的卡钉与座椅悬架的塑料有干涉风险。且卡钉集成在顶板，若与座椅悬架干涉即减小了触点受到压力。（见图6）。

分析结论：乘员探测装置的结构设计容错性较差。其根本原因为：

（a）乘员探测装置背胶粘接力不够；

（b）乘员探测装置向座椅靠背偏移滑动时没有限位保护；

（c）乘员探测装置为片状结构、卡钉集成在顶板，材料和结构没有弹性，压力传感灵敏度较低。

4.2.2.2 座椅方面

（a）座椅座垫的发泡模具脏污导致发泡边沿缺料，或发泡加强布铺偏；

（b）生产过程没有乘员探测装置的功能检测。

4.2.3 解决措施

4.2.3.1 乘员探测装置方面

（a）乘员探测装置更换背胶：增强背胶粘接力及增大粘接面积；

（b）乘员探测装置设计结构优化，见图7。

（1）底板增加限位筋条（见图7标记①），在座椅安装过程中松脱滑落时，能阻挡不出发泡凹槽；（2）增加压力传感灵敏度，改进零件耐压性能。

卡钉由顶板集成更改为独立卡钉（见图7标记②），与座椅骨架干涉时不影响乘员探测装置触点受力；增加硅胶衬垫（见图7标记③），由片状硬接触改为弹性接触。

4.2.3.2 座椅方面

（a）座椅发泡槽深尺寸由（8±1）mm更改为（10±1）mm；定时清模，发泡加强布增加固定点；

（b）座椅生产过程增加乘员探测装置的压力动作检测，见图8。

5 结语

更改后的乘员探测装置零件试验认可完成，通过小批量试装验证后，零件在整车上切换断点[6]。售后质量跟踪数据：改进前 12MIS IPTV（千台车故障数）值为1.87，改进后为0.26，持续3个月后，降到了0，改进效果表现优异。

产品质量对于企业来说是非常重要的，是增强企业口碑，赢得市场的关键因素。保证产品质量，不能仅依靠生产制造过程，更重要的是产品设计。好的产品质量是设计出来的，产品质量问题70%来自产品设计缺陷，而非制造[7]。本文通过介绍乘员探测装置导致的安全帶提示灯异常的故障案例以及解决方案，提出了产品设计要面向制造，在设计阶段尽早考虑与制造有关的约束，不光考虑自身，还要考虑匹配的零件及相关的生产制造过程。国外的零件国产化也有类似的问题，很多设计亮点没有吃透就舍弃了，有些不适用的又留着，造成后续完成的产品达不到预期要求。这些问题都需要我们设计工程师沉下心来做研究，在经历一个个项目及问题解决中逐渐提高设计的能力，积累设计经验，达到更好的高度，任重而道远。

参考文献：

[1]中国汽车技术研究中心有限公司 C-NCAP 管理规则（2021年版）.

[2]中国汽车技术研究中心有限公司 GB/T 24551—2021汽车安全带提醒装置[S].北京：中国标准出版社，2021.

[3]中国汽车技术研究中心有限公司 GB 4094—2016 汽车操纵件、指示器及信号装置的标志[S].北京：中国标准出版社，2017.

[4]上汽通用五菱股份有限公司 BT/SGMWJ 06146—2017安全带提醒传感器技术要求.

[5]美国汽车工程师学会 SAE J826—2021定义和测量车辆座位舱使用的装置（Device for use in defining and measuring vehicle seating accommodation）.

[6] 埃意（廊坊）电子工程有限公司 GB/T 35369-2017汽车安全带提醒用乘员探测装置[S].北京：中国标准出版社，2017.

[7] JosephM.Juran  Juran on Quality by Design：The New Steps for Planning Quality into Goods and Services.