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汽车追尾碰撞的发生率不仅很高而且致残率高达53.5%,碰撞造成的颈部挥鞭损伤在使患者承受巨大痛苦的同时,也给社会带来了巨大的经济损失。为了增强汽车在追尾碰撞中对乘员的保护效果,2015版C-NCAP相比于2012版C-NCAP对鞭打试验的评分标准要求更为严格。然而既能保障安全性又能兼顾侧面视野的主动安全头枕多集中在中高档汽车上,普通汽车由于价格因素目前难以推广,为了让主动安全头枕能够在普通汽车上得以推广,本文设计开发了一种结构简单、性能可靠、成本低廉、可重复使用的碰撞响应式主动安全头枕。本文头枕机械系统采用电磁铁锁止和触发,弹簧驱动的工作方式,头枕使用轻触开关来检测乘员头部是否倚靠在头枕上,当乘员头部倚靠在头枕上时,轻触开关闭合,控制系统通过检测与轻触开关相连的I/O接口电位为低电平,从而确认乘员头部已经得到头枕的有效支撑,这样即使在发生追尾碰撞的情况下,头枕也不会弹开。通过对比现有的基于加速度检测碰撞事故的算法,提出了移动窗比功率算法,并对算法进行了验证,同时确定了算法的窗宽和阈值,使得头枕控制算法兼具反应快速与抗干扰性强的特点。为验证头枕弹出位移对乘员颈部保护效果,使用Taurus车型里驾驶员处座椅以及Bio RIDⅡ假人模型来模拟C-NCAP鞭打试验,假人坐姿以及头枕位置设置为国际挥鞭伤防护组认定的合格线位置,在这一位置上进行头枕展开和未展开仿真分析,结果表明,头枕弹出假人NIC值减少了55.79%,按照2015版C-NCAP鞭打试验评分标准,头枕展开相比未展开得分增加了112.59%。头枕控制系统硬件以16位的Freescale MC9S12G48芯片为核心搭建,所有元器件均为车规级。针对该硬件系统以及移动窗比功率算法设计了头枕控制系统一整套模块化的C语言软件程序代码。为验证头枕机械系统和控制系统的有效性,本文开展了头枕机械系统展开响应试验、冲击力测试试验、头枕防误触发试验、头枕控制准确性试验以及台车碰撞试验,试验结果表明头枕机械系统可在24ms内向前展开41mm,向上展开44mm,头枕最大冲击力为100.36N,头枕可有效防止误触发,头枕控制系统控制误差在1ms以内,在15.65km/h的台车模拟追尾碰撞试验中,头枕控制系统可在15ms内发出触发信号,整个头枕系统从碰撞开始时刻,到完全展开,用时49ms。