汽车安全气囊工作原理及相关的汽车召回问题分析

在汽车发生碰撞的过程中,安全气囊传感器、防撞安全气囊和电子控制装置都扮演着重要的角色,无论哪一环出现问题都会导致安全气囊的非正常工作。

  安全气囊是指撞车时在乘员产生二次碰撞前,使气囊膨胀保护乘员的一种被动安全性装置。安全气囊主要由安全气囊传感器、防撞安全气囊及电子控制装置等组成。作为座椅安全带的乘员约束装置的辅助装置,安全气囊又被称为安全气囊系统(Supplemental Restraint System,SRS)。

  安全气囊系统其实是一整套被动安全性的保护系统,可通过装置之间的协同作用,给乘车人员提供有效的防撞保护,从而降低事故造成的损伤。有数据显示,在汽车相撞时,汽车安全气囊可使头部受伤率减少25%,面部受伤率减少80%左右。

汽车安全气囊工作原理及相关的汽车召回问题分析

安全气囊位置参考:1.前部安全气囊,驾驶员位置;2 .前部安全气囊,前排乘客位置;3.头部安全气囊;4.侧面安全气囊。资料图

  安全气囊的工作原理

  当汽车在行驶过程中发生碰撞事故时,首先由安全气囊传感器接收撞击信号,只要达到规定的强度,传感器即产生动作并向电子控制器发出信号。电子控制器接收到信号后,与其原存储信号进行比较,如果达到气囊展开条件,则由驱动电路向气囊组件中的气体发生器送去起动信号。气体发生器接到信号后引燃气体发生剂,产生大量气体,经过滤并冷却后进入气囊,使气囊在极短的时间内突破衬垫迅速展开,在驾驶员或乘员的前部形成弹性气垫,并及时泄漏、收缩,吸收冲击能量,从而有效地保护人体头部和胸部,使之免于伤害或减轻伤害程度。

  目前,汽车因安全气囊问题召回的案例屡见不鲜。导致大量召回的安全气囊,总结起来,主要有三种原因:安全气囊在碰撞后打不开;安全气囊在没有发生碰撞时主动打开;安全气囊在发生碰撞后打开,但冲击力过强,导致驾乘人员发生二次伤害。

  我们不禁要问,在这些表面现象的背后,深度原因又是什么呢?安全气囊传感器、防撞安全气囊还是电子控制装置故障,哪个才是罪魁祸首?

  据汽车碰撞事故的普遍规律,从碰撞开始到碰撞结束整个碰撞过程持续的时间约在200ms左右。如果是正面碰撞事故,那么在事故发生的20到50ms内,车辆的减速度会达到安全气囊点火算法中设定的展开阈值。此时,安全气囊系统控制装置会发出点火指令,安全气囊展开。

  在这一过程中,安全气囊传感器、防撞安全气囊和电子控制装置都扮演着重要的角色,无论哪一环出现问题都会导致安全气囊的非正常工作。但据近15年来的安全气囊召回事件数据,我们可以知道后两者是主因。

汽车安全气囊工作原理及相关的汽车召回问题分析

安全气囊,资料图

  安全气囊传感器问题

  大部分汽车的安全气囊安装在驾乘人员的正前方,如驾驶位的方向盘、副驾驶位面板、挡风玻璃区域等,而相应的传感器只有在采集到了车辆正前方左右约60°之间的位置撞击信号时才会启动安全气囊驱动装置,也就是说侧面撞击或是车身上部撞击是检测不到的。

  而侧面撞击事故是所有交通事故中最危险的类型之一,德国在早前做过一个统计,在其每年因交通事故死亡的人中,有三分之一都是出自侧面撞击事故。因此,近年来,很多高档车型开始配备多方位气囊和多方位气囊传感器。

  这还要从安全气囊的工作原理出发,安全气囊是依靠化学物质的爆炸反应来引起气体膨胀的,大部分安全气囊生产商均是使用价格相对更高的硝酸胍。安全气囊电子控制装置一般由两部分组成,分别是硬件部分和软件部分。而电子控制单元作为硬件的主要组成部分,起到了中枢神经的作用,其微机能采用神经网络等算法将碰撞事故进行分类,并根据严重程度和碰撞位置等信息做出合适的反应,通过驱动器正确地打开气囊。

  无论电子控制装置中的哪个组件出现了设计错误或者运行故障,都有可能导致安全气囊的工作异常情况。像大陆集团在早年间就有过大规模的安全气囊召回事件,主要原因就出在气囊传感控制系统上。

  目前,随着半导体行业以及软件算法技术的迅猛发展,人们对驾驶安全的意识不断加强,传统的安全气囊开始转变为智能气囊,使得安全技术水平不断提高。例如,采埃孚在今年推出了全球首款预碰撞外置侧面安全气囊系统,在减小冲击幅度、降低驾乘人员受伤风险的同时,还可主动预测不可避免地碰撞;又如,特斯拉也在今年推出了一项新技术,在座椅内安装传感器来探测成员体重,从而获得驾乘人员体型信息,采用分类的方法来部署安全气囊,提高整车安全水平。

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