汽车安全气囊技术及其发展趋势

安全气囊系统开发

　　开发安全气囊是一项涵盖内容较多的智能系统，具有周期长、试验量大、费用高等特点。整个过程包含了零部件开发、系统开发、系统的整车工程匹配、参数匹配等多项工作。涉及化工、机械、电子等多种技术。

　　安全气囊系统开发过程中的关键点是气囊点火控制算法及目标点火时刻的确定。

　　确定目标点火时刻，首先要解决如何评价乘员的伤害，由于气囊不可避免的要和乘员发生碰撞，会导致乘员的伤害，定量地分析乘员的伤害指标，才能分析气囊在不同时刻点火对乘员的保护效果。

　　汽车被动安全性评价指标是根据人体生物工程研究的成果来确定的。执行标准有欧洲标准ECE R94，美国标准FMVSS208 ，中国的法规为CMVD R294，日本一般引用的是美国标准。

　　主要伤害评价指标有：乘员头部伤害指标HIC、胸部位移ThPC、腿部伤害受力FPC。 我国法规规定，碰撞后乘员头部伤害指标HIC＜1000、胸部位移ThPC＜75mm、腿部伤害受力FPC＜10kN。

　　安全气囊系统目标点火控制策略要求：准确的点火、防止误点、漏点和迟点。目前，国际汽车界普遍采用的是5in-30ms的准则作为点火控制准则。其含义是汽车碰撞过程中，乘员向前移动5in时刻的前30ms时刻是气囊目标点火时刻。

　 按照这个准则，实现气囊系统点火控制策略的算法有加速度法、速度减量法、比功率法、移动窗式积分法等，它们是利用加速度信号进行各种组合，得出判断结果，确定最佳点火时刻。安全气囊点火控制策略算法模型可以看作是一个多维欧式空间到一维欧式空间的非线性映射值F，yi＝F(x i)，式中x、y为输入、输出向量。通过对输入信息的权值排列和等效预测，以及阀值比较，进行点火时刻的输出值确定。

　　安全气囊开发过程需要专业的设备和实验场所，具有特定的开发流程，如图4所示。

图4：安全气囊系统开发流程

汽车安全气囊的发展趋势

　　随着科技的发展和人们对汽车安全重视程度的提高，汽车安全技术中的安全气囊技术近年来也发展得很快，智能化、多安全气囊是今后整体安全气囊系统发展的必然趋势。

　　新的技术可以更好地识别乘客类型，采取不同的保护措施。系统采用重量、红外、超声波等传感器来判断乘客与仪表板远近、重量、身高等因素，进而在碰撞时判断是否点爆气囊、采用1级点火还是多级点火、点爆力有多大，并与安全带形成总体控制。通过传感器，气囊系统还可以判断出车辆当前经历的碰撞形式，是正面碰撞还是角度碰撞，侧面碰撞还是整车的翻滚运动，以便驱动车身不同位置的气囊，形成对乘客的最佳保护。

　　网络技术的应用也是安全气囊系统的发展方向。在汽车网络中，有一种应用面比较窄，但是非常重要的网络即Safe-By-Wire。 Safe-By-Wire是专门用于汽车安全气囊系统的总线，Safe-By-Wire技术旨在通过综合运用多个传感器和控制器来实现安全气囊系统的细微控制。Safe-By-Wire Plus总线标准是由汽车电子供应商和部件供应商如飞利浦、德尔福等公司提出。与整车系统常用的CAN、FlexRay等总线相比，Safe-By-Wire的优势在于它是专门面向安全气囊系统的汽车LAN接口标准。为了保证系统在汽车出事故时也不受破坏，Safe-By-Wire中嵌入有多重保护功能。比如说，即使线路发生短路，安全气囊系统也不会因出错而起动。Safe-By-Wire技术将会在汽车安全气囊系统中获得广泛的应用。