汽車安全氣囊的控制

1.前言

　　汽車碰撞安全性研究的目標(biāo)是盡可能地減低交通事故發(fā)生的后果。設(shè)計(jì)優(yōu)秀的汽車在碰撞事故發(fā)生時(shí)一方面可以確保人的生存空間，另一方面借助汽車的約束系統(tǒng)把產(chǎn)生在乘員上的負(fù)荷限制在人體可以承受的范圍之內(nèi)。

　　汽車的碰撞安全性基本上是由下面兩個(gè)因素決定的：

　　·汽車碰撞時(shí)的變形特性(汽車的減速度、乘員的生存空間等)

　　·車內(nèi)約束系統(tǒng)(安全帶、安全氣囊等)

　　2.安全氣囊的控制

　　汽車碰撞事故發(fā)生時(shí)，由于持續(xù)時(shí)間非常短(一般幾十毫秒)，汽車的約束系統(tǒng)(例如三點(diǎn)式安全帶、安全帶卷收器、氣囊等)必須很好地配匹起來才能最佳地保護(hù)乘客。這就要求約束系統(tǒng)必須能很快地識(shí)別碰撞，很快地決定是否、何時(shí)點(diǎn)爆氣囊或者安全帶卷收器(如果有的話)。有些早期汽車的安全氣囊控制器安裝在轉(zhuǎn)向柱上，這樣雖然成本較低，但此處的加速度不穩(wěn)定，很難做到精確地控制氣囊是否、何時(shí)引爆。現(xiàn)代汽車的安全氣囊大多是通過裝在車內(nèi)中央通道上的點(diǎn)燃觸發(fā)控制器來控制的。當(dāng)今的控制器一般實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)汽車中央通道處的加速度變量大小，經(jīng)濾波積分等處理后同預(yù)先設(shè)置好的觸發(fā)門檻信號(hào)進(jìn)行比較，從而決定交通事故發(fā)生時(shí)安全氣囊的點(diǎn)爆。汽車中央通道上的碰撞響應(yīng)特性非常大地影響著汽車的碰撞安全保護(hù)，設(shè)計(jì)優(yōu)秀的汽車(主要是車身)將使得碰撞感應(yīng)很可靠、非常容易。事故發(fā)生時(shí)氣囊爆發(fā)的整個(gè)過程由信號(hào)傳輸、傳感器反應(yīng)分析、氣囊氣體發(fā)生器被點(diǎn)燃等組成。

　　但是當(dāng)今世界上汽車安全氣囊的引爆控制一般也只考慮了汽車本身在碰撞事故發(fā)生時(shí)的情況而沒有考慮到坐在車內(nèi)的乘客。

　　3.安全氣囊的危險(xiǎn)

　　毫無疑問安全氣囊系統(tǒng)非常好地改善了汽車的碰撞安全性，它和安全帶一起充分地發(fā)揮了對(duì)人的保護(hù)效能。但是在乘員OoP狀態(tài)("Out of Position，非正常乘坐位置")下，安全氣囊也會(huì)對(duì)人造成傷害甚至致死亡，例如：

　　·由于氣囊的傳感系統(tǒng)沒有完全考慮到事故的真實(shí)情況，造成氣囊比較晚的被點(diǎn)燃引爆

　　·乘客由于恐慌等原因伏在安裝氣囊的方向盤或者儀表板上，或者座椅調(diào)節(jié)得太靠前，或者由于安全帶比較松甚至沒有帶安全帶造成緊急剎車時(shí)乘客身體前傾

　　·沒有注意到汽車上的警告，把嬰兒的座椅頭朝前地固定在副駕駛員位置上

　　在上述情況下，氣囊爆發(fā)時(shí)，很容易對(duì)人造成傷害。要解決這個(gè)問題，就必須改善現(xiàn)有的碰撞傳感識(shí)別系統(tǒng)，要求通過這套系統(tǒng)一方面安全氣囊可以提供乘客在"標(biāo)準(zhǔn)位置"時(shí)的碰撞安全保護(hù)，另一方面也可以通過氣囊的不引爆或者減少氣囊爆炸時(shí)的壓力來減少乘客在偏離正常乘坐位置時(shí)可能產(chǎn)生的對(duì)人的傷害。

　　4.發(fā)展中的安全氣囊技術(shù)

　　美國法規(guī)(FMVSS，F(xiàn)ederal Motor Vehicle Safety Standards)強(qiáng)烈地影響著汽車碰撞安全性的發(fā)展。3年后開始實(shí)施的美國新FMVSS208法規(guī)將對(duì)安全氣囊提出更高的要求，使得它真正地變得"安全"而不會(huì)因?yàn)榕既坏脑驅(qū)噧?nèi)乘員造成傷害。該法規(guī)將要求新一代的安全氣囊在引爆時(shí)不僅要考慮到各種碰撞的不同情況，還要考慮乘客的情況(例如乘客大小、坐的姿勢(shì)等)。

　　美國新FMVSS208法規(guī)主要圍繞著兩個(gè)目標(biāo)：

　　·進(jìn)一步改善汽車碰撞安全系統(tǒng)的保護(hù)作用

　　·避免安全系統(tǒng)產(chǎn)生的危險(xiǎn)

　　針對(duì)以上兩方面法規(guī)將提出在這些情況下的安全氣囊試驗(yàn)。目前國外各大汽車公司都在加緊從事這方面的開發(fā)工作，不斷改進(jìn)汽車的被動(dòng)安全性，針對(duì)乘員OoP狀態(tài)時(shí)的汽車安全氣囊的要求，不斷改進(jìn)安全氣囊模塊，開發(fā)能檢測(cè)車內(nèi)乘員坐立狀態(tài)的探測(cè)系統(tǒng)，已取得了很大的進(jìn)展。

　　5.結(jié)束語

　　可以想象，將來更完美的汽車碰撞安全系統(tǒng)應(yīng)該：

　　·具有更好的交通事故識(shí)別能力，能準(zhǔn)確識(shí)別事故的嚴(yán)重程度

　　·具有乘員室內(nèi)的傳感系統(tǒng)，而且它不只是能靜態(tài)識(shí)別，還要能動(dòng)態(tài)地感應(yīng)出乘坐位置，以及乘客大小和體重等

　　·能通過例如采用多級(jí)氣囊氣體發(fā)生器或者可調(diào)氣囊排氣裝置等來改變氣囊爆炸時(shí)的壓力

　　·能根據(jù)要求改變安全帶限位器的限力大小，更好地發(fā)揮安全帶在交通事故中的效能，更好地同安全氣囊系統(tǒng)一道保護(hù)車內(nèi)乘員。

　　當(dāng)今時(shí)代的汽車除了可靠性、油耗和舒適性以外，安全性越來越引入注目，汽車的被動(dòng)安全約束系統(tǒng)及其控制也在其實(shí)用、經(jīng)濟(jì)等原則下不斷取得革新。影響汽車被動(dòng)安全系統(tǒng)的信息均應(yīng)在控制器中反應(yīng)出來，并通過控制器能做出抉擇，從而達(dá)到最佳保護(hù)乘客的效果