汽车安全气囊究竟是保护伞还是催命符?

2019-10-11来源: eefocus关键字:安全气囊系统  高田  大陆集团  中国均胜电子

什么是安全气囊?


安全气囊(Safety Airbag)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。安全气囊作为座椅安全带的乘员约束装置的辅助装置,又被称为安全气囊系统(Supplemental Restraint System,SRS)。它与座椅安全带配合使用,可以为乘员提供有效的防撞保护。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。


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。


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。

 


“铁打的召回,流水的车”


2004年,美国阿拉巴马州一辆2001年款的本田雅阁轿车驾驶员侧安全气囊的气体发生器出现破裂,致使内部的金属片炸出,驾驶员受伤。


2008年11月,本田召回4000辆存安全气囊隐患的车辆。


2009年5月,一名18岁的美国少女开车接弟弟放学途中与另外一辆车相撞死亡,而死因经过调查后被证实是安全气囊展开后里面弹出的金属片划破颈动脉,造成其大量失血而亡。同年,年本田宣布召回50万辆存安全气囊隐患的车辆。


2013年,丰田、本田、日产和马自达全球召回340万辆汽车,宝马随后也宣布全球召回22万辆汽车。


2014年,丰田宣布全球召回227万辆汽车,本田、日产和马自达全球召回295万辆汽车,使得召回总数达到1050万辆,宝马、大众也继续追加召回车型。


2016年,三菱汽车销售(中国)有限公司向国家质检总局备案了召回计划,将召回部分进口三菱帕杰罗汽车,在中国大陆地区涉及23195辆。


2017年9月,22个汽车品牌在国内发布了涉及多款车型的召回公告,涉及的汽车数量为9688938辆。


2019年6月,因高田气囊存在安全隐患,美国国家交通安全局曾要求通用汽车替换600多万辆卡车及SUV当中安装的安全气囊增压泵。


2019年9月,国内共有30多家整车企业将召回2000万辆存安全气囊隐患的车辆,包括大众汽车的486万多辆,通用汽车的253万辆,丰田汽车的45.4万辆,以及长安福特、华晨宝马等多家车企,其中丰田汽车表示约有44万辆车是由于高田安全气囊的问题隐患而被召回。


2019年10月,大众和保时捷发布将召回约22.7万辆汽车。召回原因是安全气囊和安全带预紧装置存在问题,解决方法是更新安全气囊控制单元的软件。


导致大量召回的安全气囊到底存在哪些问题? 


纵观这些年来的安全气囊问题,不外乎有三种。其一,安全气囊在碰撞后打不开;其二,安全气囊在没有发生碰撞的时候主动打开;其三,安全气囊在发生碰撞后打开,但是冲击力过强,导致驾乘人员发生二次伤害。


在这些表面现象的背后到底隐藏着什么样的深度问题呢?是安全气囊传感器、防撞安全气囊还是电子控制装置故障才是罪魁祸首?


根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20~50ms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。但是根据近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。

 


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。


防撞安全气囊问题


防撞安全气囊本身的问题是汽车召回的热点,近10年间,作为全球第二的安全气囊生产商,高田问题气囊已在全球范围内造成100余人死伤,涉及的车辆召回高达2亿台,甚至被行业称之为“死亡气囊”。


为何安全气囊会变死亡气囊?


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,随后这些气体会在短时间填充气囊,展开的气囊会起到防护驾乘人员的作用。但是这个化学物质爆炸是需要可控的,一旦失控就会造成二次伤害。而高田正是采用了在高温下容易与水分融合的极不稳定的廉价爆破材料硝酸铵,这种材料会随着时间、温度、湿度等因素的变化,会慢慢由片剂转为粉末,同时还存在叠氮化钠 (NaN3)与硝酸钾 (KNO3)过量使用的状况,才会导致爆炸的不可控,引发安全气囊中气体发生器内压上升异常,金属过滤罩被强大的气流冲击损坏,溅出包含金属过滤罩以及玻璃的碎片,造成人员受伤,甚至死亡。因此除了高田,其余安全气囊生产商均是使用价格相对更高的硝酸胍。


电子控制装置问题


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。


主动召回与被动召回的命运大相径庭


主动召回——德国大陆集团


2016年,德国大陆集团在没有收到相关投诉的情况下,主动向美国高速公路安全管理局(NHTSA)报告称其生产的安全气囊控制单元存在隐患,可能导致在碰撞中气囊无法弹出,或者在没有警示的情况下突然弹出。据统计,总共有500万辆汽车安装了这批有问题的气囊,涉及品牌包括本田、克莱斯勒、奔驰以及其他三家汽车制造商。


据悉,该批次召回的车辆都采用了大陆集团生产的气囊安全控制系统,这些气囊在生产制造的时候是有一套ISO国际标准可以参考的,但关于气囊的电子控制单元,当时国际上还没有统一标准。标准的缺失加上发现问题主动承认,并采取陆续召回的方法赢得了客户的谅解,因此,直至今日大陆集团的安全气囊所在事业部都在继续运营着,并在电动汽车领域取得了不错的成绩。


被动召回——日本高田


高田作为安全气囊四大供应商,拥有100多年的研发和生产经验,业务范围遍及世界主要汽车品牌,随便在路上找一辆车,安全气囊系统都有可能是高田提供的。本田、丰田、日产、宝马、奔驰、特斯拉、国产吉利等,你能想象到的汽车都在用高田安全气囊。


其实高田从繁华走向破败的路途中经历了三部曲,有机会纠正错误减少损失,却都失之交臂。


第一次是早在2000年的时候,高田就发现了其安全气囊产品存在严重的安全隐患问题:公司采用的硝酸铵易受温度和湿度起伏的干扰,在内部测试时发现气囊没有正常工作,并且部分气囊在测试中发生爆炸。但出于追求利益的考虑,最终选择将样品以及数据销毁,通过伪造的一份安全数据来替代真实的数据。


第二次是在2014年,这是在第二代继承者高田重一郎的任内,也是高田产品问题爆发的一年。美国高速公路安全管理局(NHTSA)在全球大量车企召回高田安全气囊产品的背景下宣布将对高田气囊可能存在的风险进行调查,而高田面对调查,始终采取不认罪、不道歉的态度,并没有及时追究技术原因,反应也相当滞后,甚至继续向汽车厂家推销问题产品,导致危险范围扩大。2015年2月,高田因为不配合美国监管部门的相关调查工作,被处以每日1.4 万美元的罚款。


第三次是在2015年,这是在第三代继承者高田重久的任内,高田还是企图掩盖,等待风头过去。可惜在2015年的5月,面对重重压力,高田不得不承认其安全气囊存在缺陷,并在美国召回包括宝马、菲亚特 克莱斯勒、戴姆勒、福特、通用、本田、马自达、三菱、日产、斯巴鲁和丰田等车企的安全气囊,总数高达3380万辆。并发布声明要在全球范围内进行召回行动,可是召回修理的速度仍不够及时,有很多车辆仍然带病上路。同年8月,高田在回复美国高速公路安全管理局(NHTSA)的调查中表示:不能公开缺陷气囊问题细节,因为这涉及商业机密。

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