乘用车安全气囊匹配中的误作用试验研究

文/郑祖丹 俞晶鑫

气囊作为汽车安全系统的重要组成，早在1953年美国就提出了汽车气囊构想，在1980年德国制造出第一个汽车气囊，1985年起在全部供应美国市场的汽车上都安装了这种安全系统。今天的气囊已经发展到可以在任意方向的碰撞中（包括侧向碰撞）起保护乘员头部、躯干和膝部的作用的程度。

在我国，当前汽车安全气囊在乘用车的使用已很普及，尤其是正面碰撞气囊已是A级（紧凑型）车甚至微型车的基本配置。气囊匹配研发环节在汽车产品开发中举足轻重。为此，制造厂商投入了大量的人力和物力，从设计开发到试验验证等一系列的气囊匹配试验，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，既要准确点火，也要防止误爆。当然，气囊对冲击的缓冲作用是非常有效的，当车辆由于不慎发生碰撞时,它会充分吸收驾乘者的部分冲力，辅助安全带保护驾乘者。但任何事物都有它的两重性，若车上的气囊在不应点爆时点爆了，它不仅给消费者带来损失，而且还会给车上乘员带来伤害。因此，安全气囊最重要品质指标之一是可靠性，若不该点爆时点爆气囊成为误点爆；该点爆时没有点爆称之为漏点爆；点爆太晚则称之为迟点爆；无论是误点爆、漏点爆还是迟点爆都将导致车内乘员受伤害，是绝对不允许的。乘用车气囊误作用试验就是为防止气囊误点爆而设计和开展的一系列试验，安全气囊制造商通过这一系列气囊误作用试验来测定ECU（电子控制单元）及车身各部位的传感器信号，以便提供给气囊控制软件进行算法编程，从而避免车内安全气囊在遇多种不应点爆环境和条件下突然点爆而伤及车内乘员，以控制和避免安全气囊的误点爆，这就是气囊误作用试验的作用。气囊误作用试验是乘用车安全气囊技术的重要组成部分。

一、国内外试验标准尚未统一

汽车安全气囊匹配是汽车产品开发中一个举足轻重的环节。制造厂商投入了大量人力和物力，开展从设计开发到试验验证等一系列的气囊匹配试验。但由于乘用车的气囊匹配技术含量很高，其核心技术气囊点火控制算法及目标点火时刻的确定目前掌握在国外的气囊匹配制造商手里，国内气囊生产厂大都以生产为主。气囊误作用试验是气囊匹配过程中的重要试验之一，在国外气囊开发过程中，对气囊误作用试验非常重视。如德国的Bosch和Siemens，美国的Takata以及瑞典的Autoliv等制造商都是汽车气囊匹配和生产的专业公司，都有自己的一套气囊误作用试验规范和规定。随着世界汽车市场的转移,我国的汽车工业迅速发展，汽车新产品不断推陈出新，促使气囊匹配制造商对汽车气囊匹配的业务猛增。为减低成本和缩短气囊匹配开发时间，使得这些气囊供应商把许多试验转移到我国进行，其中包括气囊误作用试验。目前国际上还没有统一的法规，但各个气囊生产企业都按自己的气囊误作用试验规范进行试验。国内的汽车安全气囊生产厂发展很快,形成独资、合资和自主品牌三足鼎立，并开展气囊误作用试验。但目前尚未有开展气囊匹配所需的气囊误作用试验相关标准和方法，气囊误作用试验规范普遍是直接搬用国外气囊制造商所提供的方法，但由于国内外道路及路况差异大，不宜直接引用。故研究乘用车的气囊误作用试验，规范乘用车气囊误作用试验方法，建立符合我国道路路况的试验规范方法，才有利于我国汽车工业技术的进步和发展。此外，规范乘用车气囊误作用试验方法后，还可作为司法鉴定的法律依据，也为汽车招回制度提供依据。

二、乘用车气囊误作用试验方法解析

目前乘用车根据用途的不同分别配有正碰气囊和侧碰气囊，因此气囊误作用试验也根据正面和侧面的不同分成两类试验，分别配合正碰气囊和侧碰气囊的匹配开展不同气囊误作用试验。但根据气囊误作用试验内容，又可把气囊误作用试验归类分成静态试验、路障试验和道路试验3种类型，如下表：

每种类型根据试验车型所匹配的不同型式（用途）气囊，分别开展各种不同的气囊误作用试验，以保证所配置气囊的安全可靠性，避免产生预期条件以外的误爆。

1.静态试验

所谓静态试验是指车辆在静止状态，外界给予试验车辆的不同冲击，主要包括锤击、猛移座椅、猛关车门、猛关引擎盖以及篮球、购物车、自行车对试验车辆的冲击等。在这些工况环境下，气囊是不允许点爆的。因此，必须通过各种静态试验来测得气囊控制单元所得到的信号，并通过气囊点爆控制算法程序来加以避免误爆。

静态试验中锤击及猛关车门和引擎盖等试验主要从力量和力度控制考虑，锤击试验还需选择适当的部位，要求可能产生较大的冲击，包括使用工具质量以及锤击力量的控制。针对侧气囊匹配所要求的篮球撞击、超市车撞击、自行车撞击以及侧面撞击路肩的试验，由于这些试验中规定了的撞击质量和速度要求，因此要控制撞击速度，就需要通过一个控制设备来进行试验速度的控制，需要设计一套专用非标设备来进行试验。

2.路障试验

路障试验主要针对车辆在道路或某些区域行驶时可能遇到的各种障碍物时的试验状况，设计一系列试验车辆过各种障碍物的试验，以获取车身上的传感器信号以提供给气囊控制软件算法编程。根据国外气囊匹配厂提供的路障试验规范，其主要包括车辆分别过路肩、斜坡、渠沟、铁轨、横梁等。要求在正常情况下，车辆在行驶过这些障碍物时，该车内的安全气囊不应点爆。

路障试验旨在模拟实际道路环境所遇到的各种障碍物，因此，试验中通过所设计的路障是试验的关键，所设计的各种障碍物既要符合规范，也要可操作（部分试验见图1～4）。

图1 过路肩障碍

图2 过木横梁障碍

图4 过沙堆

3.道路试验

气囊误作用试验中的道路试验，就是模拟乘用车在道路上行驶时可能遇到的各种道路状况而设计开展的一系列试验，从而获取不同的试验信号并提供给气囊控制软件编程。试验内容主要包括越野路、正弦波路、鹅卵石路、搓板路和凹坑路等，并在各种不同的路面上，分别以高低不同的车速，或者以突然刹车的形式获取各种试验工况的传感器信号，以提供气囊匹配的算法程序的依据，最终避免所匹配的车型在上述工况中产生误点爆。下列是一些道路试验的图片（见图5～9）：

图5 越野路图

图6 弦波路

图7 鹅卵石路

图8 扭曲路

图9 鱼鳞坑路

三、实际试验验证

为了更好地研究和开展乘用车安全气囊误作用试验，我们总结了所收集到的各安全气囊匹配厂的误作用试验规范，在中心初步建立了误作用试验中的各种静态试验和路障试验方法，并借用附件试车场的各种路面开展误作用试验中的道路试验。从实际试验进一步了解气囊误作用试验的过程，也对气囊误作用试验的作用和意义有了更深的了解。

首先，进行试验前的准备，按原先车辆准备质量配备，随后就是在车身上不同部位布置了用于检测信号的加速度传感器和数据采集装置（需抗冲击）。各厂家有不同的布置，但基本上大同小异，目的是测得车身这些部位在误作用试验各种工况下所反映的数据信号，以提供气囊匹配供应商进行气囊匹配时所需信号数据。

传感器布置完成后即可进行气囊误作用试验，同样我们按照试验类型把试验分成静态试验、路障试验和道路试验三部分。图10～17为我们实际开展的部分静态试验和路障试验。

图10 篮球撞击

图11 超市购物车撞击

图12 自行车撞击

图13 撞击侧面路肩

图14 正面过路肩

图15 过斜坡

图16 过渠沟

图17 过凹坑

通过实际试验验证，我们对整套乘用车安全气囊误作用试验过程有了充分的了解，并获取了相关试验信息，同时也验证了我们为开展气囊误作用试验所具备的试验能力，萌发了在国内建立乘用车安全气囊误作用试验标准的设想，以规范国内气囊匹配市场，希望为国内汽车产品约束系统的研发提供一些帮助。国外那些安全气囊公司制定的气囊误作用试验规范也都根据各自的道路使用环境而制定的，我们发现在这些气囊误作用试验方法中，有些在我国的道路状况和用车环境内,即在实际道路上行驶中不一定能遇上，如撞鹿试验、过特制凹坑试验等，而我国国内路况有自己的特点，如修道路时在马路上铺设的钢板形成高低不平的路面、被窃窨井盖的路面（见图18）以及道路损坏出现的不规则路面（见图19） 等，这些是常见的，对行驶车辆有可能产生安全气囊误爆。在制订我国的乘用车安全气囊误作用试验规范中是否列入，是值得进一步商榷的。我们希望我国的标准法规应该结合我国国内道路环境，并与之相适合。

图18 被窃窨井盖的路面图

图19 道路损坏出现的不规则路面

四、一些建议

通过对各厂家的乘用车安全气囊误作用规范的研究和对多种车型的试验验证，我们归纳如下3点：

虽然国际上目前尚无统一的安全气囊误作用试验法规，但各家安全气囊匹配商都有自己的一整套气囊误作用试验规范，自行在气囊匹配中开展各种气囊误作用试验，以提供自己匹配的气囊控制器提供算法依据；

在国内进行实际气囊匹配时，安全气囊匹配厂也都采用企业试验规范进行的，采纳国外的安全气囊误作用试验规范需与国内路况等特点相结合；

在我国这个多国汽车产品的市场中，从行业规范和消费者利益考虑，有必要建立一个相对统一的试验标准，以规范和统一气囊误作用试验目前各自为政的局面，同时也为解决社会上气囊误点爆反响提供技术依据。

我国虽然是一个汽车生产大国，但在汽车技术领域的基础研究和技术开发水平与国外先进水平存在着不小的差距。尽管起步较晚，应该说发展还是较快，尤其是汽车安全领域，由于整体技术水平和工业基础的限制，在国际上有影响的技术创新还偏少。因此，学习和研究国外发达国家的先进技术，有利于加快我国的汽车安全技术的发展。乘用车气囊误作用试验是气囊匹配中的重要试验之一，若能建立符合我国国情的乘用车气囊误作用试验规范，对日后为乘用车气囊的开发，自主品牌的汽车研发有着指导性意义。

[1]交通部公路科学研究所.特种路面施工及验收技术规程[M].北京：人民交通出版社，2000.