汽車安全氣囊到底是保護傘還是催命符?

2019-10-11 09:56:05 來源:EEFOCUS
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什么是安全氣囊?


安全氣囊(Safety Airbag)是指撞車時在乘員產生二次碰撞前,使氣囊膨脹保護乘員的一種被動安全性裝置。安全氣囊作為座椅安全帶的乘員約束裝置的輔助裝置,又被稱為安全氣囊系統(Supplemental Restraint System,SRS)。它與座椅安全帶配合使用,可以為乘員提供有效的防撞保護。在汽車相撞時,汽車安全氣囊可使頭部受傷率減少25%,面部受傷率減少80%左右。


安全氣囊主要由安全氣囊傳感器、防撞安全氣囊及電子控制裝置等組成


安全氣囊的工作原理:當汽車在行駛過程中發生碰撞事故時,首先由安全氣囊傳感器接收撞擊信號,只要達到規定的強度,傳感器即產生動作并向電子控制器發出信號。電子控制器接收到信號后,與其原存儲信號進行比較,如果達到氣囊展開條件,則由驅動電路向氣囊組件中的氣體發生器送去起動信號。氣體發生器接到信號后引燃氣體發生劑,產生大量氣體,經過濾并冷卻后進入氣囊,使氣囊在極短的時間內突破襯墊迅速展開,在駕駛員或乘員的前部形成彈性氣墊,并及時泄漏、收縮,吸收沖擊能量,從而有效地保護人體頭部和胸部,使之免于傷害或減輕傷害程度。

 


“鐵打的召回,流水的車”


2004年,美國阿拉巴馬州一輛2001年款的本田雅閣轎車駕駛員側安全氣囊的氣體發生器出現破裂,致使內部的金屬片炸出,駕駛員受傷。


2008年11月,本田召回4000輛存安全氣囊隱患的車輛。


2009年5月,一名18歲的美國少女開車接弟弟放學途中與另外一輛車相撞死亡,而死因經過調查后被證實是安全氣囊展開后里面彈出的金屬片劃破頸動脈,造成其大量失血而亡。同年,年本田宣布召回50萬輛存安全氣囊隱患的車輛。


2013年,豐田、本田、日產和馬自達全球召回340萬輛汽車,寶馬隨后也宣布全球召回22萬輛汽車。


2014年,豐田宣布全球召回227萬輛汽車,本田、日產和馬自達全球召回295萬輛汽車,使得召回總數達到1050萬輛,寶馬、大眾也繼續追加召回車型。


2016年,三菱汽車銷售(中國)有限公司向國家質檢總局備案了召回計劃,將召回部分進口三菱帕杰羅汽車,在中國大陸地區涉及23195輛。


2017年9月,22個汽車品牌在國內發布了涉及多款車型的召回公告,涉及的汽車數量為9688938輛。


2019年6月,因高田氣囊存在安全隱患,美國國家交通安全局曾要求通用汽車替換600多萬輛卡車及SUV當中安裝的安全氣囊增壓泵。


2019年9月,國內共有30多家整車企業將召回2000萬輛存安全氣囊隱患的車輛,包括大眾汽車的486萬多輛,通用汽車的253萬輛,豐田汽車的45.4萬輛,以及長安福特、華晨寶馬等多家車企,其中豐田汽車表示約有44萬輛車是由于高田安全氣囊的問題隱患而被召回。


2019年10月,大眾和保時捷發布將召回約22.7萬輛汽車。召回原因是安全氣囊和安全帶預緊裝置存在問題,解決方法是更新安全氣囊控制單元的軟件。


導致大量召回的安全氣囊到底存在哪些問題? 


縱觀這些年來的安全氣囊問題,不外乎有三種。其一,安全氣囊在碰撞后打不開;其二,安全氣囊在沒有發生碰撞的時候主動打開;其三,安全氣囊在發生碰撞后打開,但是沖擊力過強,導致駕乘人員發生二次傷害。


在這些表面現象的背后到底隱藏著什么樣的深度問題呢?是安全氣囊傳感器、防撞安全氣囊還是電子控制裝置故障才是罪魁禍首?


根據汽車碰撞事故的普遍規律,從碰撞開始到碰撞結束整個碰撞過程持續的時間約在 200ms 左右。如果是正面碰撞事故,那么在事故發生的20~50ms內,車輛的減速度會達到安全氣囊點火算法中設定的展開閾值,此時安全氣囊系統控制裝置會發出點火指令,安全氣囊展開。


在這一過程中安全氣囊傳感器、防撞安全氣囊和電子控制裝置都扮演著重要的角色,無論哪一環出現問題都會導致安全氣囊的非正常工作。但是根據近15年來的安全氣囊召回事件數據,我們可以知道后兩者是主因。

 


安全氣囊傳感器問題


大部分汽車的安全氣囊安裝在駕乘人員的正前方,如駕駛位的方向盤、副駕駛位面板、擋風玻璃區域等,而相應的傳感器只有在采集到了車輛正前方左右約60°之間的位置撞擊信號時才會啟動安全氣囊驅動裝置,也就是說側面撞擊或是車身上部撞擊是檢測不到的。


而側面撞擊事故是所有交通事故中最危險的類型之一,德國在早前做過一個統計,在其每年因交通事故死亡的人中,有三分之一都是出自側面撞擊事故。因此,近年來,很多高檔車型開始配備多方位氣囊和多方位氣囊傳感器。


防撞安全氣囊問題


防撞安全氣囊本身的問題是汽車召回的熱點,近10年間,作為全球第二的安全氣囊生產商,高田問題氣囊已在全球范圍內造成100余人死傷,涉及的車輛召回高達2億臺,甚至被行業稱之為“死亡氣囊”。


為何安全氣囊會變死亡氣囊?


這還要從安全氣囊的工作原理出發,安全氣囊是依靠化學物質的爆炸反應來引起氣體膨脹的,隨后這些氣體會在短時間填充氣囊,展開的氣囊會起到防護駕乘人員的作用。但是這個化學物質爆炸是需要可控的,一旦失控就會造成二次傷害。而高田正是采用了在高溫下容易與水分融合的極不穩定的廉價爆破材料硝酸銨,這種材料會隨著時間、溫度、濕度等因素的變化,會慢慢由片劑轉為粉末,同時還存在疊氮化鈉 (NaN3)與硝酸鉀 (KNO3)過量使用的狀況,才會導致爆炸的不可控,引發安全氣囊中氣體發生器內壓上升異常,金屬過濾罩被強大的氣流沖擊損壞,濺出包含金屬過濾罩以及玻璃的碎片,造成人員受傷,甚至死亡。因此除了高田,其余安全氣囊生產商均是使用價格相對更高的硝酸胍。


電子控制裝置問題


安全氣囊電子控制裝置一般由兩部分組成,分別是硬件部分和軟件部分。而電子控制單元作為硬件的主要組成部分,起到了中樞神經的作用,其微機能采用神經網絡等算法將碰撞事故進行分類,并根據嚴重程度和碰撞位置等信息做出合適的反應,通過驅動器正確地打開氣囊。


無論電子控制裝置中的哪個組件出現了設計錯誤或者運行故障,都有可能導致安全氣囊的工作異常情況。像大陸集團在早年間就有過大規模的安全氣囊召回事件,主要原因就出在氣囊傳感控制系統上。


主動召回與被動召回的命運大相徑庭


主動召回——德國大陸集團


2016年,德國大陸集團在沒有收到相關投訴的情況下,主動向美國高速公路安全管理局(NHTSA)報告稱其生產的安全氣囊控制單元存在隱患,可能導致在碰撞中氣囊無法彈出,或者在沒有警示的情況下突然彈出。據統計,總共有500萬輛汽車安裝了這批有問題的氣囊,涉及品牌包括本田、克萊斯勒、奔馳以及其他三家汽車制造商。


據悉,該批次召回的車輛都采用了大陸集團生產的氣囊安全控制系統,這些氣囊在生產制造的時候是有一套ISO國際標準可以參考的,但關于氣囊的電子控制單元,當時國際上還沒有統一標準。標準的缺失加上發現問題主動承認,并采取陸續召回的方法贏得了客戶的諒解,因此,直至今日大陸集團的安全氣囊所在事業部都在繼續運營著,并在電動汽車領域取得了不錯的成績。


被動召回——日本高田


高田作為安全氣囊四大供應商,擁有100多年的研發和生產經驗,業務范圍遍及世界主要汽車品牌,隨便在路上找一輛車,安全氣囊系統都有可能是高田提供的。本田、豐田、日產、寶馬、奔馳、特斯拉、國產吉利等,你能想象到的汽車都在用高田安全氣囊。


其實高田從繁華走向破敗的路途中經歷了三部曲,有機會糾正錯誤減少損失,卻都失之交臂。


第一次是早在2000年的時候,高田就發現了其安全氣囊產品存在嚴重的安全隱患問題:公司采用的硝酸銨易受溫度和濕度起伏的干擾,在內部測試時發現氣囊沒有正常工作,并且部分氣囊在測試中發生爆炸。但出于追求利益的考慮,最終選擇將樣品以及數據銷毀,通過偽造的一份安全數據來替代真實的數據。


第二次是在2014年,這是在第二代繼承者高田重一郎的任內,也是高田產品問題爆發的一年。美國高速公路安全管理局(NHTSA)在全球大量車企召回高田安全氣囊產品的背景下宣布將對高田氣囊可能存在的風險進行調查,而高田面對調查,始終采取不認罪、不道歉的態度,并沒有及時追究技術原因,反應也相當滯后,甚至繼續向汽車廠家推銷問題產品,導致危險范圍擴大。2015年2月,高田因為不配合美國監管部門的相關調查工作,被處以每日1.4 萬美元的罰款。


第三次是在2015年,這是在第三代繼承者高田重久的任內,高田還是企圖掩蓋,等待風頭過去。可惜在2015年的5月,面對重重壓力,高田不得不承認其安全氣囊存在缺陷,并在美國召回包括寶馬、菲亞特 克萊斯勒、戴姆勒、福特、通用、本田、馬自達、三菱、日產、斯巴魯和豐田等車企的安全氣囊,總數高達3380萬輛。并發布聲明要在全球范圍內進行召回行動,可是召回修理的速度仍不夠及時,有很多車輛仍然帶病上路。同年8月,高田在回復美國高速公路安全管理局(NHTSA)的調查中表示:不能公開缺陷氣囊問題細節,因為這涉及商業機密。


結果企業損失了信譽,新訂單急速下降,這才最終走上了破產之路。值得一提的是,高田雖然已經覆滅,但是高田此前留下的產品仍在。近期召回的涉事高田安全氣囊都是2003年到2008年生產批次。


安全氣囊行業分析


為何一個安全氣囊企業的問題會給全球汽車行業帶來災難性的影響?這是因為從事安全氣囊研發、設計、制造的企業并不是很多,全球汽車安全市場份額較為固定和集中的原因。究其原因,是由于行業技術壁壘高、汽車對安全的穩定性要求苛刻。在高田還沒有走向破敗的時候,全球幾乎形成了四角鼎立的局面,瑞典奧托立夫、日本高田、美國TRW、KSS市場占有率分別為39%、20%、17%、7%。


2017年,高田正式破產倒閉,日本企業很快改用了奧托立夫、天合汽車等品牌的安全氣囊,韓國和法國早已自給自足,使用本國品牌的安全氣囊。


隨著半導體行業以及軟件算法技術的迅猛發展,人們對駕駛安全的意識不斷加強,傳統的安全氣囊開始轉變為智能氣囊,使得安全技術水平不斷提高。如采埃孚在今年推出了全球首款預碰撞外置側面安全氣囊系統,在減小沖擊幅度、降低駕乘人員受傷風險的同時,還可主動預測不可避免地碰撞;又如特斯拉也在今年推出了一項新技術:在座椅內安裝傳感器來探測成員體重,從而獲得駕乘人員體型信息,采用分類的方法來部署安全氣囊,提高整車安全水平。


對于中國而言,雖然高田氣囊的余震還是存在,但是中國均勝電子在高田破產后對其進行了收購,目前均勝電子也在積極探索新的安全氣囊技術和產品。

 

 

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作者簡介
夏珍
夏珍

與非網資深行業分析師。通信專業出身,從事電子研發數余載,擅長從工程師的角度洞悉電子行業發展動態,歡迎交流。

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