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浅谈气囊控制器标定开发过程
2018-03-27 09:21:28· 来源：上汽安全与CAE技术 作者：常伟波
随着汽车保有量的越来越大，汽车的碰撞事故也越来越多。气囊和安全带是汽车碰撞事故中乘员保护的铁布衫，但消费者在碰到交通事故中常常会疑惑气囊应不应该点爆呢？安全气囊系统是被动安全技术的一种，它是在车辆发生碰撞后，用来保护司机和乘员安全的系统，由碰撞传感器、气囊控制器、气体发生器和气囊组件等部分组成。
1 前言
随着汽车保有量的越来越大，汽车的碰撞事故也越来越多。气囊和安全带是汽车碰撞事故中乘员保护的铁布衫，但消费者在碰到交通事故中常常会疑惑气囊应不应该点爆呢？安全气囊系统是被动安全技术的一种，它是在车辆发生碰撞后，用来保护司机和乘员安全的系统，由碰撞传感器、气囊控制器、气体发生器和气囊组件等部分组成。
某实际事故工况
当发生撞车时，通过加速度传感器捕获碰撞信号，安全气囊控制器对捕获的碰撞信号进行采集、分析、判断及处理，对可能会造成司机和乘员安全的碰撞适时地发出点火指令驱动气体发生器点火，从而引爆安全气囊，这样，司机和乘员通过和柔性的安全气囊接触，避免了和车内刚性物体碰撞而引起人员伤害。本文来简单说明气囊控制器这个黑匣子在汽车设计中是如何开发的。
2 碰撞试验工况设定
2017年道路交通事故涉及人员伤亡的约21000起。但在汽车的研发过程中，不可能对所有的实际事故类型进行针对性试验验证。根据事故统计的结果，提炼出来的典型碰撞事件组成了碰撞开发的试验矩阵。
试验工况图
3 碰撞试验速度确定
气囊点爆的设定标准：该碰撞工况下是否会造成乘员伤害，若不会则不点爆，反之相反。以正面钻入碰撞工况（模拟汽车正面追尾卡车工况）为例，通过CAE/台车试验来确定开发试验中的碰撞速度，以找到乘员会造成伤害的临界碰撞强度。
正面钻入工况
碰撞速度确定逻辑图
4 碰撞试验-采集车辆加速度
确定速度后进行碰撞试验，收集到车辆的碰撞减速度信号。
5 气囊控制器标定
将复杂的正面碰撞工况下整个运动过程简化为一维质量弹簧模型。
实车碰撞试验
碰撞简化模型
对乘员进行受力分析，根据力的平衡方程：
f和g根据具体车型的约束系统属性来经验设定。X作为修正的碰撞强度信号来作为是否点爆的依据。因为单纯的车辆速度和位移信号并不能准确的描述碰撞强度大小。将碰撞强度的描述指标X经过数学处理后做成3个判断门槛（阈值1、阈值2、阈值3），只有碰撞强度信号通过阈值1或阈值2，且通过阈值3时，气囊控制器才发出点爆指令，点爆安全带和气囊等执行器。
门槛和实际曲线示意图
6 如何点爆
气囊控制器根据输入的加速度信号判断达到点爆条件后，点爆执行器（气囊、安全带等），同时点亮气囊指示灯。
某气囊控制器逻辑图
7 结论与展望
气囊控制器在汽车开发过程中经过全面完整的试验验证，但也仅仅是事故统计出来的典型碰撞工况，并不能覆盖所有实际事故。随着互联网汽车和新技术的崛起，如主动安全摄像头、远程数据读取和记录等，未来的气囊控制器标定可以结合大数据的统计规律来修正点爆策略，做出更加合理的点爆判断。
随着汽车保有量的越来越大，汽车的碰撞事故也越来越多。气囊和安全带是汽车碰撞事故中乘员保护的铁布衫，但消费者在碰到交通事故中常常会疑惑气囊应不应该点爆呢？安全气囊系统是被动安全技术的一种，它是在车辆发生碰撞后，用来保护司机和乘员安全的系统，由碰撞传感器、气囊控制器、气体发生器和气囊组件等部分组成。
某实际事故工况
当发生撞车时，通过加速度传感器捕获碰撞信号，安全气囊控制器对捕获的碰撞信号进行采集、分析、判断及处理，对可能会造成司机和乘员安全的碰撞适时地发出点火指令驱动气体发生器点火，从而引爆安全气囊，这样，司机和乘员通过和柔性的安全气囊接触，避免了和车内刚性物体碰撞而引起人员伤害。本文来简单说明气囊控制器这个黑匣子在汽车设计中是如何开发的。
2 碰撞试验工况设定
2017年道路交通事故涉及人员伤亡的约21000起。但在汽车的研发过程中，不可能对所有的实际事故类型进行针对性试验验证。根据事故统计的结果，提炼出来的典型碰撞事件组成了碰撞开发的试验矩阵。
试验工况图
3 碰撞试验速度确定
气囊点爆的设定标准：该碰撞工况下是否会造成乘员伤害，若不会则不点爆，反之相反。以正面钻入碰撞工况（模拟汽车正面追尾卡车工况）为例，通过CAE/台车试验来确定开发试验中的碰撞速度，以找到乘员会造成伤害的临界碰撞强度。
正面钻入工况
碰撞速度确定逻辑图
4 碰撞试验-采集车辆加速度
确定速度后进行碰撞试验，收集到车辆的碰撞减速度信号。
5 气囊控制器标定
将复杂的正面碰撞工况下整个运动过程简化为一维质量弹簧模型。
实车碰撞试验
碰撞简化模型
对乘员进行受力分析，根据力的平衡方程：
f和g根据具体车型的约束系统属性来经验设定。X作为修正的碰撞强度信号来作为是否点爆的依据。因为单纯的车辆速度和位移信号并不能准确的描述碰撞强度大小。将碰撞强度的描述指标X经过数学处理后做成3个判断门槛（阈值1、阈值2、阈值3），只有碰撞强度信号通过阈值1或阈值2，且通过阈值3时，气囊控制器才发出点爆指令，点爆安全带和气囊等执行器。
门槛和实际曲线示意图
6 如何点爆
气囊控制器根据输入的加速度信号判断达到点爆条件后，点爆执行器（气囊、安全带等），同时点亮气囊指示灯。
某气囊控制器逻辑图
7 结论与展望
气囊控制器在汽车开发过程中经过全面完整的试验验证，但也仅仅是事故统计出来的典型碰撞工况，并不能覆盖所有实际事故。随着互联网汽车和新技术的崛起，如主动安全摄像头、远程数据读取和记录等，未来的气囊控制器标定可以结合大数据的统计规律来修正点爆策略，做出更加合理的点爆判断。
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