决定安全气囊性能 揭秘汽车上的黑匣子

众所周知，每架飞机上都有个黑匣子，即使飞机坠毁，只要能在飞机遗骸中找到黑匣子，也能把事故产生的原因找出来，这个黑匣子的作用可见一斑。

其实每台汽车上也有一个黑匣子，安装在车辆前地板中央通道的前端区域，主要是用于控制汽车安全气囊系统的正常工作，在汽车发生交通事故时，能够控制车内安全气囊的起爆时间，并记录事故发生时的车速、气囊起爆情况以及感知到的碰撞强度信号等信息，通常我们称之为“安全气囊控制器”，简称ACU。


ACU产品硬件通常由上壳体、下底板、PCB板、连接器、标签几部分组成，作为汽车被动安全系统的核心部件，技术含量高，功能也变得越来越强大。
目前众泰汽车采用的ACU产品最大可以支持12个点火回路，最多配置了2个侧碰传感器，5个安全带未系提醒开关、集成了横摆角速度传感器（Yaw Rate Sensor）、具备下线配置（EOL）功能，同时正常工作温度范围为-40℃~85℃，在比较恶劣的环境中也能保证稳定地性能发挥。


当ACU内部集成的加速度传感器以及其外围的加速度传感器感知到汽车碰撞信号时，相应的X和Y向加速度信号会进行滤波处理，当相关信号达到预先设定的点火算法启动门限后，ACU将开始记录后续的加速度信号，同时通过特定的算法计算来判断加速度信号是否达到预先设定的安全气囊起爆阈值。

众泰安全气囊台架实验

如ACU判断已达到，则发出气囊的点火指令，同时ACU中将永久记录下该碰撞加速度信号数据作为后续事故分析的依据。同时ACU也将被锁定，不再具备正常点火功能，内部记录的数据也将被冻结，无法被覆盖或更改。

如未达到安全气囊起爆门限，则在ACU EDR中记录该信号数据，当EDR中记录数据的存储空间已满，但仍未达到安全气囊起爆门限，则后续新的碰撞信号将覆盖前期记录的数据。


通过不同的标定算法，ACU可以实现在不同事故工况下按照不同的点火时刻触发相应的安全气囊和安全带预紧器来保护乘员。以众泰某车型的正面碰撞为例，标定算法主要有三个判断逻辑：

1、气囊起爆门限主逻辑阈值线：主要用于区分点火与不点火工况，阈值线高低将直接影响到安全余量：定义得过低，则安全气囊过于敏感，容易发生误爆；定义得过高，则安全气囊控制器对碰撞强度不敏感，在某些较危险的事故工况中，安全气囊无法起到必要的保护作用。

因此ACU需要采用合理的标定算法和阈值线才能达到最佳性能，这也需要常年的技术积累和数据沉淀。众泰的每一个产品都是经过大量的试验验证后才能投放市场，经得起市场检验。

2、气囊不起爆门限阈值线：气囊不起爆门限阈值线主要是用来区分误作用工况与碰撞点火工况，还可以用来保证ACU点火时刻可以满足RTTF（目标点火时刻，也即我们期望的各标定工况的点火时刻）的要求。

碰撞信号必须在RTTF之前穿过气囊不起爆门限阈值线，当信号同时出现穿越主逻辑和不起爆门限阈值线的情况，以二者中较晚时间为实际的点火时刻。

3、气囊起爆辅助逻辑阈值线：由于案例中采集到的15kph正面100%刚性碰撞试验（简称15kph FRB试验）的信号很强，为了保证15kph FRB试验ACU不点火的稳定性，只靠主逻辑算法不能实现点火，这时就需要一个辅助逻辑来辅助判断点火时刻。

众泰汽车目前主要采用大陆和博世两家公司的安全气囊控制器产品，产品性能稳定，可靠，技术先进、成熟，功能也是愈来愈强大。


当然ACU本身的性能只是汽车安全的一部分，为了实现更好的安全气囊保护效果，还需要一系列的ACU标定碰撞试验来对ACU进行不断优化，以应对不同的碰撞情况。众泰大部分车型都会进行十几个类型，总计100多项的ACU点火标定碰撞、误操作及各种道路抗干扰试验。如果是纯电动车或混合动力车，还需要增加后碰试验，以标定ACU后碰断电/不断电的安全门限。




当然，理论上用于ACU点火时刻标定所采集的不同工况的信号数据越丰富，车身上配置的传感器数量越多，则对安全气囊的起爆控制越精确，因此需要在开发成本与安全性能之间做出最佳选择。

ACU对外部加速度信号非常敏感，假设在车辆正常上电的情况下，敲击ACU壳体或其附近的车身钣金，也可能造成安全气囊的误触发，因此在更换ACU时，必须切断蓄电池搭铁负极90s后再操作，避免安全事故。