1.1.3 汽车安全存在的问题及其分析
作为伴随汽车安全问题而出现的为解决汽车安全问题、最大程度保护乘员的一项科技成果,汽车安全气囊集成了各个领域的先进技术,而其效果也在实践中得到了广泛的、大量的、持续的检验。有数据显示,在没有使用安全带而在安全气囊的单独保护作用下,可以有效为乘员减轻正面碰撞时大于50%的伤害。鉴于安全气囊的优异性能,无论是消费者还是汽车企业都十分认可与接受汽车安全气囊。但是安全气囊并不完美,存在诸多的问题需要改进,使用安全气囊并不能完全实现安全,甚至可能会造成危险。根据测算,当一辆汽车以60 km/h的速度发生碰撞后会在大约0.2 s的时间内停下,而在这种情况下,安全气囊的弹出速度可达300 km/h,其冲击力大约180 kg,这是人体头部、颈部难以承受的。一旦安全气囊的弹出出现角度偏差,就会对乘员造成严重伤害。另外,安全气囊设计存在缺陷,或是使用时不妥当都有可能伤害乘员。下面列举一些使用安全气囊的不安全因素。
(1)安全气囊可能会在较轻的碰撞事故中不必要地打开。程度较轻的碰撞事故即此时汽车的速度较低,这种情况下的碰撞事故对乘员来说危险并不是特别大,不会有生命危险,只要有安全带的防护,乘员完全可以得到足够的保护。而这种情况下,如果安全气囊进行点火起爆,不仅不能对乘员进行有效的保护,反而会对乘员造成事故以外的伤害,正所谓“过犹不及”。
(2)安全气囊的正常启动也可能伤害乘员。如前所述,安全气囊执行保护机制时,其气囊的打开速度非常快,而且打开时气囊内气体温度较高,这样就可能对乘员造成伤害。
(3)如果乘员是儿童,或者乘客的坐姿不当,比如偏离座位,安全气囊就不能对乘员进行有效保护,甚至反而对乘员进行伤害。
(4)安全气囊可能在路况较差时或紧急制动时发生误爆,对乘员造成伤害和损失。
归结起来,现有安全气囊存在的问题主要表现在可靠性、准确性等几个方面。
·可靠性较低:该开不开,不该开则开。原因是点火电压过低(5～30 V),汽车内一般的静电放电电压可达上千伏,易引起误爆。
·准确性不够:安全气囊的点火控制不够准确,不能达到最优保护,包括是否点火及点火时刻。原因是碰撞信号分析及控制机制不到位。
通过上述问题可以看出,未来汽车安全气囊的技术发展不能只着眼于数据采集模块、数据处理与控制模块及检测模块的改善,而是应该从点火系统入手,提高点火能量,实现多点定向精准起爆和同步控制,提高气囊的准确性、可靠性。压电变换器能够大大提高点火能量,输入和输出端口的电气隔离性能好,结构紧凑,控制简单,以压电变换器为核心的汽车安全气囊是未来的一个发展方向。压电变压器是一种通过机械振动传输能量的新型功率器件,它具有功率密度高、体积小、电磁噪声小、成本低和便于批量生产等优点。从减小汽车的电磁污染角度看,压电变压器功率变换属于绿色电源,具有重要的学术价值和良好的应用前景。