颠覆传统 浅谈汽车安全气囊的究极形态

最近，QYResearch发布了一份关于安全气囊的报告。报告显示随着汽车生产的快速增长，安全气囊市场在过去几年快速发展，未来几年气囊行业前景看好。2022年全球安全气囊产量预计将达到512万台，同比增长5.6％。由于汽车越来越受欢迎，气囊产量增长将略高于汽车行业的增长速度。而安全气囊产品在中国市场潜力很大，侧面安全气囊和膝盖气囊等产品也越来越多。

由于技术壁垒大，气囊行业市场集中度较高。在这些制造商中，Autoliv，Takata，ZF和Toyoda Gosei，前4名制造商在2016年占据了83％以上的生产市场份额。2017年6月，Key Safety Systems公司以15.9亿美元收购Takata Corp（高田气囊）。

安全气囊市场洗牌完成

自从2008年开始，高田隐瞒以硝酸铵作为气囊推进器的事实被曝光之后，使用高田气囊的车型迎来了漫长的数量巨大的召回过程，全球安全气囊市场也开始了大洗牌。直到2020年，汽车制造商已经召回了6300万个高田安全气囊气体发生器，涉及到大众、丰田、日产、奔驰、奥迪、宝马等几乎所有的主流外资品牌的1亿多个气体发生器。直到今天，高田依旧占据全球安全气囊市场5%左右的市场份额。安全气囊市场基本上完成洗牌。

经过二十多年的发展，我国汽车安全气囊的发展已达到一定的高度，安全气囊行业已呈现一个全新的局面。其中在安全气囊的核心组件——气体发生器的研究发展水平上，已达到了较高的技术水准。

产气药剂的配制技术关乎着气体发生器的质量，对气体发生器工作状态的稳定性影响较为明显，决定气体发生器的充气效率高低和反应时间的快慢。产气药剂分产气药和传火药两种，目前已技术已发展成熟，且行业水平较高。我国生产的产气药和传火药已大量对外出口，供应国外的安全气囊发生器生产厂家。其中，较为成熟的是湖北航天化学技术研究所研发的气体发生器，该发生器为小型气体发生器，并以此为基础进行了模块研究，并成功开发出一系列的化学气体发生器。

主流安全气囊构成

除此之外，我国在安全气囊袋用纤维方面也取得了相应的成果。不得不说高质量袋用纤维对于汽车安全工业发展的重要性，随着经济形势转变，目前汽车工业逐渐跨入支柱产业行列中。但是每个高速发展的行业背后都存在着相应的弊病，就目前来看，汽车工业主要存在的就是安全问题。

目前，世界上很多国家都有要求在新车上必须安装气囊的法律和法规，例如在美国，相应的法规已从1989年起实施该法规要求一定要安装大尺寸的气囊。我国由于汽车工业的发展较为缓慢，因此相配套的一系列标准也较迟发布。直到2004年，我国参照欧洲ECE R94法规制定的国家强制性标准GB 11551-2003《乘用车正面碰撞的乘员保护》才正式出台。

但这标准只是汽车正面碰撞、侧面碰撞，以及后碰撞三位一体的汽车碰撞国家强制性标准体系，并未规定上市车型需要强制安装安全气囊。而为何不标配安全气囊，其实专家已经给出过答案。安全气囊只是系好安全带前提下的辅助装置，如果从数据上看，安全气囊本身不如安全带可靠。在全球各类涉及生命安全的交通事故中，安全带挽救了70%的驾乘者的性命。

在未出台法规强制乘用车安装安全气囊的情况下，如今市面上还有不少车型都未配备安全气囊。比如五菱宏光、幻速H2、金刚、比亚迪F3等车型，均未全系标配安全气囊。

对于这一部分有着大规模消费群体的低价车，如果强行要求配备安全配置，容易造成汽车价格成本的上涨，最终转移到消费者头上。对于如今国内不断强调的提振汽车销量，同样是存在负面效应。但是车市发展到今天，中国市场早已经过了盲目追求销量的阶段。行车安全更应该被各个方面，因此，中国市场上安全气囊强制安装立法应该尽早推出。

安全气囊技术的新发展

目前，安全气囊的主流设计方案是安全带和小尺寸气囊的配合使用。现在的汽车上，一个气囊安装在驾驶盘上，一个安装在驾驶员旁前排乘员的前面。以A级车为例，新车普遍拥有2-4个安全气囊，部分车型拥有6个安全气囊，极个别车型拥有8个安全气囊。而在B级车市场，6个安全气囊是标配，部分高配车型拥有8个安全气囊。级别再高的细分市场上主流也是6-8个安全气囊。由此可见，安全气囊并不是说越多越多，在重点部位能够给予最有利的安全保护是目前所有汽车产品在配置安全气囊方面的优先考虑条件。当然，另外一个主要原因是基于成本考虑。

☆气囊小型化

上文中提到的安全气囊小型化是目前各大企业研究的主流。气囊小型化不仅方便在汽车的各个部位进行安装。同时也可以节省汽车的内部空间，使得乘坐空间更宽大而舒适，并多方位、全面的对驾驶人及车内乘车人员进行保护。使安全气囊能够更好地融入汽车的结构空间内。安全气囊最具有发展前景的便是冷启动化，随着科技的发展，单一的安全性保护已不能满足人们的需要。人们需要确保安全性的前提下，具有更好的舒适性，能够柔和的对车内人员进行保护。

传统的利用炸药爆炸产生气体，对安全气囊进行充气，产生过程过于猛烈且冲击大。虽然满足了速度的要求，却在舒适度方面无法满足人们的需要。因此需要一种柔和的起爆方式，避免因传统式的炸药启动所产生的冲击，使气体发生过程变得较为柔和。消除充气时猛烈的冲击和巨响，避免对车内人员的二次损伤，以此在保证行车安全的前提下提高系统的舒适性。

☆外部安全气囊

基于这种认知，外部气囊技术已经被越来越多的汽车零部件巨头提出。

沃尔沃在汽车安全领域被公认为行业的全球领导者。这家瑞典汽车制造商通过发布世界上第一个外部车辆保护(EnVeloP)系统来建立自己的信誉。这种外部车辆保护系统由一个内置在汽车顶棚中的小容器组成，该容器中装有一个折叠式真空拉气球，其材料类似于现有的安全气囊。通过完全包围汽车，外部车辆保护系统可确保将因碰撞而造成的损坏和人身伤害降至最低。EnVeloP系统目前仍处于测试阶段。如果测试顺利，将非常有可能将其视为沃尔沃未来车型的一部分。

沃尔沃(EnVeloP)系统展开状态

无独有偶，本田也在研发一项外部行人安全气囊的技术。该技术结合了可在车辆头部展开的安全气囊，在撞到人或物时可减轻对行人或骑士造成的伤害。据专利图显示，机制搭载的车辆传感器可检测车辆与即将撞到物体的大小和距离，分析计算出外部安全气囊的展开速度和部署强度。此外，保护机制还配备一种防止行人从车顶或引擎盖上跌落的装置，减少二次伤害。

关于外部安全气囊，还有很多衍生出的细分技术值得推荐。苹果公司在最近公开了部分汽车安全气囊设计的专利注册。其中有关泰坦项目的专利涵盖了新一代座椅安全带系统，其中包括在安全带和车顶安装安全气囊。苹果公司的汽车将会在座椅安全带和车顶内部安装安全气囊，以便在紧急情况下对乘客提供保护。在座椅设置为让乘客面对面时，此种设计能够确保乘客的安全。

如果发生碰撞，座椅靠背可以起到屏障的作用，靠背会阻止松散放置的物品在座椅之间移动。但是，在非传统的车辆设计中，如未来自动驾驶汽车可能会让所有座椅面向汽车中部。

苹果公司车型安全气囊发展作用过程展示

还有一种更简单的方式，例如直接从座舱车顶上部署一个大的安全气囊，位于乘客座位前方，充气模块会再次限制乘客移动、缓冲碰撞的冲击力。还具备安全带版本，在乘客腰部周围部署安全约束装置，展开一个大的充气模块。

值得一提的是，这已不是苹果首次尝试重新设计汽车安全系统。2019年11月，苹果提出在汽车座椅上设置发光部件，以提醒乘客扣上安全带，以及使用各项功能。2020年2月，苹果另一项专利提到如何改变汽车座椅和安全带设计，以便在车辆急转弯时，让乘员更舒适、更安全。

☆安全带气囊

在车内，气囊的发展也不仅仅在于小型化这一个方向，创新性的安全带气囊能够进一步减少事故对乘员造成的伤害。安全带能够在碰撞发生时限制佩戴者的运动，但同时它也会向佩戴者身体施加相当大的力量。梅赛德斯-奔驰与安全带专家奥托立夫公司联合研发的安全带气囊能够在不到一秒钟的时间里使安全带宽度增加一倍，从而减轻安全带上的局部压力，减少乘客的受伤风险。这项功能对于老年乘客尤其具有价值，因为在一定程度上，老年人的胸部肌肉不像年轻人那样有弹性。

汽车安全带气囊技术展示

顾名思义，安全带气囊是安全带与气囊技术的组合。当碰撞传感器探测到严重碰撞发生时，气囊控制单元将激活安全带气囊。气体发生器将使双层结构的安全带充气膨胀。安全带气囊的体积约为四升。另外，由于后排座椅无法安装传统气囊，因此研发人员还在进一步改进该项技术，以提升安全带气囊对后排乘客的保护效果。

百姓评车

我国汽车安全气囊行业发展较为迅速，貌似行业水平已达到一定的高度，但整体水平发展的并不是很全面，而且质量不高。这个问题严重制约我国汽车行业的发展水平和发展速度，并直接影响到我国自主品牌在市场的竞争力，导致市场竞争力下滑，自主品牌的生存和发展受到制约。因此对于汽车相关技术的研究势在必行。希望以上安全气囊的技术案例能为国内汽车零部件企业提供一些技术创新方面的新思路。