汽车安全气囊用电点火药电感度探讨

引言：

汽车在发生意外事故以后，安全气囊瞬间充满，并且会形成向上巨大的冲击力，在驾驶人员和车体之间形成保护层，以起到保护人员的作用。同时，安全气囊属于汽车系统的主要配件之一，但是在很多交通事故中，经常出现安全气囊无法打开，或者低速碰撞启动安全气囊等情况，这样会给驾驶人员带来严重损失。同时，气体发生器属于汽车安全气囊的核心部件，电点火管属于首发元件，并且电点火管的安全性以及可靠性等由电点火药所决定，对此需要对电点火药电感度进行实验研究，根据实验结果确定汽车安全气囊中电点火药配方，保证电点火管安全性以及可靠性符合相关要求，保障汽车安全气囊可正常使用。

1、汽车安全气囊用电点火药电感度概述

汽车安全气囊用电点火药电感度也叫点火药剂和起爆药电感度，将火工品化学、电子工程，以及汽车安全系统融为一体，并且通过利用电感度对电点火药电流、电压等进行衡量，根据衡量结果，确定关键性指标，以保证汽车安全气囊正常启动，给驾驶人员提供安全保障[1]。同时，电点火药电感度在汽车安全气囊中，具有可靠起爆、抗误爆、安全裕度等作用，详细内容如下。

1.1 可靠起爆

汽车安全气囊用电点火药电感度应根据相关规定，设计足够的电刺激敏感度，例如：特定的最小发火电流（MFI），最小发火能量（MFE），目的是保证汽车在碰撞以后，能够发出点火信号，将点火药引燃，促使安全气囊正常启动。

1.2 抗误爆

在汽车安全气囊用电点火药期间，如果出现抵抗力较高电刺激，可有效避免出现误爆现象，提升抗误爆性能。

1.3 安全裕度

电点火药可靠起爆阈值应低于电子控制单元（ECU）实际所发出的电点火流量，并且抗误爆阈值应高出可能遭受最大非预期干扰数值，这样可以有效保证汽车安全气囊用电点火药电感度的安全性[2]。另外，根据实际情况，应结合实际情况设置合理的“安全裕度”区域，以避免安全隐患产生。

2、汽车安全气囊用电点火药电感度试验分析

2.1 实验准备

在汽车安全气囊用电点火药电感度实验准备期间，将 KP-KClO₄ （KP代表苦味酸钾， KClO₄ 代表高氯酸钾）作为实验主体，并且根据实际需求，使用添加剂，将 KP-KClO₄ 共沉淀物与添加剂进行均匀混合，混合以后添加适量粘合剂，进行均匀混合、造粒、干燥，以及过筛等处理，以便后续使用。在汽车安全气囊用电点火药电感度试实验准备期间，还需要制备电点火管，将实验室温度和湿度调制到最佳温度（温度应调至到 16^∘C～22^∘C ，湿度应 ≈60% ），将 90mg 火药缓慢输送到管壳内部，进行压药处理，压药完成以后，将 45mg 的火药缓慢输送到管壳内。根据相关规定，将 1.8Ω～2.2 Ω 的桥丝放置到电极塞放置到管壳内部，放置后进行压合处理。压合完成以后，可利用焊接方式将电极塞和管壳进行连接，并且使用注塑机实现注塑成型，以形成电点火管。电点火管制备完成后，应对绝缘电阻进行检测，绝缘电阻检测结果 >100MΩ 即为合格[3]。

2.2 实验测定

将点火管安装在密封爆发器中，通过利用安全气囊点爆实验方式，对点火管发火性能进行测试。首先将 1.2A 电流通过电点火管，时间应维持2ms ，并且详细记录点火时间、上升时间，以及峰值压力等参数；其次，将0.4A 电流通过电点火管，时间维持 10s，并且实时观察电点火管发火状态，如果在 10s 之内发火，则证明电点火管安全电流与相关标准不符，反之未能发火，并且在这个时间段自动增加电流，一直到电点火管发火即可；最后，如果电点火管通过电流超 0.4A 的话，并且在试验中维持时间已经超过1s，经过计算电点火管发火概率为 0.001% ，反之电点火管为超过 1.2A 的话，并且试验通电时间维持 2ms ，经过计算电点火管发火概率在 99.999% 。

2.3 实验结果

根据以上分析，得出以下几点实验结论。

第一， KP-KClO₄ 经过高温分解，可以知道 KP-KClO₄ 温差为 270^∘C 以上，并且共沉淀物在热分解期间，与 KP 相比滞后了 6^∘C ，与 KClO₄ 相比，热分解峰值可以提前 240^∘C ，这样可以充分说明 KP-KClO₄ 两者的热分解可以相互作用[4]。对此，在汽车安全气囊电点火药电感度研究期间，应结合实际情况，对 KP-KClO₄ 质量比进行调节，解决电点火药的发火问题，对电点火药电感度进行优化，促使汽车安全气囊可以正常启动。

第二，汽车安全气囊系统中的气体发生器可以对电点火药进行储存，一般情况下储存期间为 10a~15a，基于此需要保证粘合剂具有良好的稳定性，由于粘合剂与 KP-KClO₄ 共沉淀物的热分解温度基本一致，这时如果粘合剂热分解温度较低，即可结合实际情况，适当降低电点火药的发火电流，避免产生负面影响。为保证粘合剂的稳定性，可以将聚偏氟乙烯作为主要成分，并且将低分子的酮类、酯类等容易粘合剂中，将其作为电点火管所使用的电点火药粘合剂，提升汽车安全气囊的可靠性。

第三，电点火管分别通以电流均大于 0.4A，并且根据不同电流参数维持不同的时间，经过实验分析，实验结果符合正态分布，不同条件下电点火管发过火电流也存在不同，表 1 所示[5]。根据表 1 可以知道，所制备的电点火管，并且电点火管在 0.459A 的时候，安全性会相对较高，并且在99.99% 的时候，可靠性会相对较高。另外，与粘合剂相互配合，可以有效满足汽车安全气囊对电点火管的发火要求，实现安全气囊存在的意义。

表 1 不同条件不同电点火管的发火电流

结束语：

综上所述，电点火药电感度对于保证汽车安全气囊正常使用，有着至关重要的作用。同时，本文通过实验方式，确定根据不同电流，电流维持时间，分析发火情况，根据情况，对安全气囊中的用电点火药配方质量比进行调整，并且利用氟橡胶粘合剂，保证电点火药所生成的电点火管的安全性和稳定性，提升汽车安全气囊使用功能，做到汽车发生碰撞时，安全气囊可充分起到保护作用。

参考文献：

[1]毛莉莉.汽车安全气囊与安全带协同作用的测试分析及优化研究[J].汽车画刊,2024,(08):48-50.

[2]孙新零,杨威,刘柳,等.汽车安全气囊用混合式发生器点火过程内压影响因素研究[J].化工管理,2024,(21):101-104+128.

[3]程秀莲,许赵伟.汽车安全气囊用电点火药电感度研究[J].爆破器材,2022,51(03):14-20.

[4]王栋.基于偏差校正的汽车安全气囊系统自动校准方法[J].机械与电子,2022,40(01):59-62.

[5]任响宁,罗运强,张俊,等.一种安全气囊用新型点火药配方研究[J].化学推进剂与高分子材料,2021,19(03):52-55+66.