06.09.2021 – Kategorie: Konstruktion & Engineering

Airbagsteuergerät: Was hat es in 40 Jahren Entwicklung gelernt?

Quelle: Continental

Das Airbagsteuergerät ist 40 – in Entwicklungsjahren gerechnet – was hat es in dieser Zeit gelernt und wie geht es weiter mit dem ACU?

  • Airbagsteuergerät feiert Jubiläum: 40 Jahre Entwicklung bei Continental.
  • Weltweit über 350 Millionen gefertigte und ausgelieferte Einheiten.
  • Wie Airbagsteuergeräte heute und künftig Sensorik nutzen, um den Schutz der Insassen zu steigern.

Continental startete 1981 in Regensburg mit der Entwicklung des Airbagsteuergerät (Airbag Control Units / ACU). Die Produktion lief 1986 an. Seitdem wurden weltweit über 350 Millionen ACU an Standorten des Technologieunternehmens gefertigt. Die Steuergeräte kümmern um die zuverlässige Airbagzündung. Das Signal dazu bekommt eine ACU insbesondere von sogenannten Drucksatelliten, also Sensoren, welche die Druckwelle einer Kollision erfassen und melden.

Bei diesen Drucksatelliten ging Continental vor 25 Jahren als Pionier in die Produktion. Seither stieg die Zahl der Airbags im Fahrzeug immer weiter an, weil sie das Verletzungsrisiko im Crashfall deutlich mindern. In den 40 Jahren der Entwicklung wurde die Schutzwirkung der Airbags stetig optimiert. Was also noch?

Was Airbagsteuergeräte künftig können

Künftig vernetzt das Motto „Allround Protection“ (= umfassende Schutzfunktionen) die beiden Blickrichtungen aus dem Fahrzeug heraus („Pre-Crash Safety“) und ins Fahrzeug hinein („Occupant Safety Monitoring“) stärker. Das soll die Airbagauslösestrategie noch enger an die Situation, die Insassen und deren Position anpassen. Insbesondere geht es darum, durch Signale vernetzter Steuergeräte neue Funktionen zu realisieren, die ermöglichen, Airbags früher und kontrollierter auszulösen, sowie seine Standzeit zu verlängern. Gerade beim Seitencrash zählt hier jede Millisekunde.

„Mit den verfügbaren Daten aus Sensoren für die Fahrzeugumgebung und den Fahrzeuginnenraum können wir zum einen Airbags früher auslösen und zum anderen den Füllgrad des Airbags anpassen. Dieses ist zum Beispiel durch die Entwicklung unserer neuen Airbag-Ventiltechnologie möglich, die eine angepasste Reaktion auf individuelle Crash-Situationen für besten Schutz ermöglicht”, sagt Laurent Fabre, Leiter der Geschäftseinheit Passive Sicherheit und Sensorik bei Continental.

Warum der Airbag-Füllgrad so wichtig ist und warum das Airbagsteuergerät eigenständig bleibt

Heute geht es nicht mehr um einen Airbag im Fahrzeug. Ein modernes ACU steuert bis zu 48 Zündkreise und diese Zahl soll weiter steigen. Die Leistung einer ACU variiert je nach Segment, Fahrzeug und Ausstattung, sodass die Steuergeräte skalierbar sind. Continental setzt das mit drei modularen Ausbaustufen um. Je nach Version bieten die Steuergeräte grundlegende Funktionen für Frontal- und Heckaufprallschutz durch Front-Airbags und Gurtstraffer bis hin zu zusätzlichen Funktionen für Updates-over-the-Air, Cyber Security und Crasherkennung auch während des Ladevorgangs von Elektrofahrzeugen.

Während sich andere Steuergeräte bei der Neuordnung der E/E-Architektur mit einer Zentralisierung und wenigen Hochleistungscomputern zu software-basierten Produkten wandeln, trifft das auf die ACU nicht zu: Die ACU wird weiterhin am sichersten Ort im Fahrzeug verbaut, um auch bei schwersten Unfällen beste Leistung zu garantieren. Jochen Zimmermann, Leiter Forschung und Entwicklung für Insassenschutzsysteme bei Continental, erläutert: „Die Anforderungen an die Reaktionsgeschwindigkeit so hoch, dass man die benötigten Latenzzeiten für die Übertragung zwischen Entscheider und Aktuatoren am effektivsten in einer dedizierten ACU realisiert.“

Ein früheres Zünden der Airbags ermöglicht es, Personen im Auto optimal abzufangen. Die Vernetzung von Pre-Crash-Daten ist dafür die Grundlage. Diese liefern künftig neben Umfeldsensoren der noch in der Basisentwicklung befindliche Occupant Safety Monitor, der Informationen über die Insassen und deren Positionen im Fahrzeuginneren sammelt. „So können wir gezielt früher zünden und beispielsweise die Sitzlehnen 300 ms vor einem Frontcrash aufrichten“, erklärt Zimmermann.

Um in Abhängigkeit von der Insassenposition den Füllgrad des Airbags gezielter steuern zu können, befindet sich auch einer ein neues Airbagsteuerventil in der Vorentwicklung. Dieses hat die Dynamik, um in wenigen Millisekunden den Gasstrom in den Airbag zu steuern. Damit können die Abstromöffnungen im Airbag kleiner werden, und der Airbag steht dank Drucknachregelung mit dem Airbagsteuerventil länger – mit der richtigen Härte für die Situation und Insassen. Künftig ist es sogar vorstellbar, den Airbag exakt zum Auftreffzeitpunkt des Passagiers weicher werden zu lassen, sodass der als Rebound bezeichnete Effekt des Zurückschleuderns reduziert wird. Das Ventil ist bei aktuell unter 300 Gramm Eigengewicht 600 bar Druck dynamisch im Millisekundenbereich zu steuern.

E-Mobilität: Auch kleine Crashs können die Sicherheit gefährden

Die Allround Protection geht künftig weiter: So ist die Sensierung der Batterie in Elektroautos in der Planung, um den Fahrer nach Aufsetzern oder Steinschlag vor möglichen Batteriebeschädigungen (und damit Brandgefahr) zu warnen. Diese neue sensorgestützte Funktion der Battery Impact Detection auf der technologischen Grundlage des druckbasierten Fußgängerschutzsystems lässt sich künftig ebenfalls in das Airbagsteuergerät integrieren.

Für sehr leichte Beschädigungen und Kontakte ist die Kontaktsensierung CoSSy (Contact Sensor System) in Entwicklung, die Continental bereits 2019 vorgestellt hat. Das System erkennt und klassifiziert Schallsignale. So lässt sich etwa ein Anprall bei niedriger Geschwindigkeit erkennen und das Fahrzeug anhalten. Das System kann auch Vandalismus (Verkratzen), sich nähernde Einsatzfahrzeuge, den Fahrer an der Stimme und den Straßenzustand erkennen.

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