Trên các mẫu xe hiện đại, hệ thống túi khí không còn hoạt động dựa trên một loại cảm biến duy nhất. Thay vào đó, nhiều hãng xe như Toyota hay BMW sử dụng kết hợp cảm biến gia tốc và cảm biến áp suất, tùy theo vị trí và kịch bản va chạm, nhằm tối ưu hiệu quả bảo vệ hành khách.
Cảm biến gia tốc (G-sensor) là loại phổ biến nhất, thường được dùng cho túi khí phía trước. Thiết bị này đo sự thay đổi tốc độ đột ngột của xe khi xảy ra va chạm trực diện, từ đó xác định mức độ nghiêm trọng của tai nạn và quyết định kích hoạt túi khí.
Trong khi đó, cảm biến áp suất lại thường được đặt trong cánh cửa, dùng cho túi khí bên và túi khí rèm. Loại cảm biến này phát hiện sự thay đổi áp suất không khí trong khoang cửa khi cấu trúc bị biến dạng do va chạm hông, cho phép hệ thống nhận diện nguy cơ trong thời gian rất ngắn. Theo các tài liệu kỹ thuật từ Bosch, hệ thống túi khí bên hông có thể đưa ra quyết định kích hoạt trong chưa đầy 5 miligiây sau va chạm. Nhờ sử dụng cảm biến áp suất đặt trong cửa, tín hiệu biến dạng có thể được ghi nhận gần như tức thời, sớm hơn so với việc chờ thay đổi gia tốc của toàn thân xe.
Thử nghiệm va chạm bên hông cho túi khí rèm. Video: IIHS
Các nghiên cứu thử nghiệm va chạm của cơ quan an toàn giao thông quốc gia Mỹ (NHTSA) cho thấy túi khí bên hông có thể bắt đầu bung chỉ sau khoảng 3 miligiây và được bơm căng hoàn toàn trong khoảng 20 miligiây. Trong khi đó, túi khí phía trước thường mất khoảng 30-50 miligiây để bung hoàn toàn.
Vì sao không dùng một loại cảm biến cho tất cả?
Sự khác biệt đến từ đặc điểm của từng kiểu va chạm. Với va chạm trực diện, phần đầu xe có vùng hấp thụ lực (crumple zone), giúp kéo dài thời gian va chạm đủ để cảm biến gia tốc ghi nhận và xử lý tín hiệu.
Ngược lại, khu vực bên hông xe có vùng hấp thụ lực rất hạn chế, khiến va chạm xảy ra nhanh hơn nhiều. Trong những tình huống này, hệ thống túi khí phải đưa ra quyết định nhanh hơn dựa trên loại và mức độ va chạm. Đây là lý do các cảm biến áp suất được sử dụng, nhằm phát hiện biến dạng cấu trúc gần như tức thời và kích hoạt túi khí sớm hơn.
Túi khí rèm trên xe Honda. Ảnh; Honda
Trên thực tế, các hệ thống hiện đại không dựa vào một nguồn dữ liệu duy nhất mà kết hợp thông tin từ nhiều cảm biến, như cảm biến va chạm đặt ở đầu xe, cảm biến gia tốc trung tâm (central accelerometer), cảm biến quay (yaw rate sensor) và trong một số trường hợp là cả dữ liệu từ hệ thống an toàn chủ động như phanh khẩn cấp hoặc cảm biến radar. Bộ điều khiển trung tâm sẽ phân tích đồng thời tín hiệu gia tốc, áp suất và các dữ liệu liên quan để đưa ra quyết định kích hoạt túi khí trong thời gian cực ngắn. Cách làm này giúp tăng độ chính xác và giảm nguy cơ bỏ sót các va chạm nguy hiểm, đặc biệt trong những tình huống phức tạp như va chạm lệch góc hoặc va chạm bên.
Bài toán đánh đổi trong thiết kế an toàn
Việc sử dụng nhiều loại cảm biến túi khí trên các xe hiện nay nhằm ưu tiên phát hiện sớm nguy hiểm để bảo vệ người ngồi trên xe. Túi khí cần bung trong thời gian chỉ vài chục mili giây để đạt hiệu quả tối đa, đặc biệt trong va chạm bên, nơi không có nhiều không gian hấp thụ lực.
Một trường hợp xe Corolla Cross bị bung túi khí rèm khi đi cạnh xe tải nổ lốp, Toyota Việt Nam xác định nguyên nhân bởi sóng xung kích. Ảnh: Văn Quang
Tuy vậy, cách thiết kế này cũng đặt ra thách thức về độ nhạy của hệ thống. Trong một số tình huống hiếm gặp, các biến động mạnh từ môi trường bên ngoài, như sóng xung kích khi nổ lốp ở khoảng cách gần, có thể tạo ra tín hiệu tương tự va chạm, đặc biệt với cảm biến áp suất. Điều này khiến túi khí bên hông có thể bung dù không xảy ra va chạm vật lý, như sự việc diễn ra với chủ xe Toyota Corolla Cross tại cao tốc Bắc Giang - Hà Nội vào tháng 3 vừa qua.
Phạm Hải
