汽车电子学概论__论文.docx

汽车电子主、被动安全系统的现状及其发展 摘要：介绍了当代汽车电子安全系统的发展现状，从主动与被动安全两方面技术分别探讨，包括自动防抱死刹车系统、电子刹车辅助系统、电子制动力分配装置、驱动防滑系统、电子稳定装置、自适应巡航控制装置、和安全气囊防护系统、事故自动报警系统、驾驶纪录系统等。同时对耒来的汽车电子安全技术的发展趋势做了简要介绍。关键词：汽车电子；主动安全；被动安全；发展趋势1、 汽车电子的主动安全系统车辆在安全方面有两种要求：第一种是被动安全，要求在发生碰撞时能够保护乘员，而另一种是主动安全，即提高车辆行驶的稳定性，要求防范事故于未然。利用电子控制技术来提高车辆主动安全系统的性能并扩展其功能已得到广泛的应用和发展，现代车辆电子控制主动安全系统主要包括ABS、BAS、ASR（TCS）、ESP等。ABS防抱死制动系统防抱死制动系统ABS全称是Anti-lock Brake System，即ABS，可安装在任何带液压刹车的汽车上。它是利用阀体内的一个橡胶气囊，在踩下刹车时，给予刹车油压力，充斥到ABS的阀体中，此时气囊利用中间的空气隔层将压力返回，使车轮避过锁死点。当车轮即将到达下一个锁死点时，刹车油的压力使得气囊重复作用，如此在一秒钟内可作用60120次，相当于不停地刹车、放松，即相似于机械的“点刹。因此，ABS防抑死系统，能避免在紧急刹车时方向失控及车轮侧滑，使车轮在刹车时不被锁死，不让轮胎在一个点上与地面摩擦，从而加大摩擦力，使刹车效率达到90%以上，同时还能减少刹车消耗，延长刹车轮鼓、碟片和轮胎两倍的使用寿命。装有ABS的车辆在干柏油路、雨天、雪天等路面防滑性能分别达到80%90%、30%10%、15%20%。EBA 电子刹车辅助系统在一些非常紧急的事件中，驾驶者往往不能迅速地踩下刹车踏板，EBA就是为此设计。该系统利用传感器感应驾驶者对制动踏板踩踏的力度与速度大小，然后通过电脑判断驾驶者此次刹车意图。如果属于非常紧急的制动，EBA此时就会指示制动系统产生更高的油压使ABS发挥作用，从而使制动力快速产生，减少制动距离。而对于正常情况刹车，EBA则会通过判断不予启动ABS。通常情况下，EBA的响应速度都会远远快于驾驶者，这对缩短刹车距离，增强安全性非常有利。此外，对于脚力较差的妇女及高龄驾驶者闪避紧急危险的刹车，也帮助很大。有关测试表明，EBA可以使车速高达200公里/小时的汽车完全停下的距离缩短21米之多，尤其是对在高速公路行驶的车辆，EBA可以有效防止常见的“追尾”意外。 在正常情况下，大多数驾驶员开始制动时只施加很小的力，然后根据情况增加或调整对制动踏板施加的制动力。 如果必须突然施加大得多的制动力，或驾驶员反应过慢，这种方法会阻碍他们及时施加最大的制动力。 许多驾驶员也对需要施加比较大的制动力没有准备，或者他们反应得太晚。EBA通过驾驶员踩踏制动踏板的速率来理解它的制动行为，如果它察觉到制动踏板的制动压力恐慌性增加，EBA会在几毫秒内启动全部制动力，其速度要比大多数驾驶员移动脚的速度快得多。EBA可显著缩短紧急制动距离并有助于防止在停停走走的交通中发生追尾事故。EBA系统靠时基监控制动踏板的运动。 它一旦监测到踩踏制动踏板的速度陡增，而且驾驶员继续大力踩踏制动踏板，它就会释放出储存的180巴的液压施加最大的制动力。 驾驶员一旦释放制动踏板，EBA系统就转入待机模式。 由于更早地施加了最大的制动力，紧急制动辅助装置可显著缩短制动距离。EBD 电子制动力分配系统 制动力分配的英文全称为Electronic Brake force Distribution，简称EBD。 EBD实际上是ABS的辅助功能，是在ABS的控制电脑里增加一个控制软件，机械系统与ABS完全一致。它只是ABS系统的有效补充，一般和ABS组合使用，可以提高ABS的功效。当发生紧急制动时，EBD在ABS作用之前，可依据车身的重量和路面条件，自动以前轮为基准去比较后轮轮胎的滑动率，如发觉此差异程度必须被调整时，刹车油压系统将会调整传至后轮的油压，以得到更平衡且更接近理想化的刹车力分布。 在刹车的时候，车辆四个车轮的刹车卡钳均会动作，以将车辆停下。但由于路面状况会有变异，加上减速时车辆重心的转移，四个车轮与地面间的抓地力将有所不同。传统的刹车系统会平均将刹车总泵的力量分配至四个车轮。从上述可知，这样的分配并不符合刹车力的使用效益。EBD系统便被发明以将刹车力做出最佳的应用。 EBD的功能就是在汽车制动的瞬间，高速计算出四个轮胎由于附着不同而导致的摩擦力数值，然后调整制动装置，使其按照设定的程序在运动中高速调整，达到制动力与摩擦力(牵引力)的匹配，以保证车辆的平稳和安全。当紧急刹车车轮抱死的情况下，EBD在ABS动作之前就已经平衡了每一个轮的有效地面抓地力，可以防止出现甩尾和侧移，并缩短汽车制动距离。ASR 驱动防滑系统ASR又称牵引力控制系统ASR 的作用是当汽车加速时将滑动率控制在一定的范围内，从而防止驱动轮快速滑动。它的功能一是提高牵引力；二是保持汽车的行驶稳定。行驶在易滑的路面上，没有 ASR的汽车加速时驱动轮容易打滑；如是后驱动的车辆容易甩尾，如是前驱动的车辆容易方向失控。有ASR时，汽车在加速时就不会有或能够减轻这种现象。在转弯时，如果发生驱动轮打滑会导致整个车辆向一侧偏移，当有ASR时就会使车辆沿着正确的路线转向。ESP 电子稳定装置ESP是英文ElectronicStabilityProgram的缩写，中文译成“电子稳定程序”。它是综合了ABS（防抱死制动系统）、BAS（制动辅助系统）和ASR（加速防滑控制系统）三个系统，功能更为强大。这一组系统通常是支援ABS及ASR（驱动防滑系统，又称牵引力控制系统）的功能。它通过对从各传感器传来的车辆行驶状态信息进行分析，然后向ABS、ASR发出纠偏指令，来帮助车辆维持动态平衡。ESP可以使车辆在各种状况下保持最佳的稳定性，在转向过度或转向不足的情形下效果更加明显。ESP一般需要安装转向传感器、车轮传感器、侧滑传感器、横向加速度传感器等。ESP可以监控汽车行驶状态，并自动向一个或多个车轮施加制动力，以保持车子在正常的车道上运行，甚至在某些情况下可以进行每秒150次的制动。目前ESP有3种类型：能向4个车轮独立施加制动力的四通道或四轮系统；能对两个前轮独立施加制动力的双通道系统；能对两个前轮独立施加制动力和对后轮同时施加制动力的三通道系统。2、 汽车电子的被动安全系统汽车被动安全技术是指一旦事故发生时，保护车辆内部乘员及外部人员，使直接损失降到最小的技术。安全气囊防护系统SRS安全气囊系统主要由传感器、微处理器、气体发生器和气囊等主要部件组成。传感器和微处理器用以判断撞车程度, 传递及发送信号; 气体发生器根据信号指示产生点火动作, 点燃固态燃料并产生气体向气囊充气, 使气囊迅速膨胀。传统安全气囊的设计是在发生正面撞车事故时避免车内乘员的头部、颈部和胸部强烈撞击在仪表盘、方向盘或挡风玻璃上。在后面碰撞、翻车或大多数侧面碰撞的情况下，它不会被引发。随着技术的发展，安全气囊的保护范围将进一步扩大，从现在的前排乘员前方保护扩展到前排乘员的侧面、膝部和后排乘员的前方与侧面以及车外行人。侧面安全气囊、发动机罩宽幅气囊、车外气囊等产品不断推出。同时，安全气囊已出现智能化，能识别乘员席有无乘员、有无逆向儿童座椅以及乘员身材大小、重量，坐姿、是否系戴安全带等，并根据上述信息调整动作，以求最大限度地减少失误和保护乘员。事故自动报警系统事故自动报警系统将是今后汽车必备的安全系统，它是在汽车后视镜内安装了一个与移动电话和撞车传感器相连的微型摄像机，与智能汽车交通系统和全球卫星自动定位系统相配合，一旦汽车发生事故，将自动向有关安全管理部门和医疗急救部门报警，提供汽车所在位置、事故严重程度、车载人员数、系安全带人数和人员受伤的大致程度等信息，并保持联络，使事故车中的人员得到及时救护。驾驶纪录系统汽车黑匣子是利用GPS 先进技术，依据地理信息管理系统(GIS)及计算机数据库系统形成一套现代化的监控体系。它实质上是机动车综合记录仪，它不但具有像飞机黑匣子一样记录事故发生前后的详细数据，帮助有关部门迅速准确地分析事故发生原因的功能，而且还能帮助车辆管理人员和驾驶员，适时监控和分析车辆的运行情况，从而加强对车辆的管理，最大限度地减少事故的发生。实践证明，汽车黑匣子的使用，使交通事故率降低了3752，大大减少了人员伤亡和财产损失，产生了显著的社会效益和经济效益。3、汽车安全技术的发展趋势汽车安全技术中的主动安全和被动安全是相辅相成、相互补充的，两者缺一不可。未来的汽车安全技术将向着集成化、系统化和智能化方向发展。将汽车主动安全技术与被动安全技术进行融合，会得到更好的安全保护效果。德尔福公司推出的集成安全系统(ISS)涵盖了汽车上所有的主要子系统，由50种不同的技术组成，这些技术集成于一体，协同发挥作用，能更好地预防交通事故发生。将汽车、道路、人作为一个系统来分析研究，让三者相互协调，达到各自性能的最佳匹配，才能实现驾驶员行为特征、车辆机械特性及道路设施和交通法规之间的最优协调，才能达到系统整体的最佳效益。随着电子信息等技术的飞速发展，智能技术在汽车安全系统上得到了广泛应用，安全技术正逐步走向智能化。全球卫星定位系统(GPS)技术、智能避撞系统、智能驾驶系统、智能轮胎、智能悬架、智能安全气囊等将在汽车上发挥越来越大的作用。随着传感器技术及计算机技术的进步，越来越多的新型智能化安全装置将出现在现代汽车上。这些智能装置将具有一定的识别、判断能力，在各种情况下都能自动协助或自行控制。未来的智能约束系统尽可能多地收集和利用有关乘员形体位置及撞车类型和撞车速度的数据, 建立数据库, 对某一碰撞中获得的乘员和车的有关信息进行判断识别, 使人体获得最佳的保护。结语随着现代科学技术的发展，未来的汽车电子安全技术将向着微处理机、软件技术、多通道传输技术、集成化技术、车载网络系统、光导纤维传导技术、声纳传感技术、纳米技术等更先进的技术领域发展。随着更多的新技术不断地运用到汽车上，可以相信，未来的汽车将越来越安全，越来越可靠，越来越人性化，越来越智能化。我国汽车被动安全性和汽车安全技术研究起步晚, 但发展迅速, 正在接近和赶上国际先进水平。随着我国国民经济的稳步发展, 我国汽车工业将不断壮大, 汽车电子安全技术的发展将有力地推动我国汽