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现代汽车安全技术的研究进展邱卓丹(广西工学院汽车工程系,广西柳州545006)摘要: 根据最新资料提出了满足现代汽车安全要求应采取的技术措施,并就现代汽车安全前沿技术进行了阐述。关键词: 现代汽车;安全技术;系统中图分类号: U461191 文献标识码:A 文章编号:1671 - 119X(2002) 03 - 0051 04 随着汽车数量的增加以及交通运输日益繁忙,汽车事故增多,所引起的人员伤亡和财产损失严重,己成为一个不容忽视的的社会问题。因此对汽车安全系统的要求越来越高,同时也使得以汽车安全为主题的技术竞争更加激烈。1 现代汽车安全新概念被动安全防护装置是现代汽车结构的重要组成部分,在发生汽车碰撞事故时,安全防护装置能最大限度地减轻人员伤亡程度以及汽车损坏程度。过去,汽车设计主要考虑被动安全即只在特定的时间提供特定环境下的保护且绝大部分针对碰撞状态,而现代汽车设计师们考虑更多的是主动安全设计。现代汽车的高新技术使汽车能够自己“思考”并对驾驶员和车辆进行实时监控,主动采取措施,有效防止事故发生。表1 列出了为保障人身及财产安全而在汽车上所采取的全新技术。图-2 现代汽车主被动安全前沿技术扫描211 巡航控制系统5 巡航控制系统也称为恒速控制系统、定速控制系统或车速电子自动控制系统。当汽车在良好的道路或高速公路上长时间行驶时,驾驶员只要按一下设定开关,巡航控制系统就能准确地使汽车按照目标车速(40km/ h 以上) 恒速行驶而无须踩加速踏板,从而减轻驾驶疲劳,使高速行驶的车辆更安全、更平稳。该系统由速度控制模块PCM、真空控制伺服系统及操纵机构组成。它由操纵机构输入控制指令,根据行驶阻力的变化通过速度控制模块及真空伺服系统反馈并调整发动机节气门工作状态,从而达到调整和稳定车速的目的。未来的巡航控制系统将与动机电喷控制系统及自动变速器控制系统实现联动控制或复合控制,并配置追踪行驶控制系统以实现最佳的适时加速、减速,确保行驶更安全。212 福特Eyecar 技术3 Eyecar 技术通过采用眼位传感器测定驾驶员的眼睛位置,然后通过使用电动座椅自动将不同身材的驾驶员的眼睛调到同一高度,以保证提供一个对路面和周围车道的无阻碍视野和最好的视见度;同时通过电机自动调整转向盘、制动跳板、加速踏板、地板和中央控制台的高度,以构成自适应的驾驶环境。这一技术完全发展了行车安全的概念。213 福特Camcar 技术3 采用多个微型摄像机系统(包括前向摄像机系统、侧置后视摄像机系统、车后全景摄像机系统、night - eye (夜视) 摄像机系统) 和可切换的无眩光的快速响应溥型视频显示屏为驾驶员提供了清晰的前、后视线,从而提高了驾驶员的感知能力和行驶安全性;同时也构成了全面碰撞规避系统基础。214 自适应可变照明系统与车窗玻璃表面处理系统(1) 自适应可变照明系统该系统可对不同的光线条件作出反应,即不仅对白天、黄昏、夜晚作出反应,而且对下雨、起雾、下雪等不同气侯条件也能作出反应。(2) 车窗玻璃表面处理系统该系统可以预测可能的车窗玻璃起雾,并启动除雾装置;此外它还可很好地处理雨天水珠漫布在风窗玻璃上所造成的视线不良。215 汽车定位导航系统技术6 7 8 汽车定位导航系统分为卫星导航系统和地面无线电固定导航台系统。即通过全球定位系统(GPS)确定汽车行驶中的确切位置,再通过汽车上的电控单元、地图适配器,将汽车位置显示在显示屏的电子地图上。电子地图还可显示汽车已行驶的轨迹并随时指示汽车行至目的地的行驶方向、距离和最佳行车路线。驾驶员可以通过计算机与专用无线电导航台保持联系,取得交通信息,以帮助驾驶员选择道路顺利抵达目的地,使行驶更安全、更快捷。216 风窗玻璃映像显示技术风窗玻璃映像显示技术能使驾驶员免除不时观看汽车仪表盘的麻烦。原仪表盘被一块仿佛飘浮在汽车迎面玻璃前3m 左右的显示屏所代替,它能将驾驶员所需的情况,以数字的形式投射到安装于汽车迎面玻璃内的“全息摄影镜”上。镜子不会防碍驾驶者对路面的观察,使交通更为安全。217 侧手柄控制技术9 该技术就是不用转向盘和踏板的驾驶技术。由于侧手柄转向时的转向比和转向力是可变的且适于驾驶状态,所以侧手柄驾驶要比转向盘驾驶转向更快捷、更容易。此外,系统内含有的二维力传感器,可以反应出手施加的向前或向后的压力,发出加速或制动指令;同时还可控制指示灯和喇叭工作。218 全自动空气悬架系统10 该系统合并了载敏调高悬架系统和驾驶平顺性可编程控制悬架系统的特点,是目前电控悬架系统中性能最完善的悬架系统。全自动空气悬架系统能够根据汽车的瞬时驾驶条件自动调节悬架组件的性能,即通过各种传感器对汽车的运行状况进行监测,当车载计算机收到传感监测来的转向和制动状况信号后,能自动地处理车辆的侧倾、前后仰,并自动调整减振器阻尼力的控制系统。它能防止车体倾斜并提高车轮的地面附着力。其结果是使汽车更易于控制,具有更好的操纵响应性。全自动空气悬架系统主要由空气弹簧、双阻尼缓冲装置、电控模块及各种传感器等组成。空气弹簧在不同的搭载条件下,能够自动保持一贯的乘坐高度;并增加了大灯照明的连贯性,保持前照灯的光轴不变,从而避免了前照灯的光轴向上使迎面来的车辆产生眩目。装备在电子悬架内的先进传感器除对转向、制动和加速进行监测外,还可以监测车轮垂直运动率。双阻尼缓冲装置自动转换到“坚固”设置,以减少汽车翘头、点头或横向摆动的程序,并实现车轮垂直运动率的最小化,从而进一步提高了汽车可控性。装于行李箱内的电控模块为微处理系_统,它主要控制空气弹簧内的空气量使车身高度保持不变并控制弹簧的风度特性。219 速度控制动力转向系统10 根据汽车的速度提供自动调节转向力的特性,从而进一步增加了汽车方向的可控性。速度控制动力转向由电子装置控制,在低速情况下,动力辅助转向提供较大的辅助动力,使汽车在市区路况下行驶时所需的转向力最小;当车速提高时,通过速度传感器的判断,电子控制动力转向辅助力精确地逐渐减少,随着动力转向辅助力的减少,驾驶者需施加的转向力逐渐增大,增加了在公路行驶速度下驾驶者与道路的“交流”,并减少了高速行驶时意外动作造成汽车行驶方向错误的可能性。2110 电子控制四轮转向系统10 在驾驶员转动转向盘时,能对汽车的前后四个车轮进行转向操纵,可改善汽车低速行驶时转向的轻便性、灵活性,并可提高汽车高速行驶时的稳定性和控制性。其特点是:前轮转向器与后轮转向执行器之间无任何机械联系,后轮转向执行器直接受控于ECU;在高速运行中进行转向操纵时,后轮与转向盘的转动方向基本一致,行车摆动小、稳定性好;在汽车出入车库、大转弯或做U 型调头时,后轮与转向盘转动方向相反,可使汽车易转弯,具有较小的转弯半径。2111 电子制动系统(BBW) 11 12 13 BBW又称全电路制动系统,它采用无液压、无压缩空气的全电控元件来控制制动力的大小和各轴制动力的的分配。BBW中的关键部件有:电动制动器、制动踏板模拟器、电源和中央电控单元ECU 等。电动制动器为系统的执行元件,采用电力制动、电子控制;制动器ECU 接受控制信号并控制制动器伺服电机的输入力矩和旋转方向,以产生和改变制动力。制动踏板模拟器取代了传统液压或气压制动系统中机械式传力机械和真空助力器,它将作用在踏板上的力和速度转化为电信号, 送给中央ECU。中央ECU 接收制动或驻车信号,判断是否应该进行行车制动还是驻车制动;同时ECU 还根据轮速信号、制动力大小信号以及由汽车总线CAN 输送的其它信号来判断是否应该对某个车轮进行制动,发出控制信号, 控制制动力大小, 最终实现防抱死系统(ABS) 、驱动防滑系统(ASR) 和稳定性控制系统(ESP) 等多种控制功能。此外,BBW 还容易实现系统的故障自诊断,随时将制动系统的故障通过警报系统报告给驾驶员,以便及时进行修复,保证行车安全。汽车制动系统的电子化,易于与其它电控系统结合在一起,为汽车实现电子化提供良好的条件。2112 胎压智能监测系统14 汽车轮胎内充气压力的高低,不仅影响到轮胎的寿命和发动机油耗,而且还关系到汽车行驶的稳定性和安全性。由传感器、信号发生器和接受器组成的胎压智能监测系统在汽车行驶过程中,能连续不断地监测轮胎的压力和温度。当检测到轮胎的压力或温度超过或低于正常值的一定范围时,便在仪表板上显示警告信息,同时告知驾驶员应控制适宜的行驶车速,甚至建议停车。2113 翻滚射避系统2 该系统通过传感器能探测出可能发生的车辆翻滚特点,指导底盘系统采取相应的防范措施,并协同动能车身控制技术对翻滚角度提供互动式控制,以提高安全性。2114 防撞控制系统4 (1) 障碍警告系统利用安装在汽车上的监测装置(如迷你摄影机、毫米波雷达、超声波、无线电波等技术) 监视并判别车辆与障碍物的相对距离、速度,并自动报警及时提醒驾驶员注意。(2) 自动减速系统当驾驶员听到障碍警告报警,却未采取足够的避让动作仍继续行驶时,该系统会自动起动,控制制动器使汽车停驶或使冲撞速度降到最低。(3) 高适应性快速系统该系统加装了前方路况感应器,会根据前方车辆车速与跟车的距离,自动减速或加速。(4) 紧急制动先期警告系统该系统感应到紧急制动的先期动作后,会提前亮起制动灯,可提醒后方驾驶员,以免追尾。2115 智能安全气囊和智能安全带(1) 智能安全气囊8 15 16 17 它的作用是在驾驶员与转向盘之间、乘客与仪表板及挡风玻璃等之间形成一个缓冲软垫,避免驾驶员或乘客的头部与身体上部产生硬性撞击而受伤。汽车安全气囊装置由传感器、电子控制器、气囊和气体发生器组成。当汽车发生碰撞时,由传感器判断撞车程度并将感应信号传递给电子控制器;由电子控制器对碰撞信号进行识别,对中等和严重程度的碰撞,电子控制器发出指令,指示气体发生器内的点火器点火,使气体发生器在极短的时间内产生一定量的气体向气囊充气;气囊充气后迅速膨胀形成枕头状气囊。当人体一接触气囊,气囊的泄气孔就逐渐泄气,从而保护驾驶员或乘客。(2) 智能安全带3 8 和安全气囊一样,在发生撞击时迅速产生气体,推动导管内的活塞运动,迅速收紧安全带,缩短驾驶员或乘客向前移动的距离,从而防止其面部、胸部与转向盘、挡风玻璃或仪表板发生猛烈碰撞。2116 侧翻防护系统3 侧翻防护系统利用先进的侧面气囊和传感器,防止乘客在不可逆转的翻倾事故中被甩出。当监测汽车侧倾率和加速度的传感器确认即将侧翻时,便触发此侧面气囊,从顶棚展开,覆盖侧窗玻璃的大部分并在较长时间的翻倾中提供连续的保护。2117 紧急事件自动通报系统与碰撞数据记录器3 (1) 紧急事件自动通报系统在发生严重事故后被激活,可自动向有关方面发出求援呼叫,同时报告汽车基于全球卫星定位(GPS) 数据的准确位置。(2) 碰撞数据记录器当发生碰撞时,数据记录器便开始记录碰撞的整个过程和救护的相关信息,并将关键的信息通过移动电话网发送到有关方面(如紧急救援中心等) ,从而大幅度地提高了对事故伤员救护的速度和质量,同时也助于事故分析和改进汽车的安全设计。参考文献1 黄宁军. 质中的汽车主动安全技术J . 世界汽车,2000 (5) :1 - 3.2 付百学. 集成安全系统( ISS) J . 世界汽车,2001 (8) :15- 16、20.3 龚铁. 福特汽车安全新技术扫描J . 世界汽车,2001 (2) :19 - 26.4 庾晋,子荫. 安全行车智能技术一览表J . 世界汽车,2000 , (2) :40 - 42.5 汪立亮,徐寅生,杨生超. 现代汽车电子巡航控制系统(CCS) 原理与检修M . 北京:电子工业出版社,2001.6 孙雄. 汽车GPS 导航的现状及发展J . 上海汽车,2001 , (5) :24 - 28.7 李庆,曹鹏,黄宗益. 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