汽车电子新技术讲座

1、汽车电子新技术讲座目 录一、汽车电子技术的发展 二、各种汽车电子新技术的应用三、福特汽车安全新技术介绍 一、汽车电子技术的发展1. 汽车电子化发展概况 2. 汽车电子控制理论发展概况 3. 网络技术在汽车中的应用 4. 汽车传感器的发展趋势1. 汽车电子化发展概况 汽车电子化是建立在电子学的发展基础之上， 真空管晶体管集成电路大规模集成电路超大规模集成电路 出现了计算机等各种各样的电子装置，汽车电子化也随着逐年的深化与发展，而且有的汽车电子装置占整车造价的13，高级轿车有的就装几十个微控器、上百个传感器。电子化的程度可以说是衡量汽车高档与否的主要标志。 20世纪50年代，人们开始在汽车上安装电

2、子管收音机，这是电子技术在汽车上应用的雏形。 1959年晶体管收音机问世后，很快在汽车上得到了应用。 60年代，汽车上应用了硅整流交流发电机和晶体管调节器， 到60年代中期，汽车上开始采用晶体管电压调节器和晶体管点火装置。 但更多地应用电子技术则是在70年代以后，主要是为解决汽车安全、污染和节油3大问题。进入70年代后期，电子工业有了长足的进步，特别是集成电路、大规模集成电路和超大规模集成电路技术得到了巨大发展，微机在汽车上的应用，给汽车工业带来了划时代的变革。 20世纪90年代，汽车电子技术进入了其发展的第三个阶段，这是对汽车工业的发展最有价值、最有贡献的阶段，超微型磁体、超高效电机及集成电

3、路的微型化，为汽车上的集中控制提供了基础。 目前汽车电子技术已发展到第四代，即包括电子技术(含微机技术)、优化控制技术、传感器技术、网络技术、机电一体化耦合交叉技术等综合技术的小系统，并且早巳从科研阶段进入了商品生产的成熟阶段。 汽车电子技术主要包括硬件和软件方面的内容： 硬件包括微机及其接口、执行部件、传感器等； 软件主要是以汇编语言及其他高级语言编制的各种数据采集、计算判断、报警、程控、优化控制、监控、自诊断系统等程序。 微机是整个系统的核心，负责指挥其他设备工作。目前汽车上用的微机以通用单片机和高抗干扰及耐振的汽车专用微机为主，其速度和精度要求不像计算用微机高，但抗干扰性能较强，能适应汽

4、车振动大等恶劣的工作环境。有的由单机控制(即一个微机控制一个项目，如控制点火)向集中控制发展，而汽车集中控制也由原来的多个计算机通信向网络化管理过渡。汽车电子技术的内容2 汽车电子控制理论发展概况 控制理论是编制应用和优化控制软件的理论基础，是“汽车电子技术”中的难点和重点。 利用自动控制理论而建立的开环、闭环、最优、自适应控制系统，在汽车优化控制中都有采用。建立这些控制系统时，首先对汽车某个系统，如点火提前角优化控制系统进行系统辨识，建立数学模型，然后采用相应的控制方法进行优化控制。但是发动机本身结构比较复杂，影响点火的因素较多，理论推导优化点火状态下的数学模型比较困难。 因此，一般采用实验

5、方法找出各种工况下的最佳点火提前角，然后存入微机内存。在实行控制过程中，微机不断检测发动机的工况，用查表的方法，查出该工况下的最佳点火提前角，进行修正后再通过微机接口、放大电路去控制点火，这是目前国外应用较多的优化控制方法。 此外，目前应用较成熟的另一种方法为自适应在线搜索法：他包括顶点保持法和登山法2种。该方法并不需要知道模型的原型，而是由微机在汽车运行中自行搜索最优工况，使控制接近或达到最优化。 模糊控制是近年来出现的新的控制理论，在汽车中也有所应用。模糊控制系统也是一种自动控制系统，他是以模糊数学、模糊语言形式的知识表示和模糊逻辑推理为理论基础，采用计算机控制技术构成的一种具有闭环结构的

6、数字控制系统。模糊逻辑从含义上比其他传统逻辑更接近人类的思想和自然语言。3 网络技术在汽车中的应用 3.1 网络技术在汽车内部的应用3.2 网络技术在汽车外部的应用3.1 网络技术在汽车内部的应用 比较高级的汽车上装有几十个微机控制器、上百个传感器。这就给汽车进行网络应用提供了条件，而且解决了汽车一直存在集中控制和分散控制的矛盾。 所谓分散控制就是汽车上的一个部件如点火或喷油，用一个微控器进行控制，这是微机在汽车上应用的起始。 后来发展到汽车集中控制系统，包括完全集中控制系统，如美国的通用汽车公司采用一个微机系统分别控制汽车防滑制动、牵引力控制、优化点火、超速报警、自动门锁和防盗等；分级控制系

7、统，如日产公司的分级控制系统，用1台中央控制计算器分别指挥4台微机，分别控制防滑制动、优化点火、燃油喷射、数据传输等； 分布集中控制系统，他是根据汽车的各大部分而进行分块集中控制，如发动机、底盘、信息、显示和报警等几大件控制系统，如日本五十铃生产的汽车I-TEC系统，他对发动机的点火、燃油喷射、怠速及废气再循环进行集中控制。 上述各种类型的控制都有优缺点，但网络在汽车上应用后，就可发挥各型控制的优点，克服了他们的缺点。例如集中控制和分散控制的最大问题是可靠性问题，如完全集中控制，一旦微机出现故障全车瘫痪。采用网络技术后，不但共用所有传感器，还可以共用其他设备，如进行了环形网控制，几十个微机，就

8、是个别出现问题，整车还可以正常运行。所以网络在汽车应用中不但增加了许多功能，而且还大大增加了可靠性。 为适应汽车网络控制的需要，更好地在各控制系统之间完成交流信息、协调控制、共享资源及标准化与通用化，世界各国都在积极合作，进行汽车局域网的研究与开发。国外在网络标准的制定以及符合网络通信标准的微处理器、通信协议等方面都已经有了成果。网络标准方面有Bosch公司制定的控制器局域网络(CAN)协议和Intel推出的SAEJ 18065网络标准。又如Philips，Intel，Motorola等公司推出了符合网络相关协议的微处理器产品。同时，为整合各种标准，一份有关汽车网络的国际标准正在国际标准化组织

9、起草。3.2 网络技术在汽车外部的应用 汽车上网系统，是一种无线的网络结构。通过他，人们在驾驶汽车时就可以像在家一样进行上网、发E-mail等所有网上操作。目前不少公司在进行这方面的工作，如IBM公司和Motorola公司已合作开发车用无线Internet技术，这项技术将使驾驶员和乘客能够在车上发送电子邮件以及从事网上各种活动，如电子商务和网上购物、查看股市行情和天气预报等。另外Microsoft公司新推出了专门为车上网设计的AutoPC软件，采用Windows CE操作系统，他具有交互式语言识别等各种多媒体功能。 这种功能能够有效地保障汽车行车安全，因为他可以让汽车驾驶员在手不离方向盘、眼不

10、离行驶前方的情况下，与PC机系统交换各种信息，例如行车前方的交通状况有无塞车，最短时间导航等；也可以通过他在车上收发E-mail、打网络电话和其他上网活动。 通用公司不但开发了车上网系统，而且还装有车载自动化办公系统。由于该系统采用了超高速光纤串行数据通道(MML)，因此具有多路的数字式影音能力，可以有效地调控多信道大容量的输入、输出信号，例如CD、DVD、显示器、电视接收天线、音响和全球卫星定位导航系统都可以和该系统交换信息。4 汽车传感器的发展趋势 车用传感器是促进汽车高档化、电子化、自动化发展的关键技术之一，世界各国对车用传感器的研究开发、提高性价比都非常重视。没有传感器技术就没有现代汽

11、车的观点现在已被全世界所公认。汽车电子化越发达，自动化程度越高，对传感器依赖性就越大，所以，国内外都将车用传感器技术列为重点发展的高技术。 汽车现代传感器总的发展趋势是：多功能化、集成化、智能化、微型化，其技术的发展方向是： (1)开展基础研究，发现新现象、采用新原理、开发新材料和采用新工艺； (2)扩大传感器的功能与应用范围。4.1 发现新现象 利用物理现象、化学反应和生物效应等是各种传感器的基本原理，所以发现新现象与新效应是现代传感器发展的重要基础。 功能材料是发展传感器技术的另一个重要基础。由于材料科学的进步，在制造各种材料时，人们可以任意控制他的成份，从而可以设计与制造出各种用于传感器

12、的功能材料。例如控制半导体氧化物的成份，可以制造出各种气体传感器；光导纤维用于传感器是传感器功能材料的一个重大发现；有机材料作为功能材料，正引起国内外汽车电子化专家的极大关注。4.2 开发新材料 传感器的敏感元件性能除了由其功能材料决定外，还与其加工工艺有关。随着半导体、陶瓷等新型材料用于传感器敏感元件，许多现代先进制造技术也引入汽车传感器制造技术，例如集成技术，微细加工技术，离子注入技术，薄膜技术等，能制作出性能稳定、可靠性高、体积小、重量轻的微型化敏感元件。近年来从半导体集成电路技术发展而来的微电子机械系统(MEMS)技术日渐成熟，利用这一技术可以制作各种能敏感和检测力学量、磁学量、热学量

13、、化学量和生物量的微型传感器，这些传感器的体积和能耗小，可实现许多全新的功能，便于大批量和高精度生产，单件成本低，易构成大规模和多功能阵列，这些特点使得他们非常适合于汽车方面的应用。4.3 采用新工艺 20世纪80年代初，微型压阻式多路绝对压力传感器开始大批量生产，取代了早期采用LVDT技术的压力传感器。80年代中期微型加速度传感器开始用于汽车安全气囊，他们是到目前为止大量生产的、并在汽车中得到广泛应用的微型传感器。然而微型传感器的大规模应用势必将不限于发动机燃烧控制和安全气囊，在未来5-7年内包括发动机运行管理、废气与空气质量控制、ABS、车辆动力的控制、自适应导航、车辆行驶安全系统在内的应

14、用将为MEMS技术提供广阔的市场。 研究多功能集成传感器是传感器发展的一个重要方向，即在一个芯片上集成多种功能敏感组件和同一功能的多个敏感组件。例如日本研制出复合压阻传感器，一个芯片可同时检测汽车压力与温度。4.4 研究多功能集成传感器 智能传感器是一种带微型计算机兼有检测、判断、信息处理等功能的传感器。与传统传感器相比，他具有很多特点。例如，他可以确定传感器工作状态，对测量资料进行修正，以便减少环境因素如温度引起的误差；用软件解决硬件难以解决的问题；完成资料计算与处理工作等等。世界各国都在车用传感器硬件的基础上，努力用软件来解决汽车电气干扰大、环境差(温度高、温度梯度大、污染厉害等)等问题造

15、成的对汽车参数测量的影响。而且智能式传感器精度高、量程覆盖范围大、输出信号大、信噪比高、抗干扰性能好，有的还带有自检功能。不少汽车大公司在该方面进行研制与开发，并取得了成就和应用。4.5 研究智能式传感器二、各种汽车电子新技术的应用 从90年代起，全球汽车电子产品的生产持续高速增长。到1999年，全球汽车电子产品的销售额已达600亿美元以上，计算机技术、集成电路技术、数字电路技术以及通信技术等电子技术在汽车上的应用已占整车成本的30以上，个别车型已达70以上。新兴的汽车电子业已成为世界电子设备市场中增长最快的领域。 1、发动机方面1.1 供油量控制 供油量直接影响发动机的排放和扭矩。新开发的电

16、子式供油量控制系统由发动机转速、进气压力、进气道的进气温度等三个因素决定燃油泵齿条的位置以确定进入气缸内的实际供油量。另外把燃油温度信息也输入控制系统，使供油更加精确。由于控制图象软件包括了所有可能出现的工况，所以在任何工况下都能达到最佳供油量。 供油量给定后，喷油开始点对排放影响很大，特别是对NOX及微粒（PM）的形成。要降低排放中的有害成分，必须使喷油开始点随工况的要求柔性可变及可控。电子控制系统能够按照一种或多种控制图象软件（如果一种软件无法包括所有工况的话）确定喷油开始点，其输入控制器的信息最少应该有：发动机转速、已确定的供油量、发动机温度和进气压力。 1.2 喷油定时的控制1.3 喷

17、油压力的可变控制 发动机在低速转动时喷油压力很低，而电子系统可以把压力升高，以减小烟度的排放量。在怠速较低的负荷时，则不使喷油压力升高，以降低噪声。这种喷油压力随发动机转速及负荷变动而变化的喷油泵已经实现。例如日本电装公司的ECDU2型高压共轨式燃油喷射系统。柴油高压油泵进入喷油嘴的压力可在80120MPa之间受控。其方法不是控制泵端压力，而是在各喷油嘴之前、油泵之后设置一个共轨油管，上面的控制阀受控制器的控制，使燃油以所需的压力进入各喷油嘴。1.4 喷油率的可变控制 一般机械式的喷油泵喷油率随喷油压力升高而增大，但在着火前喷油率高会增加燃油消耗量，并引起燃烧粗暴，增加噪声及NOX的形成。电子

18、系统可做到在着火前降低喷油率，如ECDU2型高压共轨式燃油喷射系统，其喷油泵可以做到从喷油开始到喷油结束，其喷油率可变并逐步增长，或分两阶段喷油，即着火前少喷，着火后主喷。1.5 废气再循环（EGR）的控制 将一部分废气引入气缸再参加燃烧，从而可以降低最高燃烧温度而不影响燃油经济性，并可大大减少NOX的排放。EGR控制阀根据需要来控制废气再循环的量，这个阀由喷油量和空气量大小来决定，它又由发动机转速、进气压力和增压后进气温度等参数经过控制器计算而定。宝马公司DOE分配泵上就有这种电子装置，与机械式相比，两种控制NOX的排放都可达0.625g/km以下，但对微粒排放，机械式为0.125g/km，

19、而电子式为0.062g/km。 1.6 加速用空气喷射系统 汽车加速时需要额外增加新鲜空气进气量，否则烟度会剧烈增大。引入了电子系统才能在烟度和加速性两者之间随时取得最佳配合。当加速踏板踩下去的速度超过了预设的速度，则控制器发出指定信号，打开储气罐电磁阀，使空气进入进气道中，进气量由电磁阀打开的时间来控制。这种装置可使发动机的扭矩增加65，烟度可减少60，并可任意调整。1.7 电子控制增压中冷进气 当负荷低时，增压后的空气不经过中冷器冷却，而是通过电子控制由控制器指令打开的旁通道直接进入气缸，这样可以降低发动机冷态时HC排放。另外，当发动机加速时，可以减轻加速噪声。 1.8 多种燃油自动控制

20、采用甲醇和汽油混合燃料（甲醇最多占85，最少为0）的发动机时，在燃油滤清器后的燃油管道中设置一个燃油酒精度传感器，由控制器按酒精度多少控制适当的空燃比，并控制点火和喷油。燃油酒精度传感器的介电常数和导电性确定酒精含量的百分比，使用甲醇汽油可以降低排放和节油。1.9 电控系统故障自诊断系统 现在，西门子公司已开发出了发动机管理系统的自诊断系统，它能够不断监视输入和输出，一旦输入有误，控制系统立即计算出一个替代值从而不使整个系统失效。监视程序与控制器设计成一体，规定信息超标50为失效，失效编码永久录在存储器内，实录失效当时运作的各项参数，以备检查修理用。上述50的偏差可以调整，一般排放标准越严，超

21、标公差也规定越严。西门子的上述系统以合理的输入或输出值来代替错误值，同时作出失效显示。 1.10 电子催化转化器 为了进一步降低HC、CO、NOX等排放，现代汽油车大多装有催化转化器。它需要达到必需的温度后才能起到废气转化净化的作用。若把催化器布置靠近发动机，冷态起动易被加热，但热机后，所受负荷太高，难以达到规定的行驶寿命。引入电子控制后，解决方案有三种： a. 采用蓄电池电源快速加热催化器。这可能是超低排放车（ULEV）所必需的，这种电加热催化器装在主催化器的上游，30秒内达到必需的温度，消耗电能约0.03kW（功率3.5kW）。为此必须开发出一种高容量的电池，发动机功率也要增大。 b. 在

22、主催化器的上游接近发动机的排气旁通道上另设一个起动用催化器，发动机起动后，执行器打开该旁通道，使起动用催化器很快受热而起作用，其废气仍通过主催化器而使之热起来。当主催化器达到作用温度时，执行器关闭旁通道，使起动用催化器不再起作用，所有排气直接通过主催化器，此方案主催化器可距发动机较远，以达到规定的寿命。 c. 在催化器的上游排气通道上设两个并联的通道，一个为普通排气道，一个由绝缘隔热层紧密裹住的通道。发动机起动后，执行器打开裹有隔热层的通道，使催化器快速加热，达到作用温度后，执行器关闭此通道而同时打开普通排气道，本方案只需要一个催化器，而且可以布置在发动机较远处。 2、底盘 2.1 自动脱开发

23、动机 当汽车惯性滑行或发动机无负荷空运转时，电子系统接受来自加速踏板位置、变速器变速杆位置、发动机和变速器转速等信息后，指令一个真空装置起作用，脱开离合器，需要时还可以停止发动机工作。当油门重新打开，发动机和变速器转速接近相同时，电子系统又指令重新接合离合器。实验证明，这可节油约2030，有害废气排放也随之减少。这套系统目前还在进一步改进之中。2.2 电子式自动变速器 采用电子式自动变速器可以比一般变速器节油10。由于它能自动选择最佳排挡和自动感应驾驶者瞬间对驾驶的意愿，它比一般自动变速器更使人感到其机动易操纵性和符合赛车特性。需输入控制器的信息有8种，输出的信息有4种，除其中一种仅用于反馈外

24、，其余3种是：通过伺服机构推动液压阀使变速装置变速。通过另一个伺服机构推动离合器的分离或接合。 控制液压系统中的液压。 这套系统的进一步发展是采用模糊逻辑，使其智能化，进一步降低油耗和提高驱动的舒适性。 3、整车 3.1 汽车安全间距控制系统 这种电子安全系统是以电磁微波或激光测量距离，在驾驶者面前显示本车与前车间距。作为对驾驶者的一种警报系统以解除其紧张情绪。奔驰公司正研究的是更为高层次的所谓“自动智能安全稳定车速控制系统（AICC）”。考虑了以下信息和条件：（1）本车与前车的距离 （2）前车的速度 （3）路面及气候条件，以确定制动时轮胎和路面间的摩擦系数 （4）前、后车都在行驶中，微波、激

25、光或红外线测距时因多普勒效应所带来的修正等。然后，通过计算机不断确定前车和本车是否超过相对安全警戒距离，这个距离是动态变化着的，是电子控制系统自己随时（智能化）确定的。奔驰公司认为用红外线测距，价格较廉而且体积很小，安装方便，但红外线测距有0.5m（近距）到1.0m（远距）的误差。利用这套安全车距保持系统在汽车自动行驶中，可以自动调整车速，使车距不超过警戒距离。 3.2 自动车内降噪系统 日本已经开发出了电控降噪系统并投入了市场。方法一般是发动机噪声声波被车内某固定位置点所收集，经放大整理输出该噪声的频谱、振幅及相位进入优化器，随后通过扩音器在车内放出与噪声完全相反的反相波，以降低原噪声。这样

26、就在一个封闭的车内周而复始连续不断地循环降噪。发动机的即时运行转速是此系统最重要的参数信息，以提供给该系统。 3.3 防盗系统 英国埃斯基谷公司最近研制成功一种可暗藏于汽车内任何部位的新型防盗装置，它可通过电话使汽车停止、闭锁、功能丧失。其控制方法有： 逐渐减少燃料供应使汽车慢慢停止； 关闭车门和车窗使窃贼难以逃出； 启动报警器、制动装置及卫星跟踪系统； 通过内部对讲机与窃贼进行谈判； 开启或关闭其它电动控制设备（如车灯、升降温设备等）。3.4 发动机主动式减振支座系统 这种支座系统直接放置在发动机支架下，以支撑发动机的质量。支座为一封闭式圆柱体，其下部为橡胶皮囊，囊上部为支撑发动机的橡胶块，

27、橡胶块上部是内外两层液压室。外室为环状，液体通过小孔与下面皮囊相通；内室为圆柱形，被环形外室全部包围。紧贴着内室上面液面的为一金属膜片，膜上紧贴着一个电磁振子。电控系统指令该电磁振子产生与发动机振动相反的反振波，通过液压来减弱发动机的振动。这不但可减少车身振动，而且也降低了由发动机传来的噪声。 4、改善交通状况 最经济的车速一般是6080km/h的匀速行驶，车速仅为20km/h或高达150km/h时，耗油量会急剧增加；在城市工况行驶时，油耗可增加一倍。所以形成一个匀流的交通是进一步节油的有效措施。 一是使驾驶员知道前方堵车现状，引导他选择另外路线，告诉他前方停车场位置和服务设施等。这些信息必须

28、可靠而且是当时最新情况。 二是主动调节交通。例如按照当前交通的车流密度和车速限值自动调节交通信号灯的变更间隔时间；又如按车流方向密度特点，对进、出城市的车道数自动调节等等。 三是使用完全自动的汽车导航系统。 有很多的汽车系统采用了先进的电子控制技术，因此大大推动了汽车电子技术的发展与应用，反过来，汽车电子技术的发展也推动了整个汽车工业的快速发展。5、现代电子技术ABC 车身主动控制系统ABD 自动制动差速器ABS 刹车防抱死系统ASR 加速防滑控制系统（Accelerate Slip Regulation）或者加速稳定保持系统（Accelerate Stability Retainer）BAS

29、 制动辅助系统（Brake Assist System）DAC 下坡行车辅助控制系统（Down-hill Assist Control）DSC 车身动态控制系统HAC 坡道汽车控制系统（Hill-start Assist Control）HDC 坡道控制系统（Hill Descent Control）EBA 紧急制动辅助装置（Electronic Brake Assist）EBD 电子制动力分配（Electric Brakeforce Dis-tribution）EDS 电子差速器（Electronic Differential System）ESP 电子稳定程序（Electronic Sta

30、bility Program）TCS 牵引力控制系统（Traction Control System），又称循迹控制系统GPS 车载卫星定位导航系统（Global Positioning System）主动悬挂控制系统（ABC） 结构/部件：钢簧液压装置、高压储能器、液压泵、减震器、传感器、电子控制装置、按钮。 功能：在主动悬挂控制系统配置中，悬架置于车轮和车体之间。此系统不采用气动膜盒，而代之以盘簧和液压缸。液压系统由电子装置控制，该装置对传感器在汽车运转过程中产生的各种信号进行分析。主动悬挂控制系统配有一个能自动测量高度及根据速度调整的装置，当汽车以高速行驶时能缓慢地减低其速度。汽车的水平

31、高度也可通过按钮分两次手动调节。对车主的好处：1.减少汽车倾翻危险；2.根据速度自动调低车身的功能 可增加方向稳定性，减少阻力现象并改善燃耗；3.把跑车驾驶乐趣和最佳舒适性结合起来；4.允许手动选择；带全面调平功能，不受负荷大小的影响；5.可分两次调高行车高度。 汽车驱动防滑系统（ASR）简介 ABSASR系统 目前，汽车的制动、加速和转向仍是需由驾驶员完成的基本作业。当路面的附着状况不好或交通状况突然改变时，就要求驾驶员有熟练的驾驶技术来很好地适应行驶条件的变化。 前边所述的制动防抱死系统，在制动方面解脱了对驾驶员的高要求。驱动防滑控制系统则是在行驶方面、加速方面解脱对驾驶员的高要求。 驱动

32、防滑系统是汽车制动防抱死系统功能的自然扩展，它的作用是维持汽车行驶时的方向稳定性，并尽可能利用车轮路面间的纵向附着能力，提供最大的驱动力。 优点一:当驾驶员在光滑路面上过分踩下油门时，会造成车轮的过分滑转，驱动防滑装置通过自动施加部分制动或减少发动机功率输出的方式可使车轮的滑动率保持在最佳范围内，由此可防止驾驶员过分踩下油门踏板所带来的负效应，获得较好的行驶安全性及良好的起步加速性能。 优点二:是可减少轮胎及动力传动系统的磨损。以市内公共汽车的行驶为例。若公共汽车停车站右侧是结冰路面，左侧为水泥或沥青路面，这在北方的冬季是常见的路况。两边的附着能力不同，汽车起步受阻。如果汽车装备有ASR系统，

33、它可通过制动飞转车轮的办法来平衡驱动轮的转速差。这实际上产生的是差速锁效应。这样一方面提高了驱动力的发挥，可在较大程度上发挥附着较好一侧的附着能力，另一方面防止了差速器行星齿轮的快速转动，避免了差速器的早期磨损。ASR的这种控制方式称为“制动力控制”。 若公共汽车的两侧附着状况均不好，例如都是结冰路面，当猛踩加速踏板时，由于地面附着能力不足，两侧驱动轮会同时飞转。在这种情况下，驱动防滑系统通过自动减少发动机功率输出的办法来控制。发动机输出功率和发动机转速的适度降低，可减少驱动轮的过分滑转，一方面提高了车轮路面间的侧向附着能力，维持了方向稳定性；另一方面增大了纵向附着能力，有利了起步和加速。AS

34、R系统的这种控制方式称为“发动机调速控制”。 ASR系统进行制动力控制和发动机调速控制时，仪表盘上的ASR指示灯就发光。这样驾驶员就被告知路面的状况，从而可及时采取相应的措施，以改善驱动条件。ASR系统的这种控制方式称为“光滑路面状况显示控制”。 如果应用气体悬架的汽车在光滑路面上起步或行驶比较困难，可通过ASR控制作用使驱动力获得一定程度的增加，但仍不足以正常行驶，为增加驱动力，改善行驶状况，可通过轴荷转移的方法，增大驱动桥的附着载荷，增大驱动力。轴荷转移是通过部分释放驱动桥气体悬架中压力气体，造成悬挂质量向驱动桥一边倾斜，整车质心位置的改变来实现。压力气体释放的多少取决于驱动轮的滑转程度。

35、ASR系统这种控制方式称为“轴荷转移控制”。 总的说来，驱动防滑控制包括上述四个方面的内容。它已成功地应用在一些高档小汽车、客车和货车，取得了明显的效果。由于驱动防滑系统总是和防抱死系统结合在一起应用，通常称为ABSASR系统。 ABSASRVDC系统 ABSASR系统成功地解决了汽车在制动和驱动时的方向稳定性问题，但不能解决汽车转向行驶时的方向稳定性问题。例如当汽车转向行驶时，不可避免地受到侧向和纵向力的作用，只有当地面能够提供充分的侧向和纵向力时，驾驶员才能控制住车辆。如果地面侧向附着能力比较低，就会损害汽车按预定方向行驶的能力。雨天汽车高速转向行驶时，常常侧向滑出，就是地面侧向附着能力不

36、足的缘故。为解决此问题，最近汽车工业发达国家又在ABSASR系统的基础上发展成汽车动态控制系统（Vehicle Dynamics Control，简称VDC）。 这个系统把汽车的制动、驱动、悬架、转向、发动机等各主要总成的控制系统在功能上、结构上有机的综合在一起，可使汽车在各种恶劣工况下，如冰雪路面上、对开路面上、弯道路面上以及采取制动、加速和下坡等工况行驶时，对不同承载、不同轮胎气压和不同程度的轮胎磨损都有良好的方向稳定性，表现出最佳的行驶性能。VDC的应用，在制动、加速和转向方面完全解脱对驾驶员的高要求，在汽车的主动安全行驶方面竖立了一个新的里程碑。 VDC系统对转向行驶的控制主要是借助于

37、对各个车轮的制动控制和发动机功率输出控制来实现的。例如汽车左转弯时，若前轮因转向能力不足而趋于滑出弯道，VDC系统即可测知侧滑即将发生，就采取适当制动左后轮的办法。左后轮产生的制动力可帮助汽车转向，使汽车继续按照理想的路线行驶。若在同一弯道上，因后轮趋于侧向滑出而转向过多，VDC系统即采取适当制动右前轮的办法，维持车辆的稳定行驶。在极端情况下，VDC系统还可采取降低发动机功率输出的办法降低行驶车速，减少对地面侧向附着能力的需求来维持车辆的稳定行驶。采用VDC系统后，汽车在对开路面上或弯道路面上的制动距离还可进一步缩短。 VDC系统主要应用了下述传感器： 车轮转速传感器，用来跟踪每一车轮的运动状

38、态； 方向盘转角传感器，用来传感方向盘的转角； 横摆角速度传感器，用来记录汽车绕垂直轴线转动的所有运动； 侧向加速度传感器，用来检测转向行驶时离心力的大小； 车轮位移传感器，用来测量车轮和车身相对位置的变化。 这些传感器的核心部分是横摆角速度传感器，这是因为汽车的横摆角速度和方向盘转角的比值是反应汽车转向行驶品质的一个重要参数。位移传感器的信号传给电子控制装置，用来控制半主动悬架，改善汽车的接地性能。其它传感器则把汽车每一瞬时的运动状态的信息传给电子控制装置，使之与理想的运动状态相比较，一旦汽车偏离了理想的路线，它就会在极短的时间内采取纠正措施，给制动控制系统或发动机控制系统发出相应的指令，维

39、持汽车在理想的路线上行驶。 奔驰会自动刹车 预防性安全系统登场 临近发生追尾事故时实现自动部分刹车： 面临事故危险时如驾驶员未做出反应，安全系统介入进行干预 部分刹车促使驾驶员做出反应，以避免发生事故 在碰撞不可避免时明显降低事故严重程度 主动辅助制动系统（BAS PLUS）的有效补充 部分刹车时自动激活PRE-SAFE成员防护机制 千钧一发有时候仅仅千分之一秒即可决定事故能否避免，在这些决定性时刻，能够及时识别险情并迅速、果断地做出反应对于避免碰撞事故是至关重要的。应用于奔驰S-级的这套高科技装备能够在两方面为驾驶员提供有效的支持，明显改善道路安全性。 在识别潜在事故方面，通过装在前保险杠后

40、端的两个近距离雷达传感器以及装在水箱格栅上的长距离雷达提供帮助。这些雷达忠实纪录着S-级座驾前方的交通路况，近距离雷达（24千兆赫）工作距离为30米，有效角度达到80度，而长距离雷达（77千兆赫）开度角为9度，能有效扫描到高速路上三路交通、150米的距离。车载计算机分析两种雷达传来的数据，如果S-级座驾同前车间距过小，仪表板上的红色警示灯自动亮起。 如果雷达监测到前方车辆突然制动，产生了事故隐患，警报灯将自动响起。促使驾驶员进行制动，辅助制动系统（BAS PLUS）提供帮助，系统自动确定特定工况下防止碰撞发生所需的制动压力，帮助驾驶员识别事故险情，并计算出可立即获得的制动力（即使驾驶员并未加够

41、制动踏板力），BAS PLUS系统通过检测车速以及车距，进行制动控制。必要时系统可以实现完全制动。通过模拟器进行的大量测试试验显示：系统能够使典型工况下的事故率（包含追尾事故）从44%降低到11%，不过值得一提的是，只有当驾驶员发出制动指令踩下制动踏板时，BAS PLUS系统才能提供有效支持。 PRE-SAFE自动制动系统进行部分刹车实现最大0.4g的减速度 不幸的是，实践显示在紧要关头，驾驶员并非总能迅速做出反应例如他们可能注意力不够集中，没有注意到辅助制动PLUS系统发出的警示信号，这种情况下，这套最新的PRE-SAFE系统将介入干预，使S-级轿车在事故发生前自动进行制动，Mercedes

42、专家称这套系统为“自动部分刹车”，能够实现最大0.4g的减速度（大约4 m/s），换句话说，大约40%的最高制动效能。 通过对典型追尾事故发生的各时间段进行精确分析，我们能够得到S-级轿车的这套系统能够以怎样的速度迅速识别潜在危险，提醒并辅助驾驶员进行制动，并对于极度紧迫的险情，直接进行干预： 系统自动计算出碰撞发生前约2.6秒时刻，并发出音频警告信号，转速计处的红色警示灯自动闪烁以提示驾驶员遇到险情。 事故发生前大约1.6秒如果驾驶员仍然未能对三套音频警示信号做出反应，PRE-SAFE系统将介入进行部分刹车。 碰撞前0.6秒时驾驶员仍然可以通过突然转向或者进行完全制动避免事故发生，这就意味着

43、在PRE-SAFE系统介入干预后，驾驶员仍有1秒钟的时间做出反应。 PRE-SAFE制动系统在车速30-180 km/h间被激活，自动记录车身前方交通状况，不过即使车速小于70 km/h，当S-级轿车行驶在汽车长龙中时这套系统仍然可以处于激活状态。 自动锁止式差速器（ASD）自动锁止式差速器(ASD)是指一种带有多片式离合器的电控液压式自动锁止差速器。最高工作速度为30km/h，可以使用在承载式车身上。比如在美国，自1991年以来，部分使用承载式车身的小型柴油车就开始选装ASD以代替成本更高的ASR（加速防滑控制系统），后者在动力更为强劲的车型中仍是常见装备。ASD也是老版4matic系统的组

44、成部分。 老版4Matic四轮驱动技术（19871995） 该技术于1985年在法兰克福国际车展上首次亮相，当时被称为“自动选择四轮驱动技术(4MATIC)”。它可能受到了1979年面世的奔驰G系列的某种启发，但比G系列更出色，因为它有三个开式差速器，包括前部、后部，甚至还有中央差速器，而G系列是在90年以后才提供中央差速器的。 它抛弃了手动分动箱和差速器锁，转而采用液压操作的多片离合器。通过ABS系统的车轮转速传感器来探测车轮打滑情况，随之在控制器的作用下，多片离合器逐渐接合。它测量方向盘转角，并使用线性模型（类似于ESP系统所使用的模型）来计算预期的前轮转速，并将其与测得的车轮转速相比较。

45、如果发现两者有差异，则中央多片离合器接合，前桥随之接通动力。通常情况下，它是一套后轮驱动系统，一旦发生打滑，前轮会接收动力，一开始前后动力分配比是35:65。此时，组合仪表上的三角形警告灯开始闪烁。如果打滑仍继续，中央差速器彻底锁止，前后轮动力分配比变为50:50，并且最终后桥差速器也可锁止。如果进行制动操作，则三个离合器会同步分离，以防止干扰ABS系统的工作。 车辆起步或加速时，前桥通常是主动接合的，无论此时是否探测到车轮打滑情况。它仅仅是一套分时四轮驱动系统，而不像后来的新版4Matic是一套全时四轮驱动系统。在起伏的山路中，该系统没什么作用，因为它缺少一个前桥差速器锁，就象奔驰500GE

46、一样。车主一般会对它的性能表示满意。有时分动箱内部的执行器密封件可能失效，导致液压油泄漏到分动箱中，但是改进后的分动箱已经排除了这种故障。三、福特汽车安全新技术介绍 福特汽车公司是世界最大的汽车制造商之一，拥有众多品牌，汽车技术研究与开发也首屈一指。该公司在其发展过程中，一直十分重视汽车安全，开发出多种用于避免或减少乘员伤害的安全技术。本文介绍了福特汽车公司的一些汽车安全技术，从中我们可以看出汽车安全技术的发展趋势。1 主动安全技术 主动安全系统是指通过事先防范来避免交通事故发生的安全系统。它有望以最彻底的方式减少交通事故中的人员伤亡。这一技术是下一代汽车安全性的前沿技术之一。 1.1 Eye

47、Car技术 沃尔沃的EyeCar概念车可使每位驾驶员的眼睛处于同样的相对高度上，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。这一技术还能提供一个特定的驾驶环境。 EyeCar概念车采用的新技术包括： a)眼位传感器可以测定驾驶员眼睛的位置，然后据此确定、调节座椅的位置； b)电机将座椅自动升降到最佳高度上，为驾驶员提供能够掌握路面情况的最佳视线；c)电机自动调整转向盘、踏板、中央控制台甚至地板高度，提供尽可能舒适的驾驶位置；d)一些有新意的设计，如重新布置的B立柱，可以减少驾驶员视野中的“盲区”；e)结构上的改进有助于将碰撞力从乘员处引开，从而提高了碰撞安全水平。 EyeCar通过

48、使用电动座椅自动将不同身材驾驶员的眼睛调到同一高度来解决视见度的问题，同时，可对转向盘、制动与加速踏板、地板和中央控制台进行调整，以构成各自适应的驾驶环境。同时，对B立柱进行了重新设计，将它从驾驶员的视线中移开。因为汽车驾驶员所收到的最关键的信息一般有90%以上是从车外通过眼睛观察获得的。所以，这一改进对于汽车的安全性具有重要的意义。 1.1.1 眼位传感器 沃尔沃EyeCar确定驾驶员眼睛位置时使用了两种不同的技术。第一种靠人的眼球独特的反射性，第二种是利用了人体的水含量。 EyeCar的主要控制系统包括眼睛识别技术。其中，由位于风窗上饰板内的一个视频摄像机扫描驾驶员的座椅区域以查找一个代表

49、驾驶员脸部的模式，进而对驾驶员脸部进行扫描以确定其眼睛的位置，然后再找出各眼的中心。完成这三步工作时所需要的时间不到1s。 摄像机的眼睛传感器和计算机将这些反射的位置和一个编程模板进行比较，升降座椅直到驾驶员处于最佳高度。然后再调节制动踏板和加速踏板、转向柱、中央控制台及地板，以便和驾驶员座椅高度匹配，形成一个适合个体要求的驾驶环境。 系统还允许驾驶员对踏板和转向盘位置进行微调，以求获得最佳的舒适性和完全符合人机工程学。 第二种技术是在顶棚里装了一个电容式传感器来测量座椅上方的电场。当人坐在驾驶员座位上时，人体的水含量使周围电场发生改变。传感器通过测量这一变化来探测至驾驶员头顶的距离，由于不同

50、的人之间眼睛至头顶的距离差别很小，通过调整座椅位置使头顶距顶棚7.62cm便能获得最佳的观察位置。 EyeCar其它设施的设计也考虑了与这些新技术的相互配合。它将以前布置在仪表板上的操控装置移到控制台上，通过按人机工程学设计的转向盘按钮或声控指令进行控制。这意味着，胳膊较短的驾驶员不必再费力地伸着胳膊去操纵空调或音响控制件。安全带装在座椅靠背里，因而在各种座椅高度上都能提供最佳的保护和舒适性。1.1.2 其它提高安全性的设计 EyeCar眼位固定系统可为各种身材的驾驶员提供最佳的正向视野和仪表板的最优视角。B立柱的创新设计消除了侧向视野的障碍。同时还提高了对侧翻和侧撞的防护，由于座椅位置是固定

51、的，其结构可以用来作为侧面碰撞力的卸荷通道，将碰撞力引到车顶结构里，避开乘员。 EyeCar其它要素的设计考虑了碰撞时的安全性。可调式踏板做了重新设计，以减少正面碰撞时于踏板的羁绊或脚踝从踏板扭脱对脚造成的伤害，转向柱在水平方向也可以伸缩，增加了驾驶员的减速空间。 1.2 CamCar技术 林肯领航者汽车上采用了CamCar技术，旨在帮助提高驾驶员的感知能力。多个铅笔大小的摄像机和三个可切换的视频显示屏为驾驶员提供了前、后视线，这样既可方便停车时的操作，又可在拥挤的交通中提高行驶的安全性。 CamCar的技术特点包括： a)安装在汽车两侧的前向摄像系统，使驾驶员能够绕过大型车辆提前看到隐蔽处的

52、汽车或行人。在典型的行驶情景中，驾驶员在拥挤的车流中左转弯时可以更容易地查看对面的车辆。 b)侧置后视摄像机提供了更广阔的侧面视野。摄像机的覆盖面比传统的后视镜要广，特别是对于相邻的车道。 c)安装在车后、扇面形布置的四个微型摄像机可以获得车后的全景视野。图象经电子合成，具有变焦和160广角能力。 d)“夜眼”(NightEye)摄像机可在低照度条件下，在汽车处于倒档时工作，即使在近乎黑暗的情况下也能提供车后近距离内的细小影像。 1.2.1 车内显示 CamCar的仪表板上设有三个视频显示屏，一个中心显示屏和两个侧面附加显示屏。显示的图象可以根据具体情况加以改变，以便为驾驶员提供最重要的信息。

53、汽车的现实环境给显示屏提出了特殊的问题。传统的TV显示过于眩目。有些平板式显示屏在冷天环境下的响应速度又不能满足要求，同时对视角也过于敏感。为了解决这些问题，福特的研究人员引进了一种全新的显示方式。这种无眩光的薄型显示屏具有响应速度快、无虚边、可从各个角度观看、允许的温度变化范围极宽等优点。 1.2.2 前向摄像机系统 大多数人都认为一般行驶中的“盲点”是位于旁边车道紧靠驾驶员左肩后面的一块区域。不过，如果驾驶员紧随一辆大型载货汽车或厢式汽车后面行驶，则驾驶员照顾不到的盲区要大得多。这种视线受到封堵的情况有可能是严重的安全隐患。例如，驾驶员可能看不见从路边走下来的行人或从两侧挤进来的车辆。这种

54、情况下进行左转弯可能是一次痛苦的经历。 CamCar摄像机系统使用了两个铅笔大小的前向摄像机，装在汽车的两侧，提供绕过障碍物的视野。覆盖角可达22，在300m的距离上相当于116m宽的视场。 仪表板上的两个附加显示屏一般显示侧面的后向视野，但如果驾驶员想绕过障碍物了解前面的情况，可以按下一个按键，将显示切到两个前向摄像机摄取的画面，这样驾驶员就能绕着弯的看到前面的东西了。 1.2.3 增强的侧面视野 CamCar摄像机系统的第二个部分由两台后向摄像机组成，这两台摄像机不间断地提供相邻车道的后向视野。其覆盖范围比传统的后视镜宽广得多。这样，驾驶员在换道前就能对后面驶来的车辆加以监测。这种后向视野

55、事实上没有盲点。 后向摄像机与前向摄像机一样，大小如同一根铅笔，装在汽车侧面，和侧视镜差不多。图象在仪表板中央显示屏两则的附加显示屏上显示。其镜头可以提供一个较广阔的视野，同时并不过份扭曲距离感。每侧摄像机的覆盖角为49。 1.2.4 车后全景视图 CamCar的后向视野是通过精确设计安装在车后的4个微型摄像机得到加强。4个摄像机呈扇形展开，以4个分开的图象，来捕获车后一个很宽的区域内的路面情况。 这些图象被送入一个复杂的计算机程序中进行比较和叠加，然后合成一个无缝的全景视图。总覆盖角可达160，比一般的后视镜要宽得多。 在特别长的汽车上，由于与后窗玻璃的距离太远，传统的后视镜可能生成一种“隧

56、道幻象”。同样，现代汽车后部采用的暗色隐私玻璃，也使后视镜的映象受到影响。全景式摄像机成功地解决了所有这些问题，但同时它却损害了隐私玻璃固有的利于降温和保密的优点。 1.2.5 NightEye(夜眼)摄像机 当CamCar的驾驶员接通倒车视野时，中央显示屏切换到NightEye低照度摄像机显示。这一摄像机可以在白天或极暗的照度下提供紧靠车后区域的细部图象，以便对汽车进行安全的操作。这种NightEye视频图象比驾驶员通过后窗遥望所见的景象要细致得多。它使驾驶员可以估计与后保险杠邻近物体的距离。与感测距离的倒车辅助系统不一样，这种摄像机可以显示障碍物。 所有这些技术以及一些别的技术能够结合起来

57、为驾驶员提供一个汽车及其周围景物的鸟瞰图。此外，研究人员还在探索将富有创新意义的夜眼低照度技术应用到所有视频摄像机上，彻底消除前照灯及其它亮光源所带来的眩目问题。因此高技术的视频摄像机有可能构成全面碰撞避让系统的基础。 1.3 SensorCar技术 在交通伤亡事故中，碰撞行人占有很大的比例。马自达SensorCar概念车中采用的碰撞预警系统技术主要是为了减少追撞和伤害行人的事故，对于今后在事故防范方面的进展具有重要的意义。 SensorCar概念车采用的新技术包括： a)装在格棚上的激光雷达装置监测车前行人的行动，如测到有人走入汽车的行驶中线便点亮仪表板上的警示灯，使前扬声器发生讯响，甚至鸣

58、响喇叭； b)安装在后保险杠中监测后面车流情况的传感器由计算机程序控制确定有无撞车的可能； c)在马上要发生后端碰撞时，后端警示系统启动安全带电动预紧器，自动拉紧安全带，最大限度地减少系安全带乘员伤害的危险。该系统还会点亮仪表板上的一个警示图标，同时通过后扬声器发出警报讯响。1.3.1 行人安全 行人被撞事故在交通事故中占很大比例。例如在印度，行人死亡占交通死亡人数的40%以上，另外的40%为其它非汽车(如自行车或轻骑)驾乘者的死亡。在日本，行人死亡占交通事故死亡人数的28%，自行车与摩托车驾乘者的死亡占另外的31%。事故分析表明，人-车相撞事故的一个主要原因是驾驶员没有看到行驶方向上的行人，

59、或看见时制动已为时已晚了。 SensorCar采取的设计思想是向驾驶员提供预警，从而避免碰撞的发生。马自达的SensOECar采用主动传感器监测汽车前方的行人交通，当测出有人进入汽车的行驶路线时便发出警示，提醒驾驶员采取必要的措施。 SensorCar采用一个装在格棚上的激光雷达装置来扫描汽车前方的行人，它发出一道波束，碰到行人后波束被反射回传感器，然后对反射波进行分析。 该系统可以探测到距车45m远穿黑色衣服的行人，穿白色衣服的行人反射率高一些，探测距离可达60m。它还可以区分人和外形类似的无生命静止物体，如树木或电线杆。 如果该系统确认行人将进入2m宽的汽车行进通道，并有发生事故的可能性时

60、，便鸣响车内的警报讯响器，同时接通仪表板上的警示灯。 如果车速和行人的距离表明需要紧急制动才能避免碰撞时，SensorCar还会鸣响汽车的喇叭。1.3.2 预防追撞 在SensorCar的后保险杠上，相隔60mm装有两个传感器，对周围车流进行不间断的监测。与行人传感器一样，这个传感器也将其数据送到一台专用计算机进行分析。计算机比较其它汽车的距离、接近角度和速度以确定有无与之相撞的可能。 如果系统确认有可能发生重大的追撞，便可通过后扬声器发出警报讯响，同时点亮警示图标，提请驾驶员注意危险。 如果接近汽车的速度大到需要进行紧急制动的地步，SensorCar便判定碰撞马上就要发生，此时，电动卷收器会