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现代汽车安全应用技术现状及发展趋势初探

  
评论: 更新日期:2015年07月11日

        升压阶段
        为了达到最佳的制动效果,当车轮达到一定转速时,ABS电子控制单元再次命令常开阀打开,常闭阀关闭。随着制动压力增加,车轮再次被制动和减速。
        防抱死制动系统压力调节频率为每秒钟5-6个循环。各种车型的数据会有一定差别。
        没有安装ABS的汽车,如果在行驶中用力踩踏制动踏板,车轮会急速降低转速,最后车轮停止转动,但车身由于惯性依然保持向前滑动。这种现象在车轮与路面之间发生较大的“滑移”,出现这种状况时,汽车轮胎对路面的侧滑摩差力几乎消失,于是会出现下述现象:
        (1)转向稳定性下降:方向盘操纵不灵,车辆尾部上翘,严重时车辆打转或出现折叠现象;
        (2)操纵性下降:操纵方向盘而达不到转向要求;
        (3)制动距离延长:超过一般的制动距离。
        所以,可想而知有无装设ABS系统对汽车行驶的安全性是非常重要的。
        5) . ASR(驱动防滑转控制系统)
        驱动防滑转控制系统简称ASR,也被称为牵引力控制系统(TCS),目前只在少数中、高档轿车上才被装用。ASR的主要作用是让车辆起动或加速时保持平稳,防止驱动轮出现空转或因之而出现的侧滑。ASR由传感器监测车轮的滑转情况,当驱动车轮出现滑转时,控制系统通过控制发动机的动力输出或对滑转车轮施以制动力来抑制车轮的滑转,以使车轮保持最大的附着力,提高汽车牵引力和行驶稳定性。ASR对滑转车轮施以制动力所需的制动压力由制动液压装置产生。ASR对发动机动力输出的控制通常是通过调整点火正时及间歇关闭喷油阀,降低发动机转速,降低发动机转矩,防止车轮打滑。
        ASR通常是根据汽车的行驶和车轮的滑转状况,对发动机输出功率和驱动车轮制动综合协调控制来控制驱动车轮的滑转率保持在理想的范围之内,以确保汽车在起步、加速及滑溜路面行驶时有良好的牵引性和行驶稳定性。
        如果车辆在摩擦系数小的湿滑、积雪、结冰等路面起动或加速时,驱动轮容易打滑导致汽车失控。TCS系统一旦发现某车轮有这种趋势,就迅速调节该车轮的输出扭矩,同时启动ABS对打滑的驱动轮进行适当制动,以平衡每个车轮的抓地力使其不致出现打滑或空转,保证车辆能迅速稳定地起动或加速,保持良好的操控性和方向稳定性。
        6) .  ESP(电子稳定系统)
        车身电子稳定系统(Electronic Stability Program,简称ESP),是博世(Bosch)公司的专利。ESP系统实际是一种牵引力控制系统,与其他牵引力控制系统比较,ESP不但控制驱动轮,而且可控制从动轮。如后轮驱动汽车常出现的转向过多情况,此时后轮失控而甩尾,ESP便会刹慢外侧的前轮来稳定车子;在转向过少时,为了校正循迹方向,ESP则会刹慢内后轮,从而校正行驶方向。
        ESP系统包含ABS(防抱死刹车系统)及ASR(防侧滑系统),是这两种系统功能上的延伸。因此,ESP称得上是当前汽车防滑装置的最高级形式。ESP系统由控制单元及转向传感器(监测方向盘的转向角度)、车轮传感器(监测各个车轮的速度转动)、侧滑传感器(监测车体绕垂直轴线转动的状态)、横向加速度传感器(监测汽车转弯时的离心力)等组成。控制单元通过这些传感器的信号对车辆的运行状态进行判断,进而发出控制指令。有ESP与只有ABS及ASR的汽车,它们之间的差别在于ABS及ASR只能被动地作出反应,而ESP则能够探测和分析车况并纠正驾驶的错误,防患于未然。ESP对过度转向或不足转向特别敏感,例如汽车在路滑时左拐过度转向(转弯太急)时会产生向右侧甩尾,传感器感觉到滑动就会迅速制动右前轮使其恢复附着力,产生一种相反的转矩而使汽车保持在原来的车道上。当然,任何事物都有一个度的范围,如果驾车者盲目开快车,现在的任何安全装置都难以保全。
        7).车身动态综合管理系统
        为了更好地确保安全性,目前主动安全技术的一种发展是把ABS,EBD,ASR和ESP等控制驱动力和制动力的主动安全系统与电子控制系统EPS,电子悬架调节系统EMS等组合成为车身动态综合管理系统(VDIM),与ESP相比,VDIM对汽车各种行驶状态实现类似球面的平滑控制。丰田汽车公司于2005年首次把VDIM运用到雷克萨斯GS430上,VDIM引人注目的地方在于,驾驶的整个过程就是人,车和道路环境之间一个信息交流过程,此系统构成一个人-车-道路环境的信息闭环系统,车辆性能的表现取决于人,车和道路环境三者之间的相互协调和最佳匹配,即实现驾驶员的行为特性,车辆的机械特性以及道路设施与环境之间的最优协调,以达到整体的最佳的效果,VDIM具有以下的优点:
        (1) VDIM将ABS,EBD,ESP等主动安全系统组合成一体,液压调节装置也组合为一体,称为电子控制系统ECB.
        (2) VDIM对车辆的操控性作了进一步的改进,传统的ABS,EBS和ESP
        均为各自独立的功能,VDIM整合了这些系统的功能,进行统一管理,能在发生侧滑之前就对车辆进行控制,不仅保证了更高的预防安全性能,同时还使得车辆在起步,行进,转弯,停止等车辆基本运动性能更上一个台阶。
        (3) VDIM将ABS,EBD,ASR和ESP 与电子控制转向系统EPS,和电子悬架调节EMS,组合,能够对车身姿态进行全方位的调节,ABS,EBD,ASR和ESP可以控制车辆车轮的前后作用力(即驱动力和制动力),EPS和EMS可以控制车辆的侧向作用力,转弯时,ESP和EPS配合可以控制调节转向力矩,对前轮转向实现恰当助力和准确修正,而EMS可以调节任意状态下车身前后左右姿态,因此这些系统综合控制时,能大大提高车辆的行驶安全性和乘坐舒适性。
        (4) VDIM采用了智能识别与判断技术,达到更好的人车合一的境界。
        8). 汽车防撞装置 
        汽车防撞装置是借助于遥测技术监视汽车前方和后方的车辆、障碍物,并根据当时的车速自动判断是否达到危险距离,及时向司机发出警告,必要时还可进行自动关车、自动紧急刹车。 随着汽车数量日益增多,车速愈来愈高,汽车交通事故也随之增多。汽车相撞、撞人、撞障碍物、翻车、冲出公路等时有发生。尤其高速公路上一旦出现撞车就会造成多车相撞。此外,汽车倒车时司机不能观察车后情况,也往往造成撞人或撞上障碍物。 分析撞车原因,大致有:驾驶不慎,能见度不高,车速过快,车距过小或汽车本身故障等。汽车防撞装置可在任何天气、任何车速状态下探测出将要发生的危险情况并及时提醒司机及早采取措施或自动紧急制动,避免严重事故发生。
        9).智能安全道路系统
        智能安全道路系统的原理是通过管理和控制行驶在其上的车辆,建立车辆与车辆之间的通讯与联系,保证每部行驶的车辆的安全,智能安全道路系统的核心在于,车辆通过相互通讯,对于道路情况有一个清晰全面的了解,同时道路也通过与车辆“沟通”,了解目前车辆行驶情况,在强大计算机技术以及控制软件的帮助之下,道路能够合理分配车辆的流量以及控制车辆速度,使得所有车辆以一种实时受控制的状态行驶在道路上,这样即充分利用了道路的环境,又使车辆驾驶员因操作导致的事故可能降到了最低。在今年的上海世博会上,上汽集团,通用汽车在其汽车馆内推出了全新的,面向2030年城市交通的“电动联网概念车(Electric Networked-Vehicle)EN-V”,它的核心为电气化和车联网技术,这使车与车之间,车与外界之间时刻能够保持信息交换,通过整合全球定位系统和导航技术,车对车交流技术,无线通信以及远程感应技术,使得EN-V可以使用手动驾驶或者自动驾驶模式,并且通过对实时交通信息的分析,自动选择路况最佳的行驶路线。
        10). 汽车自适应巡航控制系统
        汽车巡航控制系统是在一定车速范围内,驾驶员不用控制加速踏板而能使汽车保持设定速度行驶的控制装置,采用这种控制装置后,车辆在高速公路长时间行驶时,驾驶员不需要一直控制加速踏板,从而降低了疲劳强度,同时少了不必要的车速变化,使得燃油经济性变好,而自适应巡航控制系统(ATC),是将车辆的巡航控制系统与车辆主动安全技术相联系,在使用自动巡航控制时,有效减少追尾等事故的发生,提升行车的安全性。ATC主要使用范围是在高速公路,低交通密度宽阔的道路上,ACT属于前向行驶的速度控制系统,标准的巡航速度控制是ACT最基本的控制功能,ACT最主要的功能在于控制本车与周边车辆的安全的距离,其通过车身前部以及四周配置的多个雷达以及传感器,通过车内控制系统的先进算法向驾驶员提供安全的辅助信息和建议,并在探测到潜在的危险时向驾驶员发送警报,甚至直接介入车辆的制动系统加以干预。ACT与普通巡航控制系统相比最大的进步在于,其车辆前部的雷达探测器不仅仅能够测量本车与前车的距离,还能进一步得知前方车辆的运行速度和两车相对的加速度,相比传统巡航控制系统ACT能够通过距离与速度的计算自动调整巡航速度以及保持安全距离,而且不需要驾驶员进行额外干预。ACT实现速度和车距控制的关键在于锁定前方车辆,然后计算出行驶速度,加速度等行驶信息,当启动ACT后,系统会依据车辆当前速度和设定的巡航速度,计算出与前方车辆的安全距离,驾驶员只需要为ACT设定反应时间,在行驶时ACT则会不断监控车速与车距并判断下一步的控制。当行驶前方无车辆或者与前车距离大于安全距离时,ACT处于普通的巡航控制状态,当前方出现车辆,并且两车的距离逐渐小于设定的安全距离时,ACT将控制节气门开度对车辆进行减速,调整到与前车相同的速度以保持安全距离,并且通过警报器提醒驾驶员注意速度与距离的变化,如果前车离开车道或者距离增大后,ACT将车速恢复到原设定值,如果前车进行紧急制动,ACT判断出辆车相对加速度的异常后会立刻通过警报警示驾驶员,同时进行制动干预,同样的措施会在前方突然有车辆并线进入的情况下启动,在ACT的整个运行过程中,一旦驾驶员参与车辆驾驶后,ACT将自动退出对车辆的控制。
        4.汽车的被动安全技术
        汽车被动安全性,是指交通事故发生后,汽车本身减轻人员伤害和货物损失的能力。
        汽车的被动安全系统主要包括安全带、安全气囊、智能安全带及安全气囊系统、吸能式车体结构等。安全气囊作为乘员约束保护系统的组成部分,已经成为现代汽车被动安全性的标志,已经得到广泛的应用。欧、美、日等发达国家和地区,乘用车的前排座位几乎都安装正面碰撞安全气囊,侧面安全气囊的装车率也迅速上升。安全气囊的作用是当汽车受到强大冲击时可以保护驾驶员和乘员的安全,防止驾乘人员受到严重的脑损伤,而大大降低中等、严重正面碰撞中乘员受伤的风险。另外,基于GPS技术的车辆智能安全保障系统技术也得到应用,车辆智能安全保障系统是先进的车辆控制系统的一部分。它包括安全系统、危险预警系统、防撞系统等,涉及传感器技术、通信技术、决策控制技术、信息显示技术、驾驶状态监控技术等。利用车身四周的传感器分别探测车辆前后左右的路况,为驾驶员提供及时的回避操作指令,并提醒驾驶员保持安全车距,防止车辆与车辆、车辆与其他物体或车辆与行人间的正面、追尾和侧向碰撞。汽车碰撞引起的交通事故按照其发生的类型可以分为:正面碰撞、侧面碰撞、追尾碰撞和翻滚。
        五.总结与展望
        如今,汽车安全性已经不仅是一个技术性的问题,在某种程度上更是一个重要的社会问题,随着我国汽车的保有量的不断增长,车辆和行人之间的矛盾将会越发明显,而交通事故频繁发生更是给家庭和社会带来严重的影响,汽车主动安全技术能够在导致事故的危险发生前及时介入,最大限度减小事故的发生几率,保护车内人员以及行人的安全。在过去相当长的时间里,汽车安全性的发展方向均着重于被动安全性,而传统的汽车安全技术已经发展得相当成熟,但是现代电子技术的发展给汽车安全带来了更广阔的发展空间,使得传统的安全技术迈上了一个新台阶,电子控制技术几乎渗透到现代汽车安全技术的各个方面,未来的汽车将会变成电子产品的综合平台,电子技术将会使汽车变得更安全,更舒适更方便。未来主动安全技术的趋势是各类装置的一体化和智能化,并且主动安全装置的集成度更高,体积和质量更小,这样可以进一步提高车辆的燃油经济性,智能度更高将使主动安全装置的数据处理能力更强,响应速度更快,主动安全系统的抗震动,抗电磁干扰的能力也越强。未来主动安全技术的发展将围绕两个领域,一是信息安全,使得主动安全技术将向驾驶员提示潜在的危险,二是控制安全,使得汽车主动安全技术更多的介入车辆行驶的控制,帮助驾驶员更好的操控车辆,减少事故的发生,而主动安全技术和被动安全技术的协调发展也是不可阻挡的趋势,两者相辅相成,相互补充,随着电动汽车开始逐渐走上舞台,汽车主动安全技术必将焕发新的活力,相信未来的安全技术能够进一步增强汽车的安全性,操作更人性化,控制更智能化,为更多驾驶者,乘坐者以及第三者保驾护航!
       
       
       
        
       
       
       

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