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摘 要：本文着重介绍了电子技术介入的汽车安全产品,及其对汽车的安全性能产生巨大的影响.电子技术的广泛应用,使汽车的安全性能得到质的提升.
关 键 词：ABS；ASR；ESP；SRS
中图分类号：U463.6文献标识码：A文章编号：1006-4311（2014）24-0063-03
0引言
汽车电子化、智能化是现代汽车发展的重要标志之一.2012年全球汽车电子产值达到1530亿美元,中国本土产值2672亿元.受益于汽车普及后舒适、安全需求提升,汽车电子在整车成本中占比持续提升,现在已达25%左右,未来将继续提高,预计到2020年提升至50%.汽车安全系统是汽车电子领域增长最强劲的需求之一,年平均增幅达到25%以上.杜邦汽车最新调查表明,大部分用户认为最需要考虑的问题是汽车的安全性,它比汽车性能、车载娱乐和燃油效率都更重要.Visteon的研究也表明：安全性是汽车消费者最关心的问题.
国际汽车安全系统市场正呈现主动和被动安全系统分别发展并走向融合的趋势,图1所示为汽车安全系统的发展路线图.下面分主动安全系统和被动安全系统分别介绍.
1主动安全系统
主动安全性,是指在事故发生前有效的预防事故的发生或降低事故发生的可能.其实当我们来分析事故时,无非有两种：一种没能有效的制动,另一种是因车身受力不均而使汽车失去稳定性.所以说提升汽车主动安全性能其本质就是提升汽车的制动效能,行驶、制动、转向时的稳定性.这些性能的提升关键在于地面附着力的充分利用.在于对车轮滑移率、滑转率的控制,汽车附着力随滑移率有如图2所示的变化.
当滑移率控制在20%～30%可得到最大的纵向附着力,得到较高的制动力或驱动力.较高的横向附着力可得到好的车身稳定性.由滑移率的公式可以看出,通过对车轮轮速的控制就可以实现对滑移率的控制.电子技术在汽车安全系统的引入,使这些控制成为可能,使汽车的安全性能发生了质的飞跃.主动安全系统的控制主要从制动、驱动和转向三个角度入手.
1.1制动力控制
对制动过程控制的主要是ABS（Anti-lock-BrakingSystem）制动防抱死系统.我们在驾车时都有体会,在湿滑路面、沙石等低附着路面或者高速过弯时,如果紧急制动,车轮很容易发生抱死不转的现象.车轮抱死使车轮的滑移率接近100%,反而导致车轮的侧向附着系数下降趋近为0,无法提供足够的侧向附着力,因此当前轮抱死时,无法提供足够的转向力,导致车辆失去转弯能力；而后轮抱死,则无法提供足够的侧向稳定力,易发生甩尾事故.ABS系统可以有效的控制紧急制动时车轮的抱死.其工作过程就是模拟了一个点刹的过程,通过控制制动器的制动压力,当车轮趋近于抱死状态时,降低制动力以防止车轮抱死.不过,ABS阀的工作周期大概在2～4ms,要比人为的操控的点刹快得多.ABS系统避免了车辆紧急制动时发生车轮抱死的现象,同时将滑移率控制在20%～30%,保证了车轮在该工况下的最大纵向附着力和侧向附着力,纵向附着力使制动距离更短,而侧向附着力提供了转向力和车辆的稳定性.
如图3所示ABS是通过安装在各车轮或传动轴上的轮速传感器,不断检测各车轮的转速,由ECU判定车轮所处的状态,通常的判定方法有两种.
①以车轮滑移率为控制参数
根据车速和车速传感器的信号计算车轮的滑移率作为控制制动力的依据.滑移率高于20%时,ECU就会输出减小制动力信号,并通过制动压力调节器减小制动压力,使车轮轮速上升滑移率下降；若滑移率低于10%时,ECU就会输出增大制动力信号,并通过制动压力调节器增大制动压力,轮速下降滑移率上升,通过这种方法可以控制滑移率在10%～20%,从而得到一个最大纵向附着力,来提供制动力,和较大的横向附着力保证制动稳定性.但是要准确的得到滑移率就必须使用车载雷达,提高了成本,所以一般和巡航系统共用雷达.
②以车轮角加速度为控制参数
ECU根据车轮的车速传感器信号计算车轮的角加速度作为控制制动力的依据.ECU中设置合理的角加速度、角减速度门限值.制动时,当车轮角减速度达到门限值时,ECU输出减小制动力信号；当车轮转速升高至角加速度门限值,ECU输出增加制动力信号.
因此,ABS装置能够使车轮始终维持在有微弱滑移的滚动状态下制动,而不会抱死,达到提高制动效能和制动稳定性的目的.
车辆的实际制动过程中,由于汽车的惯性作用会使车辆的中心前移,汽轮的负荷会大于后轮的负荷,从而导致前轮的附着力大于后轮的辅助力,因此在制动时前轮和后轮所能提供的制动力也不是一样大的.在ABS系统未参与工作时,我们通过EBD即电子制动力分配系统,合理的分配前轮和后轮的制动力,EBD系统能够根据车速、制动力等参数,分析制动时前后车轴载荷的转移程度,调节前轴和后轴的制动力分配比例,提高制动效能.此外在车辆处于非平衡路面制动时,由于各个车辆所处地面的附着系数不同,非常容易产生侧滑、制动跑偏等事故,EBD系统可以通过对制动力的分配,配合ABS系统达到最佳的制动效果.
1.2驱动力控制
ASR（驱动防滑系统）或TCS（牵引力控制系统）,通过对驱动轮运动状态的控制得到最大的驱动力和稳定性.汽车在光滑路面起步、加速时,车轮会打滑,随着滑转率的上升横向附着力越来越小,汽车的车身稳定性也随之降低,甚至出现方向失控的危险.TCS就是用来解决光滑路面上车轮打滑的问题.TCS系统如图4所示,由轮速传感器、TCS控制单元、TCS压力调节器组成,同时与发动机、变速器ECU进行信息的交互.
TCS通过分析轮速传感器的转速信号,对比主动轮和从动轮的速度,若从动轮的转速低,则说明驱动轮处于滑转状态,首先通知发动机ECU通过改变点火提前角,减少供油量、减少进气量的方法,降低发动机的输出转矩,控制车轮的划转.减小气门开度、减小油门、降挡或制动车轮,从而使车轮不再打滑.TCS可以提高汽车行驶稳定性,提高加速性,提高爬坡能力.原来只是豪华轿车上才安装TCS,现在许多普通轿车上也有.TCS如果和ABS相互配合使用,将进一步增强汽车的安全性能.TCS和ABS可共用车轴上的轮速传感器,并与行车电脑连接,不断监视各轮转速,当在低速发现打滑时,TCS会立刻“通知”ABS动作来减低此车轮的打滑.若在高速发现打滑时,TCS立即向行车电脑发出指令,指挥发动机降速或变速器降挡,使打滑车轮不再打滑,防止车辆失控甩尾.1.3转向控制
ESP（ElectronicStablityProgram）电子稳定装置.ESP是由博世公司研制,最早在奔驰车上使用,ESP属于一种防滑控制系统,实现对车辆转向时稳定性的控制.在欧盟和美国市场已经成为汽车的标准配置,该系统通过对比方向盘转角传感器、横向加速度传感器和横摆率传感器的信号,判定出车辆的实际转向状态和驾驶员的转向目标的差异,通过制动系统制动相应的车轮,提高车辆在高速转向时或短时间来回打方向时车辆的稳定性和操控性.提高了车辆的安全性,转向稳定性和通过性.
2被动安全系统
被动安全系统是用来在事故发生后尽量减少人员的伤亡和财产损失,汽车上有各种各样的装置来提高被动安全性,安全气囊和安全带的使用让我们的汽车更安全.
2.1安全带
当汽车发生碰撞或紧急制动时,驾驶员、乘客在惯性的作用下会与车内的前挡风玻璃、方向盘、座椅靠背、仪表前台等物体发生二次碰撞,极易对乘员造成严重的伤害,甚至会将乘员抛离座位或抛出车外.现在的安全带均由强度极大的合成纤维制成,带有自锁功能的卷收器,采用对驾、乘人员的肩部和腰部同时实现约束的三点式设计.这样的安全带能有效的将驾乘人员固定在在座位上,防止二次碰撞的发生.而且安全带具有一定的缓冲作用,可以吸收冲击,减轻驾乘人员的伤害.据统计,在所有可能致命的车祸中,如果正确使用安全带,大约挽救了45%的生命；如果同时使用安全气囊,这一比例将上升至60%.
经常检查座椅安全带的技术状态,如发现有损坏应及时更换.要正确佩戴.三点式腰部安全带应系得尽可能低些,系在髋部,不要系在腰部：肩部安全带不要放在胳膊下面,应斜挂胸前.一副安全带只能一个人使用,严禁双人共用.不要将安全带扭曲使用.不要让安全带压在坚硬的或易碎的物体上,比如,衣服里的眼镜、钢笔和钥匙等；也不要让安全带和锋利的刀刃磨擦,以免损伤安全带；不要让座椅靠背过于倾斜,否则安全带将不能正确地伸长和收卷；座椅上无人时,要将安全带送回卷收器中,将扣舌置于收藏位置,以免在紧急制动时扣舌撞击到其它物体上.不要给儿童使用成人的安全带,而应使用特别安装的儿童汽车安全座椅.
2.2安全气囊（SRS）
安全气囊是汽车被动安全系统中重要的一环.通常驾驶员侧的安全气囊装置安装在轿车方向盘内,当车辆发生正面碰撞时,激发汽车前段或气囊控制单元内的碰撞传感器,安全气囊就会被激发,以爆发的方式使气囊瞬间充满气体,垫在驾驶员与方向盘之间,防止驾驶员的头部和胸部直接与方向盘、仪表板等硬物发生撞击.据统计,有安全气囊装置可以有效的降低轿车正面碰撞的死亡率,大型轿车降低30%,中型轿车降低11%,小型轿车降低14%.
安全气囊主要由碰撞传感器、气囊电脑、气体发生器和气囊等部件组成.碰撞传感器用于反馈车辆的碰撞程度,气囊电脑根据传感器的信号控制气体发生器点火,点燃固态燃料产生气体,并向气囊充气,使气囊快速的膨胀,达到（50～90）L.通常气囊上设有安全阀,当充气过量或气囊内压力过高时,安全阀打开泄放部分气体,避免挤压到驾乘人员.
现在常用的气囊配置为双气囊,除了驾驶员侧的安全气囊外,在附驾驶位手套箱的上端安装有副驾驶气囊.其机构与驾驶员使用的相似,只是气囊的体积要大些.此外,有些轿车还在座位侧面安装了一种较薄的气囊,我们通常称之为侧气帘.
安全气囊可以提高汽车的被动安全性能,但其必须和安全带配合使用,在发生碰撞事故时,安全带起到的保护作用是90%,加上安全气囊后是95%,而如果没有安全带对驾乘人员的位置约束,安全气囊5%功效都很难达到,甚至会危机到驾乘人员的安全.
电子设备的使用是汽车安全性能得到大大的提升,但车祸仍然不断地带给人们伤痛.技术总是有局限的.最好的安全系统在我们心中,认识安全系统,重视行车安全才是根本.
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