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汽车安全技术的现状及未来发展趋势

导读: 汽车保有量的增加,交通事故逐年增多、消费者安全意识逐步提高、各国政府安全法规愈加严格、各企业之间的激烈竞争等都促进了汽车安全性研究的发展。主动安全技术的本质是依靠汽车动力学研究控制汽车的加速性,制动性和操控性,保障轮胎和路面之间的附着。

   主动安全技术的本质

  汽车保有量的增加,交通事故逐年增多、消费者安全意识逐步提高、各国政府安全法规愈加严格、各企业之间的激烈竞争等都促进了汽车安全性研究的发展。主动安全技术的本质是依靠汽车动力学研究控制汽车的加速性,制动性和操控性,保障轮胎和路面之间的附着。

  宋健教授认为,要保障汽车的主动安全性就需要做到以下三点:(1)提升路面的质量。(2)保障轮胎的抓地性能,能适应不同的路面。(3)控制起滑点,这也是最为重要的一点。轮胎和路面一定的情况下,采用控制的方法让轮胎与路面之间的滑移率不要超过起滑点,并将其控制在峰值附着系数之内。在路面和轮胎一定的情况下,防抱死制动系统(ABS)、车身电子稳定系统(ESP)、牵引力控制系统(TCS)等是通过调节轮胎与路面之间的附着系数来控制纵向力和侧向力,使其在峰值附着系数之内。

  典型的汽车主动安全技术

  主动安全技术,又称预防安全技术,是指在轻松和舒适的驾驶条件下帮助驾驶员避免事故的技术。主动安全技术主要包括底盘主动安全技术、安全预警技术和综合安全技术等,整个主动安全技术的发展伴随着信息技术及电子技术的发展。

  1. ABS系统

  ABS系统始终使车轮处于转动状态而又有最大的制动力矩。它是一种具有防滑、防锁死等优点的汽车安全控制系统。在制动过程中,车轮抱死滑移的根本原因是制动器制动力大于轮胎与道路之间的附着力,当汽车车轮的滑移率在10%~20%时,轮胎与路面间有最大的附着系数。

  ABS是在普通制动系统的基础上加装轮速度传感器、ABS电控单元、制动压力调节装置及制动电路等组成,该技术最初被应用于火车上,后应用于飞机,现在已经十分普及。装有ABS的车辆在遇到积雪、冰冻或雨天等打滑路面时,可放心的操纵方向盘进行制动。ABS系统并不能使汽车缩短制动距离,在某些情况下反而会有所增加。

  2. ESP系统

  ESP系统是在ABS系统、驱动防滑系统(ASR)的基础上发展起来的,并增加了方向盘转角传感器、纵向加速度传感器、横向加速度传感器、横摆角速度传感器等,是对ABS和ASR功能的继承与进一步扩展。通过调节车轮纵向力大小及匹配来控制汽车的横摆运动。使汽车具有良好的操纵性和方向稳定性。

  3.电动助力转向系统(EPS)

  EPS系统由转矩传感器、车速传感器、电控单元、助力电机、减速机构等组成。当方向盘转动时,转矩传感器检测方向盘转矩的大小和方向,并产生一个转矩信号,同时,车速传感器也产生一个车速电信号,ECU采集转矩信号和车速信号并通过一定的控制算法决定助力电机的旋转方向和助力电流的大小,从而完成实时控制助力转向。

  4. 自适应巡航控制系统(ACC)

  ACC是一种智能化的自动控制系统,主要由车距传感器、轮速传感器、转向角传感器及ACC控制单元等组成。车距传感器可以探测到汽车前方200m左右的距离;在前后车轮上装有轮速传感器(与ABS系统共用),可以感知车辆的行驶速度;转向角传感器用来判断车辆行驶的方向;ACC控制单元采集各个传感器的信号并进行计算,以便可以适时地与发动机控制单元和制动防抱死控制单元交换数据。

  当与前车之间的距离过小时,ACC控制单元可以通过与ABS系统、发动机控制系统协调,使车轮适当制动,并使发动机的输出功率下降,以使车辆与前方车辆始终保持安全距离。当需要更大的减速度时,ACC控制单元会发出声光信号通知驾驶者主动采取制动操作。当与前车之间的距离增加到安全距离时,ACC控制单元控制车辆按照设定的车速行驶。

  5. 胎压监测系统(TPMS)

  TPMS的作用是在汽车行驶过程中对轮胎气压进行实时自动监测,并对轮胎漏气和低气压进行报警,以确保行车安全。

  6. 主动避撞系统

  汽车主动避撞技术利用现代信息技术、传感技术来扩展驾驶员的感知能力,将外界信息(如车速、障碍物距离)传递给驾驶员,同时根据路况、车况等综合信息辨识是否构成安全隐患,并在紧急情况下,该系统能自动干涉驾驶操纵、辅助驾驶员进行应急处理,使汽车能主动避开危险.防止汽车相撞事故的发生,保证车辆安全行驶同。在主动避撞系统中,涉及到多种传感器技术,如雷达、激光雷达、摄像机等。

  随着汽车电子技术、传感器技术及数据通信技术的进一步发展,仅仅依靠某一项技术已经很难满足人们对汽车安全性的要求,智能行人保护系统(IPPS)、高级驾驶员辅助系统(ADAS)、车道保持辅助系统、夜视系统、车道偏离预警系统(LDWS)、高灵敏度雷达传感器和激光雷达技术的应用将大大提高汽车主动安全的水平。

  安全技术的未来发展趋势

  在谈到未来汽车安全技术的发展趋势时,宋建先生表示,将会是主动和被动安全技术的一体化控制,从目前国内的技术水平来看,加入安全辅助系统和主动转向系统的技术研发将成为未来的趋势。将近距离雷达、远程雷达、影像传感、转向及翻滚角度传感、稳定控制电子传感等诸多技术结合在一起,对驾驶环境实施全面监控,集中比较、分析多方面的数据,在必要时启动最适当的下一级系统,自动地或辅助驾驶者采取正确的防护措施,最大程度地保护车辆、乘员乃至行人的安全。

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