汽车检测与维修专业毕业论文

1、高 等 教 育 自 学 考 试毕业设计（论文）说明书汽车检测与维修（独立本科段）市地： 郑州市 准考证号： 姓 名： 指导教师： 河南科技大学高等教育自学考试办公室汽车安全装置的应用现状与分析摘 要 从18世纪汽车诞生以来，汽车对促进社会的进步，提高大众的物质和精神生活的水平都起到了非常重要的作用。但是随着世界汽车工业的不断发展，汽车保有量迅速的增加，随之而来的汽车安全事故，环境污染及能源的消耗，特别是汽车安全问题，已经越来越的严重，已经对社会和人身财产安全造成了严重的危害。 目前，全球道路安全形势十分的严峻，全世界每年因死于车祸的人数已经达到120万人，伤残5000万人，直接的经济损失已经达

2、到5000多亿美元。据预测，到2020年，道路交通死亡人数将达到234万人，道路交通死亡人数在人类死亡和致病原因中排名第三，加强道路安全管理和汽车自身的安全的研究，预防交通事故，是需要全社会共同关注和改善的重要课题。 虽然我国汽车工业水平与先进的国家相比还有一定的差距，但是政府一直对汽车的安全，环保和节能给予了高度的重视，并制定了一系列的法律法规。而且汽车工业产业政策明确规定对汽车产品实行国际通行的形式认证制度，以推动汽车安全性的提高。“九五汽车工业发展纲要”明确的提出了提高汽车安全性的目标和措施，包括采用ABS和安全气囊等。然而因为我们国家的工业水平和科技技术水平还和国外发达国家有一定的差距

3、。因此学习外国经验，吸收消化引进的先进技术，创造性地开发我们自己的安全性、低污染、低耗能的产品是当务之急。 关键词：汽车安全，安全装置，安全技术，未来发展 THE PRESENT SITUATION OF THE APPLICATION OF AUTOMOTIVE SAFETY DEVICE WITH ANALYSISABSTRACTFrom 18 actual cars, cars since in promoting the progress of the society, improve the public the level of material and spiritual lif

4、e has played a very important role. But as the world the continuous development of auto industry, auto possession, along with the rapidly increased automotive safety accidents, environmental pollution and energy consumption, especially automobile safety issues, has been more and more serious, alread

5、y on social and personal property safety caused serious harm. At present, the global road safety situation is very serious around the world every year because of the number of died in a car accident has reached 1.2 million people and disable 50 million people, direct economic losses have reached 50

6、billion dollars. It is predicted that by 2020, road traffic deaths will reach 234 million, road traffic deaths in human death and causes of road safety ranked third, strengthen management and car own safety research, prevent traffic accidents, is the need to improve the whole society to care and an

7、important issue. Although the national automobile industry compared with advanced countries, there is still a gap, but the government has been for the automobile safety, environmental protection and energy saving gave a high degree of attention and enacted a series of laws and regulations. And autom

8、otive industry policy of automobile products shall be expressly prevailing international authentication system in the form of auto safety, the improved. Ninth-five-year plan automobile industry development outline clear are put forward to improve the car safety goals and measures, including adopt AB

9、S and airbags, etc. However, because our countrys industrial level scientific and technological level and abroad developed countries at a distance. So learn foreign experience, absorbing the introduction of advanced technology, creatively develops our own security, low pollution and low consumption

10、of products is a priority. KEY WORDS: auto safety, safety device, security technology, the future development目 录前言 1第一章汽车安全系统21.1 汽车被动安全系统21.1.1 安全带21.1.2 安全气囊(SRS)21.1.3 侧门防撞钢梁31.2 主动安全系统31.2.1 防锁死制动系统31.2.2防碰撞预警系统41.2.3 夜视辅助系统41.2.4 主动防追尾系统51.2.5电子制动力分配系统51.2.6牵引力控制系统51.2.7电子稳定装置51.3 其他相关安全装置61.3.

11、1胎压监控61.3.2倒车警告/倒车影像/车外摄像头61.3.3芯片防盗系统71.3.4自动感应大灯和/或夜视辅助系统7第二章汽车安全系统发展历程82.1 安全车身82.2 安全带92.3 安全气囊92.4 ABS和ESP9第三章电子技术在汽车安全系统上的应用113.1 概述113.2 汽车电子一般技术123.2.1 ABS(自动防抱死刹车系统，Anti-lock Braking System)123.2.2 电子制动力分配系统123.2.3 牵引力控制(TCS)123.2.4电子刹车辅助(EBA)133.2.5 电子车身稳定控制(ESP)133.3 前向防撞系统143.3.1 现状分析143

12、.3.2 原理153.3.3 系统构成15第四章汽车安全系统未来发展前景164.1 正在研发的技术174.2已经应用的技术184.2.1 自适应巡航系统：主动帮你加减速184.1.3 酒后驾驶闭锁装置：拒绝酒后驾驶18参考文献20致谢21前 言随着社会发展，安全不仅仅是防碰撞的代名词，财产安全也应算到中间一条，所以安全系统已经被融入到各个配置当中。特别是在我们汽车产业中，汽车安全系统，已经在逐步的发展，现在已经取得了一定的成果。驾驶安全化，是生产商、消费者、交通安全部门一直共同追寻的目标。为此，世界各大汽车公司都不惜一切代价提高现代汽车的安全系数。汽车安全设计的最早理念是将车身结构、金属件制作

13、得更加坚固可靠些，使汽车在受到碰撞时能够有效地保护车内乘客的安全。随着汽车科技的日益进步，特别是近20年来计算机技术，设计理论、新型材料、工艺技术等方面的大力发展和广泛应用，汽车的安全技术逐渐向电子化、智能化方向发展。如美国的克莱斯勒公司，为了增加安全系数，在车内添设了安全气袋；对于儿童和老年人乘坐的汽车，专门设计出特别安全系数的座位，并在汽车的前部及侧面安装了缓冲装置。日本三菱公司最近新推出的一款高技术安全汽车，车内不仅带有一般的安全设施。而且还装有先进的雷达探测系统。该系统能够自动识别红绿灯、交通标志；探测前方道路上的障碍物、道路状况，能够实现自动驾驶，具有很高的人工智能。另外，该汽车还能

14、根据司机的眨眼频率，及时向驾驶人员发出“过度疲劳，应该休息”的警告。这些安全措施都能使驾驶员在驾车行驶的过程中的安全系数有了进一步的提高。随着科技的不断的进步，安全技术也随着提高，目前，汽车安全系统可以分为汽车主动安全系统和汽车被动安全系统两大类。本篇论文就是对这两大系统进行分析，并对未来的汽车安全系统的发展的一些期望。 第一章 汽车安全系统汽车安全系统经过多年的发展，已经划分为两大系统，分别是汽车被动安全系统和汽车主动安全系统，这两个系统分别在不同的情况下起到不同的作用，下面我主要介绍的是汽车被动安全系统。1.1 汽车被动安全系统为避免或减轻人员在车祸中受到伤害而采取的安全设计称为被动安全设

15、计，如安全带，安全气囊，车身的前后吸能区，车门防撞钢梁都属被动安全设计。它们都是在车祸发生后才起作用的。1.1.1 安全带 是为了固定乘员身体以避免发生碰撞而设置的，主要有两点式和三点式两种，两点式只固定乘员的腰部，不能固定上半身，一般不用在前座，三点式在两点的基础上加一根斜跨到肩部固定上半身的带子，固定带子的固定点有三处，它可固定乘员的上半身，提高了安全性。预紧式安全带：当汽车发生碰撞事故的一瞬间，乘员尚未向前移动时它会首先拉紧织带，立即将乘员紧紧地绑在座椅上，然后锁止织带防止乘员身体前倾，有效保护乘员的安全。它除了有普通安全带卷收器的收放织带功能外，还有控制装置和预拉紧装置，它们的功能是当

16、车速发生急剧变化时，能够在0.1s左右加强对乘员的约束力，固定乘员在座位上，最大限度的降低伤害。它也可归于主动安全类。1.1.2 安全气囊(SRS)当车辆前端发生了强烈的碰撞，安全气囊就会瞬间从方向盘内“蹦”出来，垫在方向盘与驾驶者之间，防止驾驶者的头部和胸部撞击到方向盘或仪表板等硬物上（安全气囊并不是不分大小的碰撞都会出来的，它对正面碰撞的受力和接触面积都有要求的，一般在时速40公里以上的正面撞击，以及车辆中心左右各约30角的正侧面撞击时，才会感应产生作用）。工作过程：当传感器侦测撞车的强烈程度，传递出信号；气体发生器根据信号指示产生点火动作，点燃固态燃料并产生气体（多为氮气）向气囊充气，使

17、气囊迅速膨胀，当膨胀起来后气囊又立即泄气， 防止乘员在撞上它以后反弹回来的二次伤害。 但必须说明的是，安全气囊的爆出具有很短的时间性，一般来说，是遇到较为剧烈的撞击才会弹出，且不可收回。安全气囊的防护性从现实角度上来说远不及安全带。而且如果没有使用安全带的情况下，一旦发生事故安全气囊一般也于事无补。所以安全气囊要在安全带的配合使用下才能发挥其作用1.1.3 侧门防撞钢梁当汽车受到侧面撞击时，车门很容易受到冲击而变形，直接伤害到车内乘员。为了提高汽车的安全性能，就在汽车两侧门夹层中间放置一两根非常坚固的钢梁，它的作用是：当侧门受到撞击时，坚固的防撞杆能大大减轻侧门的变形程度，从而能减少汽车撞击对

18、车内乘员的伤害。1.2 主动安全系统 主动安全就是尽量自如的操纵控制汽车。无论是直线上的制动与加速还是左右打方向都应该尽量平稳，不至于偏离既定的行进路线，而且不影响司机的视野与舒适性。这样的汽车，当然就有着比较高的避免事故能力，尤其在突发情况的条件下保证汽车安全。主动安全体系大致有以下几个系统装置。1.2.1 防锁死制动系统 ABS是Anti-lock Breaking System缩写。目前大多数轿车都装有ABS。在遇到紧急刹车时，经常需要汽车立刻停下来，但人为大力刹车容易发生车轮锁死的状况如国前驱动轮锁死引起汽车失去转弯能力，后驱动轮锁死容易发生甩尾事故等等。安装ABS就是为解决刹车时车轮

19、锁死的问题，从而提高刹车时汽车的稳定性及较差路面条件下的汽车制动性能。简而言之，就是在汽车制动状态下，仍能保持转向，保证制动方向的稳定性。使汽车轮胎处于（即将静止与未静止之间）。ABS的广泛使用，大大降低了在紧急情况下，汽车的事故率。1.2.2防碰撞预警系统 AWS是Advance Warning System缩写。是一个意外事故预防和缓和的驾驶辅助系统，在危险发生前给驾驶员提供及时的声音和视觉报警。目前，公路交通事故已成为全球范围内日益严重的公共安全问题。统计资料表明，其中驾驶员的人为因素导致的公路交通事故率最高。无论是事故数量。还是伤亡人数均分别高达各自总数的90左右。并且。在导致这些公路

20、交通事故的驾驶员的人为因素中，疲劳和精神分散驾驶是重要原因之一。驾驶员在3s时间内的注意力不集中，造成了其中80的交通事故，主要表现为车道偏离和追尾事故。 目前。国内外在防止车道偏离和保持安全车距两个方面都开展了相当多有益的探索，在雷达、激光、超声波、红外线、机器视觉等传感器技术方面都取得了一些突破。经过长期大量的研究实践，人们逐步认识到采用单目视觉技术，仅使用一台摄像机，即能在一定程度上实现对前方道路环境、车辆探测及车距监测的功能。 车元素研究显示，若在公路交通事故发生前的1.5s给驾驶员发出预警，则可避免90的这类事故。因此，通过在汽车上安装汽车碰撞预警系统，利用技术手段分析车道、周围车辆

21、的状况等驾驶环境信息，一旦当驾驶员发生疲劳及精神分散、汽车出现无意识的车道偏离及汽车间车距过近。存在追尾可能时。能够及时给予驾驶主动预警，是减少公路交通事故行之有效的技术措施。1.2.3 夜视辅助系统 这项新的研发成果能提供更大的视野范围，而且不会让逆向的车辆感到晃眼。由于采用了夜视辅助系统，可以提前看清近光灯照不到的黑暗中的 交通标牌、弯道、行人、汽车、丢失的货物或者道路上其他可以造成危险的事物。这样，驾驶者可以及时采取制动或者避让措施。此外，这个系统能减轻驾驶者在夜 间开车的紧张和劳累，保持精神饱满的状态，从而能够在紧要关头迅速而正确地做出反应。配备了夜视辅助系统的车辆装有两个额外的红外线

22、前照灯，可以照到前方大约200m的距离。由于夜视辅助系统的前照灯在可见光波长范围之外进行工作，因此不会对人类的视线产生影响。在挡风玻璃内侧，一个小型红外线摄像机可以记录车辆前方的环境，并将其显示在驾驶舱仪表板的显示屏上。当车速超过每小时15km时，驾驶者就可以启动夜视辅助系统。将前照灯打开，然后只需按下仪表板上的一个按钮，通常情况下显示速度的8 英寸显示器就被切换为摄像机图像的状态。汽车前方的道路情况以一个清楚的灰度级图像出现在人们眼前，而车速显示和其他重要的驾驶舱信息也不会。1.2.4 主动防追尾系统是在车辆的前端装上传感器、雷达、摄像机等设备，能够自动探测出与前车的距离，并于本车的制动、灯

23、光等系统联动，当跟车距离低于安全距离时，系统会在零点几秒内启动，以强制拉大跟车距离。东风标致206装备有主动防追尾安全系统，在紧急制动时，危险警示灯自动频闪，尽早提醒后面车辆，预防后车追尾。1.2.5电子制动力分配系统EBD能够在汽车制动时自动调节前、后轴的制动力分配比例，并配合ABS提高制动稳定性。汽车在制动时，四只轮胎与地面的摩擦力不一样，容易造成打滑、倾斜和车辆侧翻事故。EBD用高速计算机分别对四只轮胎附着的不同地面进行感应与计算，根据不同的情况用不同的方式和力量制动，并不断调整，保证车辆的平稳、安全。 1.2.6牵引力控制系统 TCS又称循迹控制系统。汽车在光滑路面制动时，车轮会打滑，

24、甚至使方向失控。同样，汽车在起步或急加速时，驱动轮也有可能打滑，在冰雪等光滑路面上还会使方向失控而出危险。TCS依靠电子传感器探测车轮驱动情况，不断调节动力的输出，从而使车轮不再打滑，提高加速性与爬坡能力。1.2.7电子稳定装置图1-1汽车电子稳定装置 电子稳定装置（ElectronicStablityProgram）是一种牵引力控制系统，如图：1-1不但控制驱动轮，而且可以控制从动轮。如后轮驱动汽车常出现的转向过度的情况，此时后轮会失控而甩尾，ESP便会通过对外侧的前轮的适度制动来稳定车辆。转向不足时，为了校正循迹方向，ESP则会对内后轮制动，从而校正行驶方向。随着近年电子科技的发展，各种汽

25、车智能安全系统也开始发展起来，主要是通过由雷达和摄像机组成的“预知传感器”，对行车危险进行判断并帮助驾车者进行处理。这一系统能够在汽车与其它物体发生撞前的瞬间，自动进行干预以保证安全1.3 其他相关安全装置 随着社会发展，安全不仅仅是防碰撞的代名词，财产安全也应算到中间一条，所以安全系统已经被被融入到各个配置当中，如果细分的话那将数不胜数，下面我们来介绍几种在中高档轿车上出现且也不太多见的。1.3.1胎压监控美国国家公路交通安全管理局(NHTSA) 已经做出要求，截止2003产品年车重小于或达到4536公斤的所有美国乘用车辆都必须配备胎压监控系统，事后宝马公司就已经把该系统用在全系轿车中。驾驶

26、者可以通过车内提示警告系统来判断轮胎胎压情况是否正常，首先避免了因轮胎亏气出现的行车跑偏，其次在高速行驶时也对乘坐者安全是一种保障。?所用车型：奥迪、宝马、上海通用别克君越、凯迪拉克、雷克萨斯、迈巴赫、梅塞德斯奔驰、沃尔沃等。1.3.2倒车警告/倒车影像/车外摄像头倒车警告这项技术用于在驾驶期间以及驻车时，针对您盲区中的轿车或物体向您发出警告。通常，该系统会在您行车时已经进行响应；它可能会使后视镜内的一个警告标示进行闪烁，同时会发出声音警告，该系统是一个短程检测系统。如：上海通用别克君越车内后视镜就配备此功能，反光镜左边会有一个车体形状的图标，前/后雷达在侦测障碍物时警告标示会给驾驶者以视觉和

27、听觉上的警告。倒车影像和后视摄像机是一体，不仅保护您的轿车，还能够避免在倒车时意外伤及儿童和动物。倒车已经从向下倾斜后视镜或发出声音警告到实时查看。新一代技术包括一个摄像机，它可以与导航系统协同工作，对您身后的一切进行广角拍摄，然后反映在车内屏幕上，从而帮助您倒车或挂接拖车。所用车型：雷克萨斯、上海通用别克君越、梅塞德斯-奔驰等。1.3.3芯片防盗系统财产安全也被人日益关注，一部几十万的轿车被偷盗会让车主受到很大的损失。厂家也绞尽脑汁为轿车加入更多的安全防范系统。通用别克君越不仅在点火钥匙上加入Passkey III安全防盗系统，还针对后行李箱结构进行了改进，变为遥控开启无锁芯防盗模式，大大减

28、低了被盗被撬的几率，给车主财产方面的最大保护。1.3.4自动感应大灯和/或夜视辅助系统自动感应大灯随车辆周边环境光线影响，系统会自动识别判断。雨雾天气光线不够，大灯会自动亮起给驾驶者提供更安全的行车环境。后期厂家又延伸到自适应大灯系统，这更高级的系统会因方向而调节(在车辆转向时会转动灯光)。它们也可以是车速感应式车灯(可以改变光束的长度或高度)，或者对环境光进行补偿。夜视系统可以有不同的形式，如基本的红外线大灯或热成像摄像机。但是无论采用何种科技，作用都一样：在夜间或者视线不明的情况下，帮助您看清更远处的路面并且辨别接近 1000 英尺外道路上的动物、人或树木。图像在驾驶室中的显示屏上形成，使

29、肉眼难于看清的障碍物体提前被驾驶者掌控，目前博世公司开发的夜视系统则具有以上功能，但价格很是昂贵，即使是超豪华轿车目前也基本为选配系统。相信不久将来这一更高级的系统也会被中高级轿车所选用。所用车型：凯迪拉克、雷克萨斯、林肯、梅塞德斯-奔驰S系等。第二章 汽车安全系统发展历程如今，汽车安全已经成为各大汽车厂商必修的功课，从只说安全的VOLVO到“为了所有人安全”的本田汽车，汽车安全成为汽车厂商宣传的核心主题之一，那么，我们现在回头看看，到底谁才是真正开创汽车安全的鼻祖呢？ 在讲述ESP、安全带、安全气囊甚至G-CON车身之前，让我们再来看看汽车安全的发展历史，从历史来看，汽车安全在汽车发明之后的

30、50年左右才被逐步重视起来，这次我们必须仍然要感谢汽车的鼻祖戴姆勒奔驰汽车，我们还要记住被称为安全之父的一个人巴恩伊（Bla Barnyi）。2.1 安全车身1939年8月1日，巴恩伊第一次来到位于斯图加特市郊辛德芬根的戴姆勒-奔驰公司上班。这位年轻人由此开始了改写了汽车发展史的伟大历程，因为后来出现的许多安全设计理念和技术都与他的发明息息相关。而在此前，这位脾气急躁的天才设计师却总窝在一间木板房里进行着各种新技术的研发。早在40年代，他就开始注意到汽车的车身设计是决定汽车被动安全的关键，他创造性地提出特别设计转向系统、转向柱、方向盘、底盘以及车身，以确保车内驾乘人员的安全性。他说：“未来汽车

31、上的转向系、转向柱、方向盘、底盘和车身一定会与目前的有所不同。”从1939年8月起，巴恩伊就在一个96平方米大小的木棚房里开始了他的设计研发工作。作为当今汽车安全车身技术的基础，巴恩伊在他的“Terracruiser”（1945）和“Concadoro”（1946）的新车方案中率先提出了他对被动安全的设想和未来车身的设计结合在一起思想。其中，六座的“Terracruiser”在车身中部设计了异常坚固的乘坐舱，并且前面和后面分别与塑性变形碰撞缓冲区弹性连接，它们在事故发生时能吸收碰撞所产生的动力能量。类似的安全特性在三座的“Concadoro”上也有所体现。“Concadoro”车身采用三厢结构

32、设计，单排的座椅使得驾驶舱可以前后调整。此外，设计方案已经有了带挡板的方向盘和安全转向柱。而这个时候，汽车巨子丰田汽车尚未诞生，本田汽车仍然在专注于它的摩托车技术。图2-1 安全带2.2 安全带安全带的发明和使用是当今汽车安全的专家VOLVO，如图2-1，早在上世纪40年代，VOLVO汽车的安全设计也开始启程，20世纪40年代，VOLVO在PV444型车上配置了诸如胶合挡风玻璃和安全车厢的框架机构等创新配置，这种设计和奔驰的巴恩伊在轿厢安全设计理念如出一辙。1959年，VOLVO推出了由尼尔斯波哈林发明的三点式安全带，从此改变了整个汽车世界。VOLVO于1962年荣获第一个安全奖，以后类似奖项

33、就接踵而来。1970年，VOLVO开始在轿车上装备儿童安全座椅，1987年VOLVO又首先在轿车上装备了安全气囊。2.3 安全气囊图2-2 安全气囊随着汽车工业的发展，近年来安全气囊，如图2-2，几乎成了各个汽车厂商轿车的标准配备了，保护汽车乘员的想法最先产生于美国。1952年美国汽车生产者联合会在理论上阐述了这样一种汽车安全系统的必要性。几乎同时，这种系统的原理图也绘制了出来。1953年8月,美国人约翰.赫特里特首次提出了“汽车用安全气囊防护装置”，并在美国获得了“汽车缓冲安全装置”专利。但是真正实现安全气囊的商用仍然是汽车安全的始祖戴姆勒奔驰，由于当时技术水平的限制，还不能把这种想法或专利

34、付诸实现。到了1980年，奔驰公司开始实现这种设想，它在自己生产的部分汽车上安装了安全气囊。而从1985年起，在全部供应美国市场的汽车上都有安装了这种安全系统。随后，又出现了第一个保护驾驶员旁前排座乘员头部的气囊。2.4 ABS和ESPABS技术是英国人霍纳摩尔1920年研制发明并申请专利，如图2-3，早在20世纪30年代，ABS就已经在铁路机车的制动系统中应用，目的是防止车化在制动过程中抱死，导致车轮与钢轨局部急剧摩擦而过早损坏。 图2-3 ABS结构图1936年德国博世公司取得了ABS专利权。它是由装在车轮上的电磁式转速传感器和控制液压的电磁阀组成，使用开关方法对制动压力进行控制。 图2-

35、4 有无ESP的区别20世纪40年代末期，为了缩短飞机着陆时的滑行距离、防止车轮在制动时跑偏、甩尾和轮胎剧烈磨耗，飞机制动系统开始采用ABS，并很快成为飞机的标准装备。20世纪50年代防抱制动系统开始应用于汽车工业。1951年Goodyear航空公司装于载重车上；1954年福特汽车公司在林肯车上装用法国航空公司的ABS装置。 1978年ABS系统有了突破性发展。博世公司与奔驰公司合作研制出三通道四轮带有数字式控制器的ABS系统，并批量装于奔驰轿车上。由于微处理器的引入，使ABS系统开始具有了智能，从而奠定了ABS系统的基础和基本模式。90年代初期，在当今炙手可热的ESP开始被博世汽车发明出来，

36、如图2-4，但是第一款安装了ESP的轿车仍然是奔驰的产品A级车。 所以，汽车安全几乎是来自各个工业领域的积累，无论是VOLVO还是奔驰，都是这个领域内实现商用化的先锋，特别是汽车鼻祖奔驰，综合来说，作为安全带的开山鼻祖，VOLVO的安全的确让人称道，还有一贯对安全电子系统专注不止的博世汽车零部件公司，但是值得注意的是，从汽车安全车身设计理念到ABS/ESP、安全气囊的大规模商用，奔驰汽车一直走在其它汽车公司之前。 梅赛德斯-奔驰自1900年生产出世界上第一台现代汽车以来，一直引领着整个汽车行业的发展，特别在汽车安全领域，ABS、ESP、安全带、安全气囊、碰撞测试等现代汽车的安全基础要素几乎都是

37、由梅赛德斯-奔驰首创或率先使用的。第三章 电子技术在汽车安全系统上的应用3.1 概述浅谈汽车电子安全系统自从1886年世界上第一台汽；Fh发动机驱动的车诞生以来，汽车安全一直是广大汽车机械工程师们致力研究的重点。从安全气囊到ABS，到今天在部分中低档车都已安装的ESP系统，电子技术越来越多地应用在汽车安全方面。随着人们生活水平的提高，汽车价格逐年下降，汽车拥有量逐年上升，城市交通状况不容乐观，交通事故急剧攀升，其中因为驾驶者刹车不及时而发生前向碰撞引发的交通事故占了大部分。另有大部分初学驾驶者和女性驾驶者，对车辆的控制能力较弱，在交通拥挤的时候，对跟随前方车辆的距离判断不准，驾驶自动档的汽车时

38、，极易因为没有踩住刹车而导致汽车前溜，与前车发生碰撞。本文介绍了汽车安全相关的电子技术，阐述了前向防撞系统现状、原理和构成。3.2 汽车电子一般技术汽车电子技术主要有防抱死(ABS)、制动力分BP(EBD)、牵引力控制(TCS)、电子刹车辅助(BAS)、电子车身稳定控制(ESP)等。3.2.1 ABS(自动防抱死刹车系统)在遭遇紧急情况时驾驶者踩死刹车，未安装ABS系统的车辆来不及分段缓刹只能立刻踩死，刹车碟抱死车轮。由于车辆冲刺惯性，瞬间可能发生侧滑、行驶轨迹偏移与车身方向不受控制等危险状况，ABS系统使车辆在车轮即将达到抱死临界点时，刹车在一秒内可作用60至120次，相当于不停地刹车、放松

39、，即相似于机械自动化的“点刹”动作。此举可避免紧急刹车时方向失控与车轮侧滑，同时加大轮胎摩擦力，使刹车效率达到90 以上。3.2.2 电子制动力分配EBD 的英文全称是ElectricBrakeforce Distribution，中文直译就是“电子制动力分配”。汽车在制动时，四只轮胎附着的地面条件往往不一样，比如有时左前轮和右后轮附着在干燥的水泥地面上，而右前轮和左后轮却附着在水中或泥水中，这种情况会导致汽车制动时四只轮子与地面的摩擦力不一样，制动时容易造成打滑、倾斜和车辆侧翻事故。EBD的工作原理就是用高速计算机在汽车制动的瞬间，分别对四只轮胎附着的不同地面进行感应、计算，得出不同的摩擦力

40、数值，使四只轮胎的制动装置根据不同的情况用不同的方式和力量制动，并在运动中不断高速调整，使制动力与摩擦力相匹配，从而保证车辆的平稳、安全。从理论上讲，当紧急刹车车轮抱死的情况下，EBD在ABS动作之前就已经平衡了每一个轮的有效地面抓地力，可以防止出现甩尾和侧移，并缩短汽车制动距离。由此看来，EBD实际上是ABS的辅助功能，它可以改善并提高ABS的功效。3.2.3 牵引力控制(TCS)牵引力控制系统的英文全称是Traction Control System，如图3-1，又称循迹控制系统。汽车在光滑路面制动时，车轮会打滑，甚至使方向失控。同样，汽车在起步或急加速时，驱动轮也有可能打滑，在冰雪口谢黎

41、等光滑路面上还会使方向失控而出危险，TCS就是图3-1 制动力牵引系统针对此问题而设计的。TCS依靠电子传感器探测到从动轮速度低于驱动轮时(这是打滑的特征)，就会发出一个信号，调节点火时间、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。3.2.4电子刹车辅助(EBA)电子控制刹车辅助EBAElectronicBrake Assist，这个系统可以感应驾驶人对刹车踏板的作动需求程度，当电脑从刹车踏板所侦测到的刹车动作，来判断驾驶人此次刹车的意图。如果是属于非常紧急、急迫的刹车，EBA此时将会指示刹车系统产生更高的；Fh压使ABS发挥作用，而使刹车力更快速的产生减少刹车距离。电子控制

42、刹车辅助系统尤其是对于脚力较差的妇女及高龄驾驶者，在规避紧急危险的刹车时甚有帮助。EBA可以根据驾驶者踩刹车踏板的力度与速度，极快地反应和计算紧急程度，瞬间增加制动；Fh压的压力，缩短刹车距离。据悉它能使车速高达200公里小时的汽车完全停下的距离缩短21米之多，可以避免许多意外，尤其是在高速公路上，EBA更能有效防止常见的“追尾”意外。3.2.5 电子车身稳定控制(ESP)ESP 是英文Electronic StabilityProgram 的缩写，中文意思是“电子稳定程序”。ESP综合了ABS(刹车防抱死系统)、EBA(电子制动辅助系统)和TCS(牵引力控制系统)三个系统的作用，功能更为强大

43、。ESP系统由中央控制单元(ECU)及转向传感器、车轮传感器、侧滑传感器、横向加速度传感器和执行器组成，其目的是在电脑实时监控汽车运行状态的前提下，对发动机及制动系统进行干预和调控。ESP系统工作原理如下：在汽车行驶过程中，转角传感器感知驾驶者转弯方向和角度，车速传感器感知车速、油门开度和转速力矩，刹车传感器感知刹车力，而摆角传感器则感知车子的倾斜度和侧倾速度。ECU了解这些信息之后，通过计算判断汽车要正常安全行驶和驾 驶者操纵汽车意图的差距，然后，由ECU发出指令，调整发动机的转速和车轮上的刹车力，从而修正汽车的过度转向或转向不足，以避免汽车打滑、转向过度、转向不足和抱死，从而保证汽车的行驶

44、安全。美国于去年通过法令，要求新下线的所有汽车必须加装ESP系统，从而减少因侧翻引起的交通事故。我国国内的汽车，在高档车中能普遍看到ESP系统的身影，但部分中低档车如一汽大众的速腾和东风雪铁龙的凯旋等车型也装备了ESP系统，可见加装ESP系统是汽车发展的趋势。3.3 防撞系统 防撞系统最先应用在飞机上，通过类似于敌我识别器的装置，判断对方航空器间的距离和速度，给己方提供驾驶参考和报警。现在汽车上也能见到防撞系统的身影，最常见的是倒车雷达，通过雷达提供的距离信息，给驾驶者报警信息。国际上如德国、日本、美国等先进的汽车生产国，在十年前已经开始了主动防撞安全装置的研究与开发。戴姆勒克莱斯勒公司和沃尔

45、沃公司在汽车防撞器方面走在世界前列。3.3.1 现状分析 国内市面上的前向防撞系统分为两类，一类是纯报警型，根据前向探测障碍物的距离，在超过安全范围时给驾驶者提供报警，这类防撞装置和倒车雷达差不多，有很多实用产品可供选择。另一类是主动控制型防撞系统，除在探测到前方障碍物时报警外，如驾驶者未采取措施，超出安全范围时，根据电脑预先设定的控制方案，通过控制油门、刹车等装置，达到主动制动的目的，从而保证驾驶者的安全。国内汽车自动防撞技术方面的研究，主要在一些大型汽车企业和科研院所开展，如：长春一汽、上海大众、东风汽车、交通部科学研究所、武汉汽车研究所、清华大学汽车系、北京理工大学机械系、广西大学、江苏

46、赛博、上海微系统。已经形成了产品的，其中江苏赛博的防撞雷达系统虚警率达到1 ，而北京泰远的防撞产品未公布其虚警率。 目前国内生产的汽车极少安装雷达式前向防撞系统，一方面是因为加大了汽车的制造成本，不利于市场竞争，最重要的原因是，国内没有成熟的自主产权的前向防撞系统!国外主要汽车制造商垄断了汽车核心技术，不向中国转让。典型的例子是一汽红旗的HQ3车型，采用日本丰田皇冠的M ESTA平台，HQ3原型车MAJESTA 的主动避撞系统(Pre-crash)分为两种：一种为紧急制动方式(break type，由BA+预紧安全带组成)，标配于所有MAJESTA轿车；另一种为雷达方式(Radar type，

47、由雷达+摄像头+BA+预紧安全带+发动机制动+主动悬挂调整系统组成。红旗HQ3提供的紧急避撞系统为紧急制动方式(breaktype)，可理解为紧急制动辅助系统与安全带预紧系统的结合体。驾驶员快速踏下制动踏板时此系统会通过启动刹车辅助制动加大制动力，同时让预紧安全带收缩，起到紧急状态下(比如碰撞前)提前对乘客 保护的目的，更高级的雷达式主动避撞系统没能在红旗HQ3上出现，它只装备于日本本土的丰田MAJESTA轿车上。国内生产的前向防撞系统，虚警率达到1。，这数字在一般的应用中可以忽略不计，但是在时速12O公里的行驶中，如果来一次虚报，汽车马上紧急制动，其危险性是可想而知的。故就算汽车加装了国产的

48、前向防撞系统，相信广大消费者仍会持观望态度而不敢采用。3.3.2 原理 防撞系统的原理，是通过在汽车前向加装雷达或激光测距装置，以及视频成像设备，根据测距装置返回的距离信息，结合图像分析，车载电脑自动判断汽车行驶学术建设园地研究园地 I专版方向的周围是否出现障碍物，采用声光报警提醒驾驶者，如驾驶者未采取任何措施，电脑即自行控制油门和刹车，达到减慢车速乃至制动的安全目的。3.3.3 系统构成 防撞系统由测距装置、视频成像设备、中央控制单元，结合前文所述的ESP系统构成。 测距装置主要有测距微波雷达、激光测距，利用多普勒效应，精确测量物体间的距离。防撞系统安装的测距设备，分布在车头前方、两侧、尾部

49、，分别测量各个方向的障碍物距离数据，提供给车载电脑进行分析判断。 视频成像设备在车辆前方安装全天候成像功能的摄像头，拍摄行驶前方的图像，通过分析图像，对测距装置返回的数据进行辅助判断，减少各种干扰，提高判断的准确率。中央控制单元 由具有高速运算能力的DSP芯片和单片机构成车载电脑，存储着判断及控制程序，处理各种输入数据，并将控制信息传递到发动机电脑系统ESP电脑系统，达到控制车辆的目的。整套系统的稳定性是防撞系统成功与否的关键，国内的生产厂家还需努力提高系统的稳定性，降低虚警率。国内的防撞系统产品与国外先进国家的产品还存在着相当程度的差距。第四章 汽车安全系统未来发展前景 汽车100多年的发展

50、史中，有关汽车的安全性能的研究和新技术的应用也发生了日新月异的变化，从最初的保险杠减振系统、乘客安全带系统、安全气囊到汽车碰撞试验、车轮防抱制动系统(ABS)、驱动防滑系统(ASR)，到无盲点、无视差安全后视镜及儿童座椅系统的研究，汽车的安全性能正日趋完善。特别是近几年，随着科学技术的迅速发展，越来越多的先进技术被应用到汽车上。目前，世界各国都在运用现代高新科，加紧研制汽车安全技术，一批批有关汽车安全的前沿技术、新产品陆续装车使用，使未来的汽车更加安全。汽车电子控制的重要发展方向之一是汽车安全领域，并向几个方向发展：利用雷达技术和车载摄像技术开发各种自动避撞系统；利用近红外技术开发各种能监测驾

51、驶员行为的安全系统；高性能的轮胎综合监测系统；自适应自动巡航控制系统；驾驶员身份识别系统；安全气囊和ABS/ASR。随着更加先进的智能型传感器、快速响应的执行器、高性能电控单元、先进的控制策略、计算机网络技术、雷达技术、第三代移动通信技术在汽车上的广泛应用，现代汽车正朝着更加智能化、自动化和信息化的机电一体化方向发展。安全带、安全气囊、ABS、ESP、溃缩区，随着汽车技术的发展，人类在汽车安全方面的研发同样速度惊人，就在几年前，ABS、双安全气囊成为标配还是让不少汽车厂家志得意满的事情，但现在，如果你的车还没有ABS、双安全气囊，你都不好意思拿出来示人。事实 上，随着人类科技的发展，我们在汽车

52、安全技术方面取得的成就也正在发生着翻天覆地的变化，也许用不了多久，你就会发现，汽车安全技术的研究已经在你的想象之外。VOLVO目前正在研发的类似“汽车机器人”的汽车安全技术也许代表着人类未来汽车技术的发展方向，但很显然，VOLVO并不是正在这么做的唯一一家汽车厂商，事实上，包括通用、丰田、大众、奔驰等汽车巨头在内，在汽车安全方面取得的成就也许并不在其之下，但无论是VOLVO的距离警示系统、丰田的VDIM系统，还是奔驰的PRE-SAFE系统，我们都可以看到一个清晰的未来汽车安全发展方向：将来，汽车将不再是四个轮子一张铁皮的冰冷机器，而是一个高度智能化发展的机器人，它将实现我们对未来汽车生活的一切想象。4.1 正在研发的技术距离警示系统、车道偏离系统、驾驶员警示系统，这些目前正在最后的开发阶段，尽管在VOLVO安全技术中心，它们已经被应用到汽车上，但目前的技术只能解决低速(40公里/小时)以下的情况，这也可能是VOLVO没有将其大规模量产应用的主要原因，不过未来10年内，这些技术都将正式和我们见面。4.1.1 距离警示系统：自动刹车这是VOLVO最新安全技术的核心部分，它的主要特点是在自适应巡航系统被关闭时也可以帮助司机保持与前车的安全距离，当距离警示系统被激活后