现代汽车安全应用技术现状及发展趋势初探

1、现代汽车安全应用技术现状及发展趋势初探         一汽车安全发展的历史           1769 年法国炮兵技术军官尼古拉斯古诺制成了用蒸汽驱动的车辆, 一般 把它称为最早的机动车.他的这辆车在试验中撞到了兵营的墙壁上,可以说这是 世界上第一起机动车事故.此后随着这种蒸汽汽车的普及,为了安全起见,1858 年在英国开始实施世界上最早的机动车安全法规 即"红旗法" .这样自 1 8 世纪 汽车诞生以

2、来所经历的半个多世纪, 从汽车与其它交通工具协调的观点所产生的 安全问题, 可以看作是汽车安全性的起源. 汽车安全法规,经不断修订或追加项目, 变得越来越严格和完善了. 在美 国,1966 年起由运输部DOT 和国家公路交通安全局 NHTSA 主管联邦机动车安全法规 FMVSS 的制订和监督实施.FMVSS 分成三个系列 100 系列为预防事 故发生, 200 系列为碰撞过程中的乘员保护或减少伤害,300 系列为减少事故后 的灾害.作为整车碰撞最终试验的法规标准主要有 u 三项指标;汽车乘员碰撞保 护( FMVSS - -208);防止转向机构对驾驶员的伤害( FMVSS - -204 );汽

3、车碰撞时 燃油泄露( FMVS S - -301 ), 这些法规均要求整车以 48.3 k m/h 的车速正面碰撞 固定壁, 然后进行各种测量分析.美国执行 F MVS S 使得汽车事故死 亡人数 减少了 20 (约一万人),取得的效果是相当显然的. 继美国的 FMVSS 之后,欧共体,日本,澳大利亚和加拿大也相应公布了自 己的法规. 欧洲各国在很久以前就开始实施各 自的车辆法规及其汽车型式认证. 二战以后,欧洲各国为消除贸易上的障碍,大力推行法规的国际化,制订了作为统一法规的 EEC 指令和 ECE 法规.欧洲经济委员会 ECE 法规由各国任意自选, 没有强制力.欧洲经济共同体 EEC 指令

4、则作为成员国统一的法规,具有一定的 强制力日本制订了道路运输车安全标准和新型汽车审查标准,后来也不断参照 F MVSS 和 ECE 进行修改和补充.1968 年由澳大利亚运输咨询委员会 ATAC 的各 分委会制定了澳大利亚制定法规 ADR.加拿大汽车安全标准 CMVSS 基本上与 黄国 FMVSS 相同是关于车辆及车辆零件安全的法令.我国 1989 年制定了 GB /T11551-89"汽车乘员碰撞保护" ,GB/Tl1557-89"防止汽车转向机构对驾 驶员伤害的规定" ,GB11553-89"汽车正面碰撞时对燃油泄露的规定" .这

5、些 标准基本上与美国法规相近,要求的标准也一样.估计在几年后,在不断开展汽 车碰撞试验研究的基础上,我国亦将形成自己的汽车碰撞安全法规系统,那时我 国汽车碰撞安全性必定会有很大提升. 随着汽车保有量的增长, 道路交通事故已成为世界性的社会问题.全世界 每年死于道路交通事故的人数估计超过 50 万人,伤 1000 万人以上.近年来我国 各种机动车的保有量增加很快, 道路交通事故的数量和死亡人数也不断增加, 从 1985 年到 1994 年的 10 年间,事故数量和死亡人数分别增加了 27 和 62 ,1 9 9 5 年已达到了 272000 起和 71000 多人,成为世界上交通事故最严重的国家

6、.严 峻的现实提醒我们必须有效地控制道路交通事故提升汽车的安全性, 为此各汽车 厂家都极其重视在现代汽车上设置各种主动安全装置和被动安全装置.进入新世纪后，汽车安全技术的发展步伐也越发加快，一些汽车工业发达的国家不惜投入庞大的人力，财力和物力进行安全技术的研发。               随着汽车制定和制造技术的不断进步，汽车安全技术早已经步入了崭新的时代，许多新安全技术的出现，使得拥有众多主动被动安全防护的汽车似乎已能最大程度地保证驾驶者以及行人的人身

7、安全，但是，无论多么先进的工具或设备，最终都得靠人的操纵和控制才能起作用，在高端的科技设备，没有专业技术人才的操作也产生不了任何作用，同样，面对复杂的交通环境，车辆优异的安全性能固然不可或缺，但是驾驶者自身的意识和行为，才是决定安全的关键性因素。        关于交通大环境而言，随着汽车保有数量的增多，城市交通日益拥堵，一些车主变得急躁和易怒，于是违规驾车，高速超车以及人车争道等现象屡屡发生，为行车安全带来了更多隐患，在这样的状况下，在完善的安全技术也不可能充分保证车内人员的安全。   

8、60;    汽车安全的真正意义在于，当驾驶车辆的人员在正常状况下操作车辆，一旦有突发状况或者不稳定的因素出现，此时通过各种安全技术的以及装置的作用，可以尽可能化解危险或者改善不稳定的状况，把车辆控制在一个安全的状态下，当事故不可避免发生时，汽车安全技术又必须尽最大可能保护车内人员的生命安全，此时汽车安全技术是车内人员最后的一道安全保证。        所以没有百分百保证安全的技术，当然也没有百分百安全的车辆，一切的安全只是相对的，只有在正确的操作，正常行驶的状况下，汽车安全系统才能发挥它应有的

9、作用，汽车安全才具有实际意义。               为预防汽车发生事故，避免人员受到伤害而采用的安全制定，称为主动安全制定，如ABS，EBD，TCS，LDWS等都是主动安全制定。它们的特点是提升汽车的行驶稳定性，尽力防止车祸发生。其它像高位刹车灯 :/baike.baidu /view/256994.htm，前后雾灯，后窗除雾等也是主动安全制定。目前安全技术逐渐在完善，有更多的安全技术将被开发并得到应用。   

10、0;     1).总线技术 利用总线技术将汽车中各种电控单元、智能传感器、智能仪表等联接起来，从而构成汽车内部局域网，实现各系统间的信息资源共享。其优点主要有：1大大减少线束数量、连接点及体积，提升系统的可靠性和可维护性；2采纳通用传感器，达到数据信息共享的目的；3改善系统的灵活性，即通过系统的软件可实现系统功能的变化。依据侧重功能的不同，SAE将总线划分为A、B、C三大类：A类是面向传感器和执行器的一种低速网络，主要用于后视镜调整、灯光照明控制、电动车窗等控制等。目前，A类的主流是LIN；B类是应用于独立模块间的数据共享中速网络，主要用于汽车舒适性、

11、故障诊断、仪表显示及四门中央控制等，其目前主流是低速CAN又称称身CAN；C类是面向高速、实时闭环控制的多路传输网络，主要用于发动机、ABS和自动变速器、安全气囊等的控制，目前C类主流是高速CAN又称动力CAN，但是随着下一代高速、具有容错能力的时间触发方式的“X-by-Wire线控技术的发展，将逐渐代替高速CAN在C类网中的位置，力求在将来510年之内使传统的汽车机械系统变成通过高速容错通讯总线与高性能CPU相连的百分之百的电控系统，完全不需要后备机械系统的支持，其主要代表有TTP/C和FlexRayo而在多媒体与通讯系统中，MOST、IDB-1394和“蓝牙技术成为了今后的发展主流。另外，

12、光纤凭借其高传输速率和抗干扰能力，越来越广泛的用作高速信号传输介质。        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

13、驾驶者以视觉和听觉上的警告。        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。        21.1 Eye Car技术        Eye Car技术可使每

14、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四周车道的无阻碍视眼和最好的能见度。这一技术还能提供一个特定的驾驶环境。            Eye Car通过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能见度的问题，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。同时对前立柱进行了重新的制定，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，这一改善关于汽车的安全性

15、具有重要的意义。        2.1.2 Cam Car技术            Cam Car技术旨在帮助提升驾驶员的感知能力。其技术特点是：        1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。  &

16、#160;      2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，特别是关于相邻的车道。         3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。图像经电子合成，具有变焦和160°广角能力。        4“夜眼Night Eye摄像机可在低照度条件下，在汽车处于倒挡时工作，即使在近乎黑暗的状况下也能提供车后近距离内的细小影像。 &

17、#160;               所用车型：雷克萨斯、上海通用别克君越、梅塞德斯-奔驰等 3) . 自动感应大灯和/或夜视辅助系统        自动感应大灯 :/baike.baidu /view/4224265.htm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

18、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 :/baike.baidu /view/2527831.htm可以有不同的形式，如基本的红外线大灯或热成像摄像机。但是无论采纳何种科技，作用都一样：在夜间或者视线不明的状况下，帮助您看清更远处的路面并且辨认接近 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

19、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 :/baike.baidu /view/6968.htm、梅塞德斯-奔驰S系等         4. ABS防抱死制动系统        ABS是英文Antilock Braking System的缩写，意思是防抱死制动系统，它与传统的制动系统协同工

20、作，是一种安全、有效的制动辅助系统。由装在车轮上的转速传感器采集四个车轮的转速信号，送到电子控制单元计算出每个车轮的转速，进而推算出车辆的减速度及车轮的滑移率。ABS电子控制单元依据计算出的参数，通过液压控制单元调克制动过程的制动压力，使车轮处于理想的制动状态快抱死但未完全抱死。能在紧急刹车状况下，坚持车辆不被抱死而失控，维持转向能力，避开障碍物。在一般状况下，它并不能缩短刹车距离。        在ABS不起作用时，电子制动力分配系统仍可调节后轮制动力，保证后轮不会先于前轮抱死，以保证车辆的安全。在每次点火接通时，ABS会

21、自动进行自检，如果发现故障，电子制动单元将自动中断ABS功能，并点亮ABS警告灯，此时制动系统将如同没装ABS系统时一样工作。        ABS对制动力的调节过程：        建压阶段            制动时，通过助力器和总泵建立制动压力。此时常开阀打开，常驻闭阀关闭，制动压力进入车轮制动器，车轮转速迅速隆低直到ABS电子控制单元通过

22、转速传感器得到识别出车轮有抱死的倾向为止。               保压阶段            ABS电子控制单元通过转速传感器得到的信号识别出车轮有抱死的倾向时，ABS电子控制单元即关闭常开阀，此时常闭阀仍然关闭。        降压阶段  

23、0;     如果在保压过程中，车轮仍有抱死的倾向，则ABS进入降压过阶段。此时，电子控制单元命令常闭阀打开，常开阀关闭，液压泵开始工作，制动液从轮缸经低压蓄电池能器被送回制动总泵，制动压力降低，制动踏板出现抖动，车轮抱死程度降低，车轮转速成开始增加。       升压阶段        为了达到最正确的制动效果，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。 

24、       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，但车身由于惯性依旧坚持向前滑动。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

25、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   

26、0;    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坚持平稳，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状况，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，以使车轮坚持最大的附着力，提升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。  

27、;      ASR通常是依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坚持在理想的范围之内，以保证汽车在起步、加速及滑溜路面行驶时有优良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

28、定地起动或加速，坚持优良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状况，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，为了矫正循迹方向

29、，ESP则会刹慢内后轮，从而矫正行驶方向。        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

30、则能够探测和分析车况并改正驾驶的错误，防患于未然。ESP对过度转向或不够转向特别敏感，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坚持在原来的车道上。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        为了更好地保证安全性，目前主动安全技术的一种发展是把ABS,EBD,ASR和ESP

31、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互相协调和最正确匹配，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，以达到整体的最正确的效果，VDIM具有以下的优点：  

32、0;     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善，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

33、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，能大大提升车辆的行驶安全性和乘坐舒适性。   &

34、#160;    4 VDIM采纳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，并依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

35、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状况，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状况并及时提醒司机及早采用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

36、车辆的安全，智能安全道路系统的核心在于，车辆通过互相通讯，关于道路状况有一个清楚全面的了解，同时道路也通过与车辆“沟通，了解目前车辆行驶状况，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-VehicleEN-V,它的核心为电气化和车联网技术，这使车与车之间，车与外界之间随时能够坚持信息交换，通过

37、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，自动选择路况最正确的行驶路线。        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坚持设定速度行驶的控制装置，采纳这种控制装置后，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，从而降低了疲惫强度，同时少了不必要的车速变化，使

38、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与一般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

39、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坚持安全距离，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处于一般的巡航控制状态，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坚持安全距离，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即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状况下启动，在ACT的整个运行过程中，一旦驾驶员参加车辆驾驶后，ACT将自动退出对车辆的控制。