汽车安全系统考试资料

1、第3章 汽车碰撞安全性设计3.1 概述3.2 经验法和试验法3.3 数学分析法3.4 汽车碰撞安全性设计3.5 碰撞吸能结构的设计3.1 概述汽车碰撞安全性问题分两种情况： 新汽车产品的碰撞安全性设计问题 已有汽车产品的碰撞安全性改进问题新设计有充分的设计空间改进设计更有挑战性研究方法发展：经验法、试验法、分析法经验法：单纯凭直觉和经验进行碰撞安全性设计和改进的方法称为经验法。直觉是通过多次相关经验积累产生的；经验法以大量汽车碰撞事例为基础。汽车碰撞试验方法：主要是通过模拟汽车碰撞事故中的一些典型的和重要的碰撞过程来获取对不同结构缓冲吸能特性认识，实质上是通过人为碰撞事件在短时间内获取足够多经

2、验的一种 “经验法” 。试验过程和实际碰撞有区别。作用： 研究结构的缓冲吸能特性 检验汽车零部件能否满足汽车碰撞安全性特点： 受试验方法和装备的先进性的影响 用真实物体在真实碰撞条件下试验数学分析方法（仿真法）：主要是应用数学和力学工具进行汽车碰撞过程的分析方法。解析法、多刚体动力学法、有限元法等。特点： 可以节省碰撞试验次数，成本低、周期短 可以进行危险的实验模拟。仿真是建立相应物理系统的数学模型在计算机上解算的过程。数学模型是仿真的基础。3.2 经验法和试验法 经验法：经验法不需要很深的的理论和很高技术水平，是一种创造。经验法是最直接的设计方法，但往往不完善，需要辅以其他方法，将直接经验转

3、化为科学、使用、可靠的产品设计。经验法的例子-安全带的发明汽车安全带挽救了无数人的生命，是对行车安全的一项重要贡献。美国安全荣誉纪念馆于近期接纳了三点式安全带的发明人尼波林。尼波林原是一名飞机设计师， 1958年他到底特律沃尔沃汽车公司工作。在考虑汽车遇到紧急刹车或碰撞事故时，如何能使司机、乘客牢牢地固定在坐位上，以抵挡住猛烈撞击不受伤害时，他认为，用皮带一边横跨胸部，一边横跨腰下臀部，从同一固定点由上往下紧扣，能固牢整个人体。这即是今日人们早已熟知的三点式汽车安全带。1963年，沃尔沃汽车公司把尼波林的三点式汽车安全带注册，并在自产的汽车上装配。同时，沃尔沃还把安全带发明，免费提供给其他企业

4、使用，以推广这项保护生命的发明。经验法的例子-安全气囊的发明1953年8月 18日，美国人约翰，赫特里特获得了“汽车缓冲安全装置” 的美国专利。赫特里特是一位自学成才的宾夕法尼亚州工程师，他在1952年的一次事故后，萌发了设计撞车安全装置的想法。在这次事故中，他为躲避一个障碍物而猛打方向盘进行制动，他和妻子都用手臂本能地保护坐在前座中间位置上的女儿。这次事故后他意识到必须有一个更好的方法来保护乘员，两周之后他绘好了设计图纸交给了代理人，这份图纸确定了今天安全气囊的雏型。 试验法：试验法是一种直接客观的设计与验证方法。目的是再现实际道路上的车辆碰撞事故并对其研究。特点：需要特定的碰撞试验设施，牵

5、引机构、障碍壁、电测量系统、高速摄影测量系统、测试用假人。碰撞试验：正面碰撞 车车偏置碰撞 固定壁实车碰撞试验 移动壁侧面碰撞 翻车追尾碰撞台车模拟模拟碰撞试验 台架模拟静态模拟碰撞试验碰撞试验的作用：对比优选 多方案中选优、改进研究、影响因素对比；安全性评估 直接测出结果，对设计、改进及产品的安全性评价；辅助设计与改进 辅助设计和改进的手段。碰撞性试验是破坏性实验，成本高、耗费时间大、试验结果和过程的瞬时性3.3 数学分析法解析法多刚体动力学法有限元法仿真：汽车碰撞力学仿真解析法建立碰撞力学模型及求解方法的分析简单模型的精确分析汽车结构设计初期的碰撞概算优势：建立分析模型多刚体动力学法多体分

6、析力学多刚体动力学多柔体动力学计算多体系统动力学基于拉格朗日方程多刚体系统动力学刚-柔混合多体系统动力学计算机多体动力学分析软件研究航天器、机器人等的基础有限元法20世纪80年代发展和完善的计算方法10ms时的碰撞变形40ms时的碰撞变形分析软件：DYNA 3D（LS-DYNA3D、 OASYS DYNA3D）美国及英国早期应用广泛PAM-CRASH起源法国，早期欧洲应用较多三维造型和分析软件UGCATIA碰撞安全分析工程师结构碰撞分析乘员保护分析安全开发熟悉汽车碰撞安全基本原理和相关法规；熟悉碰撞安全分析相关软件（Hypermesh， LS-DYNA， MADYMO，PAM-CRASH） 的

7、应用3.4 汽车碰撞安全性设计整车理想碰撞特性纵向碰撞理想特性保证足够生存空间，不产生过大变形；乘坐室外的车体结构尽可能变形，合理吸收碰撞能量侧面碰撞理想特性车门和立柱尽可能大的刚性，变形要小；车门内板应柔软碰撞安全性的反推设计法碰撞界面缓冲吸能系统安全区保护结构系统转向盘与内饰系统 安全气囊系统安全带和安全座椅系统人体响应安全法规3.5 碰撞吸能结构的设计焊点与吸能焊接强度、焊接形式的因素a)焊点开裂，弯折变形b)焊点未开裂，产生充分皱褶变形壁厚与吸能壁厚太小不具备吸能条件壁厚太大不容易变形吸能壁厚对碰撞变形吸能特性的影响：碰撞产生的最大阻力不同壁厚小最大阻力小，壁厚大最大阻力大缓冲吸能时间

8、的长短不同壁厚小吸能（碰撞持续）时间长壁厚大吸能（碰撞持续）时间短横截面与吸能相同周长的截面对比预变形与吸能预变形：引导结构在碰撞时向设定的吸能变形方式发展。第4章 汽车安全结构4.1 概论4.2 车身结构安全性要求4.3 汽车视野4.4 安全玻璃本章参考文献：王望予.汽车设计. 机械工业出版杜杜子学.汽车造型.人民交通出版社黄天泽等.汽车车身结构与设计.机械工业出版4.1 概述汽车设计：艺术造型设计、工程设计一 汽车车身结构： 基本概念：车身：是驾驶员工作的场所，也是装载乘客和货物的部件。主要包括：发动机罩、车身本体、货车的驾驶室和货箱。车身结构术语白车身：装焊好、未喷漆的白皮车身。车身结构

9、件和覆盖件的焊接总成。车身覆盖件：指覆盖车身内部结构的表面板件。车身结构件：指支撑覆盖件的全部车身结构零件的总称。安全结构： 主要起到保障汽车安全性的车身结构件组成的结构系统。车身立柱： A柱-前立柱、 B柱-中立柱、 C柱-后立柱白车身立柱： A柱-前立柱、 B柱-中立柱、 C柱-后立柱白车身车门车身结构件车身材料金属：低碳结构钢，轻合金。覆盖件钢板占汽车材料50%非金属：塑料、橡胶、复合材料、玻璃、油漆纺织品、木材等。安全结构主要使用金属材料。二 汽车被动安全对策安全结构：在一次碰撞过程中减少其带来的危害，保护乘员。安全结构包括车身结构、车顶和车门强度、安全玻璃。乘员保护系统：在二次碰撞过

10、程中减少其带来的危害，保护乘员。乘员保护系统包括安全带、安全气囊、座椅、内饰件、转向盘和转向管柱。安全结构4.2 车身结构安全性要求1 车身结构概述2 车身安全性要求3 汽车碰撞安全性1 车身结构概述车身结构的功用：安全性的保障车身结构类型（按照受力情况）：非承载式：车身与车架通过弹簧或橡胶垫作柔性连接；半承载式：车身与车架通过螺栓连接、铆接或焊接等方法作刚性连接；承载式：没有车架非承载式车身半承载式车身承载式车身承载式车身车身组成：车身壳体、车门、车窗、车前钣金件、内外装饰件、附件、座椅、通风装置车身的生产过程：冲压、焊接2 车身安全性要求一般要求：保证驾驶员正常工作条件和客货安全；车身坚固

11、耐用， 覆盖件无开裂和锈蚀；车身内外不应有尖锐凸起物；内饰材料必须具有阻燃性。座椅及其布置：座椅的间距要求；通道的宽度要求；驾驶员座椅应具有足够的强度和刚度，固定可靠。车门及车窗：启闭轻便， 没有自开现象， 门锁牢固可靠；动力开启的车门应具有应急手动开关；门窗必须使用安全玻璃；驾驶室必须保证驾驶员前方和侧方视野； 9座以上客车除驾驶员门和安全门外， 不应有左侧门。安全玻璃：汽车玻璃有钢化玻璃、区域钢化玻璃、夹层玻璃。前挡风玻璃仅允许使用夹层玻璃。3 汽车碰撞安全性 车身碰撞类型及结构刚性车身碰撞的三种类型：正面碰撞(39%) 、 侧面碰撞(37%) 和追尾碰撞(24%) 的发生概率提高结构安全

12、的三种方案通过车身结构改进吸收撞车的冲击力和撞击能量。 车身前部和后部为弹性结构而中间为刚性结构。防止成员与车厢部件的二次碰撞。防治碰撞后车辆发生火灾。4.3 汽车视野汽车视野汽车实际H点、 R点三维人体模型驾驶员的眼椭圆汽车视野指驾驶员在驾驶位置所能看到的范围大小。前方视野指驾驶员从前挡风玻璃看到道路的范围大小和驾驶室内仪表板的部分。侧方视野是通过侧窗所能看到的部分。后方视野是通过后视镜所能看到的部分， 也称间接视野。夜间视野是专指由前照灯照明而提供的前方视野， 有两层含义：前方视野和灯光照明， 二者的交集才称为夜间视野。汽车实际H点、 R点H点是指人体身躯与大腿的连接点 ， 即胯点（Hip

13、 Point） 。汽车实际的H点指当H点三维人体模型按标准放入汽车座椅中， 其左右H点的中点。汽车实际的H点是与操作方便性及坐姿舒适性相关的车内尺寸的基准点；也是确定眼椭圆的基准点。R点： 座椅调至最后、 最下位置时的H点。三维H点人体模型关于H点人体模型，我国已制定的国家标准为：GB T1155989国际标准为：ISO6549驾驶员的眼椭圆驾驶员眼椭圆是驾驶员以正常驾驶姿势坐在座椅中时， 其眼睛位置在车身中的统计分布图形。由于这种图形在车身侧视图和俯视图中均为椭圆形状， 故称眼椭圆。眼椭圆样板， 常将几种典型百分位(90%，95%， 99%司机数量) 的眼椭圆制成样板供设计和校核用。4.4

14、安全玻璃汽车安全玻璃：无机材料或无机与有机材料的复合材料构成的产品。减少车祸中严重伤人的危险，对其可见性、强度和耐磨性作出规定。分类：夹层玻璃、钢化玻璃、区域钢化玻璃、电热玻璃、热反射与热吸收玻第5章 汽车主动安全技术5.1 概述5.2 汽车防抱死制动系统5.3 汽车驱动防滑系统5.4 电子稳定系统ESP5.5 其它主动安全系统5.1 概述汽车安全性 汽车主动安全性奔驰公司汽车安全技术的发展汽车安全性主动安全性 被动安全性主动安全系统 舒适性系统 碰撞安全性ABS ASR ESP ACC 碰撞过程一次碰撞 二次碰撞车身安全结构 乘员保护系统吸能结构 乘员舱结构 乘员约束系统 安全转向安全带 S

15、RS 安全座椅 仪表板汽车主动安全系统ABSASR(TRC)ESP电控转向系统（主动转向）倒车雷达随动前照灯ABS防抱死制动系统Anti-Lock BrakingSystem简称ABS，是基于汽车轮胎与路面之间附着特性开发的高技术制动系统。它从防止制动过程车辆“抱死”（所谓“抱死”是指制动时车轮停止转动，而车辆的惯性使车轮仍在路面上滑移的现象），避免应急制动出现不稳定工况，达到提高汽车行驶稳定性和方向操纵性的主动安全性装置。ASR(TRC)ASR(Anti-Slip Regulation)TRC(Traction Force Control System)ASR是在ABS基础上发展的主动安全系

16、统，是根据车辆行驶工况(起步、加速、转弯、滑溜路面行驶)，控制驱动轮，使其产生最佳驱动力，防止驱动滑转（打滑）。ESP(VSC)ESP(Electronic Stability Program)电子稳定程序VSC(Vehicle Stability Control)车辆稳定性控制ESP(VSC)主要用来控制车辆的横摆力矩，限制车轮侧偏角在一定范围内，并在紧急情况下对车辆的行驶状态进行主动干预，防止车辆在高速行驶转弯获知动过程中失控。转向力控制汽车安全技术中电子技术的作用一、汽车电子技术的发展历程基本概念汽车电子的概念汽车电子：用于汽车控制、开发和车载设备管理的各类电子装置。狭义上讲是汽车内部的

17、电子系统；广义上还包括车外电子系统、与汽车相关的交通、通信等设施和平台。汽车电子的分类按照物理位置上分车外电子（车际网络设施：通信网络、定位导航、智能交通）；车内电子（车载电子、汽车电子控制系统）。按照对汽车行驶性能作用的影响分为两类：汽车电子控制系统： 汽车电子控制系统和车上的机械系统配合使用，即机电一体化控制系统。包括发动机、底盘和车身电子控制。车载电子装置：是指在汽车环境条件下能够独立使用的电子装置。和汽车本身的动力行驶性能无关，如导航系统、音响、车载通信系统和上网设备等。 汽车电子技术的发展历程汽车电子的发展是在电子技术进步和汽车工业需求推动下进行的。其发展历程分为四个阶段。第一阶段（

18、1950年1970年）：电子技术开始应用到汽车零件的开发，其特征：晶体管，个别零部件的应用；第二阶段（1970年1990年）：电子技术应用于汽车部件的开发，其特征：微处理器，汽车各大总成部件功能的集成，出现了大量高可靠性、高效率的复杂电子控制系统。第三阶段（1990年2000年）：车载网络阶段采用先进的微电子技术、车载网络技术、集成智能功率器件、智能传感器、大容量非易失存储器、专用集成电路，形成汽车上的分布式、网络化的电子控制系统。车辆通过网络连成一个多ECU、多节点的有机整体，汽车性能更加完善。技术特征：功能多样化:各种智能化控制功能（自动巡航、自动启停、自动避撞）。技术一体化:机、液、电、

19、磁一体化系统集成化： 各系统综合集成控制通信网络化： 以CAN总线为基础的整车各大总成信息共享的分布式控制系统，车载移动通信第四阶段（2000年以后）：车际网络阶段目前，美国、欧洲、日本在完善汽车之外的交通、通信等平台设施，将车际通信和网络纳入整个国家信息系统，统一进行平台建设。例如驾驶员信息系统、智能交通系统、公路自动收费系统、定位导航系统等。汽车电子技术的发展趋势汽车在满足安全、节能、环保的同时，将进一步满足人们的生活需要，向舒适、便利、高效、数字化、信息化、智能化发展。汽车将成为开放分布式车上系统控制平台车际网络技术智能汽车和智能交通系统汽车电子工业的类型二、 汽车电子的发展背景 安全、

20、环保、节能推动汽车技术发展 电子信息技术发展推动汽车技术集成和智能 汽车电子技术应用的优越性 安全 节能 环保 舒适 维修汽车电子控制系统的一般组成电子控制系统的一般组成电子控制系统一般由检测反馈单元、指令及信号处理单元、转换放大单元、执行器和动力源。检测反馈单元： 通过传感器检测受控参数或其它中间变量，放大转换后用来显示信号或者反馈信号；指令及信号处理单元： 接受指令或反馈信号，进行比较、变换、运算、逻辑推理等处理；转换放大单元： 将指令信号按不同方式进行相互转换和线性放大，使功率足以控制执行器和驱动受控对象；执行器： 直接驱动受控对象；动力源： 为各单元提供能源。自动控制系统的分类工程自动

21、控制系统分类方式有以下几种：按控制系统有无反馈分为开环控制系统 闭环控制系统按输入量变化的规律分为恒值控制系统 随动控制系统 过程控制系统按系统传输信号对时间的关系分为连续控制系统 离散控制系统按系统输入量和输出量的关系分为线性系统 非线性系统ECU根据传感器的信号对执行器进行控制，但不 去检测控制结果；传感器 电子控制单元 执行器 发动机开环控制系统也叫反馈控制，在开环的基础上，它对控制结果进行检测，并反馈给ECU。传感器 电子控制单元 执行器 发动机闭环控制氧传感器闭环控制系统简化的汽车电子控制系统模型信号输入装置各种传感器，采集控制系统的信号，并转换成电信号输送给ECU；电子控制单元EC

22、U，给各传感器提供参考电压，接受传感器信号，进行存储、计算和分析处理后向执行器发出指令；执行器由ECU控制，执行某项控制功能的装置。传感器（信号输入装置）电子控制单元（ECU） 执行器汽车电子控制系统简介汽车电子控制系统分为以下四种：发动机和动力传动集中控制系统发动机集中控制系统、自动变速控制系统、防滑控制系统等底盘综合控制和安全系统车辆稳定控制系统、巡航控制系统、防撞控制系统智能车身电子系统自动座椅系统、智能照明系统、夜视系统、防盗系统通信与信息/娱乐系统（车载电子）导航系统、音响系统、交通信息系统等5.2 电控防抱死制动系统(ABS)一. ABS的理论基础二. ABS的基本组成与工作原理三

23、. ABS控制方式四. ABS的型式与工作原理一、 ABS的理论基础1. 汽车的制动性汽车在行驶过程中，强制地减速以至停车且维持行驶方向稳定性的能力称为汽车的制动性。评价制动性能的指标主要有：（ 1）制动效能（ 2）制动时的方向稳定性（ 3）制动效能的恒定性, 即抗热衰退性能（ 1）制动效能汽车在行驶中，强制减速以至停车的能力称为制动效能。即汽车以一定的初速度制动到停车所产生的： GB7258-2004 50km/h制动距离 20m制动时间制动减速度 5.9m/s2ZBT24007-1989 80km/h 50.7m 3.7mGB7258-2004 50km/h 20m 5.9m/s2 2.5

24、m（ 2） 制动时的方向稳定性汽车在制动时仍能按指定方向的轨迹行驶， 即不发生跑偏、 侧滑、 以及失去转向能力称为制动时的方向稳定性。制动时的方向稳定性的国家标准：ZBT24007-1989 制动初速度 80km/h不许偏出 3. 7m 通道；GB7258-2004 制动初速度 50km/h不许偏出 2.5m 通道。2. 汽车制动时车轮受力分析车速 车轮旋转角速度 惯性力矩制动阻力矩车轮法向载荷 地面法向反力 车轴对车轮的推力 地面制动力 车轮半径 车轮切向速度，轮速（ 1）制动器制动力制动蹄与制动鼓（盘）压紧时形成的摩擦力矩M 通过车轮作用于地面的切向力F（ 2）地面制动力制动时地面对车轮的

25、切向反作用力FX（ 3）地面制动力Fx 、制动器制动力F 及附着力F之间的关系附着力地面对轮胎切向反作用力的极限值F 。附着力取决于轮胎与路面之间的摩擦作用及路面的抗剪强度。地面制动力、制动器制动力及附着力之间的关系3. 路面上附着系数 与滑移率s的关系（ 1）制动过程中车轮的三种运动状态第一阶段： 纯滚动，路面印痕与胎面花纹基本一致 车速 V = 轮速V第二阶段： 边滚边滑，路面印痕可以辨认，但花纹逐渐模糊。车速 V 轮速V第三阶段： 抱死拖滑，路面印痕粗黑。轮速V = 0若需增大Fx ，必须增大F 。 F取决于附着系数 ， 又受滑移率S的影响。（ 2）滑移率S定义：100%100%r VV

26、V VVS W（ 3）附着系数 与滑移率 S 的关系（制动力系数-地面制动力与垂直载荷之比）分析结论：S 20%为制动稳定区域；S 20%为制动非稳定区域；将车轮滑移率S控制在20%左右，便可获取最大的纵向附着系数和较大的横向附着系数，是最理想的控制效果。4. 理想的制动控制过程（ 1）制动开始时，让制动压力迅速增大，使S上升至20%所需时间最短，以便获取最短的制动距离和方向稳定性。（）制动过程中：当S上升稍大于20%时，对制动轮迅速而适当降低制动压力，使S迅速下降到20%；当S下降稍小于20%时，对制动轮迅速而适当增大制动压力，使S迅速上升到20%。结论：车轮在制动过程中，以510 次/秒

27、的频率进行增压、保压、减压的不断切换，使S稳定在20%是最理想的制动控制过程。5.ABS的功用ABS的功用是控制实际制动过程接近于理想制动过程。二、 ABS的基本组成与工作原理传统制动系统工作原理ABS是在传统制动基础上，又增设如下装置：车轮轮速传感器电子控制单元ECU制动压力调节器三、 ABS控制方式 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。 S高于设定值， 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； S低于设定值时， 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， 控制滑移率在设定的范围内。

28、已有用多普勒雷达测量车速的ABS。 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。四. 的型式与工作原理基本组成 传感器车速传感器、加速度传感器 ECU 输入级电路、计算电路、输出级电路、安全保护电路 执行机构制动压力调节器 工作原理：制动时ECU接收传感器的信号，当车轮将要被抱死的情况下， ECU发出控制信号，通过执行机构控制制动器的制动力使车轮不被抱死。ABS是在常规制动

29、基础上，又增设车轮轮速传感器；电子控制单元ECU； 制动压力调节器； ABS警告灯。 几点说明：1、 ABS是在常规制动基础上工作，制动中车轮未抱死时，与常规制动相同；车轮趋于抱死时，ABS才工作， ECU控制制动压力调节器对分泵制动压力进行调节。2、 ABS工作的汽车车速必须大于5Km/h， 若低于该车速，制动时车轮仍可能抱死。3、常规制动系统出故障， ABS随之失去控制作用； ABS出故障， ECU自动关闭ABS， 同时ABS警告灯点亮并存储故障码，但常规制动系统仍可正常工作。四传感器四通道/四轮独立控制对应于双制动管路的H型(前后) 布置形式四传感器四通道/四轮独立控制对应于双制动管路的

30、X型(对角) 布置形式四传感器三通道/前轮独立-后轮低选控制方式三传感器三通道/前轮独立-后轮低选控制方式轮速传感器实物图轮速传感器的工作过程ABS的组成和工作过程ABS的组成和工作原理ABS的工作过程1.常规制动过程(ABS不工作)ABS系统不工作，制动分泵压力随制动总泵压力变化。但ABS监测轮速传感器信号，判断是否进入防抱死制动状态。2.保压过程当四个车轮中任意一个车轮趋于抱死时，车轮减速度很大，进液电磁阀关闭，切断总泵分泵油路，关闭出液电磁阀，制动压力调节器进入保压过程。3.减压过程当总泵分泵油路切断，车轮滑移率逐渐增大，保持进液电磁阀关闭，向出液电磁阀发出脉冲信号，使其迅速打开和关闭，

31、使制动分泵压力逐渐降低，制动压力调节器进入减压过程。车轮滑移抱死成分减少，滚动成分增加。4.增压过程当车轮滑移率变小，关闭出液电磁阀，向进液电磁阀发出脉冲信号，使其迅速打开和关闭，使制动分泵压力逐渐升高，制动压力调节器进入增压过程。ABS的优点：1. 改善汽车制动效能2. 改善汽车制动时的方向操纵性能3. 改善汽车制动时的横向稳定性能4. 减小汽车制动时的轮胎局部磨损5. 减轻驾驶员劳动强度，提高乘坐舒适性和安全性6. 使用方便，工作可靠。5.3 汽车驱动防滑系统(ASR)一、 ASR系统的理论基础1. ASR系统的理论基础汽车驱动防滑控制系统是应用于车轮防滑的电子控制系统。ASR （Anti

32、 Slip Reguliation）汽车驱动打滑是指汽车车轮的滑转， 车轮的滑转率又称滑移率。驱动车轮的滑转率式中 Vc是车轮圆周速度； V是车身瞬时速度。滑转率与纵向附着系数的关系100%vv vSccd （1） 附着系数随路面的不同而呈大幅度的变化；（ 2） 在各种路面上， Sd=20%左右时，附着系数达到峰值；（3） 上述趋势制动和驱动是一致的。ASR系统就是利用控制器控制车轮与路面的滑移率，防止汽车在加速过程中打滑，特别是防止汽车在非对称路面或转弯时驱动轮的空转，以保持汽车行驶方向的稳定性，操纵性和维持汽车的最佳驱动力以及提高汽车的平顺性。2.ASR系统与ABS系统的比较ASR和ABS

33、都是控制车轮和路面的滑移率，以使车轮与地面的附着力不下降， 因此两系统采用的是相同的技术， 它们密切相关，常结合在一起使用 ， 共享许多电子组件和共同的系统部件来控制车轮的运动， 构成行驶安全系统。ASR系统与ABS系统的不同主要在于：（ 1） ABS系统是制动时防止车轮抱死滑移；ASR系统（ TRC） 是驱动时防止驱动车轮滑转，提高汽车起步、 加速及滑溜路面行驶时的牵引力， 确保行驶稳定性。（2） ABS系统对所有车轮起作用； ASR系统只对驱动车轮起控制作用。（ 3） ABS是在制动时起控制作用， 在车速很低（ 小于8km/h） 时不起作用； ASR系统是在整个行驶过程中都工作， 在车轮出

34、现滑转时起作用， 当车速很高（ 80120 km/h） 时不起作用。二、汽车防滑转电子控制系统常用控制方式1 发动机输出功率控制：在汽车起步、 加速时， ASR控制器输出控制信号， 控制发动机输出功率， 以抑制驱动轮滑转。 常用方法有：辅助节气门控制、 燃油喷射量控制和延迟点火控制。2 驱动轮制动控制：直接对发生空转的驱动轮加以制动，反映时间最短。 普遍采用 ASR与ABS组合的液压控制系统， 在ABS系统中增加电磁阀和调节器， 从而增加了驱动控制功能。3. 同时控制发动机输出功率和驱动轮制动力：控制信号同时起动ASR制动压力调节器和辅助节气门调节器， 在对驱动车轮施加制动力的同时减小发动机的

35、输出功率， 以达到理想的控制效果。三、 ASR的基本组成与工作原理ASR的基本组成：传感器：车轮轮速传感器节气门开度传感器ECU： ASR电控单元执行器：制动压力调节器节气门驱动装置ASR的基本组成ASR的工作原理车速传感器将行驶汽车驱动车轮转速及非驱动车轮转速转变为电信号， 输送给电控单元ECU。 ECU根据车速传感器的信号计算驱动车轮的滑移率， 若滑移率超限，控制器再综合考虑节气门开度信号、 发动机转速信号、 转向信号等因素确定控制方式， 输出控制信号， 使相应的执行器动作，使驱动车轮的滑移率控制在目标范围之内 。四、 ASR的传感器1 车轮轮速传感器：与ABS系统共享。2 节气门开度传感

36、器：与发动机电控系统共享。3 ASR选择开关： ASR专用的信号输入装置。 ASR选择开关关闭时ASR不起作用。五、 ASR的电子控制单元（ECU） ASR的ECU也是以微处理器为核心，配以输入输出电路及电源等组成。 ASR与ABS的一些信号输入和处理是相同的，为减少电子器件的应用数量， ASR控制器与ABS电控单元常组合在一起。ABS/ASR组合ECU实例5.4 电子稳定系统ESPESP的组成和工作原理ESP第6章 汽车乘员保护系统6.1 乘员保护系统概述6.2 安全带系统6.3 安全气囊系统6.4 座椅系统6.5 转向系统6.6 仪表板知识回顾： 汽车安全性主动安全性 被动安全性主动安全系

37、统 舒适性系统 碰撞安全性ABS ASR ESP ACC 碰撞过程一次碰撞 二次碰撞车身安全结构 乘员保护系统吸能结构 乘员舱结构 乘员约束系统 安全转向安全带 SRS 安全座椅 仪表板6.1 乘员保护系统概述在发生交通事故时乘员保护系统使作用在乘员上的加速度和力最小，并减轻交通事故的后果。车身安全结构主要为减少一次碰撞的危害乘员保护系统主要为减少二次碰撞的危害乘员保护的研究内容： 乘员伤害评价：人体耐受碰撞载荷的能力 乘员保护方法和技术GOA 乘员伤害评价：人体耐受碰撞载荷的能力 头盖骨骨折 115kN 脑伤害 HIC指标 脸部骨的强度 6003000N 颈部 向前弯曲189Nm 向后弯曲5

38、7Nm 胸部 加速度60g以下、挠曲量3in以下 腹部 非常复杂，还没有统一的标准 下肢大腿骨、膝盖骨骨折 4.417.7kN人体头部损伤指标HIC（Head Injury Criterion）a（t） 头部质心的合成加速度，用g 倍数表示t1,， t2 碰撞过程中的任意两个时刻，间隔在36ms以内，取值必须使上式最大。RETURN乘员保护系统功用： 在二次碰撞过程中减少其带来的危害，保护乘员。乘员保护系统组成：包括安全带、安全气囊、座椅、内饰件、转向盘和转向管柱。乘员约束系统： 安全带、安全气囊、安全座椅1 乘员约束系统 2、 3不合格碰撞保护 乘员保护的方法和技术6.2 安全带系统当汽车以

39、50km/h速度撞到固定障碍物时，安全带吸收的能量相当于人从五层楼自由落下的能量。安全带预紧装置改善了三点式安全带的保护能力。安全带的沿革 ：1903年，法国人Lebeau获得汽车和飞机乘员安全带专利。1949年，美国Nash生产厂汽车前坐椅配备腰部安全带。1958年，瑞典沃尔沃(Volvo)的安全工程师NilsBohlin取得三点式安全带专利。1990年，沃尔沃增设了附加设备安全带束紧器，根据感应器在制动时作出的反应收紧安全带。2002年，美国公司开发了一种遇上撞击时会自动膨胀的新安全带系统。安全带机构 安全带作用和工作原理在发生碰撞事故时，安全带在人体作用下产生位移，锁止机构开始工作，安全

40、带锁紧，将乘员“束缚” 在座椅上，避免乘员的头部、胸部不至于向前撞到方向盘、仪表板及挡风玻璃等车内饰件上，减少乘员二次碰撞的危险。安全带是目前最主要也是最有效的被动安全装备。碰撞过程中安全带的束缚作用减少交通事故死亡人数事故调查：不使用安全带 8000起事故死亡173人使用三点式安全带 82000起事故死亡104人两者相差17倍减轻成员伤害程度2.9万起事故调查：不使用安全带 20km/h车速也会发生死亡使用三点式安全带 95km/h以下车速没有发生死亡安全带公益宣传片未系安全带的碰撞试验 安全带的种类三种类型：两点式安全带a） 腰带b） 肩带三点式安全带全背式安全带两点式安全带三点式安全带腰

41、带肩带是目前汽车上最通用的形式全背式安全带一条腰带两条肩带 组成 织带 卷收器 带扣 预紧装置安全带主要元件发展概况 织带要求：强度、延伸型、能量吸收性、耐久性（耐磨损和耐气候型），外观平整、柔软舒适材料：早期尼龙66，目前是聚酯纤维。 使用性能 构成织带的纱及单丝数值 纱线的性质和能量吸收性 织带边缘的形状 卷收器作用：卷收、储存织带组成：卷簧、锁止机构功能：正常情况下，织带的放长和收短汽车发生事故时， 瞬间锁止织带目前广泛使用紧急锁止式卷收器，利用惯性元件，在车速急剧变化时锁止织带。 带扣要求：既能把乘员约束在安全带内，又能快速解脱。 预紧装置作用：汽车发生碰撞时预先束紧安全带，提高安全带

42、的保护效果。预紧装置组成：传感器：碰撞传感器车身传感器收紧装置诊断单元汽车安全带的布置试验视频安全带保护作用试验视频安全带保护作用安全带的发展儿童安全带儿童加高座垫儿童安全带6.3安全气囊系统(Supplemental Restraint System)SRS知识回顾： 汽车安全性主动安全性 被动安全性主动安全系统 舒适性系统 碰撞安全性ABS ASR ESP ACC 碰撞过程一次碰撞 二次碰撞车身安全结构 乘员保护系统吸能结构 乘员舱结构 乘员约束系统 安全转向安全带 SRS 安全座椅 仪表板6.3 安全气囊系统 概述 安全气囊系统的组成和工作原理 安全气囊的设计 安全气囊技术的新发展 安全

43、气囊的性能及试验研究 安全气囊工作过程的计算机仿真研究 概述安全气囊系统(也称辅助乘员保护系统)(Supplemental Restraint System)简称SRS。 基本思想：在汽车碰撞过程中，一次碰撞后二次碰撞前，在乘员和车内结构之间打开缓冲垫（气囊），起到保护乘员的作用。基本思想安全气囊的类型按碰撞类型正面碰撞防护安全气囊侧面碰撞防护安全气囊顶部碰撞防护安全气囊按气囊数目单气囊系统双气囊系统多气囊系统碰撞形式汽车碰撞事故的概率分布正面碰撞 39%侧面碰撞 37%追尾碰撞 24%正面安全气囊正面安全气囊侧面安全气囊汽车安全气囊布置可靠性高安全气囊的使用年限为7-15年 。安全可靠能正确

44、区分制动减速度和碰撞减速度的区别灵敏度高当汽车发生碰撞时， 在二次碰撞前打开。有防误爆功能减速度过过低， 轻微碰撞不能引爆。有自动诊断功能 。电控安全气囊要有备用电源。汽车对安全气囊的要求 安全气囊系统的组成和工作原理安全气囊的组成：传感器、 ECU、气囊组件传感器： 碰撞传感器、安全传感器气囊组件：气体发生器、点火器、气袋等组成ECU： 由中央处理器CPU、 只读存储器ROM、 随机存储器RAM、 I/O接口，驱动器等电子电路组成，同时，安全气囊ECU内部还有安全传感器、备用电源、稳压电路和故障自诊断电路。安全气囊工作原理传感器应变式加速度传感器压电加速度传感器压电弯曲元件传感器的碰撞减速度

45、波形气囊组件气囊组件包括：气袋、点火器、气体发生器气袋气袋材料：尼龙66、聚酯纤维气袋涂层：氯丁二烯橡胶、硅胶气袋的漏气特性：排气节流孔、漏气滤布气袋的排气机构：保证气流方向与期待膨胀方向不同。气袋及盖件安全气囊安装点火器的构造火药式气体发生器充气剂为叠氮化钠（NaN3） 电控单元ECU 机械式：机械式传感器直接触发气体发生器。 机电式：机电结合式传感器直接触发电子点火，引发气体发生器。 电子式：电子式传感器向ECU输入信号，由ECU控制点火器触发气体发生器。综合中央电控单元碰撞减速度和头部位移ECU 安全气囊的设计 设计时的主要问题汽车的碰撞性能加速度特性曲线安全气囊的尺寸气体发生器的特性：

46、气体量、反应速度电控系统的控制：时序、可靠性气袋材料气袋结构和折叠方式气囊的安装和外保护 设计原则： 点火条件: 碰撞的判断速度门阈值： 单独使用 1820km/h与安全带共同使用 3035km/h 点火时刻: “127mm30ms”准则乘员与方向盘距离 305mm安全气囊厚度 178mm 充气时间30ms人接触气囊时刻对应充满气的时刻碰撞安全带和安全气囊点火安全带收紧气袋充气完成正面碰撞乘员位移正面安全气囊工作时序正面安全气囊系统的有效范围正面安全气囊系统在汽车从正前方或斜前方30角范围内发生碰撞且其纵向减速度达到某一值（减速度阈值）时，才能引爆正面安全气囊。(1)正面碰撞超过30角时；(2

47、) 汽车遭受横向碰撞时；(3) 汽车遭受后方碰撞时；(4) 发生绕纵向轴线侧翻时；美国引爆气囊的车速为12km/h22km/h；日本和欧洲引爆气囊的车速为19km/h32km/h 。 开发过程实车碰撞试验实车碰撞试验结果分析确定传感器位置安全气囊组件开发试验与模拟确定安全气囊参数安全气囊组件试验安全气囊匹配试验安全气囊抗干扰试验安全气囊认证试验 计算机辅助设计主要应用软件荷兰： MADYMO法国： RAMSAFE 安全气囊技术的新发展 气囊织物技术：轻、薄 气袋的内部结构：先展开后膨胀 气体发生器技术：减少膨胀伤害 传感器技术：自适应性 未来发展趋势：智能化、小型轻型化实现全方位保护、环保 安

48、全气囊的性能及试验研究主要对气体发生器和气袋进行环境测试和性能测试 环境试验高温、低温、粉尘、光照、振动、冲击防静电、湿热、盐雾、燃烧、有毒残留 机械性能试验坠落、压力、展开、气袋容积、强度点火器点火、爆裂、机械碰撞等跌落测试: 在气体发生器的3个主轴、 6个方向进行自由落体试验。机械冲击试验： 对气体发生器施加一定强度和脉宽的半正弦脉冲。真空测试： 将气体发生器放置于高海拔模拟容器中1h。振动与温度同时作用测试： 在温度循环的同时，对样品施随机振动载荷。热度湿度循环： 对样品进行30次热湿温度循环。静电放电测试： 对气体发生器进行静电放电，以检验气体发生器抗静电放电点爆的能力。气袋系统试验系

49、统试验分为静态试验和动态试验。静态试验：气袋静态试验按照前述试验进行，检验气体发生器和气袋组件的技术性能。动态试验： 动态试验主要检验气袋模块的保护性能、气袋控制器的点爆条件和气袋系统与具体车型的匹配。动态试验分为台车试验和实车试验。台车试验：发射型、冲撞型实车试验:发射型台车试验冲撞型台车试验碰撞试验不合格安全系统 安全气囊工作过程的计算机仿真研究安全气囊的仿真研究的关键技术：应用有限元法的新的单元理论和本构关系计算机模拟TRW Automotive（美国天合汽车集团）全球最大的汽车安全系统供应商之一，集团总部设在美国密歇根州利沃尼亚市，在全球26多个国家和地区拥有六万三千多名员工， 200

50、5年销售额达126亿美元。TRW 生产制动、转向、悬挂、乘员安全方面的高科技主、被动安全产品及系统。产品包括集成化车辆控制系统、驾驶辅助系统、制动系统、转向系统、悬挂系统、乘员安全系统（包括安全气囊和座椅安全带）、安全电子装置、发动机部件, 工程紧固系统和零部件售后配换及技术服务。TRW 目前在中国拥有十二家子公司，员工两千六百余人。总部设在上海。6.4 座椅系统 概述 座椅系统的安全性功能 座椅系统的安全性结构 座椅系统的安全性能要求及试验方法 儿童安全ISOFIX国际标准系统概述作用： 驾驶员的定位 乘员的支撑和并保持其行驶中平稳 提高乘坐的舒适性 碰撞中保护乘员安全要求：结构合理，使乘员

51、有良好坐姿和体压分布有足够的刚度和强度有良好的振动特性人机工程良好的性价比座椅系统的安全性功能座椅系统的安全性功能：碰撞中保证乘员在生存空间之内；碰撞中保证乘员姿态与其他约束系统协调保护乘员。汽车尾部碰撞的保护。头枕和座椅靠背对后部冲击能量的吸收。座椅碰撞试验实车碰撞中儿童保护研究儿童安全座椅图片儿童安全座椅图片儿童安全座椅图片儿童安全座椅图片座椅系统的安全性结构一般结构结构组成：座椅支撑坐垫调节装置靠背头枕带加热元件的座椅一般性设计座椅尺寸座椅角度最终坐姿体压分布安全结构骨架靠背坐垫头枕调节装置连接部件头枕儿童安全座椅头枕座椅系统的安全性能要求及试验方法体压分布要求振动特性要求刚度和强度要求

52、头枕性能要求试验方法座椅试验 儿童安全ISOFIX国际标准系统ISOFIX系统一种专为汽车用婴儿和儿童安全座椅而设的国际标准锚固系统。标准包括三个主要内容：包括位于汽车座椅靠背与坐垫之间可将婴儿/儿童安全座椅与车体本身结合起来的两个专用锚固点。参照这样一种标准来制造汽车产品婴儿/儿童安全座椅可以根据需要随意被安装或拆除。ISOFIX国际标准于1999年出台。 2000年以后，美国的法律已经规定：所有在美国销售的新车必须具有Isofix锚固点，欧洲和其它国家也很快引进类似的法律规定。后向式安装儿童安全座椅后向式安装儿童安全座椅前向式安装儿童安全座椅前向式安装儿童安全座椅6.5 转向系统概述能量吸

53、收式转向柱的结构原理和设计几种能量吸收式转向柱概述要求：车身变形引起转向柱向驾驶员的运动能量吸收驾驶员因惯性向转向柱的运动能量吸收对策：一次碰撞：转向中间轴隔绝碰撞能量二次碰撞：能量吸收式转向柱吸收碰撞能量碰撞中的转向柱驾驶员系统能量吸收式转向柱的结构原理和设计隔绝一次碰撞影响的对策伸缩式转向中间轴波纹管式转向中间轴可断开式转向中间轴保护驾驶员免受二次碰撞伤害的能量吸收式转向柱应具备的性能： 正常行驶时，有足够的强度和刚度碰撞时，能从车身结构中脱离碰撞时，转向柱和中间轴可以压缩能量吸收式转向柱设计中应该注意的几个问题能量吸收原理转向柱安装角度对吸能效果的影响能量吸收式转向柱的主要参数几种能量吸

54、收式转向柱典型的安全转向柱 网状转向柱 伸缩式转向中间轴6.6 仪表板设计 汽车显示位置的划分 仪表板的安全性设计汽车显示位置的划分仪表组合板前挡风玻璃中间副仪表板汽车座椅后背仪表组合板动态信息和监控信息：车速、燃油量、发动机转速、冷却水温度等。仪表发展：单独仪表组合仪表数字仪表与显示器结合在一起的常规指针式仪表前挡风玻璃由距离雷达或道路导航提示警告宜使用平视显示器（ Head Up Display）， 简称HUD。 普遍运用在航空器上。HUD是利用光学反射的原理，将相关资讯投射在一片玻璃上面。玻璃高度大致与驾驶员的眼睛成水平，投射的文字和影像调整在焦距无限远的距离上面，飞行员透过HUD往前方

55、看的时候，能够轻易的将外界的景象与HUD显示的资料融合在一起。汽车上也逐渐采用。HUD是利用光学反射的原理，将相关资讯投射在一片玻璃上面。玻璃高度大致与驾驶员的眼睛成水平，投射的文字和影像调整在焦距无限远的距离上面，飞行员透过HUD 往前方看的时候，能够轻易的将外界的景象与HUD 显的资料融合在一起。汽车上也逐渐采用。彩色液晶显示装置构成的HUD中间副仪表板状态信息或带有请求特点的操纵放置在中间副仪表板位置。设置中央显示单元（信息系统、导航系统）和中央操纵单元（车载电话、车载影音、采暖空调）。汽车座椅后背其他乘员所需的信息可放置在驾驶座副驾驶座后背上。仪表板的安全性设计安全性设计渗透在仪表板造

56、型、总布置、结构设计等各个环节之中。组合仪表视认性、仪表玻璃的反光、前方视野校核等将影响行车安全；加强管柱和安全气囊的布置、内部突出物等将影响碰撞安全。第 7 章 汽车碰撞试验技术7.1 概述7.2 碰撞试验方法及试验设施7.3 数据采集与处理7.1 概述汽车碰撞试验研究主要有实车碰撞试验、台车碰撞试验和零部件台架试验三种类型。实车碰撞试验是评价汽车安全性最直接和最有说服力的方法，是新产品开发必须进行的试验。也是认证的强制检验项目。台车碰撞试验是利用台车模拟实车碰撞特性的试验。在台车和刚性墙之间有缓冲装置，调整缓冲装置的力学特性模拟需要或实车碰撞的减速度波形。零部件台架试验可分为静态台架试验和

57、动态台架试验。静态台架试验用于评价零部件在静态载荷作用下的安全性能；动态台架试验评价零部件在冲击载荷作用下的性能。碰撞试验类型：固定壁碰撞 正面碰撞偏置碰撞实车碰撞试验移动壁碰撞 侧面碰撞车车 追尾碰撞翻车台车模拟动态试验台架模拟静态模拟碰撞试验依据汽车安全法规和标准，建立汽车碰撞试验的体系，其主要有两方面构成： 碰撞试验方法及试验设施牵引装置试验车、试验部件、试验零件假人数据采集与处理设备高速摄影机 数据采集与处理7.2 碰撞试验方法及试验设施 碰撞试验试验方法 碰撞试验用假人 试验设施 碰撞试验试验方法实车试验实车试验的准备：牵引装置试验车假人数据采集与处理设备高速摄影机测量参数车辆参数乘

58、员（假人）参数固定壁试验：正面刚性障碍全置碰撞正面偏置可变性障碍碰撞移动壁试验：侧面可变性障碍碰撞、追尾碰撞车对车：试验场实验、实地试验翻车：下落、平台翻车实车试验类型：车对车：试验场内实验：等速正面等速 T型实地试验：下落试验平台翻车试验台车碰撞试验冲撞型发射型台架碰撞试验动态试验：安全带冲击试验、座椅冲撞试验、假人冲撞试验等静态试验：车门强度试验、车顶强度试验等本田汽车安全技术碰撞试验用假人假人发展60年代美国用于飞行试验的假人VIP。1971年美国ARL公司开发Hybrid I假人。1972年美国汽车界与FTSS公司开发Hybrid II假人，并作为碰撞试验用标准假人。1976年GM公司

59、设计FTSS公司开发Hybrid III假人。1980年美国密执安大学开发了侧面碰撞SID假人。1990年美国SAE和GM公司合作对SID假人改进开发了BIOSID侧面碰撞假人。此外，欧洲汽车界开发了侧面碰撞EuroSID II假人。正面碰撞假人类型 第50百分位Hybrid II和Hybrid III男性假人第95百分位Hybrid III男性假人第5百分位Hybrid III女性假人儿童假人： CRABI 6个月婴儿假人儿童假人： CRABI 1岁婴儿假人儿童假人： CRABI 18个月婴儿假人儿童假人： CRABI 3岁儿童假人儿童假人： CRABI 6岁儿童假人儿童假人： CRABI

60、3岁儿童假人儿童假人： CRABI6个月大婴儿假人六岁和九岁儿童假人九个月儿童假人刚出生婴儿假人碰撞试验儿童假人碰撞试验儿童假人不同年龄段的试验假人不同年龄段的试验假人侧面碰撞假人类型 美国标准用侧碰试验SID假人 欧洲标准用侧碰试验EuroSID假人 TNO-10安全带试验用假人（荷兰按照欧洲法规开发）碰撞测试用假人各部位作用介绍Hybrid III和EuroSID II是由钢铁骨架支撑，橡胶皮肤覆盖，体内安装有各种测试仪器和传感器，每个假人的造价很高。EuroSID IIHybrid III头部：假人的头部是铝制骨架，橡胶做为“皮肉”将其覆盖，里面安装了3个加速度传感器，用来在碰撞中测试头