汽车防撞技术综述

汽车防撞技术综述汽车防撞技术综述汽车防撞技术综述xxx公司汽车防撞技术综述文件编号：文件日期：修订次数：第1.0次更改批准审核制定方案设计，管理制度目录

TOC\o"1-3"\h\u10797摘

要 123839第一章

引

言 219195第二章

防抱死系统(A

B

S)与驱动防滑系统(A

S

R) 332383ABS系统

331003的原理

425728常用轿车ABS的选用

4144常用轿车ABS使用要点

520448ASR系统 59452第三章

电子稳定程序控制系统(E

S

P) 811413ESP作原理

817312ESP有如下功能

927931在从下几个方面改善汽车行驶安全性 931427第四章

汽车自动防撞系统 1029102自动防撞系统组成部分

1012982技术性能

1011765汽车自动防撞器的研发现状

1112835结论 1228940致谢 132663参考文献 14摘

要随着世界汽车工业的发展，汽车数量逐年增加，然而与汽车有关的交通事故，却对人们的生命财产构成了日益严重的威胁。人们对提高汽车行驶安全性问题十分重视。为了保证高速公路上急速行驶汽车的安全，迫切需要防止交通事故的发生。如何有效防止车辆碰撞，这成为有效保护行车安全的重要因素。轿车上采用的防撞技术，阐述其结构组成、简单工作原理及对于防止汽车碰撞产生的积极作用，并对防撞技术的发展提出思考。

关键词：事故;防撞;技术第一章

引

言汽车防撞系统是一种可向驾驶员预先发出视听告警信号的探测装交通管理置。它安装在汽车上，能探测接近车辆的行人、车辆或周

围障碍物，能向驾驶员及乘员提前发出即将发生撞车危险的信号，使驾驶员采取应急措施来应付特殊险情，避免损失。

在众多的交通事故中，以追尾碰撞与侧向碰撞事故这两种最为常见。在碰撞的瞬间，如果车辆具有某些防撞设备，将大大减少事故损害。汽车防撞系统正是基于提高车辆的主动安全性来实现在行车过程中，给驾驶员提供必要的技术设施。

目前，在轿车上的防撞系统有防抱死制动系统(A

B

S)、驱动防滑系统(A

S

R)、电子稳定系统(E

S

P)、自动防撞系统等。这些电子技术在汽车上的应用，大大提高了汽车的安全性能。汽车碰撞标准是检验或评价汽车碰撞安全性能的重要依据，它不但对汽车制造商具有法律的约束

，

而且也能够促进汽车安全性能的提高

。

第二章

防抱死系统(A

B

S)与驱动防滑系统(A

S

R)汽车的检测与维修死系统(ABS)正是为了防止制动时车轮抱死而诞生的一种防撞技术

。

汽车在光滑路面制动时，有时候车轮会打滑，甚至令汽车的方向失控。同样，在起步或者突然加速时，驱动轮也有打滑的可能，ASR就是为了防止这样的情况发生而出现的。

2

．1

A

B

S系统

(1)滑移率与地面附着系数的关系

制动过程轮胎在地面全滚动、边滚边滑及被抱死三种状态在地

面上的印痕。滑移率公式υ——车轮线速度

ω——车轮角速度；

r——车轮自由滚动半径。

由实验得到附着系数ƒ随着滑移率s的变化曲线(如图2)。由图2可知滑移率s处于15％—35％的范围内轮胎与路面间纵向附着

系数(s)和侧向附着系数(IX)都有较大值。当车轮滑移率

S=100％时，侧向附着系数ƒ2

=

0说明此时车轮抱死滑移而横向稳定性降低。ABS使汽车自动将车轮控制在纵向附着系数和横向附着系数都较大的范围内。其原理是通过控制制动轮缸(或制动气室)的压力来控制作用到车轮的制动力矩，实现车轮滑移率约在15％—35％的理想状态，从而提高了汽车的稳定性以防止碰撞的发生

。

(2)组成与原理

ABS主要由轮速传感器、制动压力调节器(液压模块)、控制单元ECU三部分组成。它的原理是制动时轮速传感器检测与车速成对应关系的电压信号并传给

ECU，ECU根据信号计算出车速与制动减速度，再根据计算结果对制动压力调节器发出指令信号，制动压力调节器根据信号控制制动压力。该过程中ECU不断监控车轮信息，计算并发出指令，这样就连续地对制动压力进行控制。因此，汽车制动时在要求有尽可能大制动力的同时，还要求

制动轮不要抱死滑移，而是边滚动边滑移。这也就是A

B

S所起到的作用，为车辆行驶方向准确性提供安全保证，进而避免车辆由于抱死产生甩尾碰撞或者失去转向而产生正面碰撞。现在大多数轿车已安装

了ABS系统

。

ABS的实质是控制汽车轮胎的防滑率。众所周知，汽车的速度是由轮子的转速所决定的，轮子转得快汽车跑得快，轮子转得慢汽车跑得慢，似乎轮子的转速等于汽车的速度。但实际上，由于轮胎的变形、打滑等因素，车轮速度与汽车速度之间总是存在着差值，这个差值与汽车速度的比率就是滑动率。实验证明只有将滑动率控制在一定的范围之内，轮胎才具有最大的附着力，汽车运行才是最安全的。因此，ABS的主要功能就是将滑动率控制在一个设定的范围内。汽车上的ABS在工作过程中，通常将车轮的滑动率控制在10～20%之间。

的原理

ABS是防抱死制动系统的英文缩写，英文的全称是Anti－lock

Braking

System，或者是Anti－skid

Braking

System。该系统在制动过程中可自动调节车轮制动力，防止车轮抱死以取得最佳制动效果。

一辆汽车制动性能的好坏，主要从以下三方面进行评价：1、制动效能，即制动距离与制动减速度；2、制动效能的恒定性，即抗热或水衰退性能；3、制动时汽车的方向稳定性，即制动时汽车不发生跑偏、侧滑以及失去转向能力的性能。

通常，汽车在制动过程中存在着两种阻力：一种阻力是制动器摩擦片与制动鼓或制动盘之间产生的摩擦阻力，这种阻力称为制动系统的阻力，由于它提供制动时的制动力，因此也称为制动系制动力；另一种阻力是轮胎与道路表面之间产生的摩擦阻力，也称为轮胎——道路附着力。如果制动系制动力小于轮胎—道路附着力，则汽车制动时会保持稳定状态，反之，如果制动系制动力大于轮胎——道路附着力，则汽车制动时会出现车轮抱死和滑移。

如果前轮抱死，汽车基本上沿直线向前行驶，汽车处于稳定状态，但汽车失去转向控制能力，这样驾驶员制动过程中躲避障碍物、行人以及在弯道上所应采取的必要的转向操纵控制等就无法实现。如果后轮抱死，汽车的制动稳定性变差，在很小的侧向干扰力下，汽车就会发生甩尾，甚至调头等危险现象。尤其是在某些恶劣路况下，诸如路面湿滑或有冰雪，车轮抱死将难以保证汽车的行车安全。另外，由于制动时车轮抱死，从而导致局部急剧摩擦，将会大大降低轮胎的使用寿命。

ABS通过控制作用于车轮制动分泵上的制动管路压力，使汽车在紧急刹车时车轮不会抱死，这样就能使汽车在紧急制动时仍能保持较好的方向稳定性。在没有装备ABS的汽车上，如果在雪地上刹车，汽车很容易失去方向稳定性；同时驾驶员如果想停车，必须使用液压调节器（又称执行器）。反之，如果汽车上装备有ABS，则ABS能自动向液压调节器发出控制指令，因而能更迅速、准确而有效地控制制动。

常用轿车ABS的选用

从通用性角度来说，电子式ABS则不如机械式ABS灵活。电子式ABS是根据不同的车型而设计的，它的安装需要较强的专业技术水平，如果换装到另一车型上，必须要改变它的线路设计和电瓶容量，没有通用性；机械式ABS的通用性强，只要是液压刹车装置的汽车都可使用，并可从一种车换装到另一种车上，且安装较简单。另外，电子式ABS的体积大，有的车型不一定有空间安装电子式ABS；机械式ABS的体积相对小些，占用空间要小。在成本上电子式ABS价格要高，目前国内只有部分中高档车才装有电子式ABS。相比之下，机械式ABS要便宜很多。无论是鼓式制动还是碟式制动，都可装用ABS，现在人们常说的加装ABS多是指机械式ABS，不过制动效果不太理想。对于电子式ABS，不是一般街边汽修厂就能安装的，它需要相当高的技术水平，安装时有严格的技术要求。

常用轿车ABS使用要点

具有ABS系统的车辆在仪表板上装有ABS或ANTILOCK的警告灯。启动发动机后，此灯应熄灭，这表明该系统工作正常，但并不立即工作，只有到车速大于8km/h时，这是最小的控制速度界限。当驾驶员踩刹车时，ABS开始工作，可避免车轮锁死。即便ABS的优点多，也无法完全违反物理的自然法则对车子的作用。例如：如果行车不遵守该保持的最佳行车距离，则无法避免追撞意外，或在弯道行车速度超过了汽车的转弯极限也无法避免意外的危险性，请驾驶员注意。

另外，若在发动机启动后，ABS警告灯仍亮或在驾驶过程中ABS灯突然亮起，则表明ABS系统有故障，则需尽快到专业维修厂由专门技术人员进行维修。

2

．2

A

S

R

系统ASR，其全称是AccelerationSlipRegulation，即驱动防滑系统，其目的就是要防止车辆尤其是大马力车子，在起步、再加速时驱动轮打滑现象，以维持车辆行驶方向的稳定性。ASR的作用是当汽车加速时将滑动控制在一定的范围内，从而防止驱动轮快速滑动。它的功能一是提高牵引力；二是保持汽车的行驶稳定性。行驶在易滑的路面上，没有ASR的汽车加速时驱动轮容易打滑；如果是后驱动的车辆容易甩尾，如果是前驱动的车辆容易方向失控。有ASR时，汽车在加速时就不会有或能够减轻这种现象。在转弯时，如果发生驱动轮打滑会导致整个车辆向一侧偏移，当有ASR时就会使车辆沿着正确的路线转向。在装有ASR的车上，从油门踏板到汽油机节气门（柴油机喷油泵操作杆）之间的机械连接被电控油门装置所代替。当传感器将油门踏板的位置及轮速信号送到单元（CPU）时，控制单元就会产生控制电压信号，伺服电机依此信号重新调整节气门的位置（或者柴油机操纵杆的位置），然后将该位置信号反馈至控制单元，以便及时调整制动器。ASR可以通过减少节气门开度来降低发动机功率或者由制动器控制车轮打滑来达到对汽车牵引力的控制。装有ASR的车上，从油门踏板到汽油机节气门（柴油机喷油泵操纵杆）之间的机械连接被电控油门装置所代替，当传感器将油门踏板的位置及轮速信号传送至控制单元时，控制单元就会产生控制电压信号，伺服电机依此信号重新调整节气门的位置（或者柴油机操纵杆的位置），然后将该位置信号反馈至控制单元，以便及时调整制动器。具体地说，其工作原理与刹车时ABS会避免轮胎锁死的道理是同样的轮胎产生的力量在同一负载是一定的，一般轮胎除了要产生使车辆前进的驱动力外，也会产生使车辆转弯的转向力，或是使车辆停止的刹车力。因此不论是单纯产生驱动力、转向力、刹车力或同时产生驱动力及转向力、刹车力，其轮胎产生的总合的力量在某一负载条件下是一定的。也就是说，当前进急起动造成轮胎打滑时，而此打滑的现象系指轮胎所有的抓地力全部用在驱动力上。因此此时能控制车子转弯的转向力由于力量全部被驱动力使用掉，将会失去使车辆转弯或保持车行方向的转向力，因而会造成车行方向不稳定现象当汽车加速时ASR将滑动力控制在一定的范围内，从而防止驱动轮加速滑动，它的功能一是提高牵引力，二是保持汽车的行驶稳定性。行驶在易滑的路面上，没有ASR的汽车加速时驱动轮容易打滑：如果是后驱动的车容易甩尾，如果是前驱动的车易方向失控。有ASR时，汽车在加速时就不会有或者说能减轻这种现象，即：在转弯时，如果发生驱动轮打滑会导致整个车辆向一侧偏移。当有ASR时，就会使车辆沿着正确的路线转向汽车的牵引力控制可以通过减少节气门开度来降低发动机功率或者由制动器控制和轮打滑来达到目的。装有ASR的汽车综合这两种方法来工作。当汽车行驶在易滑的路面上时，没有ASR的汽车加速时驱动轮容易打滑，如果是后驱动轮打滑，车辆容易甩尾，如果是前驱动打滑，车辆方向容易失控。有ASR时，汽车在加速时就不会有或能够减轻这种现象。在转弯时，如果发生驱动轮打滑会导致整个车辆向一侧偏移，当有ASR时就会使车辆沿着正确的路线转向。总之，ASR可以最大限度利用发动机的驱动力矩，保证车辆起动、加速和转向过程中的稳定性车轮转速传感器，用来跟踪每一车轮的运动状态；方向盘转角传感器，用来传感方向盘的转角；横摆角速度传感器，用来记录汽车绕垂直轴线转动的所有运动；侧向加速度传感器，用来检测转向行驶时离心力的大小；车轮位移传感器，用来测量车轮和车身相对位置的变化。这些传感器的核心部分是横摆角速度传感器，这是因为汽车的横摆角速度和方向盘转角的比值是反应汽车转向行驶品质的一个重要参数。位移传感器的信号传给电子控制装置，用来控制半主动悬架，改善汽车的接地性能。其它传感器则把汽车每一瞬时的运动状态的信息传给电子控制装置，使之与理想的运动状态相比较，一旦汽车偏离了理想的路线，它就会在极短的时间内采取纠正措施，给制动控制系统或发动机控制系统发出相应的指令，维持汽车在理想的路线上行驶。ASR与ABS的区别在于，ABS是防止车轮在制动时被抱死而产生侧滑，而ASR则是防止汽车在加速时因驱动轮打滑而产生的侧滑，ASR是在ABS的基础上的扩充，两者相辅相成。现在ASR还只安装在一些高档车上面，但是因为ASR与ABS包含着性能及技术上的贯通，所以有望近几年ASR变得与ABS一样普及。ASR连接着一个电子传感器，它可以探测到从动轮速度低于驱动轮(

这是打滑的特征)，这时它就会发出一个信号，通过调节

点火时间、减小气门开度、减小油门、降挡或制动车轮等手段让车轮

不再打滑。ASR对汽车行驶稳定性加速性、爬坡能力有显著的提高，

以前只是在豪华轿车上才有安装，不过现在许多普通轿车上也有了。为了防止车辆在滑转情况下抱死或者甩尾碰撞，ABS与ASR经常相伴出现，同时安装这两个系统，车辆的安全性能会得到更大幅度

的提高。ASR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(牵引力控制

系统)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，ASR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，防止车辆失控甩尾而产生侧面碰撞

。

第三章

电子稳定程序控制系统(E

S

P)电子稳定程序系统(ESP)是英文ElectronicStabilityProgram的缩写，中文译成"电子稳定程序"。它综合了ABS(防抱死制动系统)、BAS(制动辅助系统)和ASR(加速防滑控制系统)三个系统，功能更为强大。一组系统通常是支援ABS及ASR(驱动防滑系统，又称牵引力控制系统)的功能。它通过对从各传感器传来的车辆行驶状态信息进行分析，然后向ABS、ASR发出纠偏指令，来帮助车辆维持动态平衡。ESP可以使车辆在各种状况下保持最佳的稳定性，在转向过度或转向不足的情形下效果更加明显。ESP一般需要安装转向传感器、车轮传感器、侧滑传感器、横向加速度传感器等。ESP可以监控汽车行驶状态，并自动向一个或多个车轮施加制动力，以保证车子在正常的车道上运行，甚至在某些情况下可以进行每秒150次的制动。如今ESP有3种类型:能向4个车轮独立施加制动力的四通道或四轮系统;能对两个前轮独立施加制动力的双通道系统;能对两个前轮独立施加制动力和对后轮同时施加制动力的三通道系统。折叠当汽车发生转向不足时(左)，车身表现为向弯外推进，此时ESP系统将通过对左后轮的制动来遏制车辆陷入险境;而当汽车发生转向过度时(右)，此时ESP系统则通过对右前轮的制动来纠正危险的行驶状态。ESP可以实时监控汽车行驶状态，必要时可自动向一个或多个车轮施加制动力，以保持车子在正常的车道上运行，甚至在某些情况下可以进行每秒150次的制动，而且它还可以主动调控发动机的转速并可调整每个轮子的驱动力和制动力，以修正汽车的过度转向和转向不足。ESP还有一个实时警示功能，当驾驶者操作不当和路面异常时，它会用警告灯警示驾驶者。在ABS、BAS及ASR三个系统的共同作用下，ESP最大限度地保证汽车不跑偏、不甩尾、不侧翻。据统计，有25%导致严重人员伤亡的交通事故是由侧滑引起的，更有60%的致命交通事故是因侧面撞击而引起的，其主要原因就是车辆发生了侧滑，而ESP能有效降低车辆侧滑的危险，从而降低交通事故的数量以拯救生命。当前ESP主要应用于一些高端车型，如奔驰、奥迪等，在欧盟地区，新车ESP装备率已达35%，而国内的新车ESP系统装备率还只有3%，随着人们对车辆安全性的要求日益提高，ESP将会被越来越多的车辆所应用。高速行驶时的车辆在遇到外部意外情况时(如汽车前方突然出现障碍物等)，

将使汽车处于危险境界，这时就无法保证汽车的安全性这时最易发生车辆由于转向失准造成车辆滑移侧向碰撞或者翻滚

碰撞。电子稳定程序ESP(Electronic

Stability

Programe

)，即车辆稳定控制系统，是改善汽车行驶性能的一种控制系统。该控制系统分成两个系统：一个系统在制动系统中；另一个系统在驱动传动系统中。利用与ABS系统一起的综合控制可防止汽车在制动时车轮抱死；利用ASR系统可阻止汽车在起步时驱动轮滑转。只要汽车在行

驶时不超出物理极限，ESP是兼有防止汽车转向时滑移、不稳定和侧向驶出车道的综合功能。

E

S

P作原理：

ABS系统就是要防止在车辆加速或制动

时出现我们所不期望的纵向滑移而ESP就是要控制横向滑移。他是各种工况下的一个主动安全系统，处理各种异常情况，减轻驾驶员的精神紧张及身体疲劳。只要ESP识别出驾驶员的输入与车辆的实际运动不一

致，它就马上通过有选择的制动发动机干预来稳定车辆。ESP首先通过方向盘转角传感器及各车轮转速传感器识别驾驶员转

弯方向(驾驶员意愿)。ESP通过横摆角速度传感器，识别车辆绕垂

直于地面轴线方向的旋转角度及侧向加速度传感器识别车辆实际运

动方向。ESP对危急驾驶情况作出反应前，必须获得两个问题的应答。

E

S

P有如下功能：

1．躲避前方突然出现的障碍物

①紧急制动，猛打方向盘，车辆有转向不足倾向②ESP工作，增加左后轮制动压力，车辆按照转向意图行驶。③恢复正常的行驶路线，车辆有转向过度的倾向，在左前轮施加制动力。④车辆保持稳定。

2．在急转弯车道上高速行驶

①车辆有甩尾倾向。自动在右前轮上施加制动力。②车辆保

持稳定。③车辆有甩尾倾向。自动在左前轮上施加制动力。④车辆保持稳定。

3．在地面附着力不同路面行驶

①车辆表现出转向不足的趋势，即将跑偏。ESP发挥作用，增加后右轮制动力的同时，降低发动机输出扭矩。②从湿滑路面驶入干燥路段，车辆保持稳定

。在从下几个方面改善汽车行驶安全性(1)扩大了汽车行驶稳定性范围在汽车的各种行驶状况下，

如全制动、部分制动、车轮空转、驱动、滑行和负载变化，仍可保持汽车在车道中行驶

。

(2)扩大了汽车在极端情况时的行驶稳定性，如在恐惧和惊恐

的情况下要求驾驶员特别的转向技巧，从而降低了汽车甩尾的危险。

(3)在各种情况下，通过ABS、ASR系统和发动机倒拖转矩控制(在发动机制动力矩过高时可自动的提高发动机转速)；还可进

一步利用轮胎与路面间的附着潜力，从而可缩短制动距离、增大牵引

力、改善汽车的操纵性和行驶稳定性

。

第四章

汽车自动防撞系统汽车自动防撞系统，是防止汽车发生碰撞的一种智能装置。它能够自动发现可能与汽车发生碰撞的车辆、行人、或其他障碍物体，发出警报或同时采取制动或规避等措施，以避免碰撞的发生。汽车

自动防撞系统组成部分

(1)信号采集系统：采用雷达、激光、声纳等技术自动测出本车速度、前车速度以及两车之间的距离

；

(2)数据处理系统：计算机芯片对两车距离以及两车的瞬时相对

速度进行处理后，判断两车的安全距离，如果两车车距小于安全距

离，数据处理系统就会发出指令

；

(3)执行机构：负责实施数据处理系统发来的指令，发出警报

，

提醒司机刹车，如司机没有执行指令，执行机构将采取措施，比如关

闭车窗、调整座椅位置、锁死方向盘、自动刹车等。自动防撞前方障碍物的性能：当汽车行使前方出现障碍物并对本车行使安全构成威

胁时，汽车自动防撞器能实施自动报警、自动减速、自动制动，最终使汽车与障碍物避免相撞。对后车追尾碰撞的提前预警性能：汽车自动防撞器在工作状态下，后刹车灯提前点亮。提醒后车司机注意，同时本车给后车留出一定的制动距离，以此避免后车追尾。

技术性能

制动性能：不改变愿车的结构，不影响原车的制动性能。安装了汽车自动防撞系统制动性能比愿车制动性能更优越。

自动防撞前方障碍物的性能：当汽车行使前方出现障碍物并对本车行使安全构成威胁时，汽车自动防撞器能实施自动报警、自动减速、自动制动，最终使汽车与障碍物避免相撞。

对后车追尾碰撞的提前预警性能：汽车自动防撞器在工作状态下，后刹车灯提前点亮。提醒后车司机注意，同时本车给后车留出一定的制动距离，以此避免后车追尾。

起步、加速、超车性能：安装了汽车自动防撞系统，不影响愿车的起步、加速、超车性能。当汽车自动防撞系统工作避免事故发生后，本车自动恢复到初始状态，不影响原车的起步、加速、超车性能。

开启和关闭性能：汽车自动防撞系统可根据驾驶人员的需要，开启或关闭。

高集成化、高智能化、高适应性：集声、光、电、机多方面的高科技组合。智能化的处理器，识别处理指令速度远远高于人脑的最快反映速度。适用于各种类型汽车的安装。

汽车自动防撞器的研发现状

该系统以行人侦测刹车功能为核心，结构为整合在车头水箱护罩中的全新高科技双模雷达、安装在车室后视镜背面的摄影机、以及中央控制装置

。CWAB的工作原理是通过车头部的雷达监测前方交通状况，当紧急状况可能发生时(比如正前方有行人经过)，驾驶员会先听到警示声响、同时看见投射在挡风玻璃上的红色闪烁灯光，为了确实提醒驾驶员立即采取行动，闪烁灯光还