第五章车身部分的电子控制

5.1

电子控制安全气囊系统5.2汽车电子防盗系统5.3自适应前照灯系统5.4

汽车夜视系统5.5汽车碰撞警示与预防系统第五章车身部分的电子控制5.1电子控制安全气囊系统5.1.1概述5.1.2安全气囊系统的基本组成5.1.3安全气囊系统工作原理

5.1.4碰撞传感器5.1.5电子控制系统

5.1.1概述

安全气囊(SupplementalRestraintSystem，SRS)，也称辅助乘员保护系统。

它是一种当汽车遇到冲撞而急剧减速时能很快膨胀的缓冲垫，可以保护车内乘员不致撞到车厢内部，是一种被动安全装置，具有不受约束、使用方便和美观等优点。

近年来随着世界汽车市场的竞争愈演愈烈，以及安全气囊制造成本的降低，以往只在高档轿车作为选装件的安全气囊，现已逐步发展到作为标准件安装到一些小型、紧凑型轿车上。安全气囊的类型：

1.根据碰撞类型的不同，分正面碰撞防护安全气囊和侧面碰撞防护安全气囊及顶部碰撞防护安全气囊；

正面碰撞防护安全气囊在轿车有较高的安装率。已成为基本安全配置。

实际交通事故统计表明，安全气囊与三点式安全带配合使用，对正面碰撞事故中的乘员具有更好的保护效果。2.按照安全气囊安装数目，分为单气囊系统(只装在驾驶员侧)和双气囊系统(驾驶员侧和副驾驶员侧各有一个安全气囊)和多气囊系统（除正面气囊外还安装有侧气囊或顶气囊）多种。3.按照安全气囊的触发传感器，分为电子式和机电式两种。5.1.2安全气囊系统的基本组成安全气囊系统主要由传感器、气囊组件、气体发生器、电控装置(ECU)等组成,如图所示。安全气囊工作过程5.1.3安全气囊系统工作原理

当汽车遭受前方一定角度内的碰撞时，安装在汽车前部和SRSECU内部的碰撞传感器都会检测到汽车突然强减速的信号，并将信号输入SRSECU，判断是否发生碰撞。安全气囊工作过程

当汽车遭受碰撞且减速度达到设定值时，SRSECU发出控制指令将气囊组件中的点火器(电雷管)电路接通，引爆使点火剂(引药)受热爆炸。气体发生剂释放出大量氮气鼓起空气囊。5.1.4传感器

1碰撞传感器

传感器按其功能可分为碰撞传感器和保险传感器两种，碰撞传感器负责检测碰撞的激烈程度。保险传感器，也称触发传感器，其闭合的减速度要稍小一些，起保险作用，防止因碰撞传感器短路而造成误膨开。

如果汽车以40km/h的车速撞到一辆停放的同样大小的汽车上，或以不低于20km/h的车速迎面撞到一个不可变形的固定障碍物上，碰撞传感器、保险传感器便都会动作，气囊将膨开。轨道钢球加速度（机械式）传感器压电加速度（电子式）传感器由应变电阻传感器

机械型保险传感器(2)保险传感器（b)电子型5.1.5电子控制系统5.1.6气囊组件气囊组件主要由气体发生器、点火器、气囊、饰盖和底板组成。驾驶员侧气囊组件位于方向盘中心处，乘客侧气囊组件位于仪表板右侧手套盒的上方。

气体发生器又称充气器，用于在点火器引爆点火剂时，产生气体向气囊充气，使气囊膨开。气体发生器用专用螺栓和专用螺母固定在气囊支架上，装配时只能用专用工具进行装配。5.2汽车电子防盗系统5.2.1概述5.2.2汽车防盗系统的组成与分类5.2.3中央控制门锁的组成与分类5.2.1概述

汽车防盗技术已经与安全、环保、节能一起被列为汽车技术发展的四大课题。车辆防盗系统的功能主要包括以下三方面：防止非法进入汽车，既车锁工作的可靠性；防止破坏或非法搬运汽车，既发动机的防盗性；防止汽车被非法开走，既汽车的防盗报警功能。按汽车防盗设备的结构与功能可分为四大类：机械式防盗锁、电子式防盗产品、电子控制防盗系统和网络式(GPS)防盗技术。

其中电子防盗系统是应用最广泛的汽车防盗设备，也是发展的主流方向。作为车辆管理性防盗系统的网络式(GPS)防盗技术也在处于试用阶段。1汽车电子防盗系统汽车电子防盗系统，它具有特殊诊断功能，即合法使用者在读取钥匙保密信息时，能够得到该防盗系统的历史信息。

其基本原理是用密码钥匙锁住汽车的马达、电路和油路，在没有钥匙的情况下无法启动车辆。

由于数字化的密码重码率极低，而且要用密码钥匙接触车上的密码锁才能开锁，杜绝了被扫描的弊病。

它不仅比以往的电子防盗系统更有效地起到防盗作用外，还具有其他先进之处：它采用的独特射频识别技术(RFID)可以保证系统在任何情况下都能正确识别驾驶者，在车主接近或远离车辆时可自动识别其身份，自动打开或关闭车锁；

2网络式(GPS)防盗技术

该系统由GPS卫星定位系统及车载终端及GSM通信网络组成。

监控中心通过定位卫星对全国范围内安装移动GPS终端设备的车辆实行不间断、高精度的定位，利用GSM网络的短信息平台作为通信媒介来实现信息的传输。

当车辆遭受到非正常启动或人为破坏，车辆就会通过GSM自动报警，系统将报警信息和报警车辆所在位置无声地传送到报警中心，不会引起盗贼的警觉。

车辆报警后，监控中心可以马上显示出该车辆的警示图标和周边情况，以便指挥有关人员协助搜寻。

还可以通过车载移动电话监听车内声音，必要时可以通过手机关闭车辆油路、电路并锁死所有门窗。

如果GPS防盗器被非法拆卸，那么它会自己发出报警信息，报警台很快就能准确判断车辆方位。5.2.2汽车防盗系统的组成

最基本的汽车防盗系统如图1所示，通常包括三个部分：报警启动/解除操作部分、控制电路部分、执行机构部分。图1汽车防盗系统的组成

防盗系统始终工作在警戒状态中，一经检测不到进入者，或驾驶者的密匙合法性，或遇搬动汽车等异常时，防盗控制ECU向执行机构部分发出命令，一方面要求其发出报警信号，包括尖锐的警示声音和灯光闪烁，另一方面要求其阻止启动机和发动机运转，使汽车失去运动能力。1中央控制门锁

随着对汽车安全性、可靠性和方便性要求的不断提高，现在一些中高档轿车都配置了中央控制门锁。

这种门锁系统是在电动门锁的基础上采用计算机控制技术发展而来的，能够区分正常打开车门与非法打开车门。

中央控制门锁系统是由微机根据各个开关信号控制门锁的开、闭，可使驾驶员更加方便安全地使用汽车。

当驾驶员用钥匙锁定左侧前门时，其他三个车门及行李箱门锁也同时被锁好，打开时可单独开左前车门，也可同时打开所有车门及行李箱门。

中央控制门锁系统主要由门锁开关、门锁继电器及执行机构三部分组成。图3带电容定时装置的门锁开关2无线遥控系统

无线遥控系统也叫无钥匙进入系统(remotekeylessentry，RKE)，由三个功能部件组成：手持遥控发射器、遥控高频接收电路、CPU和执行器驱动电路。遥控高频接收电路和执行器驱动电路分成两个模块，以便于缩小接收电路的体积并与大电流电路分离，可以很灵活地选择安装位置从而优化无线信号接收性能。

无线遥控系统为车主打开门锁提供了一个方便手段，同时，这个系统还可以提供相关的行李箱、灯光和喇叭的控制功能。合法使用者可通过射频遥控进行操作，享受它的便捷和舒适，而非法侵入者却只能面对坚固的机械机构束手无策。

1前照灯的发展

传统使用白炽灯，照度不断有所增加，后又有用卤素车灯提高照度；

20世纪80到90年代，开始应用高强度气体放电灯（highintensitydischargelamp，简称HID）。HID灯与卤素车灯相比，亮度增加了3倍。

LED作为汽车尾灯已经被人们广泛接受。近年来，随着LED亮度的逐渐增加，2003年高亮度LuxeonTM

的市场投放，使LED开始在汽车前照灯领域崭露头角，它以体积小、寿命长、环保、聚焦距离短等优势受到人们普遍的关注和青睐。但以上都仅仅只是提高前照灯的照度。5.3自适应前照灯系统为了在夜间或者是恶劣天气下能达到更好的视觉效果，要求前照灯光线和照区随着不同的驾驶环境而改变。这就需要设计一种灵活的前照灯系统，此系统能根据行车的方向，速度及天气状况的变化自动适应，将前照灯的照度、照向、宽度进行自动调节控制。这就是自适应前照灯照明系统（advancedfrontlightingsystem，AFS）。动态照明系统这一概念是20世纪90年代初提出的，经过10多年的发展，智能化自适应前照灯照明系统AFS正式亮相。该系统可以根据汽车行驶的速度、偏离速率以及转向角等表示汽车运动状态的参量来计算照明的方式。如下图。2自适应前照灯照明系统（AFS）AFS系统是由传感器组、传输通路、电控单元和执行机构组成。由于需要对多种车辆行驶状态做出综合判断，因此AFS系统是一个多输入多输出的复杂的系统。其主要部分包括：（1）前照灯卤素车灯、HID灯或LED灯等；（2）传感器包括角度传感器和速度传感器等。随着速度和方向盘角度的改变，车身高度和倾斜度也会随之改变，传感器将这些参数的变化通过CAN总线传输给电控单元（ECU），电控单元收集所有传感器传来的数据控制执行电机，在理论上给出最合理的光分布，用来改善灯光照明；（3）雾探测器该探测器能应用在恶劣天气尤其是浓雾条件下，给出真实的实际可视距离。自动雾探测器可根据雾浓度大小给出正确的判断，并调整照明方式，以适应恶劣天气，提高雾天驾驶的安全性。3AFS系统的基本组成4AFS系统的控制方式AFS的执行机构是由一系列的电机和光学机构组成的。一般有投射式前照灯，对前照灯垂直角度进行调整的调高电机，对前照灯水平角度进行调整的旋转电机，对基本光型进行调整的可移动光栅，此外还有一些附加灯。电控单元ECU通过CAN总线将各种信息通过中央处理器精确计算后产生输出信号，控制旋转电机对前照灯进行水平旋转，倾斜度信息控制调高电机对前照灯进行垂直旋转。5预瞄型AFS系统（P-AFS）

AFS要实现其功能，必须要从不同的传感器取得不同的车辆行驶信息。如，车速、方向盘转角、车身高度、车身倾斜角度，还必须通过一些特殊的传感器，获取车辆实际转向角度的信息。所以AFS所需获的大部分信息也被其他的控制系统采用，即AFS实际上要和其他的系统共用一些传感器，所以，必须通过CAN局域网总线这一传输通路以后，才能实现这些传感器信息的共享。但传统AFS系统不具备预瞄性，它与驾驶环境无关。而P-AFS系统则与驾驶环境息息相关。它是将近年来出现的增强导航系统信息引入到控制系统，这个导航系统拥有一种算法，它能够识别出当前车辆在地图中的位置，同时从已经计算出的位置能够计算出车前路线的曲率值。使得AFS具有预知功能，它特有的优良性能使得出射的光束偏离道路走向的角度更小。在汽车未进车灯调整区域前就得到预调整。

尽管这些年来汽车照明技术取得不小的进步，但夜间行车的风险仍比白天大得多。而车载夜视系统的出现却解决了这一难题，车载夜视系统给驾驶者带来了极大的安全感。由于安全距离大大扩展，他们可以有更大的制动和反应余地。

一般汽车只能照射100m左右，而夜视系统至少可看到450m以外的路况信息，另外，即使打开汽车前灯也不影响图像的显示，迎面驶来汽车的强烈车灯光也不会使夜视系统致盲。

此外，夜视系统是全天候的电子眼，在雨雪和浓雾天气公路上的物体及路旁的一切也都能尽收眼底，提高了汽车行驶的安全性。

上图是直视效果，下图是夜视效果。5.4

汽车夜视系统（NVS）1汽车夜视系统的作用

汽车厂家无一不把研发的目光注视着汽车夜视这一新产品上。由于价格原因现只在顶级车上使用。先后有BMW、BENZ、美洲豹及皇冠等车上配置了自行研发的汽车夜视系统。汽车夜视仪必然会作为汽车必须配置的产品，汽车夜视仪现在的发展可是迅猛的，仍然遵循着由高端市场向中低端市场渗透的规律在发展着，并且速度极快。

2汽车夜视系统的前景

3汽车夜视系统的分类汽车夜视系统有被动夜视系统和主动夜视系统两种。被动式夜视系统：被动夜视系统是根据红外成像原理工作的，属于被动式红外成像技术。该系统本身不发出任何信号，而是通过一个起摄影作用的传感器来来探测前方物体热量，物体的影像在热传感器上形成热影像，经过处理后由显示给驾驶员。

主动式夜视系统：主动夜视系统采用了集成于前灯的近红外灯，用车载红外敏感摄像机捕捉图像，为驾驶员提供增强的图像显示。它是可供使用的最低成本夜视系统之一。被动式夜视系统价格较高，但不发射红外线对其它车产生影响，主动夜视系统价格低，图像还原性好，但会给对方来车红外线摄像机造成光盲。5.5汽车碰撞警示与预防系统（CWAS)

汽车防碰撞技术主要用在防追尾碰撞系统、侧防系统、倒车雷达三个方面。其中倒车雷达技术比较成熟,成本也比较低,有较广泛的应用;防追尾碰撞系统和侧防系统在世界多个知名汽车制造商也都有成功的研究与应用,但是价格还比较高,未能在中、低档车中推广,还需要进一步完善、降低成本。1倒车雷达汽车在倒车时由于后视镜、后视窗盲区大,而且有时受到照明光线的影响,碰撞事故时有发生。倒车雷达就可以大大避免这种事故,保护车辆及乘客的安全。现在市场上大量应用的倒车雷达是超声波倒车雷达系统。超声波测距的原理是通过超声波发生器发出超声波信号在由接收器连续检测超声波后遇到障碍物反射回来的回波,测出检测到回波和发出声波的时间差。超声波发生器是由两个压电晶片和一个共振板组成。当在其两极加频率等于压电晶片的固有振荡频率脉冲电信号时,压电晶片就会产生共振,并带动共振板振动,从而产生超声波。相反,如果当共振板接收到超声波信号时,将压迫压电晶片作振动,将机械能转换成电能,就成为了超声波接收器。超声波发射与接受交替进行，由ECU进行计算和修正温差得出障碍物距离，显示给驾驶员。利用超声波检测比较迅速、方便、计算简单,易于做到实时控制,并且在测量精度方面满足倒车防碰撞的要求,价格也比较经济,因此得到了广泛的应用。但超声波的传播速度慢,传输延时较大,影响了系统告警的反应速度,超声波测量距离也比较短(在5米左右),不适应高速行驶车辆测距使用。

2侧防系统

侧防系统就是在车辆改道或转弯时检测盲区是否有其它车辆或障碍物,从而避免由此造成的碰撞事故。在国外主要有三种不同的汽车侧防系统:射频侧防系统、微波侧防系统和红外侧防系统。如美国丹佛自动检测公司研制出的一种红外扫描防撞系统。该系统由红外传感器、红外检测器、LED显示器组成。这种扫描侧防系统监测范围大,工作可靠,红外传感器部件朝后安装在汽车尾部,可以监测两侧4-5m以内的盲区。当汽车改变方向或改道时,扫描侧防系统启动工作。当红外传感器部件发射的红外信号被接近的物体反射时,红外接收器检测到反射的红外信号,触发工作系统,使安装在司机旁边的后视镜上的LED发出报警信号。

3车辆防追尾碰撞系统

追尾事故在整个交通事故中占很大的比例,车辆防追尾碰撞系统就是在汽车在有追尾碰撞危险时,能立刻发出警报信号,提醒司机及时处理,并在必要的时候自动启动制动系统,尽量避免交通事故的发生。所以研究一种实时、可靠、适应性好的车辆防追尾碰撞系统是提高车辆安全的一项非常重要的内容。车辆防追尾系统就是在行驶中检测车辆前、后方的车辆或障碍物的信息,如己车的速度、加速度,相关车的速度、加速度,两车之间的距离等参数,用相关的安全距离模型进行追尾碰撞判断,做出不