毕业论文汽车主动安全系统方案

/冶金科技职业学院毕业论文题目：汽车的主动安全与被动安全专业年级：汽车检测与维修(09汽修班)学生：周伟学号：0911043035指导教师：婕完成时间：2011年11月6日汽车的主动安全与被动安全摘要随着社会进步，科技发展，生活水平提高，汽车作为人们的代步工具开始走入平常百姓的家庭，尤其是城市化的加快，越来越多的汽车出现在我们身边，交通安全问题越来越凸显，各种安全隐患被无形放大，人们的生命安全也面临着更加严峻的挑战。传统的汽车安全措施并不能有效解决交通事故的发生，目前，汽车安全理念也在逐渐发生变化，随着科技的进步，汽车的安全被细化，目前汽车安全分为主动安全、被动安全两种念。关键词：主动安全；被动安全；安全新技术；上世纪60年代，美国要求所有车辆强制安装安全带被写入法律。现在，另一项重要的安全装备也被美国国家公路交通安全管理局列为强制安装配置———车身电子稳定控制系统。有专家预测，到2011年，在美国仅这一项技术每年就可挽救1万人的生命。不仅如此，现在越来越多技术都被集成到汽车中，来提高行驶的安全性。汽车的安全配置已经不再是安全带这样单一的配件，更多的配件和电控系统被集成起来，形成互不一样但又互相交叉的综合系统。汽车安全技术已经开始渗透到汽车的各个部分，请大家看下面的详细介绍。汽车被动安全一、什么是被动安全：被动安全是指汽车在发生事故以后对车乘员的保护，如今这一保护的概念以与延伸到车外所有的人甚至物体。由于国际汽车界对于被动安全已经有着非常详细的测试细节的规定，所以在某种程度上，被动安全是可以量化的。被动安全装置，则是在车祸意外发生，车辆已经失控的状况之下，对于乘坐人员进行被动的保护作用，希望透过固定装置，让车室的乘员，固定在安全的位置，并利用结构上的导引与溃缩，尽量吸收撞击的力量，确保车室乘员的安全。二、主要被动安全技术：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。预紧过程预紧式安全带的特点是当汽车发生碰撞事故的一瞬间，预紧式安全带中起主要作用的\o"卷收器"卷收器与普通安全带不同，除了普通卷收器的收放织带功能外，还具有当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，因此它还有\o"控制装置"控制装置和预拉紧装置。控制装置分有两种：一种是\o"电子式控制装置"电子式控制装置，另一种是\o"机械式控制装置"机械式控制装置。预拉紧装置则有多种形式，常见的预拉紧装置是一种爆燃式的，由\o"气体引发剂"气体引发剂、气\o"体发生剂"体发生剂、导管、\o"活塞"活塞、绳索和驱动轮组成。当汽车受到碰撞时预拉紧装置受到激发后，密封导管底部的气体引发剂立即自燃，引爆同一密封导管的气体发生剂，气体发生剂立即产生大量气体膨胀，迫使活塞向上移动拉动绳索，绳索带动驱动轮旋转号驱动轮使卷收器卷筒转动，织带被卷在卷筒上，使织带被回拉。最后，卷收器会紧急锁止织带，固定乘员身体，防止身体前倾避免与方向盘、仪表板和玻璃窗相碰撞2.乘员头颈保护系统（WHIPS）WHIPS一般设置于前排座椅。当轿车受到后部撞击时，头颈保护系统会迅速充气膨胀起来，其整个靠背都会随乘坐者一起后倾，乘坐者的整个背部和靠背安稳地贴近在一起，靠背则会后倾以最大限度地降低头部向前甩力量，座椅的椅背和头枕会向后水平移动，使身体的上部和头部得到轻柔、均衡地支撑与保护，以减轻脊椎以与颈部所承受的冲击力，并防止头3.安全气囊分布在车前方（正副驾驶位），侧方（车前排和后排）和车顶三个方向。在装有安全气囊系统的容器外部都印有（SupplementalInflatableRestraintSystem，简称SRS)的字样，直译成中文，应为“辅助可充气约束系统”。旨在减轻汽车碰撞后，乘员因惯性发生二次碰撞时的伤害程度。做为车身被动安全性的辅助配置，日渐受到人们的重视。当汽车与障碍物碰撞后，称为一次碰撞，乘员与车构件发生碰撞，称为二次碰撞，气囊在一次碰撞后、二次碰撞前迅速打开一个充满气体的气垫，使乘员因惯性而移动时“扑在气垫上”从而缓和乘员受到的冲击并吸收碰撞能量，减轻乘员的伤害程度。安全气囊可将撞击力均匀地分布在头部和胸部，防止脆弱的乘客肉体与车身产生直接碰撞，大大减少受伤的可能性。安全气囊对于在遭受正面撞击时，的确能有效保护乘客，即使未系上安全带，防撞安全气囊仍足以有效减低伤害。据统计，配备安全气囊的车发生正面碰撞时，可降低乘客受伤的程度高达64%，甚至在其中有80%的乘客未系上安全带！至于来自侧方与后座的碰撞，则仍有赖于安全带的功能。此外，气囊爆发时的音量大约只有130分贝，在人体可忍受的围；气囊中78%的气体是氮气，十分安定且不含毒性，对人体无害；爆出时带出的粉末是维持气囊在折叠状态下不粘在一起的润滑粉末，对人体亦无害。4.安全车身设计优良的车身结构是被动安全的主要课题。有研究表明，在道路交通事故中，绝大部分的碰撞能量被车身所吸收。安全车身的表现形式是车室结构坚固，在发身事故时变形量极小，充分保证部乘员的生存空间；同时，车身前后能在碰撞时变形以吸收能量，减轻乘员受到的冲击。最新的安全带增加了预紧装置和限力保护措施，即当传感元件探测到碰撞发生时，预紧器通过爆破能量（比安全气囊的爆破能量小很多，因此后文中把安全气囊当做惟一先释放能量的装置）把安全带收紧，使安全带的吸能时间和距离得到延长。限力保护是在乘员受到压迫极限的时候适当放松安全带，避免不必要的伤害发生。5.智能安全气囊安全气囊的工作原理是：当汽车前部遭受一定力量的撞击后，安全系统就会引发某种类似小剂量炸药爆炸的化学反应，隐藏在方向盘的安全气囊就在瞬间充气弹出，在车人员的身体由于惯性作用向前冲撞即将撞上车上设备之前起到铺垫作用，以减轻身体所受到的撞击力。由于在事故发生的一瞬间必须完成铺垫功能，因此气囊必须以极快的速度弹出。这三、被动安全性的新技术：1)能承受碰撞吸收能量的车身与车门进一步改善能承受正面与侧面碰撞并吸收能量的车身,改进车门设计,增加横梁,使其能有更好的防侧撞能力,采用中间有泡沫充填物的夹层钢板等。2)侧边安全气囊在头枕与椅背的侧方布置侧边安全气囊,当发生侧面碰撞时,气袋即膨胀吸收侧撞能量,保护乘员的安全。3)乘员保护系统当预测到事故不可避免时,中央微机控制系统,便指令安全带收紧,使座椅沿滑轨向后移动,使收缩型方向柱收缩到仪表板,使气袋投入工作。4)紧急门锁释放装置当车辆发生碰撞,传感器已确认发生碰撞,系统能立即释放门销,让车门能迅速打开。5)灭火系统发动机室传感器检测出火情后,即起动灭火装置自动灭火,如装置失灵,则发动机罩自动释放开,可从外面灭火。6)行车记录仪类似飞机上的黑匣子,可以记录事故发生瞬间前后操作车辆和环境的多种信息,而且可以再现导致事故的发展过程,可以分析事故原因,为以后预防提供可靠资料。7)紧急事故自动通报系统通过该系统车辆与负责交通管理的无线电台与时联系,电台可以获知发生事故的车辆的位置、事故与乘员受伤害的主要情况,可以通知有关部门与人员与时前往事故地点,进行救援工作。如福特汽车公司的RescueCar技术可在碰撞事故发生后立刻向有关部门报告，并在救援人员赶赴现场的途中转发伤员身体方面的重要信息汽车主动安全一、什么是主动安全：主动安全是指尽量自如的操纵控制汽车的安全系统措施。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。主动安全体系大致包括以下几种系统。二、汽车主动安全技术：ABS（防抱死制动系统）它通过传感器侦测到的各车轮的转速，由计算机计算出当时的车轮滑移率，由此了解车轮是否已抱死，再命令执行机构调整制动压力，使车轮处于理想的制动状态（快抱死但未完全抱死）。对ABS功能的正确认识：能在紧急刹车状况下，保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。EBD（电子制动力分配系）它必须配合ABS使用，在汽车制动的瞬间，分别对四个轮胎附着的不同地面进行感应、计算，得出摩擦力数值，根据各轮摩擦力数值的不同分配相应的刹车力，避免因各轮刹车力不同而导致的打滑，倾斜和侧翻等危险。ESP（电子稳定程序）它实际上也是一种牵引力控制系统，与其它牵引力控制系统比较，ESP不但控制驱动轮，而且控制从动轮。它通过主动干预危险信号来实现车辆平稳行驶。如后轮驱动汽车常出现的转向过多情况，此时后轮失控而甩尾，ESP便会放慢外侧的前轮来稳定车子；在转向过少时，为了校正循迹方向，ESP则会放慢后轮，从而校正行驶方向。EBA（紧急刹车辅助系统）电脑根据刹车踏板上侦测到的刹车动作，来判断驾驶员对此次刹车的意图，如属于紧急刹车，则指示刹车系统产生更高的油压使ABS发挥作用，从而使刹车力更快速的产生，缩短刹车距离。LDWS(车道偏离预警系统）该系统提供智能的车道偏离预警，在无意识（驾驶员未打转向灯）偏离原车道时，能在偏离车道0.5秒之前发出警报，为驾驶员提供更多的反应时间，大大减少了因车道偏离引发的碰撞事故，此外，使用LDWS还能纠正驾驶员不打转向灯的习惯，该系统其主要功能是辅助过度疲劳或长时间单调驾驶引发的注意力不集中等情况。TRC(牵引力控制系统)TRC是防止车辆起步或加速时车轮发生空转的装置。在冰雪等湿滑路面上，车辆急起步或急加速时，车轮容易发生空转。TRC能够通过传感器感知车辆在起步或行使过程中驱动轮发生空转的情况，控制驱动轮制动油压以与发动机的动力输出，提供最恰当的驱动力，防止驱动轮发生空转，提高在湿滑路面上的行驶安全性。VSC(车身稳定控制系统)前轮侧滑对各车轮轮胎进行适当制动，使车朝向侧。同时控制发动机出力，使车辆不会冲出车道。后轮侧滑对轮侧轮胎进行制动，使车朝向同时控制发动机出力，使车身稳定。8．刹车辅助系统作为辅助制动操作系统，刹车辅助系统可以在紧急情况下提高刹车的制动力。根据作用于刹车踏板的速度和力量，系统可以判断出该刹车属于哪一类的制动。当系统判断为紧急刹车时，即使驾驶员踩刹车的力量很弱，系统也能通过自动控制发生大的制动力。9.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。驾驶者可以通过车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。10.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与驻车时，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：通用别克君越车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与儿童和动物。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，然后反映在车屏幕上，从而帮助您倒车或挂接拖车。11.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系统。通用别克君越不仅在点火钥匙上加入PasskeyIII安全防盗系统，还针对后行箱结构进行了改进，变为遥控开启无锁芯防盗模式，大大减低了被盗被撬的几率，给车主财产方面的最大保护。自动巡航技术启动巡航系统，汽车就会保持一个固定速度自动前进，不用再踩油门。这样可以减轻驾驶员长途行驶的疲劳，最适合在高速公路上使用。但一遇有情况，必须立即刹车减速以防止事故发生，因此，司机必须随时准备刹车，采取刹车动作以后，巡航系统自动失去功能，必须重新加速后再次设置巡航速度。新型巡航系统则具有高度智能化功能，能够自动调整车速。装上新巡航系统的汽车在街道上行驶时，驾驶员可以将脚远远地搁在一边，车辆可自动减速、加速，仿佛有一位看不见的驾驶员在为你驾驶。人眼看得见的，自动巡航系统能察觉，就是驾驶员看不到的东西，它同样也能发现。它携带的GPS定位系统会时时提醒自动巡航系统近一平方公里围可能突然出现的物体。12.一体化底盘控制系统新型一体化底盘控制系统的功能，就是让驾驶员在急速行驶或转弯的汽车中不会撞得头破血流或被甩出车外。通过中央底盘控制器，将制动、悬挂、转向、动力传动等控制系统进行“电子化连接”，通过复杂的控制运算，对各个系统进行协调，使车辆整体性能和稳定性达到最佳水平，减少颠簸和快速转向时离心力造成的冲撞。13.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。三、主动安全性的新技术:1）检测路面与环境状况系统使用传感器或摄像机检测路面状态(干燥、潮湿或冰雪,有无障碍物等);检测周围车辆与障碍物的距离,车辆的相对速度;检测周围行人与交通状况,夜间则用红外线监视系统在显示屏上指示行人状况。这些检测不断地给驾驶员提供信息或者危险状态警告等。2)打瞌睡警告与唤醒系统使用安装在驾驶员前仪表板处的小型摄像机与夜间使用红外线扫描装置,监视驾驶员的脸部表情变化,通过微机处理,判别驾驶员是否打瞌睡。当驾驶员注意力不集中,处于危险状态时,即发出警告响声,同时还会由空调系统中自动散发出具有提神效果的香气。3)高适应性定速巡航系统定速巡航功能启动后,该系统能根据前方车辆速度与后方车辆的距离,自动减速或加速。该系统比传统的增加了路面状态感知系统,并用性能更高的微机控制刹车系统与调节发动机的供油量。4)紧急制动先期警告系统一般驾驶员在紧急制动时,脚由加速踏板移到制动踏板时约需0.8s。这一系统可以监视驾驶员紧急制动的先期动作,当加速踏板弹回的加速度达到一定值时,制动灯即亮起,警告后边车辆驾驶员,使后车驾驶员多0.8s对前边车辆状况的反应。配备该系统能减少车辆的追尾现象。5)火灾隐患或轮胎气压过低的警报系统该系统能在发生火灾的早期与轮胎气压过低时,给驾驶员发出警告信号,以便与早消除隐患。6)智能前大灯随转系统智能前大灯随转系统(IntelligentAdaptiveFronLightingSystem)是在采用防眩玻璃、异型前照灯等措施之外，视觉方面除了根据各种行驶状况，提供更加便于观察前方道路的灯光。AFS系统可以根据转弯角度和行驶速度，自动地将近光束和曲光灯的照射轴向左右两侧调节，使驾驶员在夜间行车转弯时更容易看清前方的路况，提高了行车安全。7)主动行驶安全系统该系统也称为行驶动力学调节系统,不仅能保持和改进ABS和ASR的基本作用,即汽车在纵向动力学临界状态下的稳定作用;而且在汽车各种工作状态下,都能明显地减小侧滑危险,即在横向动力学临界状态下,也能起到稳定作用。以牵引力控制系统(TCS)为例，TCS(TractiOnCOntrOlSystem)又称驱动防滑系统。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，在冰雪等光滑路面上还会使方向失控而发生危险。因此需要对其牵引力进行控制。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、喷油器开闭时间、减小气门开度，从而降低发动机转速以减小输出扭矩。或控制降挡与制动车轮，从而使车轮不再打滑。TCS可以提高汽车行驶稳定性，提高加速性，提高爬坡能力。再比如电子稳定装置(ESP)ESPfElectronicStablityProgram)实际上也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。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。该系统具有支援ABS与TCS的功能。它通过各传感器传来的车辆行驶状态信息的分析，向ABS、TCS发出纠偏指令，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。有研究表明，ESC技术使美国每年降低了5000～8000个交通死亡人数，在紧急情况下，驾驶员控制汽车的能力提高了34％。8)卫星定位导行系统该系统可以向驾驶员提供有关交通信息,如该车行驶时的所在位置,前进路线通事故与堵塞情况等。指导驾驶员如何按最佳路线行驶,以便顺利到达目的地。该系统可提高交通运输效率,使驾驶轻松,有助于交通安全。9)主动防撞技术主动防撞技术是汽车主动安全领域的一个重要研究方向。其原理是采用雷达、红外线等多种方式来监测车辆周围的道路交通状况，一旦发现有两车相撞的危险时，就会给驾驶员发出提醒信号，或者自动采取制动、转向等措施来避免碰撞。近年来在主动安全技术研发方面屡创佳绩的日产公司最近就推出了2项车辆主动防撞技术，它们分别是侧面碰撞预防与追尾碰撞预防，用来强化日产旗下车型对于乘员的保护性能。这2项技术与之前推出的车道偏离警示系统与车距控制辅助系统相配合，可以很好地体现日产公司“安全屏障”的安全理念，为车辆与乘员提供多角度的保护。侧面碰撞预防技术是在汽车车身的侧面装上传感器，当邻道有车时，如果驾驶员开始变道，就会以图像和声音发出警示的同时，通过分别控制每个车轮的制动器产生车辆的回转力，帮助驾驶员驾驶车辆不接近邻道车辆。至于追尾碰撞预防技术，则是通过车尾的传感器来监测后方的情况，若是感应器检测到后方来车有可能追尾的话，会自动发出声音警告驾驶者，或是暂时接管制动系统的控制来避免被追尾。近年来，日产公司在主动安全技术领域成果颇丰，开发了很多世界首创的主动安全技术，对降低道路交通事故伤害起到了很好的效果。10)安全的行驶方向控制系统当车辆偏离正确行驶路线时,该系统摄像机摄取到白色路线标志的信号不正常,便警告驾驶员或自动地回到原来路线。当车辆要改变路线时,则会提醒后边车辆注意,以免发生相撞事故。11)转弯减速调节系统当车辆行驶遇到弯道时,由于驾驶员对道路不熟悉,或者注意力不集中,或者车速太高,经常发生车辆撞上路标或者翻车事故。转弯减速调节系统可检测转弯车辆经由路面的转弯半径与曲率,并相应地使车辆速度减低。现代汽车安全技术的发展趋势汽车安全设计要从整体上来考虑，不仅要在事故发生时尽量减少乘员受伤的机率，而且更重要的是要在轻松和舒适的驾驶条件下帮助驾驶员避免事故的发生。现代汽车的安全技术包括主动安全技术和被动安全技术两方面。而被动安全技术和主动安全技术是保证汽车乘员安全的重要保障。过去，汽车安全设计主要考虑被动安全系统，如设置安全带、安全气囊、保险杠等。现在汽车设计师们更多考虑的则是主动安全设计，使汽车能够主动采取措施，避免事故的发生。在这种汽车上装有汽车规避系统，包括装在车身各部位的防撞雷达、多普勒雷达、红外雷达等传感器、盲点探测器等设施，由计算机进行控制。在超车、倒车、换道、大雾、雨天等易发生危险的情况下随时以声、光形式向驾驶员提供汽车周围必要的信息，并可自动采取措施，有效防止事故发生。另外在计算机的存储器还可存储大量有关驾驶员和车辆的各种信息，对驾驶员和车辆进行监测控制。例如，根据日本政府“提高汽车智能和安全性的高级汽车计划”，由日本丰田公司研制成功的“丰田高级安全汽车”即具有驾驶员瞌睡预警系统、轮胎压力监测警告系统、发动机火警预报系统、前照灯自动调整系统、盲区监控系统、汽车间信息传输系统、道路交通信息引导系统、自动制动系统、紧急呼叫(SOS)停车系统、灭火系统以与各向安全气囊系统等，其中有些单项设备已投放市场。汽车100多年的发展史中，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、无视差安全后视镜与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。未来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