【正文】 ESP） ， ESP 不但控制驅(qū)動輪，而且控制從動輪。它通過主動干預(yù)危險信號來實現(xiàn)車輛平穩(wěn)行駛。如在轉(zhuǎn)向過少時，為了校正循跡方向， ESP 則會放慢內(nèi)后輪，從而校正行駛方向 。 電子技術(shù)在汽車被動安全性方面的應(yīng)用主要包括： 安全氣囊、安全玻璃、安全座椅、安全帶。 安全氣囊對于在遭受正面撞擊時，的確能有效保護乘客，即使未系上安全帶，防撞安全氣囊仍足以有效減低傷害。 安全帶的作用在于 當汽車發(fā)生碰撞事故的一瞬間，乘員尚未向前移動時 它 會首先拉緊織帶，立即將乘員緊緊地綁在座椅上，然后鎖止織帶防止乘員身體前傾，有效保護乘員的安全。 由于汽車安全技術(shù)的進步日新月異，各個不同的研發(fā)公司所開發(fā)的安全系統(tǒng)種類繁多，功能原理多是大同小異，不可勝數(shù)。本文就汽車的安全性的幾個方面做簡單的介紹和論述。 2 電子技術(shù)在汽車主動安全性方面的應(yīng)用 2 電子技術(shù)在汽車 主動 安全性方面的應(yīng)用 主動安全系統(tǒng)主要通過傳感器搜集汽車各種狀態(tài)及行駛信息，通過由芯片組成的控制模塊對汽車進行控制，提高車輛行駛的穩(wěn)定性，或者在危險到來前提醒駕駛員。ABS、 ASR、 ESP、 ACC 等控制系統(tǒng)就屬于主動安全系統(tǒng) [2]。 防抱死制動系統(tǒng) （ ABS） 汽車在危險的 狀態(tài)下制動時，車輪輪胎與地面的滾動摩擦?xí)?迅速 變?yōu)榛瑒幽Σ?，輪胎幾乎抓不住地面，這種現(xiàn)象叫做抱死。車輪抱死是一種很危險的現(xiàn)象，因為抱死的車輪根本沒有轉(zhuǎn)向躲避危險的能力，為此，汽車專家發(fā)明了防抱死制動系統(tǒng) （ Antilock Brake System， 縮寫為 ABS） 。該系統(tǒng)可及早識別一個或多個車輪的抱死傾向并不再增加制動壓力或降低制動壓力，使車輪不會抱死，汽車受到控制。從而保證汽車安全和快速的制動或使汽車停下來。 防抱死制動系統(tǒng)是汽車主動安全控制系統(tǒng)。由于 ABS 可防止汽 車緊急制動時車輪抱死，因此可以充分發(fā)揮制動器的效能，縮短制動時間和距離；有效防止了緊急制動時的車輛側(cè)滑和甩尾，提高了制動時的行駛穩(wěn)定穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向控制能力；避免了輪胎與地面的劇烈摩擦，減少了輪胎的磨損 [3]。 圖 21 為 ABS 系統(tǒng) 的組成 。 圖 21 ABS系統(tǒng)的組成 圖 21 ABS 系統(tǒng)的組成 1前輪轉(zhuǎn)速傳感器 2制動壓力調(diào)節(jié)裝置 3ABS 電控單元 4ABS 警告燈 5后輪速度傳感器 6停車燈開關(guān) 7制動主缸 8比例分配閥 9制動輪缸 10蓄電池 11點火開關(guān) ABS 的調(diào)節(jié)控制過程一般為：當車輛制動時，車輪轉(zhuǎn)速傳感器檢測車輪轉(zhuǎn)速 信號 ，并將車輪轉(zhuǎn)速信號傳輸至 ECU（ 即 ABS 電控單元 ） ， ECU 按一定的數(shù)學(xué)計算程序， 經(jīng)白城師范學(xué)院本科畢業(yè) 論文 4 分析處理后判斷是否有車輪處于即將抱死拖滑狀態(tài) 。 如果 沒有 車輪即將抱死 拖滑 ， 那么制動壓力調(diào)節(jié)器不工作， 制動 主缸和各制動輪缸相通， 制動輪缸的壓力 繼續(xù) 增大 ，此即ABS 系統(tǒng)的增壓過程 [4]。 如果 ECU 判斷出某一車輪即將抱死拖滑，即刻向制動壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出命令，關(guān)閉制動主缸 及相關(guān)輪缸的通道 ， 使得該輪缸的壓力 不斷 增加，此即 ABS 系統(tǒng)的保壓過程。 如果 ECU 判斷出該車輪仍將要處于抱死拖滑狀態(tài)，它將向制動壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出命令，打開該輪缸與儲液室或儲能器的通道， 使得該輪缸的油壓降低，此即 ABS 系統(tǒng)的減壓過程。 ABS 系統(tǒng)正是根據(jù) ECU 算出的液壓調(diào)節(jié)器的控制信號， 通過重復(fù)地減 少或增加在車輪上的制動壓力來控制車輪的滑移率， 對車輪是否抱死進行控制。 ABS 系統(tǒng)將輪胎的抓地力發(fā)揮到極致，使汽車的制動效能達到了最大的效率 ,可有效縮短制動距離，增加制動時的穩(wěn)定性、改善輪胎的磨損狀況 ， 有效提高汽車行駛的安全性。 驅(qū)動防滑轉(zhuǎn)系統(tǒng) （ ASR） 汽車驅(qū)動防滑系統(tǒng) （ Acceleration Slip Regulation， 簡稱 ASR） 是繼 ABS 后采用的一套防滑控制系統(tǒng)，是 ABS 功能的進一步發(fā)展和重要補充。 ASR 系統(tǒng)和 ABS 系統(tǒng)密切相關(guān)，通常配合使用，構(gòu)成汽車行駛的主動安全系統(tǒng)。 圖 22 為 ASR 系統(tǒng)的組成框圖。 圖 22 ASR 系統(tǒng)的組成 框圖 ASR 也是由傳感器部分、 ECU 和 執(zhí)行器部分組成，傳感器部分包括 車輪輪速傳感器 、 節(jié)氣門開度傳感器 ； ECU 是指 ASR 電控單元；執(zhí)行器部分包括 制動壓力調(diào)節(jié)器 、節(jié)氣門驅(qū)動裝置 。 工作原理 ： 車 輪轉(zhuǎn) 速傳感器將行駛汽車驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)速及非驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦? 電子技術(shù)在汽車主動安全性方面的應(yīng)用 號，輸送給電控單元 ECU， ECU 根據(jù)車速傳感器的信號計算驅(qū)動車輪的滑移率。 若滑移率超限，控制器再綜合考慮節(jié)氣門開度信號、發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號 、轉(zhuǎn)向信號等因素確定控制方式，輸出控制信號，使相應(yīng)的執(zhí)行器動作。這樣便能 使驅(qū)動車輪的滑移率控制在目標范圍之內(nèi) [5]。 ASR 系統(tǒng)就是利用控制器控制車輪與路面的滑移率，防止汽車在加速過程中打滑，特別是防止汽車在非對稱路面或轉(zhuǎn)彎時驅(qū)動輪的空轉(zhuǎn)，以保持汽車行駛方向的穩(wěn)定性 、操縱性和維持汽車的最佳驅(qū)動力以及提高汽車的平順性。 ASR 和 ABS 都是控制車輪和路面的滑移率，以使車輪與地面的附著力不下降，因此兩系統(tǒng)采用的是相同的技術(shù)，它們密切相關(guān)，常結(jié)合在一起使用，共享許多電子組件和共同的系統(tǒng)部件來控制車輪的運動，構(gòu)成行駛安全系統(tǒng)。 電子穩(wěn)定性程序 （ ESP） 電子穩(wěn)定性程序 （ ESP） 是改善汽車行駛性能的一種控制系統(tǒng) [6]。該系統(tǒng)來源于博世公司，博世公司的工程師通過不斷地優(yōu)化 ABS 系統(tǒng)的控制功能，最終于 1987 年獲得相關(guān)專利。博世是 ESP 的發(fā)明者，但隨著機電一體化技術(shù)的發(fā)展，很多廠商也開始生產(chǎn)與博世 ESP 有相同功能的汽車零部件。 ESP 系統(tǒng) 是 ABS 系統(tǒng)和 ABS、 ASR 兩系統(tǒng)的組合系統(tǒng)的進一步發(fā)展。它擴展了ABS 系統(tǒng)和 ABS、 ASR 系統(tǒng)的部件，可快速地、主動地對汽車各個車輪制動。汽車的行駛性能引入到控制回路中，車輪上的制動力、驅(qū)動力和側(cè)向力總是按最 佳 的情況控制，使實際的汽車行駛性能接近設(shè)定的汽車行駛性能。 汽車行駛動態(tài)控制 裝置 可以非常精確地、有選擇性地控制作用在各個車輪上的瞬態(tài)縱向力和瞬態(tài)橫向力。 圖 23 為 ESP部件組成及功用圖 。 ESP 系統(tǒng)包括能夠全面感應(yīng)汽車行駛狀態(tài)的各種傳感器，以及一個用以分析處理各個傳感器信號的智能化隨車微機控制系統(tǒng)。微機 控制系統(tǒng)將傳感器測量的相關(guān)數(shù)據(jù)與預(yù)先存儲在控制程序中的標準技術(shù)數(shù)據(jù)進行比較，確定汽車行駛狀態(tài)不穩(wěn)定的程度及其原因，并通過控制系統(tǒng)采取有效的安全措施，使汽車始終保持安全穩(wěn)定的行駛狀態(tài)。 ESP 系統(tǒng)使汽車在主動安全控制方面有了很大的進步，它能在 控制 系統(tǒng)中事先設(shè)定估計參量，并實時與測量參量進行比較，從而執(zhí)行相應(yīng)的動作，并完成對危險動作的躲避，使汽車在極其惡劣的行車環(huán)境中確保行駛的穩(wěn)定性和安全性。在 行 車 過程 中 ，轉(zhuǎn)角傳感器 獲取 駕駛者轉(zhuǎn)彎方向和角度 的測量參量 ，車速傳感器 獲取 車速、油門開度和轉(zhuǎn)速力矩 的測量參量 ，剎車傳感器 感知剎車，而擺角傳感器則 獲取汽 車 的傾斜度和側(cè)傾速度白城師范學(xué)院本科畢業(yè) 論文 6 的測量參量 。如后輪驅(qū)動汽車常出現(xiàn)轉(zhuǎn)向過多的情況，此時后輪失控而甩尾， ESP 便會剎慢外側(cè)的前輪來穩(wěn) 定 汽車 ；在轉(zhuǎn)向過少時，為了校正循跡方向 ， ESP 則會剎慢內(nèi)后輪，從而校正行駛方向。 圖 23 ESP 部件組成及功用 1ABS 控制單元 2液壓控制單元 3制動壓力傳感器 4側(cè)向加速度傳感器 5橫擺率傳感器 6ASR/ESP 按鈕 7方向盤轉(zhuǎn)角傳感器 8制動燈開關(guān) 912轉(zhuǎn)速傳感器 13自診斷 14制動系統(tǒng)警報燈 15ABS 警報燈 16ASR/ESP 警報燈 17車輛和駕駛狀態(tài) 18發(fā)動機控制調(diào)整 19變速箱控制調(diào)整 ESP 控制模塊儲存有控制程序的標準技術(shù)數(shù)據(jù)，一旦確定汽車有不穩(wěn) 定行駛的趨勢， ESP 系統(tǒng)就會自動代替駕駛員控制汽車，采取最有利的安全措施修正驅(qū)動力和制動力，阻止?jié)撛诘奈ｋU情況發(fā)生。例如，當汽車駛?cè)霃澋罆r，駕駛員的操縱使得汽車的轉(zhuǎn)彎半徑大于彎道半徑，此時偏移率傳感器能夠探測出轉(zhuǎn)向偏差，橫向加速度傳感器能夠探測出橫向加速度偏大 ，轉(zhuǎn)向角傳感器能夠探測出轉(zhuǎn)向不足， ESP 控制模塊根據(jù)以上傳感器信號向相關(guān)車輪施加脈沖制動 力，制動力在汽車質(zhì)心偏轉(zhuǎn)一個角度。同時 ESP 控 制模塊指令發(fā)動機減少輸出轉(zhuǎn)矩，將汽車速度降 下來，并代替駕駛員對轉(zhuǎn)向角進行調(diào)整，這樣就能夠使汽車按彎道半徑要求行駛 [7]。 自適應(yīng)巡航系統(tǒng) （ ACC） 自適應(yīng)巡航系統(tǒng) （ Adaptive Cruise Control，簡稱 ACC） 是 一種智能化的自動控制系統(tǒng)，主要由雷達傳感器、方向角傳感器、輪速傳感器、制動控制器、扭矩傳感器、制動控制器、扭矩控制器和發(fā)動機控制器等組成 [8]。 ACC 的主要目的是增加交通流量，改善駕駛員的舒適度，減輕工作負荷。 標準的巡航速度控制是自適應(yīng)巡 航速度控制的最低控制功能。巡航速度控制也稱設(shè)定速度控制，就是按照駕駛員所希望的、設(shè)定的速度保持等速行駛。如果本車前面沒有2 電子技術(shù)在汽車主動安全性方面的應(yīng)用 行駛的汽車迫使減小車速，或前面行駛的汽車速度超過本車的巡航速度時，都能發(fā)揮巡航速度控制的作用。 與巡航速度控制不同，自適應(yīng)巡航速度控制主要是當前面行駛的汽車速度低于駕駛員所希望的、設(shè)定的本車巡航速度控制時，本車的自適應(yīng)巡航速度控制速度一直跟隨前面行駛的汽車速度行駛。 如果本車前面行駛的汽車等速行駛，則本車的自適應(yīng)巡航速度控制以相同的車速與前車保持近似的等距離。該距離至少在寬的車速范圍內(nèi)是與 車速近似成正比例關(guān)系。與車速無關(guān)的 “ 等時間間隔”就是配備 ACC 系統(tǒng)的汽車前部邊緣行駛到前面行駛的汽車后部邊緣的當時位置所需的時間。 電控單元有兩個輸入信號，當測出的實際車速高于或低于駕駛員設(shè)定的車速時，電控單元將這兩種信號進行比較，得出兩信號之差，即誤差信號，再經(jīng)放大、處理后成為油門控制信號，送至油門執(zhí)行器，驅(qū)動油門執(zhí)行器動作，調(diào)節(jié)發(fā)動機油門開度，以修正兩輸入車速信號的誤差，從而使實際車速很快恢復(fù)到駕駛員設(shè)定的車速，并保持恒定。 ACC 是 在按設(shè)定車速進行巡航控制的系統(tǒng)上，增加了與前方車輛保持合理間距控制功能 的新系統(tǒng)。根據(jù)車間距傳感器檢測的信息，以及本車的車速傳感器和橫擺角度傳感器檢測確定的本車行駛路線信息。車間距傳感器采用了微波雷達或激光雷達。 當同一條車道前方?jīng)]有車輛時，像通常的巡航控制一樣按照設(shè)定車速行駛。當前方車輛出現(xiàn)時，以低于設(shè)定速度行駛，控制本車與前方車輛之間的合理間距。 本章小結(jié) 汽車主動安全技術(shù)主要應(yīng)用在主動安全系統(tǒng)， 主動安全系統(tǒng)的作用在于防患于未然，指的是汽車未發(fā)生事故時，采取一定的措施和設(shè)計，防止汽車事故的發(fā)生。 由于凡是能出于防患于未然的目的的措施和設(shè)計比較多，本章主要概括了 ABS、 ASR、 ESP、ACC 四種汽車主動安全系統(tǒng)。 在實際的汽車系統(tǒng)中，為了方便制造和組裝，這四種安全系統(tǒng)通常集成在一起，一些傳感器也通常共同使用，比如車輪轉(zhuǎn)速傳感器 等。當汽車處于行駛狀態(tài)時，上述四種汽車安全系統(tǒng)常常一起為汽車保駕護航，維護著汽車行駛的安全。 白城師范學(xué)院本科畢業(yè) 論文 8 3 電子技術(shù)在汽車被動安全 性方面 的應(yīng)用 被動安全技術(shù)是指發(fā)生事故后采取措施以減輕傷害及人身傷亡的技術(shù)。如安全帶、安全氣囊、安全座椅等。汽車上安裝有這些安全裝置，能夠使汽車在不幸發(fā)生碰撞事故時極大地減輕作用在乘員身體上的碰撞載荷，可有效地緩沖和防止二次傷害。 安全帶 汽車 安全帶是在汽車發(fā)生事故時將乘員約束在座椅上的安全裝置。它能夠避免乘員與車體的其他部位發(fā)生碰撞傷害，同時緩沖吸收大量動能，減輕事故對乘員的傷害。在車輛的裝備中很多國家是強制裝備安全帶的。不過如果乘員不系安全帶，那是無法發(fā)揮其作用的，因此很多國家也制定了相關(guān)的法律，強制乘員系安全帶，我 國 《道路交通安全法》第五十一條規(guī)定，機動車行駛時，駕駛?cè)?、乘坐人員應(yīng)當按規(guī)定使用安全帶。 為提高碰撞時對乘員的約束性能，減輕乘員的負擔，應(yīng)盡量使安全帶在碰撞早期啟動，有效利用車身的變形量。當束縛力過大時略微放松一些安全帶，以減輕 乘員的壓迫感。前者即預(yù)張緊器，后者為限力器。 1997 年左右，限力器和預(yù)張緊器組合使用的安全帶開始普及。預(yù)張緊器一般是利用安全氣囊的傳感器信號來啟動，限力器主要是使用卷收器在一定扭矩下發(fā)生塑性變形的扭桿式限力器。該系統(tǒng)大幅度提高了安全帶對乘員的約束性能。一般預(yù)張緊器與肩部安全帶的卷收器配合使用?，F(xiàn)在也有一部分安全帶采用的是在腰部安全帶一端也裝備預(yù)張緊器的雙預(yù)張緊器安全帶 [9]。 汽車安全帶在 1960 年在汽車上開始使用。安全帶的使用已經(jīng)證明，在汽車發(fā)生意外碰撞事故時，它對防止乘員受到傷害起到了明顯的效果。作為安 全帶的補充又開發(fā)了安全氣囊系統(tǒng)。最初安全氣囊是用機械方式觸發(fā)的，在使用電子控制后性能有了很大的提高，氣囊瞬