電子技術(shù)在汽車安全裝置中的應(yīng)用與研究

1、目錄摘要1第一章 緒論2第二章 汽車安全性的內(nèi)容和影響因素32.1汽車安全性的內(nèi)容32.2 汽車安全性的影響因素3第三章 電子技術(shù)在汽車行駛安全上的應(yīng)用43.1 主動安全性電子技術(shù)43.2 被動安全性電子技術(shù)63.3 事故后安全性電子技術(shù)8總結(jié)9致 謝10參考文獻(xiàn)11摘要 汽車是當(dāng)前重要的工具，汽車的發(fā)明和汽車相關(guān)技術(shù)的發(fā)展極大地改變了人們的出行方式，加快了商品和人員流通。隨著汽車與電子工業(yè)的不斷發(fā)展，在現(xiàn)代汽車上，電子技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，汽車電子化的程度也越來越高，汽車技術(shù)與電子技術(shù)相結(jié)合催生出汽車電子技術(shù)概念。電子技術(shù)在現(xiàn)代汽車工業(yè)中的廣泛應(yīng)用加快了汽車電子的發(fā)展趨勢，推動了汽車功能的多

2、元化和便捷化。更重要的是，電子技術(shù)在現(xiàn)代汽車安全系統(tǒng)中的應(yīng)用，極大的改善了汽車安全性能，提高了汽車安全，有利于人身安全。 關(guān)鍵詞 汽車技術(shù) 汽車智能系統(tǒng) 電子技術(shù) 汽車電子技術(shù)安全 第一章 緒論現(xiàn)代電子技術(shù)與汽車工業(yè)的結(jié)合促成了電子汽車概念的誕生和實(shí)現(xiàn)，概括地來說當(dāng)前的汽車電子技術(shù)主要包括：智能化集成傳感器：提供用于模擬和處理的信號，而且還能對信號進(jìn)行大處理。同時(shí)，具有較強(qiáng)的抵抗外部電磁干擾的能力，保證傳感器信號的質(zhì)量不受影響；嵌入式微處理機(jī)已廣泛地應(yīng)用與安全、環(huán)保、發(fā)動機(jī)、傳動系、速度控制和故障診斷中。軟件技術(shù)：隨著汽車電子技術(shù)應(yīng)用的增加，對有關(guān)控制軟件的需求也相應(yīng)增加，并可能要求進(jìn)一步聯(lián)網(wǎng)

3、。因此，要求使用多種，并開發(fā)出通用的高水平軟件，以滿足多種硬件的要求。轎車上多通道傳輸網(wǎng)絡(luò)將大大地依賴于軟件；多通道傳輸技術(shù)，多通道傳輸技術(shù)的采用，對電子控制集成化的實(shí)現(xiàn)是十分必要和有效的。采用這種技術(shù)后，使各個(gè)數(shù)據(jù)線成為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，以便分享汽車中心計(jì)算機(jī)的信息。汽車車載電子網(wǎng)絡(luò)：汽車電子設(shè)備發(fā)展的一個(gè)重要趨勢是大量使用微處理機(jī)來改善汽車的性能。隨著電控器件在汽車上越來越多的應(yīng)用，車載電子設(shè)備間的數(shù)據(jù)變得越來越重要。為了進(jìn)一步提高行駛的操作性，溫度、車速等信息必須在不同控制單元間交換。由此，以分布式控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)構(gòu)造汽車車載電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是很有必要的。集成化技術(shù)：汽車電子技術(shù)的一個(gè)發(fā)展趨向是功能集

4、成化，從而實(shí)現(xiàn)更經(jīng)濟(jì)、更有效以及可診斷的數(shù)據(jù)中心。光導(dǎo)纖維：汽車電子技術(shù)的進(jìn)步，已使各系統(tǒng)控制走向集中，形成整車控制系統(tǒng)。這一系統(tǒng)除了中心電腦外，甚至包括多達(dá)23個(gè)微處理器及大量傳感器和執(zhí)行部件，組成一個(gè)龐大而復(fù)雜的信息交換與控制系統(tǒng)等。汽車工業(yè)是高科技工業(yè)，汽車性能的每一步提升都伴隨著新技術(shù)、新工藝的運(yùn)用。電子技術(shù)是21世紀(jì)推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展和變革的重要技術(shù)之一，電子技術(shù)的發(fā)展及其在汽車工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用將有效提升汽車工業(yè)的發(fā)展水平。 第二章 汽車安全性的內(nèi)容和影響因素2.1 汽車安全性的內(nèi)容汽車安全性一般分為主動安全性、被動安全性、事故后安全性和生態(tài)安全性。2.1.1汽車的主動安全性汽車的主動安

5、全性是指事故將要發(fā)生時(shí)操縱制動或轉(zhuǎn)向系，防止事故發(fā)生的能力，以及汽車正常行駛時(shí)保證其動力性、操縱穩(wěn)定性、駕駛舒適性、信息正常的能力。又可分為行駛安全性、環(huán)境安全性、感覺安全性、操作安全性。2.1.2汽車的被動安全性汽車的被動安全性是指事故發(fā)生時(shí)保護(hù)乘員和步行者，使直接損失降到最小的能力。又可分為車外部安全性、車內(nèi)部安全性。2.1.3事故后安全性事故后安全性，是指汽車能減輕事故后果的能力。是指能否迅速消除事故后果，并避免新的事故發(fā)生。2.1.4生態(tài)安全性生態(tài)安全性是指發(fā)動機(jī)排氣污染、汽車行駛噪聲和電磁波對環(huán)境的影響。2.2汽車安全性的影響因素 人、汽車、道路、環(huán)境條件是影響道路交通安全的主要因素

6、，在道路交通系統(tǒng)中，人是系統(tǒng)的核心，道路是系統(tǒng)的基礎(chǔ)。 2.2.1人的因素 人的因素影響主要是指交通直接參與者的性格、經(jīng)驗(yàn)或狀態(tài)等。2.2.2 道路因素 道路因素的影響是指線路走向、路面狀況、交通信號的布置和清晰度，以及交通規(guī)則、交通管理措施等。 2.2.3 汽車本身因素汽車本身因素的影響是指車輛結(jié)構(gòu)和技術(shù)狀況等。 2.2.4環(huán)境條件因素環(huán)境條件因素的影響是指環(huán)境對人的精神影響（疲勞、反應(yīng)能力），對道路因素的影響（雨、雪、風(fēng)、霧）以及對汽車的物理影響。 第三章 電子技術(shù)在汽車行駛安全上的應(yīng)用近年來，汽車保有量迅速增加，汽車安全性已成為人們最關(guān)心的問題。為了保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全，政府部門制定了相

7、關(guān)的道路交通安全法規(guī)，為了滿足安全法規(guī)和消費(fèi)者對汽車安全性的要求，汽車廠商采取了多方面措施來改善汽車的安全性能，其中電子技術(shù)起了很大的作用。電子技術(shù)提高汽車安全性主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。3.1主動安全性電子技術(shù)現(xiàn)代汽車主動安全性電子技術(shù)有代表性的電控裝置有防抱死制動系統(tǒng)（ABS）、電子制動力分配裝置（EBD）、驅(qū)動防滑系統(tǒng)（ASR）、電子穩(wěn)定程序系統(tǒng)（ESP）、電控懸架系統(tǒng)、電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、主動避撞系統(tǒng)、車輛動力學(xué)控制系統(tǒng)（VDC）、信息顯示系統(tǒng)等。3.1.1汽車制動防抱死系統(tǒng)防抱死制動系統(tǒng)（ABS）是一種防止制動過程車輪抱死的汽車主動安全裝置。ABS系統(tǒng)在制動過程中通過傳感器感知車輪與路面

8、的滑移，由ABS電控單元做出判斷，并通過電磁閥調(diào)整制動力的大小，使輪胎滑移率保持在一個(gè)理想的范圍（10%20%），來保證車輛制動時(shí)有較大的縱向制動和抗側(cè)向外力的能力，防止可能發(fā)生的后輪側(cè)滑，甩尾，提高汽車在制動過程中的方向穩(wěn)定和轉(zhuǎn)向操縱的能力，并能提高附著系數(shù)利用率，縮短制動距離，減少輪胎磨損。電子控制汽車防抱死系統(tǒng)是目前提高車輛行駛安全性的有效措施之一。3.1.2汽車驅(qū)動防滑系統(tǒng)汽車驅(qū)動防滑系統(tǒng)（ASR）是在汽車起步和加速時(shí)將滑移率控制在一定范圍（5%15%）內(nèi)，防止驅(qū)動輪快速滑動，提高汽車的驅(qū)動力。ASR在控制中，通過輪速傳感器反饋來的信號經(jīng)控制單元處理后發(fā)出指令，調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，從

9、而調(diào)節(jié)驅(qū)動輪的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。目前ASR的裝備大多是在ABS系統(tǒng)增設(shè)一部分部件的方法來實(shí)現(xiàn)，可看成是對ABS系統(tǒng)的完善和補(bǔ)充。3.1.3汽車電子制動力分配系統(tǒng)汽車在制動時(shí)，四只輪胎附著的地面條件往往不一樣。比如，有時(shí)左前輪和右后輪附著在干燥的水泥地面上，而右前輪和左后輪卻附著在水中或泥水中，這種情況會導(dǎo)致在汽車制動時(shí)四只輪子與地面的磨擦力不一樣，制動時(shí)容易造成打滑、傾斜和車輛側(cè)翻事故。電子制動力分配系統(tǒng)（EBD）能夠根據(jù)汽車制動時(shí)產(chǎn)生軸荷轉(zhuǎn)移的不同，自動調(diào)節(jié)前、后軸的制動力分配比例，提高制動效能，并配合ABS系統(tǒng)提高制動穩(wěn)定性。3.1.4汽車電子穩(wěn)定程序系統(tǒng)ESP電子穩(wěn)定程序系統(tǒng)通常是支援防抱死制動

10、系統(tǒng)及驅(qū)動防滑系統(tǒng)的功能。它通過對從各傳感器傳來的車輛行駛狀態(tài)信息進(jìn)行分析，然后向ABS、ASR發(fā)出糾偏指令，來幫助車輛維持動態(tài)平衡。ESP一般需要安裝轉(zhuǎn)向傳感器、車輪傳感器、側(cè)滑傳感器、橫向加速度傳感器等。3.1.5汽車電控懸架汽車不同的行駛狀態(tài)對懸架有不同的要求。一般行駛時(shí)需要柔軟一點(diǎn)的懸架以求舒適感，當(dāng)急轉(zhuǎn)彎及制動時(shí)又需要硬一點(diǎn)的懸架以求穩(wěn)定性，兩者之間有矛盾。另外，汽車行駛的不同環(huán)境對車身高度的要求也是不一樣的，剛度不變的懸架無法滿足這種矛盾的需求。理想的懸架應(yīng)在不同的條件下有不同的彈簧剛度和阻力減震，既能滿足行駛平順性要求和操縱穩(wěn)定性要求，又能達(dá)到安全行駛的目的。電子技術(shù)的發(fā)展，使得

11、設(shè)計(jì)出一種可以在一定范圍內(nèi)調(diào)整的懸架成為可能，這種懸架稱為電控懸架，目前比較常見的是電控空氣懸架形式。典型的電控懸架系統(tǒng)由電子控制元件（ECU）、空氣壓縮機(jī)、車高傳感器、轉(zhuǎn)向角度傳感器、速度傳感器、制動傳感器、空氣彈簧元件等組成。3.1.6汽車電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（簡稱EPS Electronic Control Power Steering）是為了實(shí)現(xiàn)在各種行駛條件下轉(zhuǎn)向盤上所需要的力都是最佳值，而在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上采用了電子控制的系統(tǒng)。該系統(tǒng)在各種不同的速度狀況下通過電控轉(zhuǎn)向微處理器自動調(diào)整轉(zhuǎn)向盤的操縱力。在低速時(shí)和車輛擺放時(shí)，駕駛員只需較小的力就能靈活地進(jìn)行轉(zhuǎn)向，在高速時(shí)，能自動使

12、操縱轉(zhuǎn)向盤的力加大。EPS既提高了駕駛的舒適性及轉(zhuǎn)向靈敏度，又能克服高速轉(zhuǎn)向“發(fā)飄”的弊病，保證了高速行駛的穩(wěn)定性和安全性。3.1.7汽車主動避撞系統(tǒng)該系統(tǒng)是輔助汽車駕駛者對影響公路交通安全的人、車、路環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，在危急情況下由系統(tǒng)主動干涉駕駛操縱、輔助駕駛者進(jìn)行應(yīng)急處理、防止汽車相撞事故的發(fā)生，保障了汽車行車安全。3.1.8汽車一體化底盤控制系統(tǒng)汽車一體化底盤控制系統(tǒng)（UCC）是一種先進(jìn)的集成系統(tǒng)，它通過中央底盤微處理器，將制動、懸架、轉(zhuǎn)向和傳動系等控制系統(tǒng)連接起來，底盤微處理器能夠接受每個(gè)子系統(tǒng)傳感器發(fā)來的數(shù)據(jù)，對各子系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，使車輛的整體水平達(dá)到最佳，保證車輛行駛的安全性。

13、3.1.9輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng) 汽車輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)，簡稱“TPMS”，主要用于在汽車行駛時(shí)，適時(shí)地對輪胎氣壓和溫度進(jìn)行自動監(jiān)測，對輪胎漏氣、低壓、高壓、高溫等危險(xiǎn)狀態(tài)提前進(jìn)行預(yù)警，確保行車安全。汽車輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)工作原理是：在汽車的四個(gè)輪胎上安裝高靈敏的傳感器，在汽車行駛狀態(tài)下實(shí)時(shí)、動態(tài)地監(jiān)測輪胎壓力，然后將數(shù)據(jù)通過無線電信號發(fā)射到接收器，并在接收器上以數(shù)字形式反映出氣壓值。 3.1.10電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)ESC 電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)采用一個(gè)微控制器，一套用于測量車輛橫向和縱向加速度、偏航角速度、輪速和轉(zhuǎn)向角的傳感器以及抱死系統(tǒng)中的執(zhí)行器來幫助駕駛員保持對于汽車的控制的一種安全裝置。3.1.11其他

14、安全控制系統(tǒng)為了適應(yīng)汽車高速、安全、舒適的需要，越來越多更先進(jìn)的電子技術(shù)應(yīng)用到汽車上，如睡眠駕駛警報(bào)系統(tǒng)、司機(jī)分神監(jiān)視系統(tǒng)、視覺增強(qiáng)和夜視系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)等，為汽車的安全行駛提供了保障。3.2被動安全性電子技術(shù)安全氣囊分布在車內(nèi)前方（正副駕駛位），側(cè)方（車內(nèi)前排和后排）和車頂三個(gè)方向。在裝有安全氣囊系統(tǒng)的容器外部都印有SRS的字樣，直譯成中文，應(yīng)為“輔助可充氣約束系統(tǒng)”。旨在減輕汽車碰撞后，乘員因慣性發(fā)生二次碰撞時(shí)的傷害程度。3.2.1 SRS輔助可充氣約束系統(tǒng)SRS輔助可充氣約束系統(tǒng) 是一種通過雙聲道立體聲模擬多聲道環(huán)繞音效的音頻處理技術(shù)，它可以在傳統(tǒng)的雙聲道音響上模擬出通常只有多聲道音響系統(tǒng)

15、所營造出環(huán)繞效果。 作用：做為車身被動安全性的輔助配置，日漸受到人們的重視。當(dāng)汽車與障礙物碰撞后，稱為一次碰撞，乘員與車內(nèi)構(gòu)件發(fā)生碰撞，稱為二次碰撞，氣囊在一次碰撞后、二次碰撞前迅速打開一個(gè)充滿氣體的氣墊，使乘員因慣性而移動時(shí)“撲在氣墊上”從而緩和乘員受到的沖擊并吸收碰撞能量，減輕乘員的傷害程度。結(jié)構(gòu)組成：現(xiàn)代安全氣囊系統(tǒng)由碰撞傳感器、緩沖氣囊、氣體發(fā)生器及控制塊（電腦）等組成。工作原理：雖然安全氣囊在結(jié)構(gòu)上會有所不同，但其工作原理基本一致。汽車行駛過程中，傳感器系統(tǒng)不斷向控制裝置發(fā)送速度變化（或加速度）信息，由控制裝置（中央控制器）對這些信息加以分析判斷，如果所測的加速度、速度變化量或其它指

16、標(biāo)超過預(yù)定值（即真正發(fā)生了碰撞），則控制裝置向氣體發(fā)生器發(fā)出點(diǎn)火命令或傳感器直接控制點(diǎn)火，點(diǎn)火后發(fā)生爆炸反應(yīng)，將儲氣罐中壓縮氮?dú)忉尫懦鰜沓錆M碰撞氣袋。乘員與氣袋接觸時(shí)，通過氣袋上排氣孔的阻尼吸收碰撞能量，達(dá)到保護(hù)乘員的目的。發(fā)展趨勢：隨著科技的發(fā)展和人們對汽車安全重視程度的提高，汽車安全技術(shù)中的安全氣囊技術(shù)近年來也發(fā)展得很快，智能化、多安全氣囊是今后整體安全氣囊系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。 新的技術(shù)可以更好地識別乘客類型，采取不同的保護(hù)措施。系統(tǒng)采用重量、紅外、超聲波等傳感器來判斷乘客與儀表板遠(yuǎn)近、重量、身高等因素，進(jìn)而在碰撞時(shí)判斷是否點(diǎn)爆氣囊、采用1級點(diǎn)火還是多級點(diǎn)火、點(diǎn)爆力有多大，并與安全帶形成總

17、體控制。通過傳感器，氣囊系統(tǒng)還可以判斷出車輛當(dāng)前經(jīng)歷的碰撞形式，是正面碰撞還是角度碰撞，側(cè)面碰撞還是整車的翻滾運(yùn)動，以便驅(qū)動車身不同位置的氣囊，形成對乘客的最佳保護(hù)。使用特點(diǎn)：安全氣囊可將撞擊力均勻地分布在頭部和胸部，防止脆弱的乘客肉體與車身產(chǎn)生直接碰撞，大大減少受傷的可能性。安全氣囊對于在遭受正面撞擊時(shí)，的確能有效保護(hù)乘客，即使未系上安全帶，防撞安全氣囊仍足以有效降低傷害。3.3事故后安全性電子技術(shù)汽車事故后安全技術(shù)是保障乘員及時(shí)救助和減少事故后損失，避免再次傷害。有代表性的電子裝置有門鎖緊急施放系統(tǒng)、GPS救援系統(tǒng)等。3.3.1門鎖緊急施放系統(tǒng)門鎖緊急施放系統(tǒng)在車輛發(fā)生碰撞事故后，為了使乘

18、員能迅速地從被撞車輛中救出，車門應(yīng)能容易打開。其工作原理是當(dāng)碰撞傳感器確認(rèn)已發(fā)生碰撞，系統(tǒng)立即施放門鎖。3.3.2 GPS救援系統(tǒng)車輛發(fā)生碰撞后，為了快速救助傷者，必須準(zhǔn)確確定事故車輛地點(diǎn)。GPS救援系統(tǒng)利用衛(wèi)星導(dǎo)航定位，能很快確定車輛方位，縮短了救助時(shí)間，降低了乘員的傷害程度。汽車作為現(xiàn)代人類的交通工具，改變了人們的生活方式，推動了社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人類文化的進(jìn)步，成為社會不可缺少的交通工具。 總結(jié)文章主要介紹了應(yīng)用于汽車安全裝置中的電子技術(shù)、汽車安全性以及影響汽車安全的因素，隨著人們對于行車安全越來越重視，汽車安全裝置得到了長足的發(fā)展，電子技術(shù)應(yīng)用于汽車安全裝置中的比重也越來越大，電子技術(shù)已經(jīng)成為汽車安全裝置中必不可少的一部分。隨著汽車技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，汽車安全技術(shù)經(jīng)歷了從碰撞后易于救助到減少損傷，再到事故避免和預(yù)防的發(fā)展過程，逐漸由被動安全到主動安全，向更加人性化和智能化的方向發(fā)展。未來的汽車將會成為電子產(chǎn)品的綜合平臺，電子技術(shù)將會使汽車變得更加安全、舒適和方便。致 謝 在此論文撰寫過程中，要特別感謝我的