最好是自己写了、这个你参考一下吧 ABS系统的结构组成及工作原理分析
摘要:本文主要介绍汽车防抱死制动系统的定义、结构组成及工作原理分析,同时还介绍ABS系统的电子控制部分的组成和原理,轮速传感器,液压控制装置的组成和原理;并能进行控制电路的分析。
关键词:ABS系统 组成 原理 控制电路
一、前言
ABS(Anti-locked Braking System)防抱死制动系统,它是一种具有防滑、防锁死等优点的汽车安全控制系统,现代汽车上大量安装防抱死制动系统,ABS既有普通制动系统的制动功能,又能防止车轮锁死,使汽车在制动状态下仍能转向,保证汽车的制动方向稳定性,防止产生侧滑和跑偏,是目前汽车上最先进、制动效果最佳的制动装置。
ABS系统主要由传感器、电子控制装置和执行器三个部分组成。
表1 ABS系统各组成部件的功能
组成元件
功能
传感器
车速传感器
检测车速,给ECU提供车速信号,用于滑移率控制方式
轮速传感器
检测车轮速度,给ECU提供轮速信号,各种控制方式均采用
减速传感器
检测制动时汽车的减速度,识别是否是冰雪等易滑路面,只用于四轮驱动控制系统
执行器
制动压力调节器
接受ECU的指令,通过电磁阀的动作实现制动系统压力的增加、保持和降低
液压泵
受ECU控制,在可变容积式制动压力调节器的控制油路中建立控制油压;在循环式制动压力调节器调节压力降低的过程中,将由轮缸流出的制动液经蓄能器泵回主缸,以防止ABS工作时制动踏板行程发生变化。
ABS警告灯
ABS出现故障时,由EUC控制将其点亮,向驾驶员发出报警,并由ECU控制闪烁显示故障代码
ECU
接受车速、轮速、减速等传感器的信号,计算出车速、轮速、滑移率和车轮的减速度、加速度,并将这些信号加以分析、判别、放大,由输出级输出控制指令,控制各种执行器工作
二、电子控制系统
2.1传感器的结构型式与工作原理
(一) 转速传感器
齿圈与轮速传感器是一组的,当齿圈转动时,轮速传感器感应交流信号,输出到ABS电脑,提供轮速信号。轮速传感器通常安装在差速器、变速器输出轴、各车轮轮轴上。
轮速传感器在车轮上的安装位置
轮速传感器是由传感头和齿圈等组成。
(二) 横向加速度传感器
有一些ABS系统中装有横向加速度传感器,因里面主要开关触点组成,因而一般称为横向加速度开关。外形如图1所示。横向加速度低于限定值时,两触点都处于闭合状态,插头两端子通过开关内部构成回路,当汽车在高速急转弯过程中,横向加速度超过限定值时,开关中的一对触点在自身惯性力的作用下处于开启状态,插头两端子之间在开关内部形成断路,此信号输入ECU后可对制动防抱死控制指令进行修正,以便有效地调节左右车轮制动轮缸的液压,使ABS更有效地工作。此装置在较高级的轿车和跑车上采用较多。
图1
(三) 减速度传感器
目前,在一些四轮驱动的汽车上,还装有汽车减速度传感器,又称G传感器。其作用是在汽车制动时,获得汽车减速度信号。因为汽车在高附着系数路面上制动时,汽车减速度大,在低附着系数路面上制动时,汽车减速度小,因而该信号送入ECU后,可以对路面进行区别,判断路面附着系数高低情况。当判定汽车行驶在雪地、结冰路等易打滑的路面上时,采取相应控制措施,以提高制动性能。
减速度传感器有光电式、水银式、差动式变压式等。
A.光电式减速度传感器
汽车匀速行驶时,透光板静止不动。当汽车减速度时,透光板则随着减速度的变化沿汽车的纵轴方向摆动。减速度越大,透光板摆动位置越高,由于透光板的位置不同,允许发光二极管传送到光电晶体管的光线不同,使光电晶体管形成开和关两种状态。两个发光二极管和两个光电晶体管组合作用,可将汽车的减速度区分为四个等级,此信号送入电子控制器就能感知路面附着系数情况。
B.水银式减速度传感器
水银式减速度传感器的基本结构如图所示,由玻璃管和水银组成。
在低附着系数路面时汽车减速度小,水银在玻璃管内基本不动,开关在玻璃管内处于接通(ON)状态。在高附着系数路面上制动时,汽车减速度大,水银在玻璃管内由于惯性作用前移,使玻璃管内的电路开关断开(OFF),如图2所示,此信号送入ECU就能感知路面附着系数情况。
图2
水银式汽车减速度传感器,不仅在前进方向起作用,在后退方向也能送出减速度信号。
C.差动变压式减速度传感器
2.2电子控制模块(电脑)的结构与工作原理
ABS系统电子控制部分可分为电子控制器(ECU)、ABS控制模块、ABS计算机等,以下简称ECU。
�0�1 ECU的基本结构
ECU由以下几个基本电路组成:
1)轮速传感器的输入放大电路。
2)运算电路。
3)电磁阀控制电路。
4)稳压电源、电源监控电路、故障反馈电路和继电器驱动电路。
各电路的连接方式如图3至5所示
图3
图4
图5
a) 轮速传感器的输入放大电路
安装在各车轮上的轮速传感器根据轮速输出交流信号,输入放大电路将交流信号放大成矩形波并整形后送往运算电路。
不同的ABS系统中轮速传感器的数量是不一样的。每个车轮都装轮速传感器时,需要四个传感器,输入放大电路也就要求有四个。当只在左右前轮和后轴差速器安装轮速传感器时,只需要三个传感器,输入放大电路也就成了三个。但是,要把后轮的一个信号当作左、右后轮的两个信号送往运算电路。
b) 运算电路
运算电路主要进行车轮线速度、初始速度、滑移率、加减速度的运算,以及电磁阀的开启控制运算和监控运算。
初始速度、滑移率及加减速度运算电路把瞬间轮速加以积分,计算出初始速度,再把初始速度和瞬时线速度进行比较运算,则得出滑移率及加减速度。电磁阀开启控制运算电路根据滑移率和加减速度控制信号,对电磁阀控制电路输出减压、保压或增压的信号。
c) 电磁阀控制电路
接受来自运算电路的减压、保压或增压信号,控制通往电磁阀的电流。
d) 稳压电源、电源监控电路、故障反馈电路和继电器驱动电路
在蓄电池供给ECU内部所有5V稳压电压的同时,上述电路监控着12V和5V电压是否在规定范围内,并对轮速传感器输入放大器、运算电路和电磁阀控制电路的故障信号进行监视,控制着电磁阀电动机和电磁阀。出现故障信号时,关闭电磁阀,停止ABS工作,返回常规制动状态,同时仪表板上的ABS警报灯点亮,让驾驶员知道有故障情况发生。
�0�1 安全保护电路
ECU的安全保护电路具有故障状态外部显示功能。系统发生故障时,首先停止ABS工作,恢复常规制动状态,使仪表板上的ABS警报灯点亮,提示整个系统处于故障状态。现在的故障显示方法一般是通过ECU内部的发光二极管(LED)的闪烁、仪表板上的ABS警报灯的闪烁、或用专用的诊断装置加以显示。切断点火开关后故障显示内部消失,重新接通点火开关时若未发现故障,则认为系统正常,ABS可进行正常控制。具有专用诊断装置的ABS系统能够记忆故障内容,并能根据专用诊断装置的指令将记忆的故障编码,进行显示或消除。
1.接通电源时的初始检查
接通点火开关、ECU电源接通时,将检查下列项目。
(1)微处理机功能检查
①使监视器产生错误信息,让微处理机识别。
②检查ROM区的数据,确认未发生变化。
③对RAM区进行数据输入和输出,判断工作是否正常。
④检查A/D转换的输入,判断是否正常。
⑤检查微处理机间的信号传递,判断是否正常。
(2)电磁阀动作检查
使电磁阀产生动作,判断是否正常工作。
(3)故障反馈电路功能检查
由微处理机来识别故障反馈电路工作是否正常。
2.汽车起步时的检查
汽车起步时对重要的外围电路进行检查,若检查结果正常,ABS开始工作。
(1)电磁阀功能检查
①让电磁阀工作,判断是否正常。
②比较各电磁阀的开、关电阻,判断电磁阀是否工作正常。
(2)电动机动作检查
使电动机运转,判断是否正常。
(3)轮速传感器及输入放大电路的信号确认。
确认所有的轮速传感器信号都能输入到微处理机。
3.行驶中的定时检查
(1)12V(载货车为24V)、5V电压监视
识别供给的12V电压和5V内部电压是否为规定电压值。监视12V电压,并考虑ABS工作过程中电压瞬间下降和电动机起动时电压瞬间下降的情况,然后加以分析识别。
(2)电磁阀动作监视
ABS系统工作过程中,电磁阀必定动作,ECU随时监视电磁阀的工作情况。
(3)运算电路中运算结果的对比检查
ECU内部通常设有二套运算电路,同时进行运算和传输数据,利用各自的运算结果相互比较、互相监视,能够确保可靠性,及早发现异常情况。
另外,各种速度信号和输入、输出信号也在运算电路中相互比较,这些结果必须相同。
(4)微处理机失控检查
由监视电路判断微处理机工作是否正常。
(5)脉冲信号的监视
微处理机时钟信号的脉冲频率不能降低。
(6)ROM数字的确定
计算ROM数据之和,确认程序工作正常。
4.自行诊断显示
如果安全保护电路检查出有异常情况,则停止ABS系统的工作,返回原有的常规制动方式(不使用ABS),且ECU呈现故障状态。这时ECU内的发光二极管、ABS警报灯或专用诊断装置发出故障信号,ECU根据这些信号显示出故障码。
汽车生产厂、汽车型号或ABS系统不同时,故障码也不一样。
�0�1 ECU的工作原理
ECU是ABS系统的控制中心,它的本质是微型数字计算机,一般是由两个微处理器和其他必要电路组成的、不可分解修理的整体单元,电脑的基本输入信号是四个轮速传感器送来的轮速信号,输出信号是:给液压控制单元的控制信号、输出的自诊断信号和输出给ABS故障指示灯的信号,如图所示:
1.ECU的防抱死控制功能
电子控制模块(电脑)有连续监测四个轮速传感器速度信号的功能。电脑连续地检测来自全部四个轮速传感器传来的脉冲电信号,并将它们处理、转换成和轮速成正比的数值,从这些数值中电脑可区别哪个车轮速度快,哪个车轮速度慢。电脑根据四个轮子的速度实施防抱死制动控制。电脑以四个轮子的传感器传来的数据作为控制基础,一旦判断出车轮将要抱死,它立刻就进入防抱死控制状态,向液压调节器输出幅值为12V的脉冲控制电压,以控制轮缸上油路的通、断。轮缸上油压的变化就调节了车轮上的制动力,使车轮不会因一直有较大的制动力而让车轮完全抱死(通与断的频率一般在3—12次/秒)。
2.ECU的故障保护控制功能
首先,电脑能对自身的工作进行监控。由于电脑中有两个微处理器,它们同时接受、处理相同的输入信号,用与系统中相关的状态——电脑的内部信号和产生的外部信号进行比较,看它们是否相同,从而对电脑本身进行校准。这种校准是连续的,如果不能同步,就说明电脑本身有问题,它会自动停止防抱死制动过程,而让普通制动系统照常工作。此时,修理人员必须对ABS系统(包括电脑)进行检测,以及时找出故障原因。
图6是ABS系统电脑内部监控工作的简要图解。来自轮速传感器①的输入信号同时被送到电脑中的两个微处理器②和③,在它们的逻辑模块④中处理后,输出内部信号⑤(车轮速度信号)和外部信号⑥(给液压调节器的信号),然后根据这两种信号进行比较、校对。逻辑模块④产生的内部信号⑤被送到两个不同的比较器⑦和⑧中(每个处理器中有一个比较器),在那里进行比较,如果它们不相同,电脑将停止工作。微处理器②产生的外部信号⑥一路直接送到比较器⑦,另一路由液压调节器控制电路⑨经过反馈电路⑩送到比较器⑧。微处理器③产生的外部信号直接送到比较器⑦和⑧。通过比较器进行比较,如果外部信号不能同步,ABS系统电脑将要关闭防抱死制动系统。
图6
ABS系统电脑不仅能监视自己内部的工作过程,而且还能监视ABS系统中其他部件的工作情况。它可按程序向液压调节器的电路系统及电磁阀输送脉冲检查信号,在没有任何机械动作的情况下完成功能是否正常的检查。在ABS系统工作的过程中,电脑还能监视、判断轮速传感器送来的轮速信号是否正常。
ABS系统出现故障,例如制动液损失、液压压力降低或车轮速度信号消失,电脑都会自动发出指令,让普通制动系统进入工作,而ABS系统停止工作。对某个车轮速度传感器损坏产生的信号输出,只要它在可接受的极限范围内,或由于较强的无线电高频干扰而使传感器发出超出极限的信号,电脑根据情况可能停止ABS系统的工作或让ABS系统继续工作。
这里要强调的是,任何时候琥珀(黄)色ABS系统故障指示灯点亮不灭,就说明电脑已停止ABS系统的工作或检测到了系统的故障,驾驶员或用户一定要进行检修,如果处理不了,应及时送修理厂。
2.3 ABS故障指示灯
当有下列的异常现象被发现时,ABS控制电脑会使ABS故障指示灯点亮:
① 泵油电动机作用的时间超过一定的时间。
② 车辆已经行走超过30S,而忘记放开驻车制动。
③ 未收到四轮中任何一轮的传感器信号。
④ 电磁阀作用超过一定的时间或是检测到电磁阀断路。
⑤ 发动机已经开始动作,或是车辆已经开动,未接收到电磁阀输出讯号。
⑥ 当点火开关打开在I段时,ABS故障指示灯会点亮,如果没有异常现象,发动机起动后ABS故障指示灯就会熄灭。
ABS系统有两个故障指示灯,一个是红色制动故障指示灯,另一个是琥珀色或黄色ABS故障指示灯,见图7所示。两个故障指示灯正常闪亮的情况为:当点火开关接通时,红色指示灯与琥珀色指示灯几乎同时点亮,红色指示灯亮的时间较短,琥珀色指示灯亮的时间较长一些(约3S);发动机起动后,储能器要建立系统压力,两灯会再次点亮,时间可达十几秒钟;驻车制动时,红色指示灯也应亮。如果在上述情况下灯不亮,说明故障指示灯本身或线路有故障。
图7
红色指示灯故障常亮,说明制动液不足或储能器中的压力不足(低于14MPa),此时普通制动系统和ABS系统均不能正常工作;琥珀色ABS故障指示灯常亮,说明电控单元发现ABS系统有故障。
三、液压控制系统
3.3 循环式制动压力调节器的工作原理
此种形式的制动压力调节器在制动主缸与轮缸之间串联一电磁阀,直接控制轮缸的制动压力。这种压力调节系统的特点是制动压力油路和ABS控制压力油路相通,如图8所示。图中的储能器的功能是在减压过程中将从轮缸流经电磁阀的制动液暂时储存起来。回油液压泵也叫做再循环泵,其作用是将减压过程中从制动轮缸流进储能器的制动液泵回主缸。该系统的工作原理详述如下。
图8
1.常规制动状态
在常规制动过程中,ABS系统不工作,电磁线圈中无电流通过,电磁阀处与“升压”位置。此时制动主缸和轮缸状态如图9所示,由制动主缸来的制动液直接进入轮缸,轮缸压力随主缸压力而增减。此时回油液压泵也不工作。
图9
2.保压状态
当转速传感器发出抱死危险信号时,电控单元向电磁线圈输入一个较小的保持电流(约为最大工作电流的1/2),电磁阀处于“保持压力”位置,如图10所示。此时主缸、轮缸和回油孔相互隔离密封,轮缸中的制动压力保持一定。
图10
3.减压状态
如果在电控单元“保持压力”命令发出后,车轮仍有抱死的倾向,电控单元即向电磁线圈输入一最大工作电流,使电磁阀处于“减压”位置,此时电磁阀将轮缸与回油通道或储液室接通,轮缸中制动液经电磁阀流入储液室,轮缸压力下降,如图11所示。
图11
4.增压状态
当压力下降后车轮转速太快时,电控单元便切断通往电磁阀的电流,主缸和轮缸再次相通,主缸中的高压制动液再次进入轮缸(见图),使制动压力增加。制动时,上述过程反复进行,直到解除制动为止。
3.2 可变容积式制动压力调节器的工作原理
如图12所示是可变容积式制动压力调节器的基本原理图。它主要由电磁阀、控制活塞、液压泵、储能器等组成。其基本工作原理如下。
图12
常规制动时,电磁线圈6中无电流流过,电磁阀7将控制活塞14的工作腔与回油管路接通,控制活塞在强力弹簧的作用下被推至最左端,活塞顶端推杆将单向阀13打开,使制动主缸2与轮缸10的制动管路接通,制动主缸的制动液直接进入轮缸,轮缸压力随主缸压力而变化。这种状态是ABS工作之前或工作之后的常规制动工况。如上图。
需要减压时,电控单元9向电磁线圈6输入一大电流时,电磁阀内的柱塞8在电磁力作用下克服弹簧作用力移到右边。如图13所示,将储能器3与控制活塞14的工作腔管路接通。制动液进入控制活塞工作腔推动活塞右移,单向阀13关闭,主缸2与轮缸10之间通路被切断。同时由于控制活塞的右移,使轮缸侧容积增大,制动压力减小。
图13
当电控单元9向电磁线圈6输入一较小电流时,由于电磁线圈的电磁力减小,柱塞8在弹簧力作用下左移至储能器、回油管及控制活塞工作腔管路相互关闭的位置,如图14所示。此时控制活塞左侧的液压保持一定,控制活塞在液压压力和强力弹簧弹力的作用下保持在一定位置,而此时单向阀13仍处于关闭状态,轮缸侧的容积也不发生变化,制动压力保持一定。
图14
需要增压时,电控单元9切断电磁线圈6中的电流,柱塞8回到左端的初始位置,如图12所示,控制活塞工作腔与回油管路接通,控制活塞左侧控制液压解除,控制活塞左移至最左端时,单向阀被打开,轮缸压力将随主缸的压力增大而增大。
3.3 制动压力调节器的结构形式
压力调节器总成(也叫ABS制动执行器、ABS液压控制总成)是在普通制动系统液压装置的基础上加装ABS制动压力调节器而成的。普通制动系统的液压装置一般包括制动助力器、双腔式制动主缸、储液室、制动轮缸和双液压管路等。ABS制动压力调节器装在制动主缸与轮缸之间,如果它与制动主缸装在一起,则称之为整体式制动压力调节器,否则就称为分离式制动压力调节器。
除了普通制动系统的液压部件外,ABS制动压力调节器通常由电动泵、储能器、主控制阀、电磁控制阀和一些控制开关等组成。实质上,ABS就是通过电磁控制阀体上的控制阀,控制轮缸上的液压,使之迅速变大或变小,从而实现了防抱死制动功能。ABS制动压力调节器总成基本上可分为三类:整体式,制动主缸与液压总成装成一体的,如图15所示;分离式,制动主缸与液压总成是分别独立的总成,如图16所示;真空式,仅控制后轮,并采真空液压控制,如图17所示。
图15
图16
图17
3.4 电磁阀的结构形式及工作原理
电磁控制阀是液压调节器的重要部件,由它完成对ABS系统各个车轮制动力的控制。ABS系统中都有一个或两个电磁阀,其中有若干对电磁控制阀,分别控制前、后轮的制动。常用的电磁阀有三位三通阀和二位二通阀等多种型式。
三位三通电磁阀的内部结构图如图18所示,它主要由阀体、进油阀、卸压阀、单向阀、弹簧、无磁支撑环、电磁线圈等组成。滑动支架6的两端由无磁支撑环3导向。主弹簧13和副弹簧12相对布置,但主弹簧弹力大于副弹簧弹力。为了关闭进油阀5和打开卸压阀4,滑动支架有约0.25mm的移动过程。无磁支撑环被压进阀体中,这样可迫使磁通在线圈中穿行时必须通过支架,并经工作气隙a穿出,以保证磁路有稳定的电磁特性。单向阀8与进油阀5并行设置,其作用是当解除制动时,单向阀打开,增加一个附加的、更大的由轮缸到主缸的出油通道,这样能使轮缸的压力迅速下降,即使在主弹簧断裂或支架被卡死的情况下也能使车轮制动器松开解除制动。
图18
该电磁阀工作过程如下:当电磁线圈中无电流通过时,由于主弹簧力大于副弹簧力,进油阀被打开,卸压阀关闭,制动主缸与轮缸油路接通,所以轮缸压力既能在没有ABS参与的常规条件下增加,也能在ABS系统工作的条件下增加。
当向电磁线圈输入1/2最大工作电流时(保持电流),电磁力使支架向下移动一定距离将进油阀关闭。由于此时电磁力不足以克服两个弹簧的弹力,支架便保持在中间位置,卸压阀仍处于关闭状态。
此时,三通道间相互密封,轮缸压力保持一定值。当电控单元向电磁线圈输入最大工作电流时,电磁力克服主、副两个弹簧的弹力使支架继续下移,将卸压阀打开,此时轮缸通过卸压阀与回油管相通,轮缸中制动流入回油管路,压力降低。
如图19所示为一种常开式二位二通电磁阀的内部结构。当电磁线圈3中无电流通过时,在回位弹簧7的作用下,铁心12被推至限位杆9与缓冲垫圈11相抵触的位置。此时与铁心连在一起的顶杆10没有将球阀6顶靠在阀座5上,电磁阀的进油口A与出油口B相通,电磁阀处于开启状态。当电磁线圈中有一定的电流通过时,铁心在电磁吸力的作用下,克服弹簧力的作用,带动顶杆一起右移,顶杆将球顶靠在阀座上,电磁阀进油口与出油口之间的通道被封闭,电磁阀处于关闭状态。限压阀4的作用在于限制电磁阀的最高压力,以免压力过高导致电磁阀损坏。
图19
四、总结
通过这次写论文让我了解了更多ABS系统的知识,特别是电子控制部分这一块。ABS系统就是要充分利用轮胎和地面的附着系数,使各个制动器产生尽可能大的制动力而又不会抱死,提高汽车制动能力,改善了操纵性和稳定性。在写论文时,我也查阅了许多的ABS相关的知识,它其实跟ASR(汽车防滑电子控制系统)有着同样的作用和原理,很多都是相关连的。通过查阅书籍,使我的视野更加的开阔了,也给即将毕业的我增加了一部分新的知识。
参考文献:
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ABS与汽车制动系统
汽车的制动性也是汽车的主要性能之一。自从汽车诞生之日起,汽车的制动性就显得至关重要;并且随着汽车技术的发展和汽车行驶车速的提高,其重要性也显得越来越明显。制动性直接关系到交通安全,重大交通事故往往与制动距离太长、紧急制动时发生侧滑等情况有关。所以,汽车的制动性是汽车行驶的重要保障。
汽车的制动性及其评价指标
汽车行驶时能在短距离内停车并且维持行驶方向稳定性和在下长坡时能维持一定车速的能力,以及汽车在一定坡道上能长时间停车不动的驻车制动器性能称为汽车的制动性。
汽车的制动性主要由制动效能、制动效能的恒定性和制动时汽车的方向稳定性三方面来评价。
一、提高汽车安全性的制动控制系统
有汽车参与的交通事故中,事故的预防、事故的回避、乘客保护等安全领域与汽车的运动性能有密切的关系。事故预防中起主要作用的是驾驶员,事故发生瞬间对乘客保护主要是汽车的被动安全设备起作用,而事故的回避则与汽车的制动控制系统有紧密的关系。在事故预防环节中人和环境的作用是主要的,在事故回避环节中车的作用是主要的。在汽车中,提高安全性的制动控制系统除了ABS、TCS、ESP(VSC、VDS)等,另外还有BAS(Brake Assist System,制动器辅助系统)。
制动辅助系统BAS是当紧急刹车时,根据踩的速度、力度,制动系统自动感知而输出更强的制动力。它的工作原理是,令刹车泵里的真空量增加,使你一脚踩下去,制动力度大大提高,从而提高了驾驶安全性。即使车子已经熄火了,它还会使刹车制动能力保持一段时间。它的功能是在紧急制动时,提供一个附加的制动力来帮助没能及时形成较大制动力的驾驶员,制动助力加快制动踏板的移动;当司机施加在制动踏板上的制动力不太大时,增加制动力,使车辆的紧急制动性能最佳。有关调查显示,约有90%的汽车驾驶员紧急情况刹车时缺乏果断,而BAS则能从驾驶员踩下制动踏板的速度,探测车辆行驶情况。紧急情况下,当驾驶员迅速踩下制动踏板力度不足时,BAS便会启动,并在不足1秒的时间内把制动力增至最大,从而缩短紧急制动刹车距离。
ABS虽然能够缩短刹车距离,但如果驾驶员采用点刹时,车轮往往不会抱死,ABS没有机会发挥作用。而制动辅助BAS,则让现有的ABS具有一定的智能。当驾驶者迅速用力踩下刹车踏板时,BAS就会判断车辆正在紧急刹车,从而启动ABS,迅速增大制动力。
二、 ABS系统的保养与正确使用
ABS(防抱死制动系统)作为一种主动安全装置,在现代汽车上运用已经很广泛了。由于其在制动过程中的控制方式及工作过程与以往普通的制动系统有所区别,因此在使用保养方面也与传统的制动系统有所不同,否则会引发ABS系统故障。
总结多年的维修经验,笔者认为车主在使用装有ABS系统的汽车时要做到“四要”、“四不要”。
四要
(1)要始终将脚踩住制动踏板不放松。这样才能保证足够和连续的制动力,使ABS有效地发挥作用。
(2)要保持足够的制动距离。当在良好路面上行驶时,至少要保证离前面的车辆有3s的制动时间;在不好的路面上行驶,要留给制动更长一些的时间。
(3)要事先练习使用ABS,这样才能使自己对ABS工作时的制动踏板振颤有准备和适应能力。
(4)要事先阅读汽车驾驶员手册。这样才能进一步理解各种操作。
四不要
(1)不要在驾驶装有ABS的汽车时比没有装ABS的汽车更随意。有些车主认为汽车装有ABS后,安全性加大,因此在驾驶中思想就会放松,为事故埋下隐患。
(2)不要反复踩制动踏板。在驾驶有ABS的车时,反复踩制动踏板会使ABS的工作时断时续,导致制动效能降低和制动距离增加。实际上,ABS本身会以更高速率自动增减制动力,并提供有效的方向控制能力。
(3)不要忘记控制转向盘。在制动时,ABS系统为驾驶者提供了可靠的方向控制能力,但它本身并不能自动完成汽车的转向操作。在出现意外状况时,还得需要人来完成转向控制。
(4)不要在制动过程中,被ABS的正常液压工作噪声和制动踏板振颤吓住。这种声音和振颤都是正常的,且可让驾驶者由此而感知ABS在工作。 检举 回答人的补充 2009-04-28 17:10 经过了一百多年的发展,汽车制动系统的形式已经基本固定下来,但是随着电子(特别是大规模、超大规模集成电路)的发展,汽车制动系统的形式也将发生变化。BBW(全电路制动,Break-By-Wire)系统的出现,将会彻底颠覆使用液压油或空气作为传力介质的传统制动系统。全电制动不同于传统的制动系统,因为其传递的是电,而不是液压油或压缩空气,可以省略许多管路和传感器,缩短制动反应时间。
与传统的制动系统相比,BBW具有很多优点:结构简单,省去了传统制动系统中的制动油箱、制动主缸、助力装置、液压阀、复杂的管路系统等部件,使整车质量降低;制动时间短,提高制动性能;无制动液,维护简单;系统总成制造、装配、测试简单快捷,制动分总成为模块化结构;采用电线连接,系统耐久性能良好;易于改进,稍加改进就可以增加各种电控制功能。
作为一种全新的制动系统,BBW给制动系统带来了巨大的变革,为将来的车辆智能控制提供条件。但是,要想全面推广,还有不少问题需要解决,比如:当前汽车的电力系统不能满足制动能量要求、控制系统失效时的处理和如何清除其它干扰信号对控制系统造成的影响等。目前BBW系统主要是应用在混合动力制动控制系统汽车上,采用液压制动和电制动两种制动系统;但是随着未来技术的发展,BBW全电路制动系统取代传统制动系统将成为现实。
(抱歉,字数不够,请加些例子)
浅谈如何提高汽车驾驶员预防事故的能力
随着社会主义现代化建设的迅速发展和人民生活水平的不断提高,汽车的产量、社会对汽车的需求量越来越大。但是,交通事故的伤亡和损失不知给多少个家庭、亲人带来灾难和痛苦,也不知有多少个美满幸福的家庭遭到破坏,丈夫失去妻子,妻子失去丈夫,父母失去儿女,孩子失去父母,造成家破人亡,妻离子散,驾驶员支付巨额赔偿,人财两空,十分凄惨。虽然汽车对人类社会的发展起到了积极作用,但也给人类带来了灾难,车祸成为世界一大公害,有人把汽车说成是:“杀人的凶器、吃人的老虎、流动的棺材。”。现针对黄河基层汽车驾驶员如何提高预防事故能力浅谈一下个人看法,使广大驾驶员能找到主动提高“能力”的方向,在预防事故安全行车方面一定会迅速收到成效。
一、做为汽车驾驶员应熟悉和掌握汽车安全行车系统
通常我们把“人-路-车”构成的系统称为交通系统。汽车安全行驶系统是交通系统中的一个子系统,它所涉及的因素是汽车驾驶员的自身素质、操作行为和车辆技术状况。在汽车行驶中只有这三个要素相互协调并且与周围环境保持适应状态,才能充分发挥整体功能,达到安全行驶的目的。实际上汽车安全行驶系统也是非常复杂的系统。如:汽车驾驶员自身素质包括思想素质、自身素质、精神状态和心理活动、安全行车知识、驾驶员操纵技术;驾驶员操作行为包括操纵习惯、各种道路条件下的操作方法、各种气候条件下的操纵方法,各种交通条件下的操纵方法;车辆技术状况包括:整车技术性能,发动机总成技术性能,底盘总成技术性能和汽车使用可靠性。这人复杂内的各个因素相互联系、相互影响、相互作用,各因素对于总的系统的重要性尽管并不一致,但在一定条件下会发生转化,在某些场合也有可能成为起决定性作用的因素。
在汽车安全系统中要达到安全的目的起决定作用的是“驾驶员行车素质”在驾驶员素质中思想素质,身体素质又是起决定作用的因素,即没有良好的思想素质和必需的身体素质,就不能发挥具有安全行车知识和驾驶技术的作用。如果其它因素都具备只是“精神状态”不佳也会破坏驾驶员安全行车素质,驾驶员素质的决定性是有条件的,如果在行车,并停止其开车则有“素质”引起的可能性就被消除。如果驾驶员素质条件具备,但是在行驶中出现不当的操纵行为或车辆技术状态不佳,也就可能破坏安全行车,此时,起决定作用的就是操纵行为,或车辆故障。
二、做为汽车驾驶员要熟悉和掌握“信息处理特性”
1、要正确处理信息。 在路途中,驾驶员通过自己的感官收集来自道路、交通等的各种信息,经过分析判断做出各种操作动作,通过汽车各个操纵机构使其做出相应的运动,一次控制的结果如车速与方向往往与希望有偏差,此时汽车的运动情况又做为新的信息反馈给驾驶员、驾驶员将其头脑中的予定值进行比较,判断出误差量再做出修正误差的操纵动作,如此的反馈不断通过多次控制,最终达到安全行驶的目的,如果由于外界干扰或内部的其它原因造成驾驶员对信息判断失误或者汽车控制失调造成行驶状况同予定目标间的误差无法消除时,则将会造成出现事故的可能性,通过上述分析可以看出,从实质上看事故是由于系统内部“失调”或“失误”造成的外界信息的反应错误所致。因此,事故的出现既具有偶然性,也具有必然性,从总体上讲,事故出现的时间、地点和情况都不可能事先预测是偶然发生的,但从每一件事故的起因及发生过程分析都具有其内在的原因,如果能够采取措施消除这些内在的原因则这类事故就可以避免,这就是事故的“必然性”所在。如“雾天行车”时有视线不清
的信息,“弯路行车”车速快有离心力作用的信息,“冰雪路面”的有路滑信息,异常交通有需要提高警惕的信息等。包括驾驶员、车辆在内的汽车安全行驶系统如果对这些信息不仅接受,而且通过内部协调后,做出必须的正确反应,或者通过反馈系统修正达到正确反应,就可以避免事故实现安全行车,因此通过系统分析、能从事故发生的本质上认识事故发生的必然性,对于驾驶员都会有积极的意义,可以增长消除事故的信息,抛掉“撞大运”的思想,切实做好安全工作。 在事故中,也有属于在外界的信息不真实或“没有”信息的情况下发生的,往往事到关头什么措施都来不及,这些事例往往成为驾驶员认为“事故难防”的理由,事实如果驾驶员平时能注意学习安全行车知识,行车中除注意危险对象的直接信息外,还能注意交通环境中的间接信息,并相应采取措施,上述情况下仍可避免事故。
2、尽量减少和避免信息的“丢失”。因驾驶员接受和处理信息的能力是有限的,当外界处于强烈的视觉干扰或分散注意力的环境中,这种信息未得处理而“丢失”的现象会变得严重起来,由于驾驶员处理信息存在着个人问题的差异,有的属于生理机能原因,有的属于训练程度和经验多少因素,但是处理信息的特性是共同的。如果,从汽车安全行驶系统的不发生事故的条件考虑,则需要保证驾驶员在其所处的驾驶环境中传递信息速率应不超过驾驶员处理信息的能力,即尽量减少和避免信息“丢失”的情况发生是保证整个系统与交通环境保持协调一致的首要条件,为了实现安全行驶,必须注意驾驶处理能力这个特点,采取适当措施,从本质上只有提高驾驶员安全行车的素质,才能提高其处理信息的能力,为安全行车创造条件。
三、努力提高驾驶员安全行车素质
在汽车安全行车系统分析中,驾驶员安全行车素质做为系统三要素之一,起着决定性作用,因此要提高驾驶员预防事故的能力,就必须采取有效措施、努力提高驾驶员安全行车素质。
驾驶员安全行车素质主要包括:思想素质、身体素质、心理素质、安全行车知识和驾驶操作技术。其中对于驾驶员造成肇事的原因归纳如下:技术不佳、酒后驾车、麻痹大意、乱停乱放、通过交叉路口不减速、无牌、无证驾车、转弯速度过快、跟车距离近、夜间行车观察不力、疲劳驾车、车况差、强行超速、超员、超载、超速行驶、对路况估计不足、互不相让、反应迟钝、判断失误、措施不当、惊慌失措等。因此说行车事故主要的原因常常是驾驶员素质、身体素质、技术素质、心理素质共同促成的,事实告诉我们解决行车安全问题关键在于提高驾驶员队伍素质,增强交通法律意识、交通安全意识和交通文明意识。
四、提高汽车驾驶员预防事故的措施
1、认识和掌握“信息处理特性”,驾驶员无论是在滩区或在路上行驶,他的行动过程首先是收集各种情报、情况予以预测,作出判断,然后才是行动,欲使行动无误,关键在于收集各种情况,在驾驶中自觉不做超出自己能力的驾驶行为。
2、驾驶员要努力学习汽车安全行车的各种知识,以适应于交通安全的要求。驾驶员不但要掌握车辆行驶特性,还要熟悉自己车辆性能,随着国家经济建设的发展,道路条件发生了质的变化,汽车的各种特性、车速、马力、车身质量都相应提高,车辆的操纵性、稳定性和制动的方向性及惯性力都需要在思想上重视起来,在安全行车中养成良好的驾驶习惯,做到出车前想一想,看一看,坚持途中检查和回场后保养,掌握安全行车系统知识增强安全行车意识。
3、做为一名驾驶员要学习交通安全心理学,注重心理健康,从驾驶员-车辆系统的观点认识事故的实质,正确认识事故出现后的偶然性与必然性和预测行车事故的必要性和可能性关系,为消灭事故增加信心,建立科学的依据。
4、严格训练,提高技术水平。正确的驾驶操作是保证安全行车的前提,为此对所训驾驶员进行严格训练,严格要求,在实习期间要增强自我跟车训练实践,掌握车辆运动规律,提高自己独立处理各种情况的能力,避免“职业杀手”的出现。
5、道路交通管理部门要加强道路交通管理和加强交通安全教育。国际上普遍认为交通管理的主要手段,一是法规,二是教育,三是工程,这三点并称为交通管理的三大支柱,对此道路交通管理部门要通过这些手段协调交通活动中的人、车辆、道路、环境四者关系保障交通安全畅通,适应新形式发展。
现代汽车制动系统的发展趋势
从汽车诞生时起,车辆制动系统在车辆的安全方面就扮演着至关重要的角色。近年来,随着车辆技术的进步和汽车行驶速度的提高,这种重要性表现得越来越明显。众多的汽车工程师在改进汽车制动性能的研究中倾注了大量的心血。目前关于汽车制动的研究主要集中在制动控制方面,包括制动控制的理论和方法,以及采用新的技术。
一.制动控制系统的历史
最原始的制动控制只是驾驶员操纵一组简单的机械装置向制动器施加作用力,这时的车辆的质量比较小,速度比较低,机械制动虽已满足车辆制动的需要,但随着汽车自质量的增加,助力装置对机械制动器来说已显得十分必要。这时,开始出现真空助力装置。1932年生产的质量为2860kg的凯迪拉克V16车四轮采用直径419.1mm的鼓式制动器,并有制动踏板控制的真空助力装置。林肯公司也于1932年推出V12轿车,该车采用通过四根软索控制真空加力器的鼓式制动器。
随着科学技术的发展及汽车工业的发展,尤其是军用车辆及军用技术的发展,车辆制动有了新的突破,液压制动是继机械制动后的又一重大革新。Duesenberg Eight车率先使用了轿车液压制动器。克莱斯勒的四轮液压制动器于1924年问世。通用和福特分别于1934年和1939年采用了液压制动技术。到20世纪50年代,液压助力制动器才成为现实。
20世纪80年代后期,随着电子技术的发展,世界汽车技术领域最显著的成就就是防抱制动系统(ABS)的实用和推广。ABS集微电子技术、精密加工技术、液压控制技术为一体,是机电一体化的高技术产品。它的安装大大提高了汽车的主动安全性和操纵性。防抱装置一般包括三部分:传感器、控制器(电子计算机)与压力调节器。传感器接受运动参数,如车轮角速度、角加速度、车速等传送给控制装置,控制装置进行计算并与规定的数值进行比较后,给压力调节器发出指令。
1936年,博世公司申请一项电液控制的ABS装置专利促进了防抱制动系统在汽车上的应用。1969年的福特使用了真空助力的ABS制动器;1971年,克莱斯勒车采用了四轮电子控制的ABS装置。这些早期的ABS装置性能有限,可靠性不够理想,且成本高。
1979年,默·本茨推出了一种性能可靠、带有独立液压助力器的全数字电子系统控制的ABS制动装置。1985年美国开发出带有数字显示微处理器、复合主缸、液压制动助力器、电磁阀及执行器“一体化”的ABS防抱装置。随着大规模集成电路和超大规模集成电路技术的出现,以及电子信息处理技术的高速发展,ABS以成为性能可靠、成本日趋下降的具有广泛应用前景的成熟产品。1992年ABS的世界年产量已超过1000万辆份,世界汽车ABS的装用率已超过20%。一些国家和地区(如欧洲、日本、美国等)已制定法规,使ABS成为汽车的标准设备。
二.制动控制系统的现状
当考虑基本的制动功能量,液压操纵仍然是最可靠、最经济的方法。即使增加了防抱制动(ABS)功能后,传统的“油液制动系统”仍然占有优势地位。但是就复杂性和经济性而言,增加的牵引力控制、车辆稳定性控制和一些正在考虑用于“智能汽车”的新技术使基本的制动器显得微不足道。
传统的制动控制系统只做一样事情,即均匀分配油液压力。当制动踏板踏下时,主缸就将等量的油液送到通往每个制动器的管路,并通过一个比例阀使前后平衡。而ABS或其他一种制动干预系统则按照每个制动器的需要时对油液压力进行调节。
目前,车辆防抱制动控制系统(ABS)已发展成为成熟的产品,并在各种车辆上得到了广泛的应用,但是这些产品基本都是基于车轮加、减速门限及参考滑移率方法设计的。方法虽然简单实用,但是其调试比较困难,不同的车辆需要不同的匹配技术,在许多不同的道路上加以验证;从理论上来说,整个控制过程车轮滑移率不是保持在最佳滑移率上,并未达到最佳的制动效果。
另外,由于编制逻辑门限ABS有许多局限性,所以近年来在ABS的基础上发展了车辆动力学控制系统(VDC)。结合动力学控制的最佳ABS是以滑移率为控制目标的ABS,它是以连续量控制形式,使制动过程中保持最佳的、稳定的滑移率,理论上是一种理想的ABS控制系统滑移率控制的难点在于确定各种路况下的最佳滑移率,另一个难点是车辆速度的测量问题,它应是低成本可靠的技术,并最终能发展成为使用的产品。对以滑移率为目标的ABS而言,控制精度并不是十分突出的问题,并且达到高精度的控制也比较困难;因为路面及车辆运动状态的变化很大,多种干扰影响较大,所以重要的问题在于控制的稳定性,即系统鲁棒性,应保持在各种条件下不失控。防抱系统要求高可靠性,否则会导致人身伤亡及车辆损坏。
因此,发展鲁棒性的ABS控制系统成为关键。现在,多种鲁棒控制系统应用到ABS的控制逻辑中来。除传统的逻辑门限方法是以比较为目的外,增益调度PID控制、变结构控制和模糊控制是常用的鲁棒控制系统,是目前所采用的以滑移率为目标的连续控制系统。模糊控制法是基于经验规则的控制,与系统的模型无关,具有很好的鲁棒性和控制规则的灵活性,但调整控制参数比较困难,无理论而言,基本上是靠试凑的方法。然而对大多数基于目标值的控制而言,控制规律有一定的规律。
另外,也有采用其它的控制方法,如基于状态空门及线性反馈理论的方法,模糊神经网络控制系统等。各种控制方法并不是单独应用在汽车上,通常是几种控制方法组合起来实施。如可以将模糊控制和PID结合起来,兼顾模糊控制的鲁棒性和PID控制的高精度,能达到很好的控制效果。
车轮的驱动打滑与制动抱死是很类似的问题。在汽车起动或加速时,因驱动力过大而使驱动轮高速旋转、超过摩擦极限而引起打滑。此时,车轮同样不具有足够的侧向力来保持车辆的稳定,车轮切向力也减少,影响加速性能。由此看出,防止车轮打滑与抱死都是要控制汽车的滑移率,所以在ABS的基础上发展了驱动防滑系统(ASR)。
ASR是ABS的逻辑和功能扩展。ABS在增加了ASR功能后,主要的变化是在电子控制单元中增加了驱动防滑逻辑系统,来监测驱动轮的转速。ASR大多借用ABS的硬件,两者共存一体,发展成为ABS/ASR系统。
目前,ABS/ASR已在欧洲新载货车中普遍使用,并且欧共体法规EEC/71/320已强制性规定在总质量大于3.5t的某些载货车上使用,重型车是首先装用的。然而ABS/ASR只是解决了紧急制动时附着系数的利用,并可获得较短的制动距离及制动方向稳定性,但是它不能解决制动系统中的所有缺陷。因此ABS/ASR功能,同时可进行制动强度的控制。
ABS只有在极端情况下(车轮完全抱死)才会控制制动,在部分制动时,电子制动使可控制单个制动缸压力,因此反应时间缩短,确保在任一瞬间得到正确的制动压力。近几年电子技术及计算机控制技术的飞速发展为EBS的发展带来了机遇。德国自20世纪80年代以来率先发展了ABS/ASR系统并投入市场,在EBS的研究与发展过程中走到了世界的前列。
德国博世公司在1993年与斯堪尼公司联合首次在Scania牵引车及挂车上装用了EBS。然而EBS是全新的系统,它有很大的潜力,必将给现在及将来的制动系统带来革命性的变革。
三.制动控制系统的发展
今天,ABS/ASR已经成为欧美和日本等发达国家汽车的标准设备。
车辆制动控制系统的发展主要是控制技术的发展。一方面是扩大控制范围、增加控制功能;另一方面是采用优化控制理论,实施伺服控制和高精度控制。
在第一方面,ABS功能的扩充除ASR外,同时把悬架和转向控制扩展进来,使ABS不仅仅是防抱死系统,而成为更综合的车辆控制系统。制动器开发厂商还提出了未来将ABS/TCS和VDC与智能化运输系统一体化运用的构想。随着电子控制传动、悬架系统及转向装置的发展,将产生电子控制系统之间的联系网络,从而产生一些新的功能,如:采用电子控制的离合器可大大提高汽车静止启动的效率;在制动过程中,通过输入一个驱动命令给电子悬架系统,能防止车辆的俯仰。
在第二个方面,一些智能控制技术如神经网络控制技术是现在比较新的控制技术,已经有人将其应用在汽车的制动控制系统中。ABS/ASR并不能解决汽车制动中的所有问题。因此由ABS/ASR进一步发展演变成电子控制制动系统(EBS),这将是控制系统发展的一个重要的方向。但是EBS要想在实际中应用开来,并不是一个简单的问题。除技术外,系统的成本和相关的法规是其投入应用的关键。
经过了一百多年的发展,汽车制动系统的形式已经基本固定下来。随着电子,特别是大规模、超大规模集成电路的发展,汽车制动系统的形式也将发生变化。如凯西-海斯(K-H)公司在一辆实验车上安装了一种电-液(EH)制动系统,该系统彻底改变了制动器的操作机理。通过采用4个比例阀和电力电子控制装置,K-H公司的EBM就能考虑到基本制动、ABS、牵引力控制、巡航控制制动干预等情况,而不需另外增加任何一种附加装置。EBM系统潜在的优点是比标准制动器能更加有效地分配基本制动力,从而使制动距离缩短5%。一种完全无油液、完全的电路制动BBW(Brake-By-Wire)的开发使传统的液压制动装置成为历史
四.全电路制动(BBW)
BBW是未来制动控制系统的L发展方向。全电制动不同于传统的制动系统,因为其传递的是电,而不是液压油或压缩空气,可以省略许多管路和传感器,缩短制动反应时间。全电制动的结构如图2所示。其主要包含以下部分:
a)电制动器。其结构和液压制动器基本类似,有盘式和鼓式两种,作动器是电动机;
b)电制动控制单元(ECU)。接收制动踏板发出的信号,控制制动器制动;接收驻车制动信号,控制驻车制动;接收车轮传感器信号,识别车轮是否抱死、打滑等,控制车轮制动力,实现防抱死和驱动防滑。由于各种控制系统如卫星定位、导航系统,自动变速系统,无级转向系统,悬架系统等的控制系统与制动控制系统高度集成,所以ECU还得兼顾这些系统的控制;
c)轮速传感器。准确、可靠、及时地获得车轮的速度;
d)线束。给系统传递能源和电控制信号;
e)电源。为整个电制动系统提供能源。与其他系统共用。可以是各种电源,也包括再生能源。
从结构上可以看出这种全电路制动系统具有其他传统制动控制系统无法比拟的优点:
a)整个制动系统结构简单,省去了传统制动系统中的制动油箱、制动主缸、助力装置。液压阀、复杂的管路系统等部件,使整车质量降低;
b)制动响应时间短,提高制动性能;
c)无制动液,维护简单;
d)系统总成制造、装配、测试简单快捷,制动分总成为模块化结构;
e)采用电线连接,系统耐久性能良好;
f)易于改进,稍加改进就可以增加各种电控制功能。
全电制动控制系统是一个全新的系统,给制动控制系统带来了巨大的变革,为将来的车辆智能控制提供条件。但是,要想全面推广,还有不少问题需要解决:
首先是驱动能源问题。采用全电路制动控制系统,需要较多的能源,一个盘式制动器大约需要1kW的驱动能量。目前车辆12V电力系统提供不了这么大的能量,因此,将来车辆动力系统采用高压电,加大能源供应,可以满足制动能量要求,同时需要解决高电压带来的安全问题。
其次是控制系统失效处理。全电制动控制系统面临的一个难题是制动失效的处理。因为不存在独立的主动备用制动系统,因此需要一个备用系统保证制动安全,不论是ECU元件失效,传感器失效还是制动器本身、线束失效,都能保证制动的基本性能。实现全电制动控制的一个关键技术是系统失效时的信息交流协议,如TTP/C。
系统一旦出现故障,立即发出信息,确保信息传递符合法规最适合的方法是多重通道分时区(TDMA),它可以保证不出现不可预测的信息滞后。TTP/C协议是根据TDMA制定的。第三是抗干扰处理。车辆在运行过程中会有各种干扰信号,如何消除这些干扰信号造成的影响,目前存在多种抗干扰控制系统,基本上分为两种:即对称式和非对称式抗干扰控制系统。
对称式抗干扰控制系统是用两个相同的CPU和同样的计算程序处理制动信号。非对称式抗干扰控制系统是用两个不同的CPU和不一样的计算程序处理制动信号。两种方法各有优缺点。另外,电制动控制系统的软件和硬件如何实现模块化,以适应不同种类的车型需要;如何实现底盘的模块化,是一个重要的难题。只有将制动、转向、悬架、导航等系统综合考虑进来,从算法上模块化,建立数据总线系统,才能以最低的成本获得最好的控制系统。
电制动控制系统首先用在混合动力制动系统车辆上,采用液压制动和电制动两种制动系统。这种混合制动系统是全电制动系统的过渡方案。由于两套制动系统共存,使结构复杂,成本偏高。
随着技术的进步,上述的各种问题会逐步得到解决,全电制动控制系统会真正代替传统的以液压为主的制动控制系统。图3是这种全电制动控制系统的配置方案。
五.结论
综上所述,现代汽车制动控制技术正朝着电子制动控制方向发展。全电制动控制因其巨大的优越性,将取代传统的以液压为主的传统制动控制系统。同时,随着其他汽车电子技术特别是超大规模集成电路的发展,电子元件的成本及尺寸不断下降。
汽车电子制动控制系统将与其他汽车电子系统如汽车电子悬架系统、汽车主动式方向摆动稳定系统、电子导航系统、无人驾驶系统等融合在一起成为综合的汽车电子控制系统,未来的汽车中就不存在孤立的制动控制系统,各种控制单元集中在一个ECU中,并将逐渐代替常规的控制系统,实现车辆控制的智能化。
但是,汽车制动控制技术的发展受整个汽车工业发展的制约。有一个巨大的汽车现有及潜在的市场的吸引,各种先进的电子技术、生物技术、信息技术以及各种智能技术才不断应用到汽车制动控制系统中来。同时需要各种国际及国内的相关法规的健全,这样装备新的制动技术的汽车就会真正应用到汽车的批量生产中。
汽车安全的发展历程
如今,汽车安全已经成为各大汽车厂商必修的功课,从只说安全的VOLVO到“为了所有人安全”的本田汽车,汽车安全成为汽车厂商宣传的核心主题之一,那么,我们现在回头看看,到底谁才是真正开创汽车安全的鼻祖呢?
在讲述ESP、安全带、安全气囊甚至G-CON车身之前,让我们再来看看汽车安全的发展历史,从历史来看,汽车安全在汽车发明之后的50年左右才被逐步重视起来,这次我们必须仍然要感谢汽车的鼻祖戴姆勒-奔驰汽车,我们还要记住被称为安全之父的一个人——巴恩伊(Béla Barényi)。
安全车身
1939年8月1日,巴恩伊第一次来到位于斯图加特市郊辛德芬根的戴姆勒-奔驰公司上班。这位年轻人由此开始了改写了汽车发展史的伟大历程,因为后来出现的许多安全设计理念和技术都与他的发明息息相关。而在此前,这位脾气急躁的天才设计师却总窝在一间木板房里进行着各种新技术的研发。早在40年代,他就开始注意到汽车的车身设计是决定汽车被动安全的关键,他创造性地提出特别设计转向系统、转向柱、方向盘、底盘以及车身,以确保车内驾乘人员的安全性。他说:“未来汽车上的转向系、转向柱、方向盘、底盘和车身一定会与目前的有所不同。”
从1939年8月起,巴恩伊就在一个96平方米大小的木棚房里开始了他的设计研发工作。作为当今汽车安全车身技术的基础,巴恩伊在他的“Terracruiser”(1945)和“Concadoro”(1946)的新车方案中率先提出了他对被动安全的设想和未来车身的设计结合在一起思想。其中,六座的“Terracruiser”在车身中部设计了异常坚固的乘坐舱,并且前面和后面分别与塑性变形碰撞缓冲区弹性连接,它们在事故发生时能吸收碰撞所产生的动力能量。类似的安全特性在三座的“Concadoro”上也有所体现。“Concadoro”车身采用三厢结构设计,单排的座椅使得驾驶舱可以前后调整。此外,设计方案已经有了带挡板的方向盘和安全转向柱。而这个时候,汽车巨子丰田汽车尚未诞生,本田汽车仍然在专注于它的摩托车技术。
安全带
安全带的发明和使用是当今汽车安全的专家VOLVO,早在上世纪40年代,VOLVO汽车的安全设计也开始启程,20世纪40年代,VOLVO在PV444型车上配置了诸如胶合挡风玻璃和安全车厢的框架机构等创新配置,这种设计和奔驰的巴恩伊在轿厢安全设计理念如出一辙。1959年,VOLVO推出了由尼尔斯·波哈林发明的三点式安全带,从此改变了整个汽车世界。VOLVO于1962年荣获第一个安全奖,以后类似奖项就接踵而来。1970年,VOLVO开始在轿车上装备儿童安全座椅,1987年VOLVO又首先在轿车上装备了安全气囊。
安全气囊
随着汽车工业的发展,近年来安全气囊几乎成了各个汽车厂商轿车的标准配备了,保护汽车乘员的想法最先产生于美国。1952年美国汽车生产者联合会在理论上阐述了这样一种汽车安全系统的必要性。几乎同时,这种系统的原理图也绘制了出来。1953年8月,美国人约翰.赫特里特首次提出了“汽车用安全气囊防护装置”,并在美国获得了“汽车缓冲安全装置”专利。
但是真正实现安全气囊的商用仍然是汽车安全的始祖戴姆勒奔驰,由于当时技术水平的限制,还不能把这种想法或专利付诸实现。到了1980年,奔驰公司开始实现这种设想,它在自己生产的部分汽车上安装了安全气囊。而从1985年起,在全部供应美国市场的汽车上都有安装了这种安全系统。随后,又出现了第一个保护驾驶员旁前排座乘员头部的气囊。
ABS和ESP
ABS技术是英国人霍纳摩尔1920年研制发明并申请专利,早在20世纪30年代,ABS就已经在铁路机车的制动系统中应用,目的是防止车化在制动过程中抱死,导致车轮与钢轨局部急剧摩擦而过早损坏。1936年德国博世公司取得了ABS专利权。它是由装在车轮上的电磁式转速传感器和控制液压的电磁阀组成,使用开关方法对制动压力进行控制。
20世纪40年代末期,为了缩短飞机着陆时的滑行距离、防止车轮在制动时跑偏、甩尾和轮胎剧烈磨耗,飞机制动系统开始采用ABS,并很快成为飞机的标准装备。20世纪50年代防抱制动系统开始应用于汽车工业。1951年Goodyear航空公司装于载重车上;1954年福特汽车公司在林肯车上装用法国航空公司的ABS装置。
1978年ABS系统有了突破性发展。博世公司与奔驰公司合作研制出三通道四轮带有数字式控制器的ABS系统,并批量装于奔驰轿车上。由于微处理器的引入,使ABS系统开始具有了智能,从而奠定了ABS系统的基础和基本模式。
90年代初期,在当今炙手可热的ESP开始被博世汽车发明出来,但是第一款安装了ESP的轿车仍然是奔驰的产品-A级车。
所以,汽车安全几乎是来自各个工业领域的积累,无论是VOLVO还是奔驰,都是这个领域内实现商用化的先锋,特别是汽车鼻祖奔驰,综合来说,作为安全带的开山鼻祖,VOLVO的安全的确让人称道,还有一贯对安全电子系统专注不止的博世汽车零部件公司,但是值得注意的是,从汽车安全车身设计理念到ABS/ESP、安全气囊的大规模商用,奔驰汽车一直走在其它汽车公司之前。
梅赛德斯-奔驰自1900年生产出世界上第一台现代汽车以来,一直引领着整个汽车行业的发展,特别在汽车安全领域,ABS、ESP、安全带、安全气囊、碰撞测试等现代汽车的安全基础要素几乎都是由梅赛德斯-奔驰首创或率先使用的。
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,形成互不相同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内乘员的保护,如今这一保护的概念以及延伸到车内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,让车室内的乘员,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,确保车室内乘员的安全。
二、主要被动安全技术:
1. 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,因此它还有控制装置和预拉紧装置。控制装置分有两种:一种是电子式控制装置,另一种是机械式控制装置。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,由气体引发剂、气体发生剂、导管、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,密封导管内底部的气体引发剂立即自燃,引爆同一密封导管内的气体发生剂,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,以减轻脊椎以及颈部所承受的冲击力,并防止头部向后甩所带来伤害。
3.安全气囊
分布在车内前方(正副驾驶位),侧方(车内前排和后排)和车顶三个方向。在装有安全气囊系统的容器外部都印有(Supplemental Inflatable RestraintSystem,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,乘员与车内构件发生碰撞,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!至于来自侧方及后座的碰撞,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,在人体可忍受的范围;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,充分保证内部乘员的生存空间;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,隐藏在方向盘内的安全气囊就在瞬间充气弹出,在车内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。这样能很好的有效保护驾驶员的生命。
三、被动安全性的新技术:
1) 能承受碰撞吸收能量的车身及车门
进一步改善能承受正面及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
在头枕及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内, 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
发动机室内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及时联系, 电台可以获知发生事故 的车辆的位置、事故及乘员受伤害的主要情况, 可以通知有关部门及人员及时前 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:
1. 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。
2. 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。
3. 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则会放慢内后轮,从而校正行驶方向。
4. 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。
5. 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。
6. 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及发动机的动 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。
7. 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,使车朝向内侧。 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。驾驶者可以通过车内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及驻车时,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;它可能会使后视镜内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:上海通用别克君越车内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及儿童和动物。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,然后反映在车内屏幕上,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范系统。通用别克君越不仅在点火钥匙上加入Passkey III安全防盗系统,还针对后行李箱结构进行了改进,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范围内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)检测路面及环境状况系统
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 周围车辆及障碍物的距离, 车辆的相对速度; 检测周围行人及交通状况, 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) 打瞌睡警告及唤醒系统
使用安装在驾驶员前仪表板处的小型摄像机及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及后方车辆的距离, 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 刹车系统及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及轮胎气压过低时, 给驾驶员发出警告信号, 以便 及早消除隐患。
6) 智能前大灯随转系统
智能前大灯随转系统(Intelligent AdaptiveFronLighting System) 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(TractiOn COntrOlSystem)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。或控制降挡及 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)ESPfElectronic StablityProgram)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及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 中交通事故及堵塞情况等。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及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,为车辆及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及曲率, 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内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、灭火系统以及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、无视差安全后视镜及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能监测驾驶员行为的安全系统;高性能的轮胎综合监测系统;自适应自动巡航控制系统;驾驶员身份识别系统;安全气囊和ABS/ASR。随着更加先进的智能型传感器、快速响应的执行器、高性能电控单元、先进的控制策略、计算机网络技术、雷达技术、第三代移动通信技术在汽车上的广泛应用,现代汽车正朝着更加智能化、自动化和信息化的机电一体化方向发展。
结 论
电子控制技术、微电脑处理技术、传感技术的应用,使车辆控制精度提高的 同时,也使安全技术得到了长足的发展。主动安全技术、被动安全技术的协调集成发展是势不可挡的发展趋势。减轻驾驶员的劳动强度、发生事故时能有效的保 护乘员及行人在安全方面也起到重要作用。相信未来的安全技术能够进一步增强 车辆的安全性,为更多的驾驶者、乘坐者、第三者保驾护航。
参 考 文 献
[ 1] 崔心存 主编.现代汽车新技术 . 人民交通出版社出版发行,2001.8
[ 2] 成洁,崔同杰.汽车主动安全控制新技术林林总总[ J].汽车应用 ,2005
[ 3] 余志生.汽车理论(第三版)[ M].北京清华大学出版,2004
[ 4] 黄世霖,张金焕等.汽车碰撞安全性研究的新进展.清华大学, 汽车研所.1996
[ 5] 彭汉锐. 汽车主要安全装备与新技术[ 期刊论文],城市车辆
[ 6] 中国汽车安全技术新进展分析报告[ 期刊论文]
致 谢
从论文选题到搜集资料,从写稿到反复修改,期间经历了喜悦、聒噪、痛苦和彷徨,在写作论文的过程中心情是如此复杂。如今,伴随着这篇毕业论文的最终成稿,复杂的心情烟消云散,自己甚至还有一点成就感。那种感觉就宛如在一场盛大的颁奖晚会上,我在晚会现场看着其他人一个接着一个上台领奖,自己却始终未能被念到名字,经过了很长很长的时间后,终于有位嘉宾高喊我的大名,这时我忘记了先前漫长的无聊的等待时间,欣喜万分地走向舞台,然后迫不及待地开始抒发自己的心情,发表自己的感想。这篇毕业论文的就是我的舞台,以下的言语便是有点成就感后在舞台上发表的发自肺腑的诚挚谢意与感想:
我要感谢,非常感谢我的老师。他们为人随和热情,治学严谨细心。在闲聊中她总是能像知心朋友一样鼓励你,在论文的写作和措辞等方面她也总会以“专业标准”严格要求你,从选题、定题开始,一直到最后论文的反复修改、润色,老师们始终认真负责地给予我深刻而细致地指导,帮助我开拓研究思路,精心点拨、热忱鼓励。正是老师们的无私帮助与热忱鼓励,我的毕业论文才能够得以顺利完成,谢谢您老师。
好吧,这够完善的了,望采纳!!!望加分!!!