汽车主动安全技术概述

2023-10-11 理论教育版权反馈

【摘要】：世界各国都致力于对汽车安全技术进行研究。目前，已经有许多汽车安全技术得到成功应用。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。

进入21 世纪以来，汽车已成为必不可少的交通工具。随着公路等级和汽车电子技术的发展，汽车的动力性越来越好，但同时也给汽车安全埋下隐患。世界各国都致力于对汽车安全技术进行研究。目前，已经有许多汽车安全技术得到成功应用。现代汽车安全技术主要包括主动安全技术和被动安全技术两方面：被动安全技术主要考虑被动系统安全，即车辆在发生事故时，通过一系列安全措施，如设置安全带、安全气囊、保险杠等，降低对乘员的伤害；主动安全技术相较于被动安全技术，强调在轻松和舒适的驾驶条件下帮助驾驶员避免事故的发生。主动安全技术是现代汽车安全技术研究的方向。

知识点一　现代汽车主动安全技术的发展趋势

现代汽车安全技术涉及的技术领域范围越来越广，仅仅依靠单一技术很难进一步提高汽车的安全性能。现代汽车安全技术综合了互联网、通信以及电工电子等领域先进技术，伴随着越来越多的智能化安全技术应用到汽车上，未来汽车的安全性能将逐渐臻于完美。

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概率，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。

在汽车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），再到无盲点、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技，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。

知识点二　主流的汽车主动安全技术

1.ABS（防抱死制动系统）

ABS（Antilock Braking System）是防抱死系统的简称，它是一种具有防滑、防锁死等优点的汽车安全控制系统。它是在制动过程中防止车轮被制动抱死、避免车轮在路面上进行纯粹地滑移、提高汽车在制动过程中的方向稳定性和转向操纵能力、缩短制动距离的系统。它主要由车轮转速传感器、制动压力调节装置、电子控制装置和ABS 警示灯组成。通过每个车轮上安装的转速传感器，将各个车轮转速的信号输入电子控制装置。电子控制装置根据各车轮转速传感器输入的信号对各个车轮的运动状态进行检测和判定，并形成相应的控制指令，控制滑移率在10%～20%。此时，轮胎与路面间有最大附着系数，有利于汽车制动。

ABS 的工作过程可以分为常规制动、制动压力保持、制动压力减小和制动压力增大4 个阶段：

（1）常规制动阶段：当驾驶员踩下制动踏板，ABS 并不介入制动压力控制，调压电磁阀总成中的各进液电磁阀均不通电而处于开启状态，各出液电磁阀均不通电而处于关闭状态，电动泵也不通电运转，此时的制动过程与常规制动过程完全相同，制动主缸产生的油压通过管路进入制动轮缸，使车轮制动器产生制动力。

（2）制动力保持阶段：在制动过程中，电子控制装置根据车轮转速传感器输入的车轮转速信号判定有车轮趋于抱死时，ABS 就进入防抱死压力调节过程，关闭制动主缸与制动轮缸的通道，使制动轮缸的油压保持不变。

（3）制动压力减小阶段：如果电子控制装置判定某车轮的滑移率超过10%～20%时，电子控制装置使该轮的出液电磁阀通电而进入开启状态，制动轮缸中的部分制动液就会经过处于开启状态的出液电磁阀流回储液器，制动轮缸的制动压力迅速减小，制动轮缸内的高压油流入储能器，制动油压下降，车轮转速由下降逐渐变为上升。

（4）制动增大阶段：如果电子控制装置判定某车轮的滑移率低于10%～20%时，电子控制装置使该轮的进液电磁阀转入开启状态、出液电磁阀转入关闭状态，高压油进入制动轮缸，制动油压增加，车轮转速又开始下降。

通过以上4 个阶段交替进行控制，保证车轮的滑移率始终被控制在10%～20%，从而使汽车制动性能达到最大状态，大大缩短了制动距离。(www.chuimin.cn)

2.EBD（电子制动力分配系统）

EBD（Electric Brakeforce Distribution）是电子制动力分配系统的简称。汽车在制动过程中，如果左右车轮的路面附着率不同（例如左轮在湿滑路面、右轮在干燥路面），制动时容易产生打滑，甚至造成车辆倾翻现象。配备EBD 系统的汽车可以在车辆制动的瞬间，高速计算出由于左右车轮路面附着不同而导致的不同的摩擦力数值大小，通过电子控制程序发出的制动控制调节信号，达到制动力与摩擦力相互匹配，保证车辆制动安全与制动时的稳定性。EBD 系统实际上是ABS 的辅助系统，可以提升ABS 的工作效率。当驾驶员紧急踩下制动踏板时，在ABS 动作启动之前就已经平衡每个车轮的有效地面抓地力，防止出现不稳定工况，即后轮先于前轮先抱死，从而防止车辆出现急剧的甩尾和侧滑现象，大大缩短了制动距离。

3.AEB（紧急制动系统）

AEB（Automobile Emergency Braking）是紧急制动系统的简称，它采用动态制动和紧急制动来减少道路上常见的轻度或中度的追尾事故。如果汽车即将发生碰撞，AEB 系统将采取一系列措施，以避免或减轻碰撞带来的影响。AEB 系统首先提醒驾驶员以避免碰撞，如果驾驶员没有反应，系统采用自动刹车来防止碰撞或降低碰撞产生的严重程度。在所有碰撞事故中，有30%左右的事故涉及追尾问题。目前市面上的AEB 系统能够有效地降低追尾事故的发生。美国国家公路交通安全管理局认为，AEB 系统技术代表着下一波具有意义重大的汽车安全技术的进步。

知识点三　驾驶辅助安全系统

汽车主动安全技术的进步提高了汽车的安全性能。伴随着驾驶辅助安全系统的应用，汽车安全性能进一步得到提高。驾驶辅助系统，即能够提醒或者引导驾驶员采取正确措施，以避免安全事故的安全技术。本书介绍主流的驾驶辅助安全系统。

1.PAEB 系统

PAEB（Pedestrian Automatic Emergency Braking）是行人自动紧急制动系统的简称，也称为正面行人碰撞缓冲制动系统，是一种新兴的安全技术。它的主要功能是，当行人离车辆很近而驾驶员没有采取制动时，为车辆提供制动。PAEB 系统是一种防撞系统，当确定行人有被车辆碰撞的危险时，采取自动刹车措施。目前，市面上的PAEB 系统主要考虑以下4 个碰撞场景：① 汽车直行且行人正在横穿马路；② 汽车右转且行人横穿马路；③ 汽车左转且行人横穿马路；④ 汽车直行且行人迎面或背对汽车。

2.RVS

RVS（Rearview Vehicle System）是倒挡影像系统的简称，也常被称为备用摄像头。该系统设计的主要目的是保护最脆弱的人群——儿童和老年人，防止事故的发生。它是一种通过备用摄像头提供车辆后方区域的图像，帮助驾驶员看到车辆后方情况的安全技术。当汽车倒挡行驶时，RVS 可以显示车辆后方区域图像，图像中的直线可以表示目前车轮的行驶方向，配合倒车雷达，为驾驶员倒挡行驶提供更清晰的视觉环境。值得注意的是，倒挡影像系统并不是镜子的替代品，也不需要驾驶员转身去观看后方情况，它是一种揭示隐藏危险的安全辅助工具。

3.FCW 系统

FCW（Forward Collision Warning）是正面碰撞预警系统的简称。它是一种先进的安全技术，可以实时监控行驶车辆的速度、前方车辆的速度以及两车之间的距离。如果后方车辆的速度过高而使两车靠得太近，FCW 系统将会警告驾驶员即将发生碰撞事故。需要注意的是，FCW 系统不能完全控制车辆，只能提供警示信息。FCW 采用传感器来检测低速行驶或静止的车辆，当车辆之间的距离很近，事故即将发生时，FCW 系统发出信号提醒驾驶员，以便驾驶员可以踩刹车或采取规避动作，比如转向行驶，以防止潜在的碰撞。采用这种技术的车辆可以为驾驶员提供声音警报、视觉预警或其他警告信号，通过这种方式，可以帮助防止与前方缓慢行驶或者停止行驶的车辆发生碰撞。FCW 系统也是目前轿车、SUV 和卡车常配备的驾驶辅助系统。

4.LDW 系统

LDW（Lane Departure Warning）是航道偏离系统的简称。当车辆在没有转弯信号的情况下出现偏驶时，LDW 系统就会发出警告，提醒驾驶员注意行车安全。需要注意的是，LDW 系统没有完全对整车进行控制。LDW 系统采用摄像头监控车道标记并实时检测车辆是否有偏离迹象。当它发现车辆正在偏离车道时，通过声音警报、视觉预警或其他警告信号提醒驾驶员目前车辆正在偏驶，提醒驾驶员操纵车辆进行正常行驶。LDW 系统提供了额外的安全效应，在一些常见碰撞场合，如相邻车道上可能出现一方车辆侧向剐蹭同向行驶的另外一部车辆，也可能出现与相反方向行驶的车辆进行碰撞，甚至翻车，而这些事故的发生往往是由于车辆偏驶导致的。LDW 系统可以及时提醒驾驶员，降低由偏驶导致的事故发生率。

汽车主动安全技术概述

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