电子技术在汽车安全装置中应用研究庄永讲解文档格式.docx

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庄永

指导教师：

李善锋

起止日期：

2013.3.10--2013.9.10

吉林大学交通学院

【摘要】汽车是当前重要的工具，汽车的发明和汽车相关技术的发展极大地改变了人们的出行方式，加快了商品和人员流通。

随着汽车与电子工业的不断发展，在现代汽车上，电子技术的应用越来越广泛，汽车电子话得程度也越来越高，汽车技术与电子技术相结合催生出汽车电子技术概念。

电子技术在现代汽车工业中的广泛应用加快了电子汽车的发展趋势，推动了汽车功能的多元化和便捷化。

更重要的是，电子技术在现代汽车安全系统中的应用，极大的改善了汽车安全性能，提高了汽车安全，有利于人身安全。

【关键词】汽车技术汽车智能系统电子技术汽车电子技术安全

第一章绪论

电子技术在汽车工业中的应用加快了汽车技术的升级和突破，自20世纪80年代以来，汽车工业的长足发展，也是以电子技术（特别是计算机、集成电路技术）为动力而实现的。

采用电子技术是解决汽车所面临的诸多技术问题的最佳方案。

因此一国电子产业的发展水平及其在汽车工业领域的应用情况决定了其在未来轨迹汽车行业竞争中的地位和影响力。

目前，国产汽车的电子技术应用多数还处于初级阶段。

只有少数厂家，主要集中在一些中外合资和国内较为先进的汽车生产厂家，开始将电子控制装置应用在汽车工业中。

国内现在采用的电子装置主要包括发动机的燃油喷射、电子点火控制、汽车安全性方面的安全气囊，ABS等领域，而且多数为直接引进国外产品组装，国内科研院所目前有关汽车电子技术应用的研究也主要集中在发动机控制、电控悬架、ABS系统等几个方面，在汽车的电子网络化技术、GPRS导航及智能交通系统的研究等方面与国外还有一定差距。

随着的快速发展和人民群众对汽车要求的逐步提高，当前的电子技术在汽车工业领域里得到了很好较快较好的应用。

汽车智能管理系统就是这一应用的重要体现。

车辆智能管理仪（以下简称管理仪）硬件构成主要由CPU，数据存储器扩展电路、IC卡接口电路、GPS接收电路、光电隔离的输入、输出电路、数码相机控制电路、指示灯、蜂鸣器及电源部分组成。

采用GPS接收机接收卫星的信号，经过计算后可得出车辆所处的经纬度、行驶速度、行驶方向等参数。

管理仪还能够采集与司机操作有关的数据，如刹车、远光灯、近光灯、左右转向灯、喇叭、雾灯、制动气压、车门开关等参数。

管理仪根据预先设定的时间间隔和特殊事件的触发，将有关数据保存入IC（IntelligentCard）卡中。

根据这些数据，车辆管理部门就可以对车辆的运行状况进行检查、管理，以确定车辆是否按照规定的要求运行。

管理仪还能够对最近15次停车前，每次停车前50秒的所有信息进行详细记录，GPS数据的采集速度受GPS系统的限制，每秒钟记录1次，其他参数每隔0.2秒记录一次。

管理仪还具有数码照相机的控制接口，可以根据外部触发信号，对车内的情景拍照。

　　汽车工业是高科技工业，汽车性能的每一步提升都伴随着新技术、新工艺的运用。

电子技术是21世纪推动经济发展和变革的重要技术之一，电子技术的发展及其在汽车工业领域的广泛应用将有效提升汽车工业的发展水平。

第二章汽车安全性的内容和影响因素

2.1汽车安全性的内容

汽车安全性一般分为主动安全性、被动安全性、事故后安全性和生态安全性。

2.1.1汽车的主动安全性

　　汽车的主动安全性是指事故将要发生时操纵制动或转向系，防止事故发生的能力，以及汽车正常行驶时保证其动力性、操纵稳定性、驾驶舒适性、信息正常的能力。

又可分为行驶安全性、环境安全性、感觉安全性、操作安全性。

2.1.2汽车被动安全性

　　汽车被动安全性是指事故发生时保护乘员和步行者，使直接损失降到最小的能力。

又可分为车外部安全性、车内部安全性。

2.1.3事故后安全性

　　事故后安全性，是指汽车能减轻事故后果的能力。

是指能否迅速消除事故后果，并避免新的事故发生。

2.1.4生态安全性

生态安全性是指发动机排气污染、汽车行驶噪声和电磁波对环境的影响，　

2.2汽车安全性的影响因素

汽车道路交通事故是世界性的灾害，因此汽车交通安全也是世界性的难题。

道路交通事故引起人的伤亡，财产的损失，给国民经济也带来了巨大的损失。

然而诱发交通事故的因素是多方面的，它受汽车行车速度、道路条件、车辆状况、驾驶员行为、驾驶员的文化素质和自然环境等因素的综合影响。

其中人、汽车、道路、环境条件是影响道路交通安全的主要因素，在道路交通系统中，人是系统的核心，道路是系统的基础。

人的因素影响主要是指交通直接参与者的性格、经验或状态等。

道路因素的影响是指线路走向、路面状况、交通信号的布置和清晰度，以及交通规则、交通管理措施等。

汽车本身因素的影响是指车辆结构和技术状况等。

环境条件因素的影响是指环境对人的精神影响（疲劳、反应能力），对道路因素的影响（雨、雪、风、雾）以及对汽车的物理影响（道路附着条件、转向特性等）。

如果把环境条件纳入道路影响因素范围内，可认为道路交通安全主要与“驾驶员-汽车-道路”系统有关。

而汽车是该系统中潜在危机性最大的环节，因此应用先进的电子技术提高汽车的安全性能是减少道路交通事故的有效途径。

第三章电子技术在汽车行驶安全上的应用

近年来，汽车保有量迅速增加，汽车安全性已成为人们最关心的问题。

为了保障人民生命财产安全，政府部门制定了相关的道路交通安全法规，为了满足安全法规和消费者对汽车安全性的要求，汽车厂商采取了多方面措施来改善汽车的安全性能，其中电子技术起了很大的作用。

电子技术提高汽车安全性主要表现在以下几个方面。

3．1主动安全性电子技术

现代汽车主动安全性电子技术有代表性的电控装置有防抱死制动系统（ABS）、电子制动力分配装置（EBD）、驱动防滑系统（ASR）、电子稳定程序系统（ESP）、电控悬架系统、电控动力转向系统、主动避撞系统、车辆动力学控制系统（VDC）、信息显示系统等。

3.1.1汽车制动防抱死系统

　　防抱死制动系统（Anti-LockBrakingSystem简称ABS）是一种防止制动过程车轮抱死的汽车主动安全装置。

ABS系统在制动过程中通过传感器感知车轮与路面的滑移，由ABS电控单元做出判断，并通过电磁阀调整制动力的大小，使轮胎滑移率保持在一个理想的范围（10%～20%），来保证车辆制动时有较大的纵向制动和抗侧向外力的能力，防止可能发生的后轮侧滑，甩尾，提高汽车在制动过程中的方向稳定和转向操纵的能力，并能提高附着系数利用率，缩短制动距离，减少轮胎磨损。

电子控制汽车防抱死系统是目前提高车辆行驶安全性的有效措施之一。

3.1.2汽车驱动防滑系统

　　汽车驱动防滑系统（ASR）是在汽车起步和加速时将滑移率控制在一定范围（5%～15%）内，防止驱动轮快速滑动，提高汽车的驱动力。

ASR在控制中，通过轮速传感器反馈来的信号经控制单元处理后发出指令，调节发动机的输出转矩，从而调节驱动轮的驱动转矩。

目前ASR的装备大多是在ABS系统增设一部分部件的方法来实现，可看成是对ABS系统的完善和补充。

3.1.3汽车电子制动力分配系统

　　汽车在制动时，四只轮胎附着的地面条件往往不一样。

比如，有时左前轮和右后轮附着在干燥的水泥地面上，而右前轮和左后轮却附着在水中或泥水中，这种情况会导致在汽车制动时四只轮子与地面的磨擦力不一样，制动时容易造成打滑、倾斜和车辆侧翻事故。

电子制动力分配系统（EBD）能够根据汽车制动时产生轴荷转移的不同，自动调节前、后轴的制动力分配比例，提高制动效能，并配合ABS系统提高制动稳定性。

3.1.4汽车电子稳定程序系统

　　ESP是英文ElectronicStabilityProgram的缩写，中文译成“电子稳定程序”。

该系统通常是支援防抱死制动系统及驱动防滑系统的功能。

它通过对从各传感器传来的车辆行驶状态信息进行分析，然后向ABS、ASR发出纠偏指令，来帮助车辆维持动态平衡。

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。

它可以监控汽车行驶状态，并自动向一个或多个车轮施加制动力，以保持车子在正常的车道上运行。

3.1.5汽车主动避撞系统

　　该系统是辅助汽车驾驶者对影响公路交通安全的人、车、路环境进行实时监控，在危急情况下由系统主动干涉驾驶操纵、辅助驾驶者进行应急处理、防止汽车相撞事故的发生，保障了汽车行车安全。

3.1.6其他安全控制系统

　　为了适应汽车高速、安全、舒适的需要，越来越多更先进的电子技术应用到汽车上，如睡眠驾驶警报系统、司机分神监视系统、视觉增强和夜视系统、导航系统等，为汽车的安全行驶提供了保障。

3．2被动安全性电子技术

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等阶段。

在常规制动阶段，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，制动主缸至各制动轮缸的制动管路均处于沟通状态，而各制动轮缸至储液器的制动管路均处于封闭状态，各制动轮缸的制动压力将随制动主缸的输出压力而变化，此时的制动过程与常规制动系统的制动过程完全相同。

　　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就进入防抱制动压力调节过程。

例如，电子控制装置判定右前轮趋于抱死时，电子控制装置就使控制右前轮刮动压力的进液电磁阀通电，使右前进液电磁阀转入关闭状态，制动主缸输出的制动液不再进入右前制动轮缸，此时，右前出液电磁阀仍未通电而处于关闭状态，右前制动轮缸中的制动液也不会流出，右前制动轮缸的刮动压力就保持一定，而其它未趋于抱死车轮的制动压力仍会随制动主缸输出压力的增大而增大；

如果在右前制动轮缸的制动压力保持一定时，电子控制装置判定右前轮仍然趋于抱死，电子控制装置又使右前出液电磁阀也通电而转入开启状态，右前制动轮缸中的部分制动波就会经过处于开启状态的出液电磁阀流回储液器，使右前制动轮缸的制动压力迅速减小右前轮的抱死趋势将开始消除，随着右前制动轮缸制动压力的减小，右前轮会在汽车惯性力的作用下逐渐加速；

当电子控制装置根据车轮转速传感器输入的信号判定右前轮的抱死趋势已经完全消除时，电子控制装置就使右前进液电磁阀和出液电磁阀都断电，使进液电磁阀转入开启状态，使出液电磁阀转入关闭状态，同时也使电动泵通电运转，向制动轮缸泵输送制动液，由制动主缸输出的制动液经电磁阀进入右前制动轮缸，使右前制动轮缸的制动压力迅速增大，右前轮又开抬减速转动。

　　ABS通过使趋于抱死车轮的制动压力循环往复而将趋于防抱车轮的滑动率控制，在峰值附着系数滑动率的附近范围内，直至汽车速度减小至很低或者制动主缸的常出压力不再使车轮趋于抱死时为止。

制动压力调节循环的频率可达3~20HZ。

在该ABS中对应于每个制动轮缸各有对进液和出液电磁阀，可由电子控制装置分别进行控制，因此，各制动轮缸的制动压力能够被独立地调节，从而使四个车轮都不发生制动抱死现象。

尽管各种ABS的结构形式和工作过程并不完全相同，但都是通过对趋于抱死车轮的制动压力进行自适应循环调节，来防止被控制车轮发生制动抱死。

3．3事故后安全性电子技术

汽车事故后安全技术是保障乘员及时救助和减少事故后损失，避免再次伤害。

有代表性的电子装置有门锁紧急施放系统、GPS救援系统等。

3.3.1门锁紧急施放系统

　　门锁紧急施放系统在车辆发生碰撞事故后，为了使乘员能迅速地从被撞车辆中救出，车门应能容易打开。

其工作原理是当碰撞传感器确认已发生碰撞，系统立即施放门锁。

3.3.2GPS救援系统

　　车辆发生碰撞后，为了快速救助