车载智能电子控制技术在汽车安全领域的应用

1.引言

随着近几年电子信息科学与技术的高速发展，智能电子技术已经由传统的家用电器领域向汽车智能控制领域衍进，大大提高了汽车舒适性，可操作性，安全性。自从1886年德国人卡尔·佛里特立奇·本茨发明了世界上第一辆三轮汽车开始，汽车安全与汽车发展便如影随形。当今社会汽车行驶安全性更是消费者最关心的问题。美国伟世通公司曾经做过一项调查，结果显示：汽车行驶安全位于客户对汽车要求的核心。大部分消费者认为，汽车安全性比汽车动力性、舒适性、经济性重要。关注汽车安全，不仅是为了司机和乘客，更为了道路上更多的人。本文将用浅显易懂的文字介绍车载智能电子控制技术对提高汽车安全性能主要控制技术的应用。

2.汽车电子防滑控制系统

汽车电子防滑控制主要包括制动防滑、驱动防滑和转向行驶防滑等三个方面的控制。汽车防滑控制系统是汽车上的一种安全附属装置，可以防止汽车在制动、起步、加速和转向时出现的侧滑、跑偏、丧失转向能力和滑转等，从而起到保护乘客和车辆的作用，大大降低因制动、驱动等而引起交通事故出现的概率。

2.1 制动防抱死系统(Anti-lockedBraking System,简称ABS)

汽车在刹车时，由轮胎提供摩擦力让汽车停止运动。又由于静态摩擦力(轮胎转动)远远大于滑动摩擦力(轮胎打滑)，所以ABS系统能够让汽车获得更大摩擦力使其更快停止。汽车制动防抱死制动系统(ABS)是汽车在任何路面上紧急制动时，汽车智能电子系统接收到车轮转速传感器信号，自动控制和调节车轮的制动力，使车轮处于转动与滑动的临界状态，防止车轮完全抱死，使车轮获得最大制动摩擦力，获得最佳制动效果。从而避免制动过程中的跑偏、侧滑、和丧失转向操纵能力等，提高了汽车汽车操纵性能和稳定性能(如图1所示)。同时，汽车还能获取最大制动力，缩短30%的制动距离，提高汽车的制动性能，对保证汽车安全具有重要意义。

图1：ABS刹车对比图

总之，“人工点刹”的时代已经过去，高智能的ABS在行车安全上给予我们很多保障。缩短30%的刹车距离无疑能够在很多时候成为救命稻草，刹车保证方向可控更是提供了驾车保障。

2.2 驱动防滑系统(AccelerationSlip Regulation,简称ASR)

汽车在起步或加速时，特别是下雨、下雪、冰雹、路冻等摩擦力较小的特殊路面上行驶时，往往会发生驱动轮打滑现象，这在山路上非常危险的。为了保证汽车行驶安全稳定性，控制车轮不出现滑转现象，主要通过汽车车载智能控制单元接收到轮速传感器信号，控制发动机电子点火部分和供油，通常通过改变节气门开度和点火提前角的方式调节发动机的输出转矩，确保车轮与地面之间最大附着力和牵引力，使车轮的滑移率达到最佳范围内(15%~20%)。如果车轮打滑得不到控制，车子就会失控。所以，别以为只有刹车时车轮抱死会出危险，起步时车轮打滑一样会出问题。

2.3 车辆电子稳定系统(ElectronicStability Program,简称ESP)

车辆电子稳定系统(EPS)当车辆在转向、制动或打滑时，电子控制单元ECU接收到包括来自转向角度传感器(检测方向盘的转向角度)、轮速传感器(监测各个车轮的转动速度)、G(侧滑)传感器(监测车体绕垂直轴线转动的状态)、横摆率(横向加速度)传感器(测汽车转弯时的离心力)、减速度传感器，对车辆的的运行状态进行分析、计算和判断然后发出指令，把制动执行器内的压力泵产生的的液压传送到相应的车轮制动器的轮缸。从而实 现对前轮侧滑和后轮侧滑的控制，使车辆不偏离正确的行驶轨迹。例如，当汽车后轮出现侧滑时，ESP系统立即把制动力加到正在转弯的外前轮上，迅速制动前轮使汽车产生一种相反的转矩，以保证汽车在原来的车道上行驶;当汽车前轮出现“飘动”现象时。ESP系统把制动力施加到两个后轮上，迅速制动后轮使汽车保持在原来的车道上行驶。不难看出车辆电子稳定系统(EPS)是传统ABS(防抱死刹车系统)、ASR(驱动防滑系统)的进一步扩展，ESP最重要的特点就是它的主动性，如果说ABS是被动地作出反应，那么ESP却可以做到防患于未然。更智能化提升了汽车的稳定性能和安全性能。

2.4 紧急制动辅助系统(ElementalBattle Academy,简称BAS)

由于大度数驾驶员在紧急情况下会优柔寡断，不能有效的采取制动措施。制动系统性能不能有效发挥，制动距离明显延长。为了缩短缩短在紧急制动的情况下的刹车距离，梅赛德斯-奔驰公司研制了制动辅助系统(BAS)。从1997年开始，这个系统成为所有梅赛德斯-奔驰轿车的标准装配。具体的工作流程如图2所示。

图2：紧急制动辅助系统（BAS）结构框图

梅赛德斯-奔驰对制动辅助系统(BAS)的功能和作用方式已做了详尽的试验。例如：在驾驶模拟器中：在这里，驾驶员会不经警告而遇到危险情况，此时他们必须实施紧急制动。在干燥的路面上，如果没有使用制动辅助系统，大多数测试者最多需要达73米的制动距离，才能把速度为每小时100公里的汽车完全停下。而利用这个系统时，仅仅经过40米后汽车就完全停下了。这相当于制动距离缩短大约45%.

装配上这个系统的新车在撞车事故方面，使事故发生的频率降低了百分之八，在行人事故方面，使事故发生的频率降低了百分之三十。

3.安全气囊防护系统(SupplementalInflatableRestraintSystem,简称SRS)

汽车与阻碍物的撞击为第一次碰撞，人与汽车上相应部件的撞击为第二碰撞，一般在第一次碰撞发生的60ms发生碰撞，人的伤亡由第二次碰撞造成。当汽车第一次碰撞发生后，第二次碰撞发生前，传感器感受汽车碰撞强度并将其传给控制器，SRS的ECU接收与处理传感器的信号，当SRS的ECU判断有必要打开气囊时，立即发出点火信号触发气体发生器，气体发生器点火后迅速产生大量气体并快速展开气囊(气囊的整个充气过程大约需要30ms)，完成安全气囊整个工作过程，阻挡乘员(主要有正面、侧面、膝部、头部)与车内相应构件之间可能发生的碰撞，通过气囊上的排气节流空的阻尼作用吸收乘员的动能，从而打到保护乘员的目的。

4.汽车电子防撞系统

国家统计局网站公布的2012年统计公报获悉，中国2012年末全国民用汽车保有量达12089万辆(包括三轮汽车和低速货车1145万辆)，比上年末增长14.3%.道路上行驶的汽车密度越来越大，碰撞事故与日俱增。为了防止高速行驶车辆之间或者行驶车辆与与路边车辆之间的碰撞，现已研制和开发出一种自动控制的防汽车追尾系统--汽车电子防撞系统。当汽车正常行驶时，该系统处于非工作状态，当后车车头非常接近前车车尾、障碍物时，该系统装有测距传感器，由该传感器利用光线、激光或超声波，测得汽车与障碍物间的距离，将这个距离信号和车速信号以及车轮转角传感器的信号送入ECU,通过计算求出汽车和前方车尾实际距离以及相互接近的相对速度，并向驾驶员发出预告会车、超车的警告，显示前方物体的距离;当快要撞车时，ECU向制动器和节气门控制电路发出控制指令，即可使汽车及时制动，从而有效的避免追尾、撞车。

5.电子驻车制动系统(Electrical ParkBrake,简称EPB)

大多驾驶初学者在上坡起步都会面临一件非常棘手的难题--倒溜，有时由于与后车保留的安全距离不足造成不必的擦挂。

电子驻车制动系统(EPB)能够有效的预防这样的事故。这个系统在上坡起步时主要通过坡度传感器监测出坡度然后将信号传输到ECU并计算给出准确的驻车力，智能调节制动力，在上坡起动时，驻车控制单元通过离合器距离传感器，离合器捏合速度传感器，油门踏板传感器等提供的信号通过计算，当驱动力大于行驶阻力时自动释放驻车制动，从而使汽车能够平稳起步。能够避免车辆不必要的滑行，简单的说就是车辆不会溜后，保障上坡起步安全。

6.轮胎压力监测系统(Tire PressureMonitor System,简称TPMS)

也许你会问，爆胎在各种交通事故中的比率真的很高吗?我们通过一组数据来向您证明，1998-2000年之间，广东省交通部门在广深高速公路上共统计2484起交通事故，其中848起交通事故出现爆胎情况，爆胎发生概率达到34.14%,而所有会造成爆胎的因素中胎压不足当为首要原因。所以广大的有车一族，我们要经常检查轮胎胎压力，TPMS就是专门检测轮胎压力保证行车安全的系统。一种是直接式(Pressure-Sensor Based TPMS,简称PSB)，顾名思义，这种系统要在每个轮胎里安装压力传感器来直接测量轮胎的气压，利用无线射频发射器将压力信号从轮胎内部发送到中央接收器上，然后对每个轮胎气压数据进行显示。当轮胎气压低于门限值或漏气时，系统会发出警报。另一种为间接式(Wheel-Speed Based TPMS,简称WSB)，这种系统是通过共享汽车ABS系统的轮胎转速传感器信号通过处理器计算，来比较轮胎之间的转速差别，以达到监测胎压的目的。还有一种为复合式(TPMS)，该系统是将直接式轮胎压力检测系统(PSB)和间接式轮胎压力监测系统(WSB)结合而成，吸取了前两种系统的优点，提供更安全稳定的胎压数据。

7.结束语

自电子技术在汽车安全方面得到应用后，整车的安全性能便得到很大提高，但是能否安全行车，不仅仅由汽车安全配置的好坏决定，如若酒后违规驾车，麻痹大意，开车打电话，高速飙车等违法驾车行为，即使安全性能再高的汽车，也不能保障行车安全。因此广大车主只有具备了安全意识，坚决不酒后驾驶，不疲劳驾驶，不超速，不抢道，文明驾车才能做到真正意义上的汽车安全。汽车安全为了自己和车上最亲最爱的人，更为了道路上更多的人。

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