第5章先進(jìn)汽車(chē)安全技術(shù)5.1先進(jìn)汽車(chē)主動(dòng)安全控制技術(shù)5.2智能乘員約束技術(shù)5.3汽車(chē)側(cè)面碰撞保護(hù)技術(shù)5.4行人碰撞保護(hù)技術(shù)5.5兒童乘員保護(hù)技術(shù)目錄5.1主動(dòng)安全控制技術(shù)主動(dòng)安全性是指汽車(chē)避免發(fā)生意外事故的能力。主動(dòng)安全性包括行駛安全性、環(huán)境安全性、感覺(jué)安全性和操作安全性。汽車(chē)的行駛安全性是指汽車(chē)的裝備保證汽車(chē)運(yùn)行安全，同時(shí)具有最佳的動(dòng)態(tài)性能的能力，也就是通常說(shuō)的良好的制動(dòng)性能、操縱穩(wěn)定性、動(dòng)力性和通過(guò)性。5.1.1電子穩(wěn)定程序ESP1．概述2．ESP的結(jié)構(gòu)及其工作原理3．電子穩(wěn)定程序的展望廠家名稱(chēng)寶馬動(dòng)態(tài)穩(wěn)定控制DynamicStabilityControl，DSC豐田車(chē)輛穩(wěn)定性控制VehicleStabilityControl，VSC本田車(chē)輛穩(wěn)定輔助系統(tǒng)VehicleStabilityAssist，VSA沃爾沃動(dòng)態(tài)穩(wěn)定與牽引控制系統(tǒng)DynamicStability&TractionControlSystem，DSTC表1各廠商類(lèi)似ESP系統(tǒng)基本情況1．概述

(b)在急轉(zhuǎn)彎車(chē)道上高速行駛時(shí)運(yùn)動(dòng)工況(c)在地面附著力不同的路面裝備與未裝備ESP車(chē)輛行駛效果對(duì)比(a)躲避前方突然出現(xiàn)障礙物運(yùn)動(dòng)工況ESP典型工作工況2．ESP的結(jié)構(gòu)及其工作原理

ESP是一項(xiàng)綜合控制技術(shù)，整合了下列多項(xiàng)電子制動(dòng)技術(shù)：制動(dòng)防抱死系統(tǒng)ABS。(2)驅(qū)動(dòng)防滑控制ASR/TCS(3)電子制動(dòng)力分配(4)電子差速鎖(5)發(fā)動(dòng)機(jī)牽引力力矩調(diào)整MSR/EBC

圖

ESP系統(tǒng)組成及控制示意圖1-ESP控制單元；2-液壓控制單元；3-制動(dòng)壓力傳感器；4-側(cè)向加速度傳感器；5-橫向偏擺率傳感器；6-ASR/ESP按鈕；7-轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器；8-制動(dòng)燈開(kāi)關(guān)；9～12-輪速傳感器；13-自診斷接口；14-制動(dòng)系統(tǒng)報(bào)警燈；15-ABS報(bào)警燈；16-ASR/ESP報(bào)警燈；17-車(chē)輛和駕駛狀態(tài)；18-發(fā)動(dòng)機(jī)控制調(diào)整；19-變速器控制調(diào)整典型組成部件如圖所示，各主要部件介紹如下：(1)ESP控制單元1(2)轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器7(3)制動(dòng)壓力傳感器3(4)橫向偏擺率傳感器5(5)縱向加速度傳感器(6)側(cè)向加速度傳感器4(7)ASR/ESP開(kāi)關(guān)6

2．ESP的結(jié)構(gòu)及其工作原理ESP工作原理和控制措施：①通過(guò)轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器及各車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器識(shí)別駕駛員轉(zhuǎn)彎方向(駕駛員意愿)→A;②由橫擺角速度傳感器識(shí)別車(chē)輛繞重心的旋轉(zhuǎn)角度，側(cè)向加速度傳感器識(shí)別車(chē)輛實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向→B;③若A>B，ESP判定為出現(xiàn)轉(zhuǎn)向不足，則制動(dòng)內(nèi)側(cè)后輪，使車(chē)輛進(jìn)一步增大轉(zhuǎn)向;④若A<B，ESP判定為出現(xiàn)轉(zhuǎn)向過(guò)度，則制動(dòng)外側(cè)前輪，防止出現(xiàn)甩尾并減弱過(guò)度轉(zhuǎn)向趨勢(shì);⑤若單獨(dú)制動(dòng)某個(gè)車(chē)輪不足以穩(wěn)定車(chē)輛，ESP則進(jìn)一步降低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩輸出或制動(dòng)其它車(chē)輪以達(dá)要求。

轉(zhuǎn)向不足車(chē)輛轉(zhuǎn)向不足時(shí)，控制液壓調(diào)節(jié)器過(guò)程為：關(guān)閉前/后隔離閥→打開(kāi)前/后起動(dòng)閥→關(guān)閉右前/右后進(jìn)口閥→運(yùn)行液壓泵。轉(zhuǎn)向過(guò)度

出現(xiàn)轉(zhuǎn)向過(guò)度時(shí)，液壓系統(tǒng)控制過(guò)程與轉(zhuǎn)向不足相似

工作過(guò)程車(chē)輛轉(zhuǎn)向行駛狀態(tài)受制動(dòng)車(chē)輪目的第1階段向左不足轉(zhuǎn)向左后輪前輪保留側(cè)向力，有效保證車(chē)輛的轉(zhuǎn)向第2階段向右不足轉(zhuǎn)向右前輪保證后軸的最佳側(cè)向力，后軸車(chē)輪自由轉(zhuǎn)動(dòng)第3階段向左過(guò)度轉(zhuǎn)向左前輪為阻止車(chē)輛出現(xiàn)甩尾并限制前軸產(chǎn)生側(cè)向力，在特殊危險(xiǎn)情形下該車(chē)輪將強(qiáng)烈制動(dòng)第4階段中間穩(wěn)定無(wú)在所有不穩(wěn)定行駛狀態(tài)被校正后，ESP結(jié)束調(diào)整綜合控制過(guò)程實(shí)例當(dāng)向左急打接著又向右急打轉(zhuǎn)向盤(pán)時(shí)，ESP的控制過(guò)程。3．電子穩(wěn)定程序的展望

ESP二代汽車(chē)動(dòng)力學(xué)集成管理VDIM5.1.2輪胎壓力監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)

間接式TPMS是通過(guò)ABS系統(tǒng)的輪速傳感器來(lái)比較輪胎之間的轉(zhuǎn)速差別，以達(dá)到監(jiān)測(cè)胎壓的目的，特點(diǎn)是性能差，價(jià)格低。直接式輪TPMS是利用安裝在每一個(gè)輪胎里的壓力傳感器來(lái)直接測(cè)量輪胎的氣壓，利用無(wú)線(xiàn)發(fā)射器將壓力信息從輪胎內(nèi)部發(fā)送到中央接收器模塊上的系統(tǒng)，然后對(duì)各輪胎氣壓數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。TPMS的結(jié)構(gòu)及工作原理

輪胎壓力傳感器結(jié)構(gòu)及工作原理

1-發(fā)射天線(xiàn)；2-壓力/溫度傳感器；3-測(cè)量和控制電子裝置；4-鋰亞電池；5-金屬氣門(mén)嘴；6-輪胎壓力傳感器；①壓力/溫度傳感器

具有壓力、溫度、加速度、電壓檢測(cè)和后信號(hào)處理ASIC芯片組合的智能傳感器SOC②測(cè)量和控制電子裝置

4～8位單片機(jī)(MCU)、RF射頻發(fā)射芯片③鋰亞電池④發(fā)射天線(xiàn)

輪胎壓力傳感器有以下兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)：電池低功耗技術(shù)信號(hào)的可靠性傳輸及其抗干擾性技術(shù)鋰亞電池RF射頻發(fā)射芯片信號(hào)處理MCU智能傳感器SOC天線(xiàn)喚醒電路輪胎壓力傳感器結(jié)構(gòu)及工作原理TPMS展望

TPMS向著『低功耗』、『配重低』、『成本低』的方向發(fā)展。

TPMS的多功能化。

TPMS與其它汽車(chē)電子系統(tǒng)相融合。

TPMS的無(wú)源化。5.1.3自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)

自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)(AdaptiveCruiseControl，ACC):

自動(dòng)巡航控制系統(tǒng)（CruiseControlsystem，CCS)

+車(chē)輛前向撞擊報(bào)警系統(tǒng)(ForwardCollisionWarningSystem，F(xiàn)CWS)

ACC系統(tǒng)的組成和互聯(lián)主件系統(tǒng):ACC模塊發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊制動(dòng)控制模塊儀表群

控制器局域網(wǎng)(CAN)巡航開(kāi)關(guān)

制動(dòng)開(kāi)關(guān)

制動(dòng)燈

ACC關(guān)閉狀態(tài)ACC待機(jī)狀態(tài)ACC啟動(dòng)狀態(tài)ACC速度控制狀態(tài)ACC時(shí)間間隙控制狀態(tài)ACC系統(tǒng)的5種狀態(tài)

速度控制狀態(tài)時(shí)的操作（ACC速度控制）(a)勻速控制跟車(chē)模式時(shí)的操作（ACC時(shí)間間隙控制）(b)減速控制(c)跟隨控制(d)加速控制ACC的4種典型的操作：5.1.4預(yù)防碰撞系統(tǒng)

預(yù)防碰撞安全系統(tǒng)(AutomaticWarningSystem，AWS):側(cè)面碰撞預(yù)防系統(tǒng)（SideCollisionPrevention，SCP）倒車(chē)碰撞預(yù)防系統(tǒng)（Back-upCollisionPrevention，BCP）車(chē)道偏離警示系統(tǒng)（LaneDeparturePrevention，LDP）車(chē)距控制輔助系統(tǒng)（DistanceControlAssist，DCA）側(cè)面碰撞預(yù)防系統(tǒng)

當(dāng)鄰道有車(chē)時(shí)，如果司機(jī)開(kāi)始變道，就會(huì)發(fā)出警示，并通過(guò)分別控制每個(gè)車(chē)輪的制動(dòng)器產(chǎn)生橫擺力矩，幫助司機(jī)駕駛操作不接近鄰道車(chē)輛。展望——人-車(chē)-路協(xié)同

5.2智能乘員約束技術(shù)

傳統(tǒng)電子安全氣囊的工作過(guò)程：①碰撞發(fā)生②加速度傳感器輸出響應(yīng)信號(hào)給微控制器③微控制器分析“碰撞判斷算法”，然后決定安全氣囊的打開(kāi)和打開(kāi)定時(shí)④微控制器命令點(diǎn)火芯片打開(kāi)氣囊⑤點(diǎn)火芯片送點(diǎn)火信號(hào)給充氣機(jī)，然后氣囊打開(kāi)

智能安全氣囊系統(tǒng)增加了乘員識(shí)別技術(shù)，在過(guò)程②中，乘員識(shí)別傳感器把獲得的座椅上乘員身材、體重、是否系好安全帶、人在座椅上所處位置等信息一并傳遞給微控制器，智能安全氣囊采取不同的充氣級(jí)別，使安全氣囊對(duì)乘客提供最合理和最有效的保護(hù)。

智能ECU傳感系統(tǒng)1-超聲波位置傳感器；2-重量傳感器；3-帶扣傳感器；4-副駕駛員安全氣囊；5-主駕駛員安全氣囊；6-座椅位置傳感器超聲波傳感器1，通過(guò)發(fā)射超聲波，然后分析遇到的物體后的反射波探明乘員的存在和位置重量傳感器2，通過(guò)應(yīng)變片測(cè)量乘員重量的乘員識(shí)別系統(tǒng)。每個(gè)乘員底座下分布四個(gè)應(yīng)變片，通過(guò)應(yīng)變片電阻的變化測(cè)量乘員質(zhì)量的變化，從而起到乘員識(shí)別的效果。帶扣傳感器3，判斷乘員是否配帶安全帶座椅位置傳感器6，提供座椅位置信息乘員識(shí)別技術(shù)乘員識(shí)別技術(shù)

5.2.2氣囊式安全帶

氣囊式安全帶結(jié)合傳統(tǒng)的安全帶和安全氣囊技術(shù)，在汽車(chē)碰撞時(shí)，安全帶在乘員軀干和肩膀處展開(kāi)成氣囊。5.2.3乘員頭頸保護(hù)系統(tǒng)

5.3汽車(chē)側(cè)面碰撞保護(hù)技術(shù)

我國(guó)不同形態(tài)事故

汽車(chē)側(cè)面碰撞可以分為直接碰撞和間接碰撞兩種形式:直接碰撞是指車(chē)與車(chē)之間的碰撞間接碰撞是指由于車(chē)輛的滑移，跑偏等引起的與障礙物的碰撞，如樹(shù)木，柱子等，側(cè)面碰撞位居正面碰撞之后，是第二種最常見(jiàn)的碰撞形式。新車(chē)評(píng)價(jià)程序NCAP對(duì)側(cè)面碰撞測(cè)試的規(guī)定

歐洲新車(chē)安全評(píng)鑒協(xié)會(huì)（E-NCAP）美國(guó)高速公路安全管理局（NHTSA）日本新車(chē)安全評(píng)價(jià)體系（J-NCAP）中國(guó)新車(chē)評(píng)價(jià)規(guī)程（C-NCAP）正面碰撞無(wú)56km/h55km/h50km/h正面偏置40%碰撞64km/h無(wú)64km/h56km/h側(cè)面碰撞50km/h63km/h55km/h50km/h側(cè)面柱碰29km/h車(chē)輛以75°角撞擊柱體的碰撞測(cè)試，時(shí)速約32.2km/h無(wú)無(wú)表5.x各國(guó)新車(chē)評(píng)價(jià)規(guī)程中測(cè)試的速度中

側(cè)面安全氣囊和氣簾

圖XX奔馳側(cè)面安全氣簾圖XX乘員之間獨(dú)特的安全氣囊這些安全氣囊系統(tǒng)包括：●保護(hù)胸部的胸部安全氣囊●保護(hù)頭部和胸部的頭部/胸部安全氣囊●保護(hù)胸部和骨盆的胸部/骨盆安全氣囊●在典型側(cè)面碰撞中，在乘員和車(chē)門(mén)及B柱之間的實(shí)際間隙必須迅速加以閉合。安全氣囊還會(huì)在主駕駛員和副駕駛員之間彈開(kāi)，就像一個(gè)“空氣墻”一樣，減輕乘員在發(fā)生二次碰撞的傷害。5.4行人碰撞保護(hù)技術(shù)

歐洲法規(guī)對(duì)行人的保護(hù)1994年首個(gè)行人保護(hù)的試驗(yàn)方法及碰撞模擬器在歐洲推出；從2005年10月起，歐洲所有的新車(chē)型須滿(mǎn)足小腿撞擊保護(hù)要求和一個(gè)頭部撞擊保護(hù)的要求；從2010年起，歐洲所有的新車(chē)型都必須滿(mǎn)足全部的4個(gè)撞擊保護(hù)要求我國(guó)法規(guī)對(duì)行人保護(hù)的新進(jìn)展（1）我國(guó)《汽車(chē)對(duì)行人的碰撞保護(hù)》標(biāo)準(zhǔn)的制訂（2）

C-NCAP2012版將增加行人保護(hù)附加試驗(yàn)5.4.1帶全力自動(dòng)剎車(chē)的行人探測(cè)系統(tǒng)

5.4.2發(fā)動(dòng)機(jī)蓋彈升技術(shù)

①加速度傳感器檢測(cè)撞到行人②ECU收到信號(hào)，進(jìn)行判斷，若速度超過(guò)25km/h以上，則發(fā)出點(diǎn)火命令③發(fā)動(dòng)機(jī)蓋彈起奔馳可復(fù)原的彈起式發(fā)動(dòng)機(jī)蓋

可復(fù)原的彈起式發(fā)動(dòng)機(jī)蓋系統(tǒng)包括以下4個(gè)部件：（1）電子控制單元該控制單元內(nèi)置于安全氣囊控制單元里面（2）加速度傳感器

2個(gè)安裝在保險(xiǎn)杠上，1個(gè)安裝在橫梁上（3）復(fù)原裝置手動(dòng)操作即可把發(fā)動(dòng)機(jī)蓋復(fù)原到原有的位置（4）彈簧執(zhí)行機(jī)構(gòu)由電磁控制，每個(gè)彈簧執(zhí)行機(jī)構(gòu)可彈升50mm

奔馳可復(fù)原的彈起式發(fā)動(dòng)機(jī)蓋

5.4.3行人安全氣囊系統(tǒng)

5.5兒童乘員保護(hù)技術(shù)

VOLVO汽車(chē)事故中兒童傷害比例

目前，國(guó)內(nèi)在保護(hù)兒童乘車(chē)安全方面，存在非常突出的三大問(wèn)題：（1）中國(guó)作為世界最大汽車(chē)保有量國(guó)家之一，沒(méi)有任何針對(duì)兒童監(jiān)護(hù)人、保護(hù)兒童乘車(chē)安全的法規(guī)；（2）兒童汽車(chē)座椅產(chǎn)品充斥市場(chǎng)但沒(méi)有任何針對(duì)生產(chǎn)者的強(qiáng)制性制造標(biāo)準(zhǔn)；（3）家長(zhǎng)對(duì)孩子充分疼愛(ài)但普遍缺乏對(duì)兒童乘車(chē)安全的正確認(rèn)知。5.5.1我國(guó)兒童乘員保護(hù)法規(guī)的新發(fā)展

1．《機(jī)動(dòng)車(chē)兒童乘員用約束系統(tǒng)》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

2010年2月，我國(guó)首部有關(guān)兒童乘車(chē)安全的強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《機(jī)動(dòng)車(chē)兒童乘員用約束系統(tǒng)》已上報(bào)審批，預(yù)計(jì)于2011年7月1日起實(shí)行，事實(shí)上，該標(biāo)準(zhǔn)延期實(shí)行，真正推出可能仍需要一段時(shí)間。2．C-NCAP2009版新評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)兒童安全

C-NCAP2009版增加了對(duì)兒童約束系統(tǒng)的評(píng)價(jià)和考核，并從2010年1月1日起，C-NCAP2009版正式執(zhí)行。1.ISO-FIX標(biāo)準(zhǔn)

安裝在高爾夫的ISO-FIX兒童座椅ISO-FIX結(jié)構(gòu)圖1-ISO-FIX接頭；2-ISO-FIX接口；3-ISO-FIX支架