汽車電子控制技術(shù)車身電子控制目錄中央門鎖與防盜系統(tǒng)乘員輔助約束系統(tǒng)轉(zhuǎn)向輔助照明系統(tǒng)車道偏離預(yù)警系統(tǒng)01020304第一節(jié)中央門鎖與防盜系統(tǒng)車身電子控制

第一節(jié)中央門鎖與防盜系統(tǒng)

一、中央門鎖系統(tǒng)為了方便駕駛?cè)撕统丝烷_、關(guān)車門,現(xiàn)代汽車大都安裝了中央控制門鎖系統(tǒng)(簡稱中央門鎖),使汽車的使用更為方便和安全。電控中央門鎖由信號輸入裝置、電控單元(ECU)和執(zhí)行器三部分組成。信號輸入裝置由門鎖控制開關(guān)、鑰匙開鎖報警開關(guān)、鑰匙控制開關(guān)、行李艙門開啟器開關(guān)、行李艙門開啟器、門控開關(guān)、門鎖開關(guān)等組成。第一節(jié)中央門鎖與防盜系統(tǒng)

電控中央門鎖各元件在車上的分布位置如圖4-1所示。圖4-1電控中央門鎖各元件在車上的分布位置第一節(jié)中央門鎖與防盜系統(tǒng)

二、電子防盜系統(tǒng)1.防盜報警系統(tǒng)的類型汽車防盜器分為機(jī)械式和電子式兩種,機(jī)械式防盜器以純機(jī)械方式對油路或變速桿等進(jìn)行鎖止控制,安全性差,使用不便,已逐漸淘汰。目前汽車上應(yīng)用的防盜器為電子式防盜器,按功能可分為以下三類:(1)防止非法進(jìn)入汽車(2)防止破壞或非法搬運(yùn)汽車(3)防止汽車被非法開走第一節(jié)中央門鎖與防盜系統(tǒng)

圖4-2汽車電子防盜報警系統(tǒng)的組成1—鑰匙存在開關(guān)2—開門開關(guān)3—鎖門開關(guān)4—鑰匙操作開關(guān)5—警報狀態(tài)開關(guān)電路6—盜賊監(jiān)測電路7—30s定時器8—解除警報狀態(tài)電路9—LED指示器10—警報器11—警告燈12—起動斷電器13—報警電路2.防盜報警系統(tǒng)的組成圖4-2所示為汽車電子防盜報警系統(tǒng)的組成第一節(jié)中央門鎖與防盜系統(tǒng)

3.防盜報警系統(tǒng)技術(shù)方案目前汽車上采用的防盜報警系統(tǒng)的技術(shù)方案如下:(1)點(diǎn)火控制防盜系統(tǒng)(2)油路防盜系統(tǒng)(3)其他防盜系統(tǒng)第一節(jié)中央門鎖與防盜系統(tǒng)

4.汽車防盜系統(tǒng)的應(yīng)用(1)汽車防盜系統(tǒng)的設(shè)定(2)重新激活與停止汽車防盜系統(tǒng)報警信號的方法(3)中斷與解除汽車防盜系統(tǒng)的方法(4)汽車防盜系統(tǒng)安全指示燈的使用第一節(jié)中央門鎖與防盜系統(tǒng)

5.汽車防盜系統(tǒng)功能的檢測檢測防盜系統(tǒng)是否有效,可按以下五個步驟進(jìn)行:1)開啟全部車窗。2)按上述方法設(shè)定防盜系統(tǒng),鎖定前門時用點(diǎn)火鑰匙,稍待至安全指示燈閃爍。3)從車內(nèi)開啟一個車門,防盜系統(tǒng)將激活報警信號。4)用點(diǎn)火鑰匙開啟其中一個前門,解除防盜系統(tǒng)。5)重復(fù)以上操作,檢測其他車門和發(fā)動機(jī)罩。在檢測發(fā)動機(jī)罩的同時,也檢測蓄電池拆下重裝上接線柱后系統(tǒng)的激活反應(yīng)。第二節(jié)乘務(wù)員輔助約束系統(tǒng)車身電子控制

汽車乘員輔助約束系統(tǒng)是指汽車碰撞過程中,能夠約束乘員運(yùn)動并與乘員發(fā)生力的作用的汽車零部件的總和。從能量角度來講,任何對乘員碰撞動能的耗散有貢獻(xiàn)的汽車零部件都可以被看成是乘員輔助約束系統(tǒng)的一部分,稱為乘員輔助約束子系統(tǒng),主要有汽車安全氣囊系統(tǒng)、安全帶緊急收縮觸發(fā)系統(tǒng)等。第二節(jié)乘員輔助約束系統(tǒng)

一、汽車安全氣囊系統(tǒng)1.概述(1)汽車安全氣囊的功用汽車安全氣囊系統(tǒng)(SupplementaryRestraintSystem,SRS)又稱輔助乘員保護(hù)系統(tǒng)。它是一個裝在轉(zhuǎn)向盤里的可吹脹的氣囊。當(dāng)汽車受到撞擊而急劇減速時,氣囊就迅速膨脹以防止駕駛?cè)说纳眢w向前沖撞轉(zhuǎn)向盤和風(fēng)窗玻璃。安全氣囊系統(tǒng)有助于防止碰撞過程中頭部和胸部的損害。特別是在汽車正面碰撞和前側(cè)碰撞時,其保護(hù)作用尤為明顯。第二節(jié)乘員輔助約束系統(tǒng)

(2)安全氣囊的可靠性設(shè)置

安全氣囊是汽車發(fā)生碰撞時的安全裝置,其可靠性十分重要。為了保障安全氣囊的可靠工作,首先要考慮電源的可靠。因此,一般采用雙電源工作,而且在斷電的情況下,還有氣囊電子電路的儲能元件(如大容量電容)供短時間控制用。另外,還有低電壓小功率的備用電源,在外電源全無的情況下,它可以點(diǎn)亮警告燈。

第二節(jié)乘員輔助約束系統(tǒng)

(3)安全氣囊在車內(nèi)的標(biāo)識

駕駛?cè)税踩珰饽曳旁谵D(zhuǎn)向盤轂內(nèi),有一個完整光潔的裝飾外罩;前排乘員側(cè)安全氣囊則藏在儀表板內(nèi),發(fā)生前碰撞或近似前碰撞事故時,固裝在組件內(nèi)的氣囊以規(guī)定方式?jīng)_破外罩充氣膨脹。在轉(zhuǎn)向盤外殼和儀表板上刻有“AirBag”或縮寫“SRS”或“SIR”,表明該車裝有安全氣囊。裝有駕駛?cè)擞冒踩珰饽业霓I車儀表板上有一個指示燈,向駕駛?cè)吮砻靼踩珰饽蚁到y(tǒng)的狀態(tài),汽車用戶手冊上說明了該指示燈的功能。盡管汽車廠商規(guī)定了維護(hù)或檢查要求,但大多數(shù)安全氣囊系統(tǒng)不需要常規(guī)維護(hù)就能經(jīng)常處于可使用狀態(tài)。第二節(jié)乘員輔助約束系統(tǒng)

2.安全氣囊的分類根據(jù)碰撞類型,安全氣囊可分為正面碰撞防護(hù)安全氣囊系統(tǒng)和側(cè)面碰撞防護(hù)安全氣囊系統(tǒng)兩種。按照安全氣囊數(shù)量可分為單氣囊系統(tǒng)(只裝在駕駛?cè)藗?cè))和雙氣囊系統(tǒng)(駕駛?cè)藗?cè)和前排乘員側(cè)各有一個安全氣囊)。第二節(jié)乘員輔助約束系統(tǒng)

在安全氣囊系統(tǒng)開發(fā)中,就安全氣囊和安全帶的主、從關(guān)系不同,有被動安全氣囊和主動安全氣囊之分。被動安全氣囊是指氣囊在開發(fā)過程中是作為被動約束系統(tǒng),即該系統(tǒng)無須使用者設(shè)定就能夠處于工作狀態(tài)。此時安全帶需要使用者主動系上。因此,被動安全氣囊系統(tǒng)主要針對未系安全帶的乘員設(shè)計。對于這類乘員,在車速很低的情況下發(fā)生碰撞時,他就有受傷的危險。因此,系統(tǒng)要求設(shè)定在以18~20km/h發(fā)生碰撞時就能點(diǎn)火引爆氣囊。第二節(jié)乘員輔助約束系統(tǒng)

安全氣囊系統(tǒng)按控制類型不同,可分為機(jī)械式和電控式兩類。電控式又有分立元件型、集成電路型、微機(jī)控制型之分。此外,電控式還可以分為集中控制式(一個電子控制器控制兩個以上的氣囊)和分散控制式(一個電子控制器只控制一個氣囊)兩種形式。第二節(jié)乘員輔助約束系統(tǒng)

3.安全氣囊系統(tǒng)的組成及工作原理當(dāng)汽車發(fā)生碰撞時,由傳感器對碰撞程度進(jìn)行識別,對于中等程度以上的碰撞,傳感器發(fā)出信號給ECU,經(jīng)ECU判別后發(fā)出點(diǎn)火信號使點(diǎn)火器工作,氣體發(fā)生裝置在極短的時間內(nèi)產(chǎn)生大量氣體通過濾清器充入卷收在一起的氣囊,使其膨脹,如圖4-4所示。圖4-4安全氣囊工作原理第二節(jié)乘員輔助約束系統(tǒng)

安全氣囊的全部動作完全是由計算機(jī)程序控制的,按照人們事先設(shè)計的工作內(nèi)容與步驟,按部就班地逐條執(zhí)行。圖4-5所示為安全氣囊引爆時序。第1階段:汽車撞車,達(dá)到氣囊系統(tǒng)引爆極限,傳感器從測出碰撞到接通電流需10ms,圖4-5安全氣囊引爆時序第二節(jié)乘員輔助約束系統(tǒng)

引爆器點(diǎn)燃?xì)饽业臍怏w發(fā)生器,而此時駕駛?cè)巳匀惶幱谥弊鵂顟B(tài)。第2階段:20ms后駕駛?cè)松眢w開始向前移動,因為安全帶斜系在駕駛?cè)松砩?隨駕駛?cè)说那耙?安全帶被拉長,一部分撞車時產(chǎn)生的沖擊能量由安全帶吸收,氣體發(fā)生器在40ms內(nèi)將氣囊完全打開,撞車(50km/h的速度)。第3階段:汽車撞車60ms后,駕駛?cè)说念^部及身體上部都壓向氣囊,氣囊后面的排氣口允許氣壓在壓力作用下勻速地逸出。第4階段:汽車撞車110ms后,駕駛?cè)讼蚝笠苹氐阶紊?大部分氣體已從氣囊中逸出,前方又恢復(fù)了清晰的視野。第二節(jié)乘員輔助約束系統(tǒng)

安全氣囊系統(tǒng)包括碰撞傳感器、氣囊總成、氣體發(fā)生器、系統(tǒng)控制模塊(ACM)及其他附件。(1)碰撞傳感器碰撞傳感器用來提供檢測、判斷汽車發(fā)生事故后的撞擊信號,以便及時起動安全氣囊,并提供足夠的電能或機(jī)械能來點(diǎn)燃?xì)怏w發(fā)生器。在人體只可能受到極輕微損傷的條件下(如在汽車速度低于12km/h時的正面碰撞、一般的追尾事故等,或是由于路面過于顛簸造成的速度變化),碰撞傳感器對于起動安全氣囊的判斷應(yīng)該是否定的;而在人體可能受到嚴(yán)重?fù)p傷必須使用安全氣囊保護(hù)時,碰撞傳感器應(yīng)能夠在最大容許時間之前起動安全氣囊。第二節(jié)乘員輔助約束系統(tǒng)

在安全氣囊系統(tǒng)中,一般設(shè)置3~4個碰撞傳感器,分別安裝在車身中部和前部,如車身兩側(cè)的前翼子板內(nèi)側(cè)、兩側(cè)前照燈支架的下方、發(fā)動機(jī)散熱器(水箱)支架的左、右兩側(cè)等。常用的安全氣囊碰撞傳感器有滾子式傳感器、鋼球式傳感器、水銀開關(guān)式傳感器和偏心錘式傳感器等。第二節(jié)乘員輔助約束系統(tǒng)

1)滾子式傳感器如圖4-6所示,這種傳感器主要由電路觸點(diǎn)、電阻器、加載彈簧、滾子和殼體組成。當(dāng)發(fā)生碰撞產(chǎn)生的沖擊力達(dá)到一定程度時,在加速度的作用下,滾子會沿著一定的軌跡向前推進(jìn)。當(dāng)滾子接觸到前部的電路觸點(diǎn)時,使連接安全氣囊ECU的電路閉合接通。滾子式傳感器是一種加速度傳感器,只能測量前、后的運(yùn)動力,而不能檢測左、右的運(yùn)動力,并且它對低速撞擊和粗糙面過于敏感。因此,它已逐漸被另一種鋼球式傳感器所取代。圖4-6滾子式傳感器第二節(jié)乘員輔助約束系統(tǒng)

2)鋼球式傳感器這種傳感器是一個鋼球在一圓柱形鋼套內(nèi)運(yùn)動,鋼球被磁場力約束。如圖4-7所示,在正常情況下,鋼球被磁力吸附在鋼套的一端。發(fā)生碰撞時,如沖擊力足夠,鋼球?qū)⒖朔艌隽ο蚯斑\(yùn)動。當(dāng)接觸到前面的電觸頭時便將局部電路接通。碰撞后磁場力自動把鋼球吸離電觸頭,回到原位。這種傳感器既是加速度傳感器,又是速度傳感器。傳感器的靈敏度由磁場力的大小、鋼球和圓柱形鋼套的間隙以及鋼球距電觸頭的距離決定。圖4-7鋼球式傳感器第二節(jié)乘員輔助約束系統(tǒng)

3)水銀開關(guān)式傳感器這種傳感器利用水銀導(dǎo)電良好的特性制成,一般用作安全傳感器(防護(hù)傳感器),其結(jié)構(gòu)如圖4-8所示。當(dāng)汽車發(fā)生碰撞時減速度將使水銀產(chǎn)生慣性力。慣性力在水銀運(yùn)動方向上的分力會將水銀拋向傳感器電極,使兩個電極接通,從而接通安全氣囊點(diǎn)火器。第二節(jié)乘員輔助約束系統(tǒng)

圖4-8水銀開關(guān)式傳感器的結(jié)構(gòu)4)偏心錘式傳感器如圖4-9所示,當(dāng)汽車正常行駛時,扭力彈簧將錘、動觸頭固定在止點(diǎn)位置(限位塊10),傳感器沒有觸發(fā)信號給中央控制器。當(dāng)汽車碰撞時,減速度作用力克服彈簧的扭力而使其產(chǎn)生運(yùn)動,帶動觸橋轉(zhuǎn)動,使動、靜觸頭接合。此時,傳感器向中央控制器發(fā)出“接通”信號,從而引爆點(diǎn)火器。第二節(jié)乘員輔助約束系統(tǒng)

圖4-9偏心錘式傳感器(2)氣囊總成

氣囊總成包括氣囊、氣囊容器、支撐架和底板、充氣器和裝飾蓋等。支撐架和底板用不銹鋼制成,和充氣器鉚接在一起。氣囊是用多孔尼龍做的,有的氣囊表面有一層氯丁橡膠。駕駛?cè)艘粋?cè)的氣囊總成通常用螺栓固定在轉(zhuǎn)向盤上,前排乘員一側(cè)的氣囊總成通常裝在靠乘員一側(cè)的儀表板中。第二節(jié)乘員輔助約束系統(tǒng)

轉(zhuǎn)向盤安全氣囊總成主要包括點(diǎn)火器、充氣泵、氣囊組件及固定部件,如圖4-10所示。點(diǎn)火器和充氣泵也稱為氣體發(fā)生器。圖4-10轉(zhuǎn)向盤安全氣囊總成第二節(jié)乘員輔助約束系統(tǒng)

1)氣體發(fā)生器氣體發(fā)生器由點(diǎn)火器和充氣泵組成。點(diǎn)火器是一個引爆裝置,其結(jié)構(gòu)如圖4-11所示。它可接收控制模塊的低電流點(diǎn)火信號,發(fā)熱點(diǎn)燃充氣泵中的疊氮化鈉。第二節(jié)乘員輔助約束系統(tǒng)

圖4-11

點(diǎn)火器駕駛?cè)藗?cè)充氣泵的結(jié)構(gòu)如圖4-12所示。它采用熱效反應(yīng)法。它有一個輕金屬鋁殼,內(nèi)裝能產(chǎn)生氣體的化學(xué)藥品,為氣囊充氣。當(dāng)碰撞傳感器把蓄電池供電電路接通時,點(diǎn)火器獲得電能加熱點(diǎn)火劑而引起點(diǎn)火。充氣泵中的疊氮化納與氧化銅劇烈反應(yīng),迅速產(chǎn)生無害氣體氮。氮?dú)饨?jīng)過增壓器快速擴(kuò)散到氣囊內(nèi),使之充氣。第二節(jié)乘員輔助約束系統(tǒng)

圖4-12駕駛?cè)藗?cè)充氣泵的結(jié)構(gòu)前排乘員側(cè)充氣泵的結(jié)構(gòu)如圖4-13所示。折疊后的氣囊質(zhì)心偏離氣泵氣流吹出的方向,以利于氣囊的迅速展開。第二節(jié)乘員輔助約束系統(tǒng)

圖4-13前排乘員側(cè)充氣泵的結(jié)構(gòu)2)氣囊組件氣囊一般由輕尼龍或聚酯纖維布料制成,內(nèi)層涂有聚氯丁二烯,用以密閉氣體。氣囊組件在靜態(tài)時可以折疊成包,安放在氣體發(fā)生器的上部與氣囊裝飾蓋之間,如圖4-14所示。圖4-14未展開的氣囊第二節(jié)乘員輔助約束系統(tǒng)

氣囊的大小依制造公司不同而有所差異。由于前排乘員與儀表板之間的距離比駕駛?cè)伺c轉(zhuǎn)向盤的距離大,因而乘員一側(cè)的氣囊要大得多。氣囊背面或頂部有2~4個排氣孔。當(dāng)駕駛?cè)嘶虺藛T在慣性作用下壓到氣囊上時,氣囊便通過排氣孔排氣,從而吸收駕駛?cè)嘶虺藛T與氣囊碰撞的動能,使人體不致受到傷害。第二節(jié)乘員輔助約束系統(tǒng)

(3)安全氣囊系統(tǒng)控制模塊(ACM)

安全氣囊系統(tǒng)控制模塊又稱SRS控制組件。ACM是安全氣囊系統(tǒng)的核心部件,其安裝位置依車型而異,一般安裝在中央控制臺下面或者乘客座椅下面。典型的ACM組件可以控制儀表板上的安全氣囊檢測燈;連續(xù)檢測安全氣囊系統(tǒng)的各個部件;控制安全氣囊系統(tǒng)的診斷功能;在汽車碰撞期間,如果蓄電池電壓不足,則提供打開氣囊所需的電能;當(dāng)收到來自傳感器的相應(yīng)信號時,負(fù)責(zé)給一個或幾個氣囊充氣。第二節(jié)乘員輔助約束系統(tǒng)

ACM主要由控制模塊、信號處理電路、備用電源電路、保護(hù)電路和穩(wěn)壓電路及點(diǎn)火電路等組成。1)控制模塊控制模塊主要用來監(jiān)測汽車縱向減速度或慣性力是否達(dá)到設(shè)定的閾值,控制氣囊總成中的點(diǎn)火器引爆點(diǎn)火劑。第二節(jié)乘員輔助約束系統(tǒng)

控制模塊由A-D轉(zhuǎn)換器、D-A轉(zhuǎn)換器、I/O串口、只讀存儲器、隨機(jī)存儲器、EPROM和定時器組成。在汽車行駛過程中,控制模塊不斷接收碰撞傳感器和安全傳感器傳來的車速變化信號,經(jīng)過數(shù)字計算和邏輯判斷之后,確定是否發(fā)生碰撞。當(dāng)判斷汽車發(fā)生碰撞時,立即運(yùn)行點(diǎn)火的程序,向點(diǎn)火電路發(fā)出點(diǎn)火指令引爆點(diǎn)火劑。點(diǎn)火劑引爆后產(chǎn)生的大量熱量使充氣劑分解釋放氣體,并向氣囊充氣?？刂颇K還對控制組件中的關(guān)鍵電路進(jìn)行不斷測試,再通過SRS指示燈和存儲在存儲器中的故障碼來顯示測試結(jié)果。儀表板上的安全指示燈可直接向駕駛?cè)颂峁┌踩珰饽蚁到y(tǒng)的狀態(tài)信息。存儲器中的狀態(tài)信息和故障碼可用專用儀器或通過特定方式從I/O串口調(diào)出,以供裝配檢查與設(shè)計參考。第二節(jié)乘員輔助約束系統(tǒng)

2)信號處理電路信號處理電路主要由放大器和濾波器組成,主要用來對傳感器檢測到的信號進(jìn)行整形、放大和濾波,以便使控制模塊能夠接收、識別和處理。3)備用電源電路為了提高可靠性,安全氣囊系統(tǒng)采用兩個電源,一個是汽車電源(蓄電池和交流發(fā)電機(jī));另一個是備用電源。備用電源電路由電源控制電路和若干電容器組成。發(fā)動機(jī)工作時,電容器就會連續(xù)不斷地充電。當(dāng)汽車電源與控制模塊之間的電路切斷后,在一定時間內(nèi)(一般為6s),電容器憑借儲存的能量維持向氣囊系統(tǒng)供電,保持其正常的功能。第二節(jié)乘員輔助約束系統(tǒng)

4)保護(hù)電路和穩(wěn)壓電路在汽車電氣系統(tǒng)中,許多部件帶有電感線圈,電器開關(guān)數(shù)量繁多,電器負(fù)載變化頻繁。當(dāng)線圈電路接通或切斷、開關(guān)接通或斷開、負(fù)載電流突然變化時,都會產(chǎn)生瞬時脈沖電壓,這些脈沖電壓如果直接加載到安全氣囊系統(tǒng)的控制電路上,會嚴(yán)重影響電路中的電子元件。為了避免系統(tǒng)元件受到損壞,控制模塊中必須設(shè)置保護(hù)電路。同時,為了保證汽車電源電壓變化時安全氣囊系統(tǒng)能正常工作,還必須設(shè)置穩(wěn)壓電路。第二節(jié)乘員輔助約束系統(tǒng)

(4)其他電氣附件1)安全氣囊檢測燈。安全氣囊檢測燈向駕駛?cè)颂峁┌踩珰饽蚁到y(tǒng)的狀況,由ACM控制。ACM接收點(diǎn)火信號和起動信號,并將安全氣囊的狀況通過檢測燈顯示出來。正常情況下,當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)接通時,氣囊檢測燈閃爍7~9次,然后在發(fā)動機(jī)起動的過程中保持穩(wěn)定發(fā)光。一旦發(fā)動機(jī)起動,氣囊檢測燈閃爍7~9次,此后在發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中保持熄滅狀態(tài)。2)護(hù)膝板。為保護(hù)駕駛?cè)说南ドw并防止駕駛?cè)讼蚯盎驓饽蚁路?通常在駕駛?cè)艘粋?cè)的儀表板下部安裝有帶襯墊的護(hù)膝板。第二節(jié)乘員輔助約束系統(tǒng)

4.新一代的智能型安全氣囊德國博世公司正在開發(fā)新一代的智能型安全氣囊,它是遍布整個汽車的一系列傳感器與一個單獨(dú)的安全氣囊控制器相連的系統(tǒng),可以檢測出汽車碰撞的類型和碰撞的強(qiáng)度,同時還可以監(jiān)測任何汽車乘客的位置和身材。安裝在前保險杠后面擠壓區(qū)內(nèi)的傳感器協(xié)助安全氣囊控制器評價碰撞的嚴(yán)重程度。安全氣囊由雙級氣體發(fā)生器充氣吹脹,并且根據(jù)來自傳感器的信號,由安全氣囊控制器確定何處的安全氣囊進(jìn)行觸發(fā)。第二節(jié)乘員輔助約束系統(tǒng)

二、安全帶緊急收縮觸發(fā)系統(tǒng)1.概述座椅安全帶緊急收縮觸發(fā)系統(tǒng)(Seat-BeltEmergencyRetractingTriggeringSystem,SRTS),又稱為安全帶預(yù)警系統(tǒng),簡稱安全帶收緊系統(tǒng)。為了充分發(fā)揮安全帶的保護(hù)作用,確保汽車駕駛?cè)撕统藛T的人身安全,要求裝備安全帶收緊系統(tǒng)。安全帶收緊系統(tǒng)的功用是當(dāng)汽車遭受碰撞時,在氣囊膨開之前迅速收緊安全帶,縮短駕駛?cè)撕统藛T身體向前移動的距離,避免或減輕人體遭受傷害。第二節(jié)乘員輔助約束系統(tǒng)

2.安全帶緊急收縮觸發(fā)系統(tǒng)的組成安全帶收緊系統(tǒng)是在安全氣囊系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,增設(shè)防護(hù)傳感器和左、右座椅安全帶收緊器構(gòu)成。豐田雷克薩斯LS400型轎車輔助防護(hù)系統(tǒng)控制部件的安裝位置如圖4-15所示圖4-15雷克薩斯LS400型轎車輔助防護(hù)系統(tǒng)控制部件的安裝位置第二節(jié)乘員輔助約束系統(tǒng)

安全帶收緊系統(tǒng)的前碰撞傳感器和ECU一般都與SRS共用,防護(hù)傳感器設(shè)在SRSECU內(nèi)部,用于接通安全帶收緊器的電源電路。

安全帶收緊器為安全帶收緊系統(tǒng)的執(zhí)行器,又稱安全帶緊急收緊收縮器,安裝在座椅靠近左、右車身的兩側(cè)或左、右車門立柱旁邊。按結(jié)構(gòu)不同,安全帶收緊器可分為活塞式和鋼珠式兩種類型。豐田和奔馳轎車采用活塞式收緊器,捷達(dá)和寶來轎車采用鋼珠式收緊器。第二節(jié)乘員輔助約束系統(tǒng)

(1)活塞式安全帶收緊器活塞式安全帶收緊器由導(dǎo)管(氣缸)、活塞、鋼絲繩、氣體發(fā)生器、點(diǎn)火器和安全帶收縮棘輪等組成,結(jié)構(gòu)如圖4-16所示。圖4-16安全帶收緊器的結(jié)構(gòu)及原理第二節(jié)乘員輔助約束系統(tǒng)

氣體發(fā)生器和點(diǎn)火器的結(jié)構(gòu)及原理與安全氣囊系統(tǒng)的氣體發(fā)生器和點(diǎn)火器基本相同,有所不同的是體積很小,因此,充氣劑的用量很少。點(diǎn)火器安放在氣體發(fā)生器內(nèi)部。棘輪機(jī)構(gòu)設(shè)在安全帶伸縮卷筒的一端,由三個棘爪、一個外齒圈和時鐘彈簧組成。外齒圈固定在安全帶伸縮卷筒的轉(zhuǎn)軸上,可與轉(zhuǎn)軸一同轉(zhuǎn)動,棘爪安放在外齒圈周圍的圓形固定架內(nèi)。當(dāng)鋼絲繩不動時,棘爪在時鐘彈簧作用下處于松弛狀態(tài),外齒圈可隨安全帶卷筒沿順時針或逆時針方向轉(zhuǎn)動;當(dāng)拉動鋼絲繩時,拉力力矩克服時鐘彈簧彈力力矩使棘爪抱緊在外齒圈上,并帶動安全帶伸縮卷筒轉(zhuǎn)動,從而可使安全帶收緊。第二節(jié)乘員輔助約束系統(tǒng)

當(dāng)點(diǎn)火器電路接通時。電熱絲通電紅熱并引爆火藥。引爆火藥釋放大量熱量使充氣劑受熱分解并釋放出大量無毒氮?dú)獬淙胧站o器導(dǎo)管?；钊谂蛎洑怏w的推力作用下帶動鋼絲繩迅速移動,如圖4-16b所示。與此同時,鋼絲繩通過棘輪機(jī)構(gòu)帶動安全帶卷筒轉(zhuǎn)動將安全帶收緊,使駕駛?cè)撕统藛T身體向前移動距離縮短,避免或減輕面部、胸部與轉(zhuǎn)向盤、風(fēng)窗玻璃或儀表板發(fā)生碰撞而遭受傷害。第二節(jié)乘員輔助約束系統(tǒng)

(2)鋼珠式安全帶收緊器轎車用鋼珠式安全帶收緊器的結(jié)構(gòu)主要由氣體發(fā)生器、點(diǎn)火器、鋼珠、帶齒轉(zhuǎn)子、安全帶卷筒和鋼珠回收盒組成。氣體發(fā)生器和點(diǎn)火器的結(jié)構(gòu)及原理與安全氣囊系統(tǒng)的氣體發(fā)生器和點(diǎn)火器基本相同,但體積很小。點(diǎn)火器安放在氣體發(fā)生器內(nèi)部,鋼珠安放在氣體發(fā)生器前面的滾道內(nèi),帶齒轉(zhuǎn)子固定在安全帶卷筒的一端。當(dāng)點(diǎn)火器電路接通時,電熱絲通電紅熱并引爆火藥。引爆火藥釋放大量熱量使充氣劑受熱分解并迅速釋放出大量氮?dú)鉀_擊鋼球。滾道內(nèi)的鋼珠在膨脹氣體的推力作用下連續(xù)射向轉(zhuǎn)子齒槽,從而驅(qū)動轉(zhuǎn)子帶動卷筒轉(zhuǎn)動將安全帶收緊。第二節(jié)乘員輔助約束系統(tǒng)

3.安全帶收緊的控制過程當(dāng)汽車發(fā)生碰撞且減速度達(dá)到前碰撞傳感器和防護(hù)傳感器所設(shè)定的閾值時,防護(hù)傳感器將安全帶收緊點(diǎn)火器的電源電路接通,前碰撞傳感器信號輸入SRSECU后,SRSECU立即向安全帶收緊點(diǎn)火器發(fā)出點(diǎn)火指令使收緊點(diǎn)火器電路接通,氣體發(fā)生器立即產(chǎn)生氮?dú)馐故站o器動作,在碰撞后約10ms內(nèi)將安全帶收緊15~20cm,縮短駕駛?cè)撕颓芭懦藛T身體向前移動的距離,避免或減輕面部、胸部與轉(zhuǎn)向盤、風(fēng)窗玻璃或儀表板發(fā)生碰撞而遭受傷害。第二節(jié)乘員輔助約束系統(tǒng)

第三節(jié)轉(zhuǎn)向輔助照明系統(tǒng)車身電子控制

要實現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向照明系統(tǒng)的智能化,即提高夜間和惡劣環(huán)境行車的安全性和舒適性,就需要汽車照明系統(tǒng)能夠協(xié)助駕駛?cè)嗽趷毫迎h(huán)境下或夜間行車時準(zhǔn)確及時地得到前方道路和照明信息,并能夠隨著路況信息的變化而不斷調(diào)整光的照射角度。下面將著重對自適應(yīng)照明系統(tǒng)的智能化做詳細(xì)說明。第三節(jié)轉(zhuǎn)向輔助照明系統(tǒng)

一、自適應(yīng)照明系統(tǒng)自適應(yīng)照明系統(tǒng)(AdaptiveFrontlightingSystem,AFS),能夠根據(jù)行車速度、轉(zhuǎn)向角度等自動調(diào)節(jié)前照燈的偏轉(zhuǎn),以便能夠提前照亮“未到達(dá)”的區(qū)域,從而提供全方位的安全照明,確保駕駛?cè)嗽谌魏螘r刻都擁有最佳的可見度。而普通前照燈只有固定的照射范圍,當(dāng)夜間汽車在彎道上轉(zhuǎn)彎時,由于無法調(diào)節(jié)照明角度,常常會在彎道內(nèi)側(cè)出現(xiàn)“盲區(qū)”,極大地威脅了駕駛?cè)艘归g的安全駕車。第三節(jié)轉(zhuǎn)向輔助照明系統(tǒng)

1.組成結(jié)構(gòu)AFS硬件系統(tǒng)由AFS控制單元、傳感器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成,其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4-17所示。系統(tǒng)通過傳感器了解轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的動作特性、車身姿態(tài)的變化和發(fā)動機(jī)的運(yùn)行狀況,傳達(dá)給控制單元,控制單元根據(jù)內(nèi)置控制模塊進(jìn)行計算分析,判斷汽車當(dāng)前的行駛狀態(tài),傳達(dá)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)并對前照燈近光照射角度進(jìn)行調(diào)整。圖4-17

AFS的結(jié)構(gòu)第三節(jié)轉(zhuǎn)向輔助照明系統(tǒng)

(1)控制單元控制單元是汽車AFS的核心。如圖4-18所示,AFS控制單元可以將釆集到的車速信號、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號等,通過內(nèi)置的控制算法計算出對應(yīng)的前照燈水平和豎直偏角,傳達(dá)給驅(qū)動步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)動車燈,從而調(diào)節(jié)前照燈系統(tǒng)中的近光燈的左右偏轉(zhuǎn)。與此同時,控制單元還能監(jiān)測步進(jìn)電動機(jī)和傳感器的運(yùn)行狀況,對步進(jìn)電動機(jī)和傳感器的故障診斷,通過CAN總線反饋給車身網(wǎng)絡(luò)。圖4-18

AFS結(jié)構(gòu)圖第三節(jié)轉(zhuǎn)向輔助照明系統(tǒng)

(2)傳感器AFS中除了轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器外,還有車身傾斜角傳感器和車速傳感器,用來采集轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、車速信號等。根據(jù)輸出方式不同,轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器分為脈沖式和電壓式,由于電壓式傳感器的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角與輸出電壓成線性比例關(guān)系,確定輸入電壓后,若能得知傳感器輸出信號的電壓量,便可以推斷出轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動的角度。另外,此種傳感器的信號由控制單元的A-D釆集,測量范圍很大,因此AFS選擇電壓式較多。車速傳感器有磁電式、霍爾式和光電式三種。由于光電式車速傳感器輸出為脈沖信號,信號的頻率與車速呈正相關(guān)。第三節(jié)轉(zhuǎn)向輔助照明系統(tǒng)

2.執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般是由電動機(jī)組成,而電動機(jī)有三種,即直流電動機(jī)、交流電動機(jī)和步進(jìn)電動機(jī)。步進(jìn)電動機(jī)、交流電動機(jī)和直流電動機(jī)分別通過脈沖占空比、交流電的相位和直流電壓調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。由于步進(jìn)電動機(jī)能將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榫€位移,并且具有動作平穩(wěn)和工作壽命長等優(yōu)點(diǎn),系統(tǒng)執(zhí)行電動機(jī)一般選用步進(jìn)電動機(jī)。第三節(jié)轉(zhuǎn)向輔助照明系統(tǒng)

圖4-19汽車AFS執(zhí)行機(jī)構(gòu)如圖4-19所示,車燈支架上有兩個步進(jìn)電動機(jī),作用于光軸(光束或光柱的中心線),通過齒輪線性縮小控制量分別控制車燈垂直和水平轉(zhuǎn)動角度。另外,在水平電動機(jī)旁邊有霍爾式位置傳感器,它能將步進(jìn)電動機(jī)對車燈的水平轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)化為電壓信號,并將此信號反饋給控制單元,實現(xiàn)控制系統(tǒng)對步進(jìn)電動機(jī)的故障診斷。第三節(jié)轉(zhuǎn)向輔助照明系統(tǒng)

3.工作原理區(qū)別于傳統(tǒng)的固定前照燈系統(tǒng),AFS的功能概況如下:轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器、車速傳感器和車高傳感器采集相關(guān)信號通過汽車CAN/LIN總線傳送,AFS控制單元定時讀取各信號,并通過內(nèi)部的控制程序?qū)π盘栠M(jìn)行實時處理形成前照燈的控制信號,從而驅(qū)動前照燈進(jìn)行有效轉(zhuǎn)動,改善照明效果,提高行車安全。由圖4-20可知,AFS包括兩部分,即水平調(diào)整部分和垂直調(diào)整部分。第三節(jié)轉(zhuǎn)向輔助照明系統(tǒng)

圖4-20彎道中普通照明與AFS照明對比第三節(jié)轉(zhuǎn)向輔助照明系統(tǒng)

(1)水平調(diào)整

其原理是當(dāng)車輛進(jìn)入彎道或其他特殊的道路狀況時,通過轉(zhuǎn)角傳感器和速度傳感器將前輪的轉(zhuǎn)角信號和車速信號傳輸?shù)娇刂茊卧?控制單元通過內(nèi)部程序判斷車輛的行駛狀態(tài),實時計算出前照燈左右調(diào)整的角度,通過AFS控制單元發(fā)出相應(yīng)的控制指令給汽車前照燈的操控單元,由控制單元改變前照燈的水平照射位置,進(jìn)行左右擺動,調(diào)整前照燈光線的覆蓋角度,實時與前輪保持聯(lián)動,這樣燈光的有效覆蓋范圍,特別是在轉(zhuǎn)彎時的彎道有效覆蓋范圍就會寬闊很多,從而及時照亮前輪達(dá)到的位置,使駕駛?cè)四軌蚩辞遛D(zhuǎn)彎處的實際路況,進(jìn)而有充分的時間來應(yīng)對緊急情況,增加汽車的主動安全性。

第三節(jié)轉(zhuǎn)向輔助照明系統(tǒng)

(2)垂直調(diào)整

汽車行駛過程中,如果汽車前部和后部負(fù)載不均勻或者汽車行駛在凹凸不平的路面時,都會造成車身的傾斜,這樣傳統(tǒng)前照燈的光線也會隨之傾斜。如果前照燈光線下傾,則其照射范圍就縮短了很多(見圖4-21b);如果前照燈光線上翹,則會對迎面車輛的駕駛?cè)嗽斐芍鄙?容易導(dǎo)致其眩目(見圖4-21c)。無論哪種情況都會造成潛在的交通危險。圖4-21車身縱傾對前照燈照明的影響第三節(jié)轉(zhuǎn)向輔助照明系統(tǒng)

在負(fù)載均勻情況下,高速行駛時,應(yīng)該調(diào)整前照燈將光束照得較遠(yuǎn),以便實時看清較遠(yuǎn)距離的路況;慢速行駛時,燈光角度應(yīng)往下修正,避免照射對向車道。這些情況下,AFS通過對采集的車速信號和車高信號進(jìn)行分析,由控制單元計算出前照燈在垂直方向上需要的調(diào)節(jié)角度,從而控制驅(qū)動器驅(qū)動前照燈的垂直調(diào)整步進(jìn)電動機(jī)達(dá)到調(diào)整效果。第三節(jié)轉(zhuǎn)向輔助照明系統(tǒng)

二、側(cè)向輔助照明側(cè)向輔助照明燈的開發(fā)目的是為了照亮夜間彎道盲區(qū)。側(cè)向輔助照明系統(tǒng)在前照燈里面設(shè)有一個特殊角度的小燈泡燈系統(tǒng),只有轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動到一個特定的角度范圍時這個小燈泡才會亮,當(dāng)小燈泡亮?xí)r便能提供彎道盲區(qū)的照明,如圖4-22所示。圖4-22彎道中普通前照燈與側(cè)向輔助照明系統(tǒng)對比圖a)普通前照燈b)側(cè)向輔助照明系統(tǒng)第三節(jié)轉(zhuǎn)向輔助照明系統(tǒng)

側(cè)向輔助照明系統(tǒng)完全不需要影響原來的遠(yuǎn)近光燈結(jié)構(gòu),只需匹配好輔助燈泡的角度和點(diǎn)亮?xí)r機(jī)就可以了。側(cè)向輔助照明系統(tǒng)的目的與AFS一樣,但其不同之處在于不會影響前照燈原來的照明范圍,也就是相對AFS照亮更多的路面。第三節(jié)轉(zhuǎn)向輔助照明系統(tǒng)

側(cè)向輔助照明系統(tǒng)即使在車輛處于非行駛狀態(tài)時,只要轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤輔助燈泡依然會亮,如圖4-23和圖4-24所示,這對于夜間行駛在沒有路燈的地方非常方便,尤其是需要原地掉頭的時候。圖4-23福特商務(wù)車裝備的轉(zhuǎn)向輔助照明系統(tǒng)實物圖圖4-24側(cè)向輔助照明特性效果圖第三節(jié)轉(zhuǎn)向輔助照明系統(tǒng)

三、轉(zhuǎn)向輔助燈系統(tǒng)轉(zhuǎn)向輔助燈在駕駛?cè)宿D(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)彎時,會有一側(cè)單獨(dú)的燈泡組亮,協(xié)助行駛中的車輛照亮彎路盲區(qū),待轉(zhuǎn)向盤回正后不久,單側(cè)的轉(zhuǎn)向輔助燈就會關(guān)閉。常見的轉(zhuǎn)向輔助燈是獨(dú)立燈泡形式的,放置在前照燈罩內(nèi),也有部分車輛是用前霧燈作轉(zhuǎn)向輔助燈,如圖4-25所示。轉(zhuǎn)向輔助燈相對于轉(zhuǎn)向前照燈來說,成本較低,但照射盲區(qū)的效果沒有轉(zhuǎn)向前照燈好。圖4-25轉(zhuǎn)向輔助燈實物圖第三節(jié)轉(zhuǎn)向輔助照明系統(tǒng)

第四節(jié)車道偏離預(yù)警系統(tǒng)車身電子控制

一、概述據(jù)交通部統(tǒng)計,約有50%的汽車交通事故是因為汽車偏離正常的行駛車道所引起的,究其主要原因是駕駛?cè)俗⒁饬Σ患谢蝰{駛疲勞。駕駛?cè)艘蛩厥菍?dǎo)致道路交通事故的主要因素,主要包括駕駛?cè)顺傩旭?、未保持在?dāng)前車道行駛、操作不當(dāng)?shù)炔涣夹袨?造成嚴(yán)重人員傷亡和損失。車道偏離預(yù)警系統(tǒng)提供智能的車道偏離預(yù)警,在駕駛?cè)藷o意識(駕駛?cè)宋创蜣D(zhuǎn)向燈)偏離原車道時,能在偏離車道0.5s之前發(fā)出警報,或轉(zhuǎn)向盤開始振動以提醒駕駛?cè)四壳败囕v偏離的狀況,為駕駛?cè)颂峁└嗟姆磻?yīng)時間,大大減少了因偏離車道引發(fā)的碰撞事故第四節(jié)車道偏離預(yù)警系統(tǒng)

二、車道偏離預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及原理車道偏離預(yù)警技術(shù)主要通過車載傳感器判斷、分析本車在當(dāng)前車道中的相對位置關(guān)系,在駕駛?cè)藷o意識(未打轉(zhuǎn)向燈)偏離原車道時,能在車輛偏離車道前發(fā)出警報,為駕駛?cè)颂峁└嗟姆磻?yīng)時間,大大減少因偏離車道引發(fā)的碰撞事故。目前,由于視覺傳感器的信息量豐富,常被作為實現(xiàn)車道偏離預(yù)警的車載傳感器。第四節(jié)車道偏離預(yù)警系統(tǒng)

基于視覺的車道偏離預(yù)警系統(tǒng)主要包括圖像采集單元、中央處理單元、車輛狀態(tài)傳感器以及人機(jī)交互單元等。如圖4-26所示,當(dāng)車道偏離系統(tǒng)開啟時,系統(tǒng)利用安裝在汽車車身側(cè)面或后視鏡位置上的圖像采集單元獲取車輛前方的道路圖像,中央處理單元對圖像進(jìn)行分析處理,從而獲得汽車在當(dāng)前車道中的位置參數(shù),傳感器會及時收集車輛數(shù)據(jù)和駕駛?cè)说牟僮鳡顟B(tài),如轉(zhuǎn)向燈信號等。第四節(jié)車道偏離預(yù)警系統(tǒng)

圖4-26基于視覺的車道偏離預(yù)警系統(tǒng)的組成當(dāng)檢測到汽車距離當(dāng)前車道線過近有可能偏入鄰近車道或駛離本車道且駕駛?cè)藳]有打轉(zhuǎn)向燈時,人機(jī)交互單元就會發(fā)出警告信息,提醒駕駛?cè)俗⒁饧m正這種無意識的車道偏離,及時回到當(dāng)前行駛車道上,為駕駛?cè)颂峁└嗟姆磻?yīng)時間,從而盡可能地減少車道偏離事故的發(fā)生。而如果駕駛?cè)舜蜷_轉(zhuǎn)向燈,正常進(jìn)行變線行駛,則車道偏離預(yù)警系統(tǒng)不會做出任何提示。第四節(jié)車道偏離預(yù)警系統(tǒng)

車道偏離預(yù)警系統(tǒng)各組成部件的作用如下:(1)圖像采集單元為了模擬駕駛?cè)烁兄囕v前方道路圖像及環(huán)境信息,基于視覺的車道偏離預(yù)警系統(tǒng)需要圖像采集單元實時獲取視頻信號,