國內(nèi)外典型汽車的主動(dòng)安全技術(shù)及工作原理

1、一、制動(dòng)避險(xiǎn)方面1 .汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(AntilockBrakingSystem,簡稱ABS)汽車緊急制動(dòng)時(shí)，ABS通過輪速傳感器檢測各車輪的轉(zhuǎn)速并發(fā)送信號(hào)給電子控制器，電子控制器計(jì)算車輪滑移率并判斷車輪是否抱死。當(dāng)車輪將要抱死時(shí)，電子控制器發(fā)出控制信號(hào)，制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置調(diào)整制動(dòng)壓力，將汽車車輪的滑移率控制在10%20%范圍內(nèi)，使輪胎與地面間有最大的附著系數(shù)，并使車輪保持在微弱滑移的滾動(dòng)狀態(tài)下制動(dòng)且不會(huì)抱死，避免因前輪抱死無法控制車輛行駛方向及后輪抱死出現(xiàn)側(cè)滑的現(xiàn)象。2 .電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)(ElectronicBrakeforceDistribution,簡稱EBD)電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)是

2、汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的輔助系統(tǒng)，其工作原理是，在汽車制動(dòng)時(shí)，分別對(duì)4個(gè)地面附著條件不同的輪胎的地面摩擦力進(jìn)行計(jì)算，使各輪胎的制動(dòng)裝置根據(jù)具體情況用相應(yīng)的方式和力量進(jìn)行制動(dòng)，并在運(yùn)動(dòng)中不斷高速調(diào)整，使制動(dòng)力與摩擦力相匹配，從而避免汽車在制動(dòng)時(shí)因4個(gè)輪胎的附著力不同，發(fā)生打滑、傾斜和側(cè)翻等現(xiàn)象。在汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)作啟動(dòng)之前，電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)已經(jīng)平衡了每一個(gè)車輪的有效抓地力，可以避免車輛出現(xiàn)甩尾和側(cè)移，即使汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)失效，也能保證車輛不會(huì)因?yàn)樗ξ捕l(fā)翻車等惡性交通事故。簡稱3 .自動(dòng)制動(dòng)差速器(AutomaticBrakeDifferentialABD緊急制動(dòng)時(shí)，車輛的重心前移，后輪承

3、擔(dān)的重量減少，嚴(yán)重時(shí)，后輪會(huì)失去抓地力。此時(shí)，相當(dāng)于只有前輪在制動(dòng)，所以造成制動(dòng)距離過長。自動(dòng)制動(dòng)差速器可以通過實(shí)時(shí)監(jiān)測全部車輪的轉(zhuǎn)速，相應(yīng)地減少后輪制動(dòng)力，以使后輪與地面保持有效的摩擦力。同時(shí)，將前輪制動(dòng)力加至最大，以縮短制動(dòng)距離。4 .坡道控制系統(tǒng)(HillDescentControl,簡稱HD。坡道控制系統(tǒng)的功能是保證車輛在坡道行駛時(shí)的穩(wěn)定性。使用時(shí)，將變速箱手柄置于1擋或倒擋，然后按一下手柄旁邊的HDC8,車輛就以6km/h的速度勻速下坡，且駕駛員可以不踩制動(dòng)踏板，只需控制好方向盤就能安全到達(dá)坡底。坡道控制系統(tǒng)的工作原理是，通過對(duì)前橋施加短暫的制動(dòng)力，補(bǔ)償發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)，以提高車輛在陡坡行

4、駛的可控性。當(dāng)有車輪失去抓地力時(shí)，系統(tǒng)會(huì)采用防抱死策略，使其重新獲得牽引力。5 .緊急制動(dòng)輔助裝置(EmergencyBrakeAssist,簡稱EBA)一般情況下，開始制動(dòng)時(shí)，駕駛員對(duì)制動(dòng)踏板施加較小的力，然后根據(jù)情況相應(yīng)地增加或減小。緊急制動(dòng)時(shí)，若駕駛員反應(yīng)慢，施加的制動(dòng)力不夠，緊急制動(dòng)輔助裝置可通過駕駛員踩踏制動(dòng)踏板的速率判斷其制動(dòng)緊迫性，并在幾毫秒內(nèi)啟動(dòng)全部制動(dòng)力，顯著縮短制動(dòng)距離，從而避免不利狀況的發(fā)生。6 .自動(dòng)緊急制動(dòng)(AutonomousEmergencyBraking,簡稱AEB)自動(dòng)剎車系統(tǒng)可以預(yù)知潛在的碰撞危險(xiǎn)并及時(shí)通知駕駛員，在必要的情況下，自動(dòng)控制制動(dòng)踏板可完成制動(dòng)減

5、速，以規(guī)避碰撞事故或降低碰撞后果。自動(dòng)剎車系統(tǒng)的工作原理是，利用內(nèi)置在擋風(fēng)玻璃頂部，與后視鏡同高度的激光傳感器監(jiān)測保險(xiǎn)杠前方10m以內(nèi)的汽車及其他物體，以汽車本身的車速和與前方車的車距為基礎(chǔ)，自動(dòng)剎車系統(tǒng)每秒進(jìn)行50次計(jì)算，以確定避免碰撞所需要的制動(dòng)力。若計(jì)算值超過一定范圍，駕駛員仍未采取制動(dòng)措施，系統(tǒng)便默認(rèn)有碰撞危險(xiǎn)。自動(dòng)剎車系統(tǒng)通過自動(dòng)制動(dòng)和減小節(jié)氣門規(guī)避碰撞或者減小碰撞損害程度，同時(shí)閃爍剎車燈以警示其他車輛。二、操縱穩(wěn)定性方面1 .汽車驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)(AccelerationSlipRegulation,簡稱ASR)汽車驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)通過減少供油量降低發(fā)動(dòng)機(jī)功率或由制動(dòng)器控制車輪打滑以達(dá)到對(duì)

6、汽車牽引力的控制，使汽車的各個(gè)車輪在不同的附著路面上都可以獲得最好的牽引條件，從而減少車輪滑轉(zhuǎn)率，避免或減輕車輛在易滑路面加速或啟動(dòng)時(shí)因后驅(qū)動(dòng)輪打滑出現(xiàn)的車輛甩尾、前驅(qū)動(dòng)輪打滑導(dǎo)致的方向失控現(xiàn)象，以及因驅(qū)動(dòng)輪打滑引發(fā)車輛在轉(zhuǎn)彎時(shí)的路線偏離現(xiàn)象。2 .車身主動(dòng)控制系統(tǒng)(ActiveBodyControl,簡稱ABC)車身主動(dòng)控制系統(tǒng)是一種兼具主動(dòng)式懸架和減震功能的系統(tǒng)，主要功能是保證車輛在不同路面條件行駛時(shí)，都能夠保持良好的車輛行駛穩(wěn)定性和操縱穩(wěn)定性。車身主動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)收集的傳感器信號(hào)，識(shí)別車輛的行駛狀態(tài)，精確控制車身在橫向、縱向和垂直方向上的側(cè)傾、橫擺、俯仰變動(dòng)，同時(shí)保障車身高度在車輛負(fù)載發(fā)

7、生變化時(shí)維持在一定水平。3 .車身動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)(DynamicStabilityControl,簡稱DSQ寶馬研發(fā)的車身動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)，通過對(duì)有打滑趨勢(shì)的驅(qū)動(dòng)輪進(jìn)行制動(dòng)來控制驅(qū)動(dòng)輪打滑，以維持車身行駛的穩(wěn)定性。在路面附著系數(shù)較差的濕滑、松軟路面，駕駛員通過開啟車身動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)，可以增大車輪在路面上的牽引力，提高車輛在上述不良路面行駛的穩(wěn)定性和安全性。車身動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)的另一個(gè)功能是彎道制動(dòng)，即當(dāng)車輛在彎道行駛時(shí)，施加一個(gè)較小的制動(dòng)力以減少過度轉(zhuǎn)向的發(fā)生。除此之外，車身動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)還能夠根據(jù)制動(dòng)器的工作溫度調(diào)整制動(dòng)力大小，以獲得和制動(dòng)力相對(duì)應(yīng)水平的制動(dòng)效應(yīng)，以及根據(jù)傳感器信號(hào)預(yù)測到駕駛員即將采取制動(dòng)

8、措施后，實(shí)時(shí)縮小制動(dòng)摩擦片間隙，以實(shí)現(xiàn)制動(dòng)待命。4 .車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)(ElectronicStabilityProgram,簡稱ES?ESP是在ABS系統(tǒng)、ASR系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，是對(duì)ABS和ASR功能的繼承和擴(kuò)展。ESP的工作原理是，ECU根據(jù)傳感器收集的信號(hào)識(shí)別和預(yù)測車輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并通過對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出控制信號(hào)，調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)力，修正汽車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，保證車輛在行駛過程中的良好操縱性和方向穩(wěn)定性。止匕外，當(dāng)檢測到駕駛員有不當(dāng)操作行為或者路面條件異常時(shí)，通過控制警告燈閃爍來提示駕駛員。5 .車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)（VehicleStabilityControl，

9、簡稱VSC）VSC是豐田公司開發(fā)的一種汽車主動(dòng)安全系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測駕駛員的操控動(dòng)作（轉(zhuǎn)向、制動(dòng)和油門等）、路面信息和汽車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)出現(xiàn)緊急轉(zhuǎn)彎、緊急加速和緊急制動(dòng)等突發(fā)情況時(shí)，車輛VSC可以通過傳感器信號(hào)迅速感知，并通過計(jì)算控制單元做出判斷、決策，向發(fā)動(dòng)機(jī)和制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出指令，調(diào)控發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門，調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，對(duì)每個(gè)輪胎的制動(dòng)力進(jìn)行單獨(dú)控制，調(diào)整每個(gè)車輪的驅(qū)動(dòng)力和制動(dòng)力，從而維持車身的穩(wěn)定。三、視野性能方面1 .泊車輔助系統(tǒng)（ParkingDistanceControl,簡稱PDC）PDC是汽車主動(dòng)防撞安全系統(tǒng)的一種，電子控制器單元ECU根據(jù)傳感器收集的信號(hào)，采用相應(yīng)的聲音或影像裝置，提示駕

10、駛員車輛周邊的障礙物和車輛之間的相對(duì)位置，提高駕駛員在泊車時(shí)的安全性、方便性。2 .夜視輔助系統(tǒng)由于車輛照明裝置的局限性，在夜間行駛時(shí)，駕駛員不能完全看清楚路面上的行人、車輛及其他障礙物。夜視輔助系統(tǒng)的作用是在夜間行駛時(shí)，輔助駕駛員看清路面的情況，避免碰撞事故的發(fā)生，增強(qiáng)車輛在夜間行駛時(shí)的安全性。該系統(tǒng)的工作原理是,利用紅外技術(shù)，將路面上的行人、車輛及其他障礙物以圖像信息顯示在車載顯示屏上，以提示駕駛員注意，從而最大限度地避免碰撞事故的發(fā)生。3 .自適應(yīng)前照明系統(tǒng)（AdaptiveFrontLightingSystem,簡稱AFS）汽車自適應(yīng)前照明系統(tǒng)是目前國際上在安全舒適照明領(lǐng)域的新技術(shù)之一

11、，它根據(jù)汽車行駛的周邊環(huán)境、路面照明情況、天氣狀況、道路限速要求等情況，調(diào)節(jié)配光方式，以適應(yīng)不同路況和天氣，如，普通道路、城市道路、高速道路、彎道和良好天氣、惡劣天氣等。AFS的工作原理是，通過傳感器獲取方向盤轉(zhuǎn)角、車輛行駛速度、路面亮度、路面濕度等信息，并通過CAN總線傳送給電子控制單元ECU,經(jīng)中央控制電路處理后，輸出信號(hào)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使其調(diào)整燈光配置，使AFS處于不同的模式。AFS有以下5種照明模式：（1）基礎(chǔ)照明。在普通道路行駛時(shí)默認(rèn)開啟，與普通近光燈基本相同；（2）城市道路照明。在有固定照明的城市道路行駛且車速不超過60km/h時(shí)，允許自動(dòng)開啟。為保證交叉路口和道路邊緣的照明，避免與岔

12、路中出現(xiàn)的車輛或行人出現(xiàn)碰撞事故，城市道路照明模式采用相對(duì)寬闊的光型。（3）高速道路照明。在高速道路上行駛且車速大于70km/h時(shí)，自動(dòng)開啟。隨著車速的增大，調(diào)整近光燈高度，使照明范圍更寬、距離更遠(yuǎn)，保證能在安全制動(dòng)距離之外發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)。(4)彎道照明。當(dāng)車輛進(jìn)入彎道時(shí)開啟。ECU通過對(duì)車輛方向盤轉(zhuǎn)角、車速等信息的分析和處理，發(fā)出控制信號(hào)給執(zhí)行單元，采用附加光源或水平旋轉(zhuǎn)近光燈給彎道以足夠的照明，避免因照明死角引發(fā)的交通事故。（5）惡劣天氣照明。在傳感器檢測到路面潮濕或擋風(fēng)玻璃雨刮器持續(xù)工作2min以上時(shí)，自動(dòng)開啟。調(diào)整前照燈光型，限制車輛前方20m內(nèi)的照度，以避免路面積水反射光使前方60m內(nèi)的會(huì)

13、車駕駛員眩目，引發(fā)交通事故。4 .盲點(diǎn)監(jiān)測系統(tǒng)（BlindSpotMonitoringSystem,簡稱BSM盲點(diǎn)監(jiān)測系統(tǒng)的主要功能是輔助駕駛員掃除后視鏡視野盲區(qū)，避免因駕駛員未注意到后視鏡視野盲區(qū)內(nèi)的后方車輛而變道的時(shí)候發(fā)生碰撞事故。BSM的工作原理是，利用安裝在汽車保險(xiǎn)杠內(nèi)的雷達(dá)傳感器，在車輛行駛速度超過控制單元內(nèi)儲(chǔ)存的某一特定速度時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)，實(shí)時(shí)向車輛的前后、左右發(fā)出雷達(dá)探測微波信號(hào)，控制單元通過對(duì)反射回來的信號(hào)進(jìn)行分析、測算，同時(shí)，排除掉路面上的固定物體和遠(yuǎn)離本車輛的物體，確定盲區(qū)內(nèi)后來車輛的距離、車速和方向，并通過指示燈閃爍提示駕駛員變道會(huì)有危險(xiǎn)。若駕駛員未注意到指示燈提示而駕駛車輛

14、變道，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出語音警報(bào)，再次提示駕駛員變道危險(xiǎn)。在整個(gè)車輛行駛過程中，盲點(diǎn)監(jiān)測系統(tǒng)不斷地監(jiān)測和提醒駕駛員，以避免因霧、霾天氣，后視鏡視野盲區(qū)，駕駛員疏忽等潛在危險(xiǎn)因素導(dǎo)致行車事故。5 .抬頭顯示系統(tǒng)(HeadsUpDisplay,簡稱HUD抬頭顯示系統(tǒng)是以駕駛員為中心的一種系統(tǒng)，主要功能是讓駕駛員的視線集中在前方的路面情況上，在不低頭的前提下就能夠看到車輛在行駛時(shí)的相關(guān)重要信息。HUD的主要工作原理是將車輛行駛時(shí)的相關(guān)車速、導(dǎo)航等相關(guān)重要信息投射在擋風(fēng)玻璃上的全息半鏡上，使駕駛員在車輛行駛過程中不需要抬頭或轉(zhuǎn)頭就能夠清楚地看到汽車行駛時(shí)的車速和導(dǎo)航等相關(guān)重要信息，使駕駛員的視線主要集中在前方

15、路面的情況，避免因駕駛員轉(zhuǎn)頭或低頭看信息而引發(fā)交通安全事故。四、狀態(tài)檢測方面1 .車道偏離預(yù)警系統(tǒng)(LaneDepartureWarningSystem,簡稱LDWS車道偏離預(yù)警系統(tǒng)的功能是輔助駕駛員減少車輛因車道偏離而引發(fā)的交通事故。該系統(tǒng)的工作原理是，控制單元對(duì)攝像頭或者紅外線傳感器收集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，確定車道標(biāo)識(shí)線及車輛在車道中的位置。當(dāng)監(jiān)測到車輛偏離車道時(shí)，控制單元分析車輛行駛狀態(tài)和駕駛員操作狀態(tài)的傳感器信號(hào)，若監(jiān)測到駕駛員打開轉(zhuǎn)向燈開關(guān)，正常變線行駛，則車道偏離預(yù)警系統(tǒng)不作提示，否則，車道偏離預(yù)警系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)信號(hào)，提示駕駛員車輛處于車道偏離狀態(tài)，應(yīng)及時(shí)修正方向，以避免發(fā)生交通事故

16、。2 .前碰撞預(yù)警系統(tǒng)（ForwardCollisionWarningSystem,簡稱FCWS行車前撞預(yù)警系統(tǒng)的主要功能是提醒后方車輛駕駛員前方即將到來的追尾碰撞危險(xiǎn)，以使駕駛員及時(shí)地采取相應(yīng)的避撞措施，避免碰撞事故的發(fā)生或減輕碰撞過程中的損害程度。行車前碰撞預(yù)警系統(tǒng)分為完全行車前碰撞預(yù)警系統(tǒng)和制動(dòng)能效行車前碰撞預(yù)警系統(tǒng)，前者主要在乘用車上使用，后者主要在貨車上使用。3 .車距監(jiān)控系統(tǒng)(HeadwayMonitoringandWarning,簡稱HMWShmwSM量與前方車輛間的距離，并使用主體車輛的行進(jìn)速度來計(jì)算前方距離及到達(dá)前方車輛的時(shí)間，并在前方距離減少時(shí)發(fā)出不同級(jí)別的警告。4 .汽車

17、碰撞預(yù)警系統(tǒng)(AdvanceCollisionwarningSystem,簡稱AWS)AWS是由麥特集團(tuán)奔騰遠(yuǎn)程汽車信息服務(wù)有限公司聯(lián)合以色列Mobileye公司，針對(duì)中國道路交通情況，綜合采用圖像處理與汽車控制技術(shù)研發(fā)的一款高性能汽車碰撞預(yù)警系統(tǒng)。AWS主要包括前方碰撞預(yù)警(FCWS、車道偏離預(yù)警、車距監(jiān)控預(yù)警和后車追尾預(yù)警四大功能。前方碰撞預(yù)警功能是收集和處理行車周圍環(huán)境及行車速度等信息和數(shù)據(jù)，監(jiān)測前方有無碰撞危險(xiǎn)，若有，系統(tǒng)會(huì)在可能碰撞前2.7s發(fā)出警告。車道偏離預(yù)警功能是在行車過程中監(jiān)測和計(jì)算本車與車道標(biāo)志線邊界的距離，在非故意車道偏離前0.5s發(fā)出警告，并持續(xù)0.7s。車距監(jiān)控預(yù)警功

18、能是監(jiān)測并計(jì)算與前車之間的距離，同時(shí)在視頻中顯示兩車距離，若發(fā)現(xiàn)與前方車輛距離小于最小安全距離，系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出警告。后車追尾預(yù)警功能是監(jiān)測后方車輛，若發(fā)現(xiàn)可能存在的危險(xiǎn)，就會(huì)發(fā)出警告，提醒本車駕駛員采取避讓措施，同時(shí)閃爍本車剎車燈警示后方車輛，以避免后車追尾，本車駕駛員采取避讓措施后，剎車燈停止閃爍。5 .胎壓監(jiān)測系統(tǒng)（TirePressureMonitoringSystem,簡稱TPMS胎壓監(jiān)測系統(tǒng)的主要功能是對(duì)車輛行駛中車輛輪胎的氣壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，當(dāng)輪胎氣壓過高或過低時(shí)，進(jìn)行報(bào)警，提醒駕駛員注意行車安全。通過胎壓監(jiān)測系統(tǒng)，駕駛員可以實(shí)時(shí)了解輪胎狀況，避免爆胎，也可以避免車輛在行駛過程中因胎壓

19、不足導(dǎo)致油耗和廢氣排放增加，或者因胎壓不足，輪胎磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致車輛在制動(dòng)時(shí)制動(dòng)距離延長，引發(fā)交通事故。根據(jù)工作原理的不同，TPMS分為直接式監(jiān)測系統(tǒng)和間接式監(jiān)測系統(tǒng)。直接式監(jiān)測系統(tǒng)是通過輪胎中的壓力傳感器監(jiān)測各個(gè)輪胎的氣壓；間接式監(jiān)測系統(tǒng)是通過計(jì)算輪胎滾動(dòng)半徑來監(jiān)測輪胎氣壓。6 .駕駛警覺控制系統(tǒng)（DriverAlertControl,簡稱DAC）據(jù)統(tǒng)計(jì)，90%的交通事故是由于駕駛員注意力不集中而引起的。沃爾沃公司推出了一款幫助駕駛員避免因注意力不集中或駕駛疲勞等危險(xiǎn)駕駛行為引發(fā)交通事故的駕駛員警示控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)由安裝在擋風(fēng)玻璃和內(nèi)視鏡間的照相機(jī)、多個(gè)傳感器和一個(gè)控制器組成，照相機(jī)監(jiān)測汽車與車道標(biāo)志線的距離，傳感器收集汽車的行駛狀況并將信息反饋給控制器，控制器對(duì)信息進(jìn)行分析和處理，以評(píng)估駕駛員在駕駛過程中是否有接聽電話、與乘客長時(shí)間交談等分心的