汽車(chē)電子控制技術(shù)在汽車(chē)安全領(lǐng)域的應用

　　摘要：隨著(zhù)人們生活水平的提高和汽車(chē)生產(chǎn)裝配技術(shù)越來(lái)越成熟，汽車(chē)逐漸走進(jìn)了普通家庭。作為現代社會(huì )最重要的交通工具--汽車(chē)，不僅帶來(lái)了速度，更賦予人們對品質(zhì)生活的推崇和追求。與此同時(shí)也帶來(lái)了諸多安全隱患。數據顯示，2011年中國因交通事故造成的死亡人數為6.2萬(wàn)人，交通事故死亡率居世界之首。所以汽車(chē)安全顯得越來(lái)越重要。

　　1.引言

　　隨著(zhù)近幾年電子信息科學(xué)與技術(shù)的高速發(fā)展，智能電子技術(shù)已經(jīng)由傳統的家用電器領(lǐng)域向汽車(chē)智能控制領(lǐng)域衍進(jìn)，大大提高了汽車(chē)舒適性，可操作性，安全性。自從1886年德國人卡爾·佛里特立奇·本茨發(fā)明了世界上第一輛三輪汽車(chē)開(kāi)始，汽車(chē)安全與汽車(chē)發(fā)展便如影隨形。當今社會(huì )汽車(chē)行駛安全性更是消費者最關(guān)心的問(wèn)題。美國偉世通公司曾經(jīng)做過(guò)一項調查，結果顯示：汽車(chē)行駛安全位于客戶(hù)對汽車(chē)要求的核心。大部分消費者認為，汽車(chē)安全性比汽車(chē)動(dòng)力性、舒適性、經(jīng)濟性重要。關(guān)注汽車(chē)安全，不僅是為了司機和乘客，更為了道路上更多的人。本文將用淺顯易懂的文字介紹車(chē)載智能電子控制技術(shù)對提高汽車(chē)安全性能主要控制技術(shù)的應用。

　　2.汽車(chē)電子防滑控制系統

　　汽車(chē)電子防滑控制主要包括制動(dòng)防滑、驅動(dòng)防滑和轉向行駛防滑等三個(gè)方面的控制。汽車(chē)防滑控制系統是汽車(chē)上的一種安全附屬裝置，可以防止汽車(chē)在制動(dòng)、起步、加速和轉向時(shí)出現的側滑、跑偏、喪失轉向能力和滑轉等，從而起到保護乘客和車(chē)輛的作用，大大降低因制動(dòng)、驅動(dòng)等而引起交通事故出現的概率。

　　2.1 制動(dòng)防抱死系統（Anti-lockedBraking System，簡(jiǎn)稱(chēng)ABS）

　　汽車(chē)在剎車(chē)時(shí)，由輪胎提供摩擦力讓汽車(chē)停止運動(dòng)。又由于靜態(tài)摩擦力（輪胎轉動(dòng)）遠遠大于滑動(dòng)摩擦力（輪胎打滑），所以ABS系統能夠讓汽車(chē)獲得更大摩擦力使其更快停止。汽車(chē)制動(dòng)防抱死制動(dòng)系統（ABS）是汽車(chē)在任何路面上緊急制動(dòng)時(shí)，汽車(chē)智能電子系統接收到車(chē)輪轉速傳感器信號，自動(dòng)控制和調節車(chē)輪的制動(dòng)力，使車(chē)輪處于轉動(dòng)與滑動(dòng)的臨界狀態(tài)，防止車(chē)輪完全抱死，使車(chē)輪獲得最大制動(dòng)摩擦力，獲得最佳制動(dòng)效果。從而避免制動(dòng)過(guò)程中的跑偏、側滑、和喪失轉向操縱能力等，提高了汽車(chē)汽車(chē)操縱性能和穩定性能（如圖1所示）。同時(shí)，汽車(chē)還能獲取最大制動(dòng)力，縮短30%的制動(dòng)距離，提高汽車(chē)的制動(dòng)性能，對保證汽車(chē)安全具有重要意義。

　　總之，“人工點(diǎn)剎”的時(shí)代已經(jīng)過(guò)去，高智能的ABS在行車(chē)安全上給予我們很多保障?？s短30%的剎車(chē)距離無(wú)疑能夠在很多時(shí)候成為救命稻草，剎車(chē)保證方向可控更是提供了駕車(chē)保障。

　　2.2 驅動(dòng)防滑系統（AccelerationSlip Regulation，簡(jiǎn)稱(chēng)ASR）

　　汽車(chē)在起步或加速時(shí)，特別是下雨、下雪、冰雹、路凍等摩擦力較小的特殊路面上行駛時(shí)，往往會(huì )發(fā)生驅動(dòng)輪打滑現象，這在山路上非常危險的。為了保證汽車(chē)行駛安全穩定性，控制車(chē)輪不出現滑轉現象，主要通過(guò)汽車(chē)車(chē)載智能控制單元接收到輪速傳感器信號，控制發(fā)動(dòng)機電子點(diǎn)火部分和供油，通常通過(guò)改變節氣門(mén)開(kāi)度和點(diǎn)火提前角的方式調節發(fā)動(dòng)機的輸出轉矩，確保車(chē)輪與地面之間最大附著(zhù)力和牽引力，使車(chē)輪的滑移率達到最佳范圍內（15%~20%）。如果車(chē)輪打滑得不到控制，車(chē)子就會(huì )失控。所以，別以為只有剎車(chē)時(shí)車(chē)輪抱死會(huì )出危險，起步時(shí)車(chē)輪打滑一樣會(huì )出問(wèn)題。

　　2.3 車(chē)輛電子穩定系統（ElectronicStability Program，簡(jiǎn)稱(chēng)ESP）

　　車(chē)輛電子穩定系統（EPS）當車(chē)輛在轉向、制動(dòng)或打滑時(shí)，電子控制單元ECU接收到包括來(lái)自轉向角度傳感器（檢測方向盤(pán)的轉向角度）、輪速傳感器（監測各個(gè)車(chē)輪的轉動(dòng)速度）、G（側滑）傳感器（監測車(chē)體繞垂直軸線(xiàn)轉動(dòng)的狀態(tài)）、橫擺率（橫向加速度）傳感器（測汽車(chē)轉彎時(shí)的離心力）、減速度傳感器，對車(chē)輛的的運行狀態(tài)進(jìn)行分析、計算和判斷然后發(fā)出指令，把制動(dòng)執行器內的壓力泵產(chǎn)生的的液壓傳送到相應的車(chē)輪制動(dòng)器的輪缸。從而實(shí) 現對前輪側滑和后輪側滑的控制，使車(chē)輛不偏離正確的行駛軌跡。例如，當汽車(chē)后輪出現側滑時(shí)，ESP系統立即把制動(dòng)力加到正在轉彎的外前輪上，迅速制動(dòng)前輪使汽車(chē)產(chǎn)生一種相反的轉矩，以保證汽車(chē)在原來(lái)的車(chē)道上行駛;當汽車(chē)前輪出現“飄動(dòng)”現象時(shí)。ESP系統把制動(dòng)力施加到兩個(gè)后輪上，迅速制動(dòng)后輪使汽車(chē)保持在原來(lái)的車(chē)道上行駛。不難看出車(chē)輛電子穩定系統（EPS）是傳統ABS（防抱死剎車(chē)系統）、ASR（驅動(dòng)防滑系統）的進(jìn)一步擴展，ESP最重要的特點(diǎn)就是它的主動(dòng)性，如果說(shuō)ABS是被動(dòng)地作出反應，那么ESP卻可以做到防患于未然。更智能化提升了汽車(chē)的穩定性能和安全性能。

　　2.4 緊急制動(dòng)輔助系統（ElementalBattle Academy，簡(jiǎn)稱(chēng)BAS）

　　由于大度數駕駛員在緊急情況下會(huì )優(yōu)柔寡斷，不能有效的采取制動(dòng)措施。制動(dòng)系統性能不能有效發(fā)揮，制動(dòng)距離明顯延長(cháng)。為了縮短縮短在緊急制動(dòng)的情況下的剎車(chē)距離，梅賽德斯-奔馳公司研制了制動(dòng)輔助系統（BAS）。從1997年開(kāi)始，這個(gè)系統成為所有梅賽德斯-奔馳轎車(chē)的標準裝配。具體的工作流程如圖2所示。

　　梅賽德斯-奔馳對制動(dòng)輔助系統（BAS）的功能和作用方式已做了詳盡的試驗。例如：在駕駛模擬器中：在這里，駕駛員會(huì )不經(jīng)警告而遇到危險情況，此時(shí)他們必須實(shí)施緊急制動(dòng)。在干燥的路面上，如果沒(méi)有使用制動(dòng)輔助系統，大多數測試者最多需要達73米的制動(dòng)距離，才能把速度為每小時(shí)100公里的汽車(chē)完全停下。而利用這個(gè)系統時(shí)，僅僅經(jīng)過(guò)40米后汽車(chē)就完全停下了。這相當于制動(dòng)距離縮短大約45%.

　　裝配上這個(gè)系統的新車(chē)在撞車(chē)事故方面，使事故發(fā)生的頻率降低了百分之八，在行人事故方面，使事故發(fā)生的頻率降低了百分之三十。

　　3.安全氣囊防護系統（SupplementalInflatableRestraintSystem，簡(jiǎn)稱(chēng)SRS）

　　汽車(chē)與阻礙物的撞擊為第一次碰撞，人與汽車(chē)上相應部件的撞擊為第二碰撞，一般在第一次碰撞發(fā)生的60ms發(fā)生碰撞，人的傷亡由第二次碰撞造成。當汽車(chē)第一次碰撞發(fā)生后，第二次碰撞發(fā)生前，傳感器感受汽車(chē)碰撞強度并將其傳給控制器，SRS的ECU接收與處理傳感器的信號，當SRS的ECU判斷有必要打開(kāi)氣囊時(shí)，立即發(fā)出點(diǎn)火信號觸發(fā)氣體發(fā)生器，氣體發(fā)生器點(diǎn)火后迅速產(chǎn)生大量氣體并快速展開(kāi)氣囊（氣囊的整個(gè)充氣過(guò)程大約需要30ms），完成安全氣囊整個(gè)工作過(guò)程，阻擋乘員（主要有正面、側面、膝部、頭部）與車(chē)內相應構件之間可能發(fā)生的碰撞，通過(guò)氣囊上的排氣節流空的阻尼作用吸收乘員的動(dòng)能，從而打到保護乘員的目的。

　　4.汽車(chē)電子防撞系統

　　國家統計局網(wǎng)站公布的2012年統計公報獲悉，中國2012年末全國民用汽車(chē)保有量達12089萬(wàn)輛（包括三輪汽車(chē)和低速貨車(chē)1145萬(wàn)輛），比上年末增長(cháng)14.3%.道路上行駛的汽車(chē)密度越來(lái)越大，碰撞事故與日俱增。為了防止高速行駛車(chē)輛之間或者行駛車(chē)輛與與路邊車(chē)輛之間的碰撞，現已研制和開(kāi)發(fā)出一種自動(dòng)控制的防汽車(chē)追尾系統--汽車(chē)電子防撞系統。當汽車(chē)正常行駛時(shí)，該系統處于非工作狀態(tài)，當后車(chē)車(chē)頭非常接近前車(chē)車(chē)尾、障礙物時(shí)，該系統裝有測距傳感器，由該傳感器利用光線(xiàn)、激光或超聲波，測得汽車(chē)與障礙物間的距離，將這個(gè)距離信號和車(chē)速信號以及車(chē)輪轉角傳感器的信號送入ECU，通過(guò)計算求出汽車(chē)和前方車(chē)尾實(shí)際距離以及相互接近的相對速度，并向駕駛員發(fā)出預告會(huì )車(chē)、超車(chē)的警告，顯示前方物體的距離;當快要撞車(chē)時(shí)，ECU向制動(dòng)器和節氣門(mén)控制電路發(fā)出控制指令，即可使汽車(chē)及時(shí)制動(dòng)，從而有效的避免追尾、撞車(chē)。

　　5.電子駐車(chē)制動(dòng)系統（Electrical ParkBrake，簡(jiǎn)稱(chēng)EPB）

　　大多駕駛初學(xué)者在上坡起步都會(huì )面臨一件非常棘手的難題--倒溜，有時(shí)由于與后車(chē)保留的安全距離不足造成不必的擦掛。

　　電子駐車(chē)制動(dòng)系統（EPB）能夠有效的預防這樣的事故。這個(gè)系統在上坡起步時(shí)主要通過(guò)坡度傳感器監測出坡度然后將信號傳輸到ECU并計算給出準確的駐車(chē)力，智能調節制動(dòng)力，在上坡起動(dòng)時(shí)，駐車(chē)控制單元通過(guò)離合器距離傳感器，離合器捏合速度傳感器，油門(mén)踏板傳感器等提供的信號通過(guò)計算，當驅動(dòng)力大于行駛阻力時(shí)自動(dòng)釋放駐車(chē)制動(dòng)，從而使汽車(chē)能夠平穩起步。能夠避免車(chē)輛不必要的滑行，簡(jiǎn)單的說(shuō)就是車(chē)輛不會(huì )溜后，保障上坡起步安全。

　　6.輪胎壓力監測系統（Tire PressureMonitor System，簡(jiǎn)稱(chēng)TPMS）

　　也許你會(huì )問(wèn)，爆胎在各種交通事故中的比率真的很高嗎？我們通過(guò)一組數據來(lái)向您證明，1998-2000年之間，廣東省交通部門(mén)在廣深高速公路上共統計2484起交通事故，其中848起交通事故出現爆胎情況，爆胎發(fā)生概率達到34.14%，而所有會(huì )造成爆胎的因素中胎壓不足當為首要原因。所以廣大的有車(chē)一族，我們要經(jīng)常檢查輪胎胎壓力，TPMS就是專(zhuān)門(mén)檢測輪胎壓力保證行車(chē)安全的系統。一種是直接式（Pressure-Sensor Based TPMS，簡(jiǎn)稱(chēng)PSB），顧名思義，這種系統要在每個(gè)輪胎里安裝壓力傳感器來(lái)直接測量輪胎的氣壓，利用無(wú)線(xiàn)射頻發(fā)射器將壓力信號從輪胎內部發(fā)送到中央接收器上，然后對每個(gè)輪胎氣壓數據進(jìn)行顯示。當輪胎氣壓低于門(mén)限值或漏氣時(shí)，系統會(huì )發(fā)出警報。另一種為間接式（Wheel-Speed Based TPMS，簡(jiǎn)稱(chēng)WSB），這種系統是通過(guò)共享汽車(chē)ABS系統的輪胎轉速傳感器信號通過(guò)處理器計算，來(lái)比較輪胎之間的轉速差別，以達到監測胎壓的目的。還有一種為復合式（TPMS），該系統是將直接式輪胎壓力檢測系統（PSB）和間接式輪胎壓力監測系統（WSB）結合而成，吸取了前兩種系統的優(yōu)點(diǎn)，提供更安全穩定的胎壓數據。

　　7.結束語(yǔ)

　　自電子技術(shù)在汽車(chē)安全方面得到應用后，整車(chē)的安全性能便得到很大提高，但是能否安全行車(chē)，不僅僅由汽車(chē)安全配置的好壞決定，如若酒后違規駕車(chē)，麻痹大意，開(kāi)車(chē)打電話(huà)，高速飆車(chē)等違法駕車(chē)行為，即使安全性能再高的汽車(chē)，也不能保障行車(chē)安全。因此廣大車(chē)主只有具備了安全意識，堅決不酒后駕駛，不疲勞駕駛，不超速，不搶道，文明駕車(chē)才能做到真正意義上的汽車(chē)安全。汽車(chē)安全為了自己和車(chē)上最親最?lèi)?ài)的人，更為了道路上更多的人。