汽车安全技术的发展研究

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1、毕 业 设 计（论文）（说 明 书）题 目：汽车安全技术的发展研究 姓 名： 编 号： 、学院 年 月 日、学院毕 业 设 计 （论文） 任 务 书姓名 、 专业 汽车运用技术 任 务 下 达 日 期 年 月 日设计（论文）开始日期 年 月 日设计（论文）完成日期 年 月 日设计（论文）题目： 汽车安全技术的发展研究 A编制设计 B设计专题（毕业论文） 指 导 教 师 、 系（部）主 任 、 年月日、学院毕业设计（论文）答辩委员会记录 机械工程 系汽车运用技术专业，学生 、于 年 月 日进行了毕业设计（论文）答辩。设计题目： 汽车安全技术的发展研究 专题（论文）题目： 指导老师： 、 答辩委员

2、会根据学生提交的毕业设计（论文）材料，根据学生答辩情况，经答辩委员会讨论评定，给予学生 、 毕业设计（论文）成绩为 。答辩委员会 人，出席 人答辩委员会主任（签字）： 答辩委员会副主任（签字）： 答辩委员会委员： ， ， ， ， ， 、学院毕业设计（论文）评语第 页共 页学生姓名： 、 专业 汽车运用技术 年级 08 级 毕业设计（论文）题目： 汽车安全技术的发展研究 评 阅 人： 指导教师： （签字） 年 月 日成 绩： 系（科）主任： （签字） 年 月 日毕业设计（论文）及答辩评语： 摘 要汽车安全一直是倍受关注的问题。随着汽车工业的飞速发展，行驶中的汽车自身安全已越来越引起了汽车制造商们

3、的重视，并投入大量的人力物力进行研究开发。这既是对不断提高的交通安全要求适应，也是提高自身竞争力的重要手段。因此需要在了解汽车安全技术现状的同时，还必须预测其发展趋势。课题介绍了当代汽车安全技术的发展现状，综合了国内外有关汽车安全性研究的发展动态和前沿领域的情报,就汽车安全技术的研究状况、存在的问题、故障检测与诊断方法等进行了深入的探讨。本文通过对国内外最新的一些汽车主动、被动安全技术以及相应的一些故障诊断检测方法进行了分析研究,并就一些问题提出了看法和建议。实践证明，论文研究的汽车安全技术具有实际的应用性和可行性，是评价车辆档次的重要指标，拥有最先进的汽车安全系统的概念车的粉墨登场成为了每年

4、车展的亮点。我们相信，随着信息技术特别是人工智能的深入发展，汽车安全系统将成为目前和将来很长一段时间汽车工业的发展方向。关键词 ：汽车，主动安全，被动安全，故障诊断与检测论文类型：基础研究目 录摘 要v第1章 绪论11.1课题研究的背景及意义11.2国内外发展现状11.3课题研究的主要内容3第2章 汽车主动安全技术42.1 汽车ABS/ASR/ACC 集成系统42.1.1 ABS/ASR/ACC 集成系统组成42.1.2 ABS/ASR/ACC 集成系统的工作原理42.1.3 改造后的汽车ABS/ASR/ACC 系统所具备的特点和功能52.1.4 ABS、ASR、ACC、ABS/ASR和ABS

5、/ASR/ACC集成系统的比较62.1.5 汽车ABS/ASR/ACC系统的集成化特点72.2 VSC车辆稳定控制系统72.2.1 VSC系统组成结构72.2.2 VSC系统的工作原理82.2.3 VSC与TRC的比较112.3 全电路制动(BBW)122.3.1全电路制动(BBW)的结构组成及原理122.3.2全电路制动系统与其他传统制动控制系统的比较132.4 电子液压制动系统（EHB）132.4.1 EHB系统的组成及工作原理132.4.2 EHB系统的控制152.4.3 EHB系统与传统制动系统的比较152.5 倒车雷达与影像系统172.5.1倒车雷达与影像系统的组成172.5.2倒车

6、雷达与影像系统的工作原理172.5.3可视化倒车雷达与传统倒车雷达182.6 其他主动安全技术182.6.1 反光安全车身182.6.2智能型车灯192.6.3盲点信息系统192.6.4可自动激活刹车并具有增强刹车功能的警示系统202.6.5汽车夜视系统212.6.6 司机分神监视系统21第3章 汽车被动安全技术223.1 智能安全气囊223.1.1安全气囊的类型及其比较223.1.2 智能安全气囊的组成233.1.3 智能安全气囊的工作原理233.1.4 几种按工作方式分类的安全气囊之间比较243.1.5 智能安全气囊与传统安全气囊的比较253.1.6安全气囊与安全带253.2预紧式安全带2

7、53.2.1 预紧式安全带的结构组成263.2.2 两种预拉紧式卷收器的控制装置263.2.3 机械式预紧装置和火药式预紧装置263.2.4预紧式安全带的工作原理273.2.5预紧式安全带与普通安全带的比较273.3 智能保护系统273.3.1乘员存在探测系统（OSS）283.3.2乘员位置传感系统283.3.3几种乘员位置感应系统技术的比较293.4 行人安全保护293.4.1发动机盖弹升技术293.4.2行人安全气囊系统293.4.3车辆智能安全保障系统303.4.4保险杠改进303.5 汽车黑匣子313.5.1汽车“黑匣子”的功能313.5.2汽车“黑匣子”的组成及原理313.6其他被动

8、安全技术323.6.1吸能车身323.6.2事故自动报警系统323.6.3儿童安全保护锁32第4章 检测与故障诊断方法344.1电动车窗的故障检查344.1.1 电动车窗的故障检查344.2 液压制动系统的故障诊断344.2.1制动发咬344.2.2制动效能不良354.2.3制动突然失灵364.2.4制动跑偏(单边)374.3 皇冠3.0L轿车车速感应式中央控制门锁故障排除374.3.1故障现象374.3.2故障分析374.3.3故障排除384.4 本田雅阁2.0汽车安全气囊指示灯常亮不熄的处理39参考文献41致 谢42viiiviii第1章 绪论1.1课题研究的背景及意义随着交通工具的现代化

9、和绝对数量的急剧增长，车祸也不断增加。汽车安全事故已成为严峻的全球性问题。据初步统计，汽车交通事故造成的人员死亡在这100年内大约有2前多万人。这个数字比第一次世界大战的死亡人数1700万超出300万人，是第二次世界大战死亡人口数3760万人的一半多。可见对于人类来说，汽车交通事故的总体伤害与经济损失规模已大于任何一种自然的或其他的社会灾害所造成的损失规模。此后，随着道路交通环境的变化，汽车交通事故又呈缓慢增长趋势，尽管采取了必须装备安全带和必须使用安全头盔等措施，但到1988年，汽车交通事故死亡人数还是超过万人，此后一直保持这一状况。与世界各国相比，我国的道路交通事故就更为严重。200120

10、03年，中国道路交通死亡人数年均超过10万，年均受伤人数50多万，年均经济损失约3亿多美元。全球的道路安全形势十分严峻。2004年，在法国举行的由世界卫生组织组办的世界卫生日首次以道路交通安全为主题。目前，全世界每年死于车祸的人数达120万人，伤残5000万人，直接经济损失5000多亿美元。据预测，到2020年，道路交通死亡人数将达234万人，道路交通伤害在人类死亡和致病原因中排名第三，远在艾滋病、结核病、上呼吸道感染等疾病之前。值得指出的是，在所有道路交通伤害事故中，中等和低收入的国家占了90%，而且这一趋势还在上升。随着汽车工业的发展，当代的汽车技术已经非常成熟，同时汽车安全性也自然成为各

11、国工业支柱产业发展战略的重要组成部分。从市场营销的角度看 ,提高汽车安全性就是增加企业产品的市场占有率，从消费者利益的角度看,提高汽车安全性就是强化对人的生命和财产的保障，从政府管理的角度看 ,提高汽车安全性就是稳定社会、保证经济繁荣的重要举措。可见, 汽车的安全性能对人类生命和财产安全的影响是不言而喻的。因此，对汽车安全技术的发展作一些研究具有极其深远的意义。1.2国内外发展现状自从人类发明汽车，安全问题就相伴而来。如何提高汽车的安全性能，减少汽车事故中司乘人员的伤亡，一直是世界汽车工业发展中亟待解决的问题。不少人注意到，有关汽车安全的技术和产品成为一大亮点，奔驰、德尔福等跨国公司纷纷推出新

12、产品和新技术，展示各自新颖的乘客保护概念。继环保、节能之后，安全已成为全球汽车业关注的又一个热点和焦点问题。开发有效的汽车安全产品，也成为各大汽车企业和汽车零部件公司追求的主要目标之一。在这种情况下，国内外汽车业一直在探索开发各种汽车安全产品。目前除了普遍使用的安全带、安全气囊、保险杠外，国外近年来还相继开发出ESP(电子稳定控制系统)、EBD(电子制动力分配系统)、胎压监测系统及一些行人保护系统等。除了以上这些产品，日本和德国政府近些年来还大力支持其他一些主动安全方面的产品技术，并取得了比较显著的成效。最近，国内也有一种新的安全装置引起了业内人士的关注，比如“汽车安全自动保护器”。在这场汽车

13、安全领域的角逐中，我国企业能有多大的机会？我们能否通过提高自主开发能力而迈进汽车安全技术的世界前列？显然，在汽车技术上，我国很需要拥有自主开发能力和创新技术。我国在一些汽车安全高端技术领域如电喷系统、安全气囊、ESP等方面，已经大大落后于汽车先进国家。要想使汽车安全技术快速赶上去，就要呼吁全社会都来关注新技术的发展。汽车的安全性是按交通事故发生的前后加以分类的。一方面是在交通事故发生之前采取安全性措施，特别当即将发生危险状况时，驾驶者操纵方向盘避让或紧急制动，以避让事故发生。汽车在通常的行驶中，为确保驾驶者的基本操纵稳定性，对周围环境的视认性和确保汽车本身的基本行驶性能，开发了防抱制动系统（A

14、BS）、防滑驱动系统（ASR）、主动悬架、动力转向、四轮驱动（4WD）、四轮转向（4WS）、灯光照明系统、刮水器、后视镜、防止车辆追尾的车距报警系统和激光雷达等。这些安全装置和技术称为主动安全系统，也可称为预防安全系统。另一方面，为了尽量减少交通事故和司乘人员直接受害程度，保证司乘人员和行人的安全，称这种安全性为被动安全，也可称为冲突安全。当事故发生后，为了防止灾害的扩大，包括防止火灾和使乘员能从事故车辆中解脱出来的安全装置和系统，称为防止灾害扩大的安全系统。1966年美国首先制定和实施了国家交通法、汽车安全法和公路安全法，1968年又实施了美国联邦汽车安全标准FMVSS(Federal Mo

15、tor Vehicle Safety Standard),1970年美国运输部公布了开发安全试验车ESV(Experimental Safety Vehicle)的计划，一般认为，ESV计划的实施开始了汽车安全技术研究的新时代。ESV计划是汽车以80km/h速度正面碰撞固定壁而能够确保乘员生存为安全目标，开发具有高度安全性能，车重4000lb(1lb=0.453kg)级的试验车样，其目的是：1.弄清汽车的安全性能对环境的影响，撞车时的乘员生存性等技术进步的可能性；2.掌握如何依靠不断改进的安全设计来减少死亡和经济损失的一般规律；3.促进全世界汽车工业界强化汽车安全的研究，把改进后的安全系统及时

16、用于现实的汽车制造中；4.把试验安全车评价试验所得的技术资料用于制定新的安全标准。ESV计划的实施还开创了国际合作开展汽车安全技术研究的新尝试，在开发ESV的共同目标下，为了及时交流汽车安全研究的新成果，建立了ESV国际会议制度。自从1971年在法国巴黎召开第一届ESV国际会议以来，到1966年5月共召开了15次会议，ESV国际会议交流的内容也扩展到包括预防安全、被动安、碰撞安全、安全新技术等在内的更广泛领域，提出了比ESV更接近实用的研究安全车RSV（Rearch Safety Vehicle）的研究报告成果。先进安全汽车ASV（Advanced Safety Vehicle）是一种为21世

17、纪研究开发的主动安全汽车，其目的在于通过应用电子技术实现汽车的高智能化，提高驾驶汽车的安全性，预防事故和减轻受害程度。该汽车上安装了监视驾驶员、车辆和道路环境情况的传感器，供分析用的计算机和相应的控制装置，可实现车辆的辅助驾驶。国外自20世纪90年代以来，在汽车安全性方面已经进行了许多方面的研究，主要安全技术有：预防安全技术（信息显示和报警）、事故回避技术、全自动驾驶技术、碰撞安全技术（乘员保护和减轻对行人的伤害）、防止灾害扩大技术和车辆基础技术。开发的系统有：碰撞检测与防护系统、车距保持系统、行驶路线改变时的事故避免系统、车道保持系统、弯道减速系统、自动停止报警和调节系统、超声波停车装置、驾

18、驶盲区警报系统、夜视系统等项目，这些项目有的取得实用成果并在部分车辆上安装应用。1.3课题研究的主要内容论文主要包括以下几方面的研究： 1主动安全技术：预防安全技术（信息显示和报警）、事故安全技术，包括事故避免系统、驾驶操纵型提高技术。2 被动安全技术：碰撞安全技术（乘员保护和减轻对行人的伤害）、抑制安全技术（防止灾害扩大技术和车辆基础技术）。3其中一些主、被动安全装置的检测与故障诊断方法、维修实例。第2章 汽车主动安全技术2.1 汽车ABS/ASR/ACC 集成系统2.1.1 ABS/ASR/ACC 集成系统组成ABS/ASR/ACC 集成系统主要包括电控单元ECU、传感器、执行机构三个部分

19、。具体的有：包括轮速传感器、副节气门开度传感器、车距传感器、ABS压力调节器、ASR压力调节器、副节气门开度执行机构、ACC常闭式进油电磁阀、ACC常开式进油电磁阀、电子控制装置、ABS指示灯、ASR指示灯和ACC警示灯。图2-1为汽车ABS/ASR/ACC 集成化系统示意图。图2-1 ABS/ASR/ACC 集成化系统示意图2.1.2 ABS/ASR/ACC 集成系统的工作原理轮速传感器安装在车轮上，测取车轮的转速信号；节气门开度传感器安装在发动机副节气门处，测取副节气门的开度信号；车距传感器安装在车辆前端中部，测取主车与主目标车辆的相对车距、相对车速、相对方位角和相对加速度信号；ABS压力

20、调节器位于制动主缸与制动轮缸之间，调节制动轮缸的压力；ASR压力调节器位于储油器和ABS压力调节器的两驱动轮的常开式进油电磁阀之间，调节两驱动轮的制动轮缸压力；副节气门开度执行机构位于副节气门处，调节副节气门的开度；ACC常闭式进油电磁阀安装在ASR压力调节器的出油口和制动主缸的一个出油口之间，在ACC控制模式下，紧急制动时给ABS压力调节器供油；ACC常开式进油电磁阀安装在和ACC常闭式进油电磁阀相连的同一个制动主缸的出油管路上，位于制动主缸出油口和通向ACC常闭式进油电磁阀的三通之间，在ACC控制模式下，紧急制动时不仅来自储油器的制动液进入制动主缸，同时保证在ABS控制模式下，使ABS装置

21、能正常工作；电子控制装置位于ABS压力调节器的上方，来自轮速传感器的信号、节气门开度传感器的信号和车距传感器的信号经电子控制装置处理、计算和分析后对相应的ABS压力调节器、ASR压力调节器、节气门开度执行机构、ACC常闭式进油电磁阀、ACC常开式进油电磁阀、ABS指示灯、ASR指示灯或ACC警示灯发出控制指令，执行制动轮缸的压力调节、节气门开度调节或控制模式指示工作。当汽车正常行驶时，ABS/ASR/ACC 集成系统ECU 实时采集和处理传感器信号，包括四个轮速信号、蓄能器压力信号、节气门开度信号、加速踏板开度信号、制动踏板开关信号、节气门怠速开关信号、与目标车辆间的相对距离和相对速度信号，并

22、根据其所提供的信息，选用不同的控制方式对汽车进行控制。控制的方式包括以调节车轮轮缸压力为目标的制动干预模式和以调节发动机输出力矩为目标的节气门开度控制模式，各子系统功能的实现就是对以上两种控制方式适当组合和合理控制的结果。ABS/ASR/ACC 集成系统具有实时故障诊断功能，当系统出现故障时，执行机构及时复位，故障报警灯点亮，提醒驾驶员注意和及时处理。基于原车装配的压力调节器，进行了车辆制动系统的设计改造，添加了外部液压动力源，通过工作模式电磁阀实现ABS 制动方式和主动制动干预方式的切换油滤；针对ASR 和ACC 功能要求的发动机输出力矩调节，采用了步进电机控制节气门的改装方案。在ASR 不

23、参与控制时，集成系统ECU 根据加速踏板传感器的输入信号，运用PID 算法，驱动步进电机对节气门进行伺服随动调节；当它判断需要进行发动机输出力矩调节时，计算出节气门需要转过的目标角度，发出控制指令，驱动步进电机使节气门转到目标开度。2.1.3 改造后的汽车ABS/ASR/ACC 系统所具备的特点和功能1改造后的汽车ABS/ASR/ACC 系统的执行机构，不影响原车ABS 执行机构的正常工作；2能够进行驱动轮制动干预控制和发动机输出力矩调节，能够进行完整的ASR驱动防滑控制；3添加车距传感器后，结合各个车轮的独立车轮制动干预控制和发动机输出力矩调节，能够进行完整的ACC 自适应巡航控制；4集成系

24、统具备外部的动力源，可主动对四个车轮独立进行制动干预控制，使得系统有很好的扩展性。在现有集成系统执行机构的基础上，仅通过修改和完善电控系统的硬件电路和软件逻辑就能实现更多的集成控制功能。2.1.4 ABS、ASR、ACC、ABS/ASR和ABS/ASR/ACC集成系统的比较表2-1 ABS、ASR、ACC、ABS/ASR 和ABS/ASR/ACC集成系统的比较系统类别功能备注ABS单独作用时在制动过程中防止车轮抱死，提高车辆在制动过程中的方向稳定性、转向控制能力和缩短制动距离，使汽车制动更为安全有效。是汽车主动安全装置的代表ASR单独作用时根据车辆的行驶行为使车辆驱动轮在恶劣路面或复杂路面条件

25、下得到最佳纵向驱动力，能够在驱动过程中，特别在起步、加速、转弯等过程中防止驱动车轮发生过份滑转，使得汽车在驱动过程中保持方向稳定性和转向操纵能力及提高加速性能等也是一种主动安全装置，又称为牵引力控制系统，即TCS 系统，可视为ABS 在技术上的自然延伸ABS/ASR 集成系统单独作用时在装备了ABS 的汽车上，添加了发动机输出力矩的调节和驱动轮制动压力的调节功能后，ABS 所用的车轮转速传感器和压力调节器可全部为ASR 所利用。ASR 和ABS 在算法上相类似，许多程序模块可以通用，大大简化了程序结构，节省存储空间，并将它们的控制逻辑也集成在一个控制器基于ABS/ASR 集成系统，可以开发出更

26、多的车辆电子控制系统ACC单独作用时可通过ASR 的节气门开度调节和主动制动调节的方法调节车速，保持安全车距行驶，避免或减小追尾事故。紧急情况时，能自动发挥ABS 功能，确保制动过程的稳定性和安全性与现有ABS/ASR 集成系统不同，ACC 主动制动干预控制功能要求对四个车轮进行独立压力调节ABS/ASR/ACC集成系统单独作用时ABS/ASR 的执行机构可完全满足ABS/ASR/ACC 系统的需要，传感器方面只需添加探测主车与目标车辆信息的车距传感器，在ABS/ASR ECU 的基础上，对硬件电路进行相应的扩充和软件控制逻辑的有机融合是新的汽车主动安全行驶的发展方向2.1.5 汽车ABS/A

27、SR/ACC系统的集成化特点系统的集成化包括结构设计一体化，性能一体化和控制一体化，这三点在本次设计的ABS/ASR/ACC 集成控制系统中都得到很好的体现。1结构设计一体化：形成了ABS、ASR、ACC 执行机构的共用，ASR 驱动轮制动压力调节是利用ABS 压力调节器实现的，ACC 的控制也建立在ABS 和ASR 执行机构的基础上，无需再对车辆制动系统另行改装。另外，应用一个MCU 实现了三者控制逻辑的集成，形成了电子控制装置的一体化。2性能一体化：实现了ABS、ASR、ACC 彼此间的功能完善，优化了子系统的性能。例如利用ACC 车距传感器可获得的主车与主目标车辆的相对车距和相对车速的信

28、息，利用ABS 轮速传感器获得的主车行驶的绝对速度信息，从而可获得前方主目标车辆的绝对车速，便于对前方主目标车辆行驶状况准确的判断。在ACC 起作用期间，如果实际车距小于理想安全车距（例如巡航过程中突然有车辆并线），驾驶员未及时采取处理措施，为保证行驶安全，集成系统立即实施主动制动，使车辆减速，在这一过程中利用ABS 功能提高了车辆的稳定性，这样就更加增加了汽车的行驶安全性。3控制一体化：ABS、ASR 和ACC 子系统控制的实质就是对以调节车轮轮缸压力为目标的制动干预模式和以调节发动机输出力矩为目标的节气门开度两种控制方式适当组合和合理控制的结果。ABS/ASR/ACC 集成ECU 实现了传

29、感器信号的共享，形成了软件控制系统中的信号处理、参考车速计算、路面识别、车辆运动状态的识别和执行机构动作公用模块。实现了硬件系统和软件系统相结合的控制一体化。2.2 VSC车辆稳定控制系统2.2.1 VSC系统组成结构VSC系统的控制构成主要由VSC执行器、制动总泵压力传感器、转向舵角传感器、加速度传感器、横向摆动率传感器、节气门动作器、节气门位置传感器、车轮速度传感器、ABS、ASR与VSC用ECU等组成。VSC系统构成图如图2-2所示。制动液压传感器装在VSC液压控制装置上部，检测由驾驶员进行制动操作时制动液压的变化。轮速传感器装在每个车轮上，以检测每个车轮的角速度。节气门开度传感器装在节

30、气门执行器上，检测由驾驶员操纵加速踏板引起的节气门开度，以及由VSC控制发动机输出引起的节气门开度角的变化。制动踏板的操作传递到装在发动机舱一侧的VSC液压控制装置，在正常情况下，它执行TRC和ABS功能，当汽车出现侧滑时，它执行VSC功能，把受到控制的制动液压施加到每个车轮。节气门执行器安装在发动机的进气通道上，在VSC控制发动机输出功率期间，由它来启闭发动机节气门。装在车厢内的ECU通过线束与每个传感器和执行器相连。图2-2 VSC系统构成图1-VSC执行器 2-制动总泵压力传感器 3-转向舵角传感器 4-加速度传感器 5-横向摆动率传感器6-节气门动作器 7-节气门位置传感器 8-车轮速

31、度传感器 9-ABS、ASR与VSC用ECU2.2.2 VSC系统的工作原理1.VSC控制汽车运动的原理要抑制前轮的侧滑，首先制动后轮，以得到向内转的运动，然后对4个车轮进行制动，使车速降到某一水平来平衡旋转运动，使转向在转弯力的范围内进行。当出现后轮侧滑时，外前轮被制动，以产生向外的运动，确保汽车的稳定性。4个车轮所需的总转向力与车速的平方成正比，而每个车轮的实际转向力并不随车速而变。这是汽车在高速下不稳定的原因之一。因此，车速高时，即使车速轻微下降，也会使所需的转向力大大下降，从而可明显地改善汽车的稳定性。VSC主要是通过控制汽车的旋转运动及上述的原理独立地对每一个车轮主动施加制动力来减速

32、，确保车辆转弯的稳定性和循迹行驶能力。图2-3和图2-4简要说明了控制前轮和后轮侧滑的方法图2-3 VSC控制前轮刹车打滑图2-4 VSC控制后轮刹车打滑2VSC的驾驶员警示由VSC进行的运动控制实现了转弯时最大限度地抑制侧滑的防护功能。但是，由于VSC是假定司机为行驶的主要操作者，所以，它还提供另一种重要功能，即告知司机轮胎抓地力不足的危险。它用视觉（通过指示灯）和声音（通过蜂鸣器）来预警汽车在转弯时出现失控，以注意安全行驶。VSC的汽车运动的控制是作为最后的屏障，以弥补司机的操作不当。图2-5利用球碗概念图表示VSC的两个功能信息功能和汽车稳定性功能。图2-6列出了与VSC有关的警示信号。

33、图2-5 VSC的两个功能图2-6 驾驶员警示信号装置3VSC系统的特点如上所述，VSC系统的作用是在汽车高速拐弯将要出现失控时，可有效地增加汽车稳定来减少事故的发生（事故规避功能）。要达到这一目的，系统最大特点就是可按照汽车的状态来自动地对某个车轮进行制动。因此，要实现这一目标，必须满足下列功能：（1）可检测汽车的状态和驾驶员的操作；（2）可根据（1）来估算汽车失稳的程度（侧滑的程度）。（3）可根据（2）计算恢复汽车稳定所需的旋转运动和减速，并相应控制每一车轮的制动力和发动机的动力输出。VSC系统的第二个作用是在车辆高速拐弯出现失控现象之前告知驾驶员，以注意安全驾驶（防止事故的发生）。图2-

34、7表示上述（1）到（3）的控制流程。图2-7 VSC系统控制流程图要达到传递失稳信息这一目的，可通过如下手段：(1)通过侧滑指示灯的闪烁来唤起驾驶员注意（视觉识别）。(2)通过VSC蜂鸣器发声来唤起驾驶员注意（听觉识别）。如上所述，VSC系统就是这样来规避和防止事故的发生。 2.2.3 VSC与TRC的比较与TRC系统相比，VSC系统的大部分元件与TRC系统可共用。就传感器部分而言，增加了用于检测汽车状态的偏转率传感器和G传感器（减速度传感器）。偏转率传感器装在汽车行李厢前部，与汽车垂直轴线平行。它只检测偏转率（汽车绕垂直轴旋转的角速度）。G传感器水平地安装在汽车重心附近地板下方的中间位置，它

35、检测的纵向和横向加速度。ECU部分增大了运算能力，至于执行部分，则改进了施加到前轮的液压通道，而信息部分则增加了VSC蜂鸣器。TRC和VSC系统的元件比较见表2-2。因为VSC系统的元件质量轻、体积小，如果在汽车上已有TRC系统，极易加装成VSC。表2-2 TRC和VSC系统的元件比较序号类别TRC系统元件VSC系统元件备注1执行器TRC液压控制装置VSC液压控制装置*1TRC液压控制装置的油路有部分改动2节气门执行器节气门执行器与TRC系统的执行器相同3传感器偏移率传感器*2VSC专用：与4WS的偏移率传感器稍有不同4G传感器*2VSC专用：与ABS的G传感器稍有不同5转向角度传感器*2VS

36、C专用：与悬架减振控制的转向角度传感器稍有不同6制动液压传感器*2VSC专用：从液力助力器压力传感器中来7轮速传感器轮速传感器与TRC系统的相同8节气门开度传感器节气门开度传感器与TRC系统的相同9ECUTRC-ECUTRC-ECU*1比TRC-ECU版本有功能上的提升10信息VSC蜂鸣器*2VSC专用侧滑指示灯侧滑指示灯与TRC系统的指示灯同*1：与TRC系统相比有部分改进*2：VSC专用2.3 全电路制动(BBW)现代汽车制动控制技术正朝着电子制动控制方向发展。全电制动控制因其巨大的优越性，将取代传统的以液压为主的传统制动控制系统。2.3.1全电路制动(BBW)的结构组成及原理1电制动器。

37、其结构和液压制动器基本类似，有盘式和鼓式两种，作动器是电动机；2电制动控制单元(ECU)。接收制动踏板发出的信号，控制制动器制动；接收驻车制动信号，控制驻车制动；接收车轮传感器信号，识别车轮是否抱死、打滑等，控制车轮制动力，实现防抱死和驱动防滑。由于各种控制系统如卫星定位、导航系统，自动变速系统，无级转向系统，悬架系统等的控制系统与制动控制系统高度集成，所以ECU还得兼顾这些系统的控制；3轮速传感器。准确、可靠、及时地获得车轮的速度；4线束。给系统传递能源和电控制信号；5电源。为整个电制动系统提供能源。与其他系统共用。可以是各种电源，也包括再生能源。2.3.2全电路制动系统与其他传统制动控制系

38、统的比较表2-3 全电制动与传统的制动系统的比较所传递的物质传感器和管路的数量制动反应时间在结构上，全电路制动系统比其他传统制动控制系统所具有的优点：其他传统制动控制系统液压油或压缩空气较多较慢a)整个制动系统结构简单，省去了传统制动系统中的制动油箱、制动主缸、助力装置。液压阀、复杂的管路系统等部件，使整车质量降低；b)制动响应时间短，提高制动性能；c)无制动液，维护简单；d)系统总成制造、装配、测试简单快捷，制动分总成为模块化结构；e)采用电线连接，系统耐久性能良好；f)易于改进，稍加改进就可以增加各种电控制功能。全电路制动系统电较少较快2.4 电子液压制动系统（EHB）2.4.1 EHB系

39、统的组成及工作原理EHB系统主要由制动踏板单元、电子控制单元(ECU)、液压控制单元(HCU)以及一系列的传感器组成。1制动踏板单元包括踏板感觉模拟器、踏板力传感器或和踏板行程传感器以及制动踏板。踏板感觉模拟器是EHB系统的重要组成部分，为驾驶员提供与传统制动系统相似的踏板感觉(踏板反力和踏板行程)，使其能够按照自己的习惯和经验进行制动操作。踏板传感器用于监测驾驶员的操纵意图，一般采用踏板行程传感器，采用踏板力传感器的较少，也有二者同时应用，以提供冗余传感器且可用于故障诊断。2液压控制单元(HCU)制动压力调节装置用于实现车轮增减压操作，大陆特威斯带ECU的EHB的液压控制单元(HCU)一般包

40、括如下几个部分：独立于制动踏板的液压控制系统该系统带有由电机、泵和高压蓄能器组成的供能系统，经制动管路和方向控制阀与制动轮缸相连，控制制动液流入流出制动轮缸，从而实现制动压力控制。人力驱动的应急制动系统当伺服系统出现严重故障时，制动液由人力驱动的主缸进入制动轮缸，保证最基本的制动力使车辆减速停车。平衡阀同轴的两个制动轮缸之间设置有平衡阀，除需对车轮进行独立制动控制的工况之外，平衡阀均处于断电开启状态，以保证同轴两侧车轮制动力的平衡。3传感器包括轮速传感器、压力传感器和温度传感器，用于监测车轮运动状态、轮缸压力的反馈控制以及不同温度范围的修正控制等。博世公司发布的一种关于EHB系统的专利，系统带

41、有踏板感觉模拟装置，一套采用液压伺服控制的行车制动系统和一套人力操纵的应急制动系统，其中，液压伺服系统控制四个车轮的压力，而人力应急制动系统只能控制两个前轮。系统共有14个电磁阀，均为二位二通阀。正常的行车制动中，当制动灯开关被触发时，电控单元判定制动发生，由踏板行程传感器感知驾驶员制动意图，进而通电关闭隔离阀，在人力作用下从制动主缸输出的制动液进入踏板感觉模拟器，使驾驶员产生与操作传统制动系统时相同的感觉。车轮制动所需的能源由动力源提供，经主供油管路送往各轮缸，轮缸进油阀和出油阀可以实现各轮缸压力控制。同轴两轮缸间各设有一个平衡阀，用于在常规制动时保持两侧车轮制动力的协调。2.4.2 EHB

42、系统的控制EHB所要实现的制动动作分为基本制动和控制制动。所谓基本制动，是指驾驶者根据自己的意图，施加或大或小的踏板力，控制车辆的减速度并保证他所期望的行驶方向，踏板力的值还达不到使车轮抱死的程度。而此时的EHB系统要充分反应驾驶者的意图，给予车轮驾驶者所期望的制动力。控制制动则指在必要的附加干预下施行的制动。即当驾驶者欲对车辆采取紧急的全力制动，而大力并快速地踩下制动踏板时，EHB系统就应该识别出这一要求，在给予车轮足够大的制动压力的同时，对车轮上的制动压力进行控制以防止车轮抱死、车辆的制动稳定性下降等情况的出现。EHB系统还可以融合多种车辆控制系统：当车辆在低附着路面起步或加速时以及车辆从

43、高附着路面行驶到低附着路面时，系统集成驱动防滑功能；在车辆转弯时，EHB系统通过车轮制动实现车辆稳定性控制；此外，前述的自动清水功能、电子辅助制动功能、电子驻车制动功能等均属于控制制动。EHB系统具有传统制动系统无法比拟的优越性，但EHB系统仍然采用电液控制方式，严格意义上说并不是纯粹的线控制动系统，与电子机械制动系统EMB相比，EHB系统在当前技术更加成熟，因而在短期内有极佳的发展前景2.4.3 EHB系统与传统制动系统的比较在传统制动系统中，制动主缸与制动轮缸通过制动管路相连，制动压力直接由人力通过制动踏板输入，而真空助力器作为辅助动力源也要受到发动机真空度的限制。这种结构特点限制了制动压

44、力建立、各轮制动力的分配以及与其它系统的集成控制等，在进一步提高制动效果方面潜力有限。而EHB系统由于改变了压力建立方式，踏板力不再影响制动力，弥补了传统制动系统设计和原理所导致的不足，具有许多传统制动系统无法比拟的优越性：1在传统制动系统中，在紧急制动或长时间制动后，系统部件特性可能发生变化，进而影响制动性能，采用EHB控制系统，部件机械特性的变化可由控制算法进行补偿，使制动压力等级和踏板行程始终保持一致。2由于蓄能器压力等级很高，高压制动液通过高速开关阀的控制进入制动轮缸，制动过程平顺柔和。在紧急制动工况下，制动压力上升梯度大，能达到的制动压力也更高。制动蹄(钳)对制动鼓(盘)的制动压力通

45、过轮缸压力传感器的反馈进行精确调节，消除制动噪声。3传统制动系统的制动特性无法随意改变，而EHB系统通过分析驾驶员意图，判断不同的制动行为，并提供最合理的压力变化特性。4传统制动系统只能在一定程度上实现前后制动压力的分配，而EHB系统在四轮压力分配方面有很大的自由度，这在左右附着系数不同的路面上制动时效果显著。5传统的采用真空助力器的制动系统助力能力受发动机转速和负荷的影响，而EHB系统的制动能力不受发动机真空度影响。6由于制动传感器探测的是踏板的运动速度和踏板的行程，电控单元据此进行制动压力调节，制造商可以根据不同的车型以及对驾驶者驾驶习惯的统计，仅仅通过更改控制算法和踏板感觉模拟器提供给驾

46、驶者不同的踏板感觉，使得EHB的可移植性好。7传统制动系统在进行ABS工作时，制动管路内的压力波动，使制动踏板出现振动现象，缺少经验的驾驶者往往会因此而不自觉的减少踏板力，从而影响制动效果。EHB由于踏板与制动管路不直接相连而彻底解决了这一问题，不但可以保证各个车轮不会抱死，而且解除制动迅速，制动过程安全、高效，对动力损失影响极小。除了能够实现传统制动系统所能实现的基本制动、ABS等基本功能外，EHB还能实现其他更为优秀的辅助功能。8当车辆在雨天或湿滑路面上行驶时，根据风窗玻璃刮水器的动作，EHB系统可以在固定间隔时间发出微弱的制动脉冲，清干制动摩擦片上的水膜，以消除制动器的水衰退现象，保证可

47、靠的制动。9大部分驾驶员在遇到紧急情况时，在施加制动力时会出现犹豫、施加踏板力不足，导致危险情况的发生。EHB通过正确识别驾驶员意图，对制动力(由踏板行程以及踏板加速度来辨别计算)加以调整，以避免制动力不足。10在需要保持驻车状态时，可以使系统对车轮施加一定的制动力，即使驾驶者松开制动踏板依然能对车轮产生一定的制动压力，减轻驾驶者的负担，提高驾驶舒适性，实现电子驻车控制EPB(Electric Parking Brake)。11在发生交通拥挤的情况下，系统与加速踏板单元传感器相互配合，通过电控单元的分析计算做出判断，驾驶者只需控制油门踏板，一旦把脚从油门踏板上挪开，EHB系统会自动施加一定的制

48、动力以减速停车。这样，驾驶者就不需要在油门踏板和制动踏板之间频繁的转换。2.5 倒车雷达与影像系统2.5.1倒车雷达与影像系统的组成驾驶员位于驾驶席内的视角是很有限的，通过车内和外侧的反光镜可以大幅度提高驾驶员的视野范围，但位于车正后方的障碍物，以及高度不足以通过反光镜看到的或者距离车身过近的障碍物都可能处于驾驶员的视野死角（见图2-8）或者视野模糊区中。这样，小则对驾驶员的泊车、倒车感到不便，大则也会带来一些危险。图2-8 驾驶员的视野死角而倒车雷达能够在这些视野的死角处，通过声音、数据、图像等形式为驾驶员提供信息和警示，使驾驶员对周围障碍物的情况能够更清楚的了解，对驾驶员的起步、泊车、倒车

49、等环节起到很大帮助，提高驾车的安全性。我们通常见到的后方倒车雷达一般都是采用超声波传感器来实现的，这类倒车雷达一般由传感器、控制器、反馈器三个部分组成。而倒车雷达与影像系统在此基础上还增添了液晶显示屏等影像系统。2.5.2倒车雷达与影像系统的工作原理在汽车处于倒档状态时，倒车雷达开始工作，由传感器发射超声波信号，一旦车后方出现障碍物，超声波被障碍物反射，传感器会接收到反射波信号，通过控制器对反射波信号进行处理来判断障碍物的所处位置以及和车身的距离，最后由反馈器通过声音(蜂鸣器)、数据(距离显示)、图像(显示屏模拟)等方式将信息反馈给驾驶员。液晶显示屏在汽车上的大量应用对倒车雷达起了很重要的作用

50、，通过监视器将车后方的情况以动态影像的形式表现在液晶屏幕上，这就是如今高档车上应用的可视化倒车雷达。2.5.3可视化倒车雷达与传统倒车雷达传统倒车雷达多采用蜂鸣器作为反馈信息的方式，随着提示音的缓急，驾驶员可以判断出相对于障碍物的远近，由于造价相对低廉，这种倒车雷达至今仍然被广泛应用。随着传感器的改进，可视化倒车雷达所监视的范围也越来越远（见图2-9），并且在控制器处理数据能力的增强情况下，简单的声音提示已经不能满足倒车雷达的发展了，于是带有距离显示甚至模拟车身周围影像的可视化倒车雷达被很多厂商采用，更加直观和数据化的倒车雷达所起的作用也更加明显，其范围也不仅仅局限于监视后方了，前后方甚至全方

51、位的倒车雷达也被一些奢华车型所配备。无论多么直观的数据都不如直接看得到来的方便。但是由于成本原因以及对液晶显示屏的依赖，可视化倒车雷达还无法普遍应用，即使在高档车中也并非全部都能配上可视化倒车雷达。图2-9可视化倒车雷达2.6 其他主动安全技术2.6.1 反光安全车身反光安全车身平时和普通车身一样，但在黎明、傍晚、浓雾天气等光线不良时，可使其他车辆的驾驶员和行人在远处就能清楚地看到该反光安全车身的外观特征（大小、宽窄、长短和外形等）和运动特征，从而提高驾驶员和行人的主动观察能力和对车辆跟踪的精确度，做到及时主动避让。反光安全车身完全克服了传统车身靠车灯及位置判断机动车特征的弊端，特别是针对车辆

52、灯光设施不齐时，驾驶员和行人判断失误多，易法交通事故的特点设计的。经测定，浓雾时反光安全车身比普通车身视野距离可提前530m，夜间可提高50300m，这就大大提高了车辆运动感觉和警示性，增加了安全距离，延长了驾驶员和行人的主动应变时间，提高了行车安全。反光安全车身与现有车身具有相同的机械构造和尺寸，仅用回归反光材料制作在车身表面。制作部位：车身的前脸、保险杠、侧面、顶侧面、后背及突出部位、外缘等处。制作方法：整体制作或局部制作。制作形式：根据需要可制成图案、文字、数字符号、各种线条及其组合等 、色彩：采用无色、车身本色或彩色回归反光材料制作，进一步美化车身。反光安全车身，深受驾驶员和交通管理部

53、门的欢迎 ，是21世纪机动车安全技术发展的方向。2.6.2智能型车灯一种智能型车灯，其包括光源、控制模块及感测模块，该光源可发射多种颜色的光线；该控制模块控制该光源；该感测模块感测外部环境；其中，感测模块与控制模块电连接，控制模块与光源电连接，感测模块将从外界感测的信息传输至控制模块，控制模块根据接收的信息判断所需车灯的颜色，从而控制光源。所述智能型车灯可依照不同的行驶环境，自动调节车灯的颜色及光强，同时还可作为警示灯使用，在消除安全隐患的同时，也实现了节能。2.6.3盲点信息系统在驾车行驶过程中，尽管可借助宽大的前窗玻璃和可靠的后视镜，但是仍然会出现盲点。在行驶期间，尤其是在变换车道时，这些

54、盲点就可能导致交通事故。为了在这类情况下增加车辆的安全性能，Volvo汽车公司早在1979年就率先在司机一侧配置了一个宽角度后视镜。而现在提供的新措施是采用一个摄像机监视系统，可不断监视车辆两侧和后面的动态。这项技术首先应用于2001年推出的Volvo SCC安全概念车内。当另一辆汽车进入监视区内时，放置在车门后视镜附近的警示灯就会闪亮，这样，司机就清晰地看到另外一辆车正在靠近，从而采取规避措施。每当后面有车辆靠近，或者前方出现超车的车辆，该系统都会提示司机引起警觉。这样的信息可让司机有更多时间在遇到这类情况时做出正确的判断，并可同时监视汽车两侧的情况。所采用的技术：将两台快速摄像机分别放置在

55、每个车门的后视镜上。所构成的盲点信息提供系统就可通过对比图像来发现进入监视区内的每辆车。监视区的长度为9.5m，宽度为3m。系统内所编制的程序无论在白昼还是夜间都可监视所有汽车和摩托车，但是不会对停靠在路边的车辆，路边的篱笆，发生事故后报废的车辆以及路灯柱等物体做出反应。只要车辆时速超过10km/h.该系统就都会发挥作用。按照设计，只要对方车辆的时速与自己车辆的时速相比，慢出的范围在20km/h以内而快出的范围在70km/h以内，该系统都能够向司机发出警示。 2.6.4可自动激活刹车并具有增强刹车功能的警示系统在今天的交通环境中，经常出现追尾撞车以及与停靠在一边的车辆发生撞击的事故。在大多数情

56、况下，发生这类事故的原因是司机注意力不集中，未能及时做出反应。该系统可在发生事故过程中的不同阶段以多种方式被激活：当汽车接近一个静止的或者运动的障碍物而司机并未做出反应时，警示灯就会闪亮并反射在前窗玻璃上，同时激活一个蜂鸣器。在多数情况下，这就足以引起司机做出反应从而避免危险。当司机踩下刹车踏板时，该系统就会测定踏板的压力。如果压力不足以及时刹住汽车，该系统就会干预，增强制动压力。在车速不是太快的情况下，这种增压作用就可避免撞车事故的发生。在司机根本没有做出任何反应的情况下，自动刹车功能就会被激活，使制动器的压力增强到足以刹住车辆的程度。这样做的结果虽然不可能避免撞车事故，但是可在发生撞击之前降低车速，从而减轻发生严重事故的危险性。从纯理论角度看，可以通过编程让该系