汽车电子控制技术第四章课件.pptx

1、汽车电子控制技术目录中央门锁与防盗系统乘员辅助约束系统转向辅助照明系统车道偏离预警系统01020304第一节 中央门锁与防盗系统第四章车身电子控制第一节中央门锁与防盗系统 一、中央门锁系统为了方便驾驶人和乘客开、关车门,现代汽车大都安装了中央控制门锁系统(简称中央门锁),使汽车的使用更为方便和安全。电控中央门锁由信号输入装置、电控单元(ECU)和执行器三部分组成。信号输入装置由门锁控制开关、钥匙开锁报警开关、钥匙控制开关、行李舱门开启器开关、行李舱门开启器、门控开关、门锁开关等组成。第一节中央门锁与防盗系统电控中央门锁各元件在车上的分布位置如图4-1所示。图4-1电控中央门锁各元件在车上的分布

2、位置第一节中央门锁与防盗系统 二、电子防盗系统1.防盗报警系统的类型汽车防盗器分为机械式和电子式两种,机械式防盗器以纯机械方式对油路或变速杆等进行锁止控制,安全性差,使用不便,已逐渐淘汰。目前汽车上应用的防盗器为电子式防盗器,按功能可分为以下三类:(1)防止非法进入汽车(2)防止破坏或非法搬运汽车(3)防止汽车被非法开走第一节中央门锁与防盗系统 图4-2汽车电子防盗报警系统的组成1钥匙存在开关2开门开关3锁门开关4钥匙操作开关5警报状态开关电路6盗贼监测电路730s定时器8解除警报状态电路9LED指示器10警报器11警告灯12起动断电器13报警电路2.防盗报警系统的组成图4-2所示为汽车电子防

3、盗报警系统的组成第一节中央门锁与防盗系统 3.防盗报警系统技术方案 目前汽车上采用的防盗报警系统的技术方案如下:(1)点火控制防盗系统(2)油路防盗系统(3)其他防盗系统第一节中央门锁与防盗系统 4.汽车防盗系统的应用(1)汽车防盗系统的设定(2)重新激活与停止汽车防盗系统报警信号的方法(3)中断与解除汽车防盗系统的方法(4)汽车防盗系统安全指示灯的使用第一节中央门锁与防盗系统5.汽车防盗系统功能的检测检测防盗系统是否有效,可按以下五个步骤进行:1)开启全部车窗。2)按上述方法设定防盗系统,锁定前门时用点火钥匙,稍待至安全指示灯闪烁。3)从车内开启一个车门,防盗系统将激活报警信号。4)用点火钥

4、匙开启其中一个前门,解除防盗系统。5)重复以上操作,检测其他车门和发动机罩。在检测发动机罩的同时,也检测蓄电池拆下重装上接线柱后系统的激活反应。第二节 乘务员辅助约束系统第四章车身电子控制汽车乘员辅助约束系统是指汽车碰撞过程中,能够约束乘员运动并与乘员发生力的作用的汽车零部件的总和。从能量角度来讲,任何对乘员碰撞动能的耗散有贡献的汽车零部件都可以被看成是乘员辅助约束系统的一部分,称为乘员辅助约束子系统,主要有汽车安全气囊系统、安全带紧急收缩触发系统等。第二节乘员辅助约束系统 一、汽车安全气囊系统1.概述(1)汽车安全气囊的功用汽车安全气囊系统(Supplementary Restraint S

5、ystem,SRS)又称辅助乘员保护系统。它是一个装在转向盘里的可吹胀的气囊。当汽车受到撞击而急剧减速时,气囊就迅速膨胀以防止驾驶人的身体向前冲撞转向盘和风窗玻璃。安全气囊系统有助于防止碰撞过程中头部和胸部的损害。特别是在汽车正面碰撞和前侧碰撞时,其保护作用尤为明显。第二节乘员辅助约束系统(2)安全气囊的可靠性设置安全气囊是汽车发生碰撞时的安全装置,其可靠性十分重要。为了保障安全气囊的可靠工作,首先要考虑电源的可靠。因此,一般采用双电源工作,而且在断电的情况下,还有气囊电子电路的储能元件(如大容量电容)供短时间控制用。另外,还有低电压小功率的备用电源,在外电源全无的情况下,它可以点亮警告灯。第

6、二节乘员辅助约束系统(3)安全气囊在车内的标识驾驶人安全气囊放在转向盘毂内,有一个完整光洁的装饰外罩;前排乘员侧安全气囊则藏在仪表板内,发生前碰撞或近似前碰撞事故时,固装在组件内的气囊以规定方式冲破外罩充气膨胀。在转向盘外壳和仪表板上刻有“Air Bag”或缩写“SRS”或“SIR”,表明该车装有安全气囊。装有驾驶人用安全气囊的轿车仪表板上有一个指示灯,向驾驶人表明安全气囊系统的状态,汽车用户手册上说明了该指示灯的功能。尽管汽车厂商规定了维护或检查要求,但大多数安全气囊系统不需要常规维护就能经常处于可使用状态。第二节乘员辅助约束系统2.安全气囊的分类根据碰撞类型,安全气囊可分为正面碰撞防护安全

7、气囊系统和侧面碰撞防护安全气囊系统两种。按照安全气囊数量可分为单气囊系统(只装在驾驶人侧)和双气囊系统(驾驶人侧和前排乘员侧各有一个安全气囊)。第二节乘员辅助约束系统在安全气囊系统开发中,就安全气囊和安全带的主、从关系不同,有被动安全气囊和主动安全气囊之分。被动安全气囊是指气囊在开发过程中是作为被动约束系统,即该系统无须使用者设定就能够处于工作状态。此时安全带需要使用者主动系上。因此,被动安全气囊系统主要针对未系安全带的乘员设计。对于这类乘员,在车速很低的情况下发生碰撞时,他就有受伤的危险。因此,系统要求设定在以1820km/h发生碰撞时就能点火引爆气囊。第二节乘员辅助约束系统安全气囊系统按控

8、制类型不同,可分为机械式和电控式两类。电控式又有分立元件型、集成电路型、微机控制型之分。此外,电控式还可以分为集中控制式(一个电子控制器控制两个以上的气囊)和分散控制式(一个电子控制器只控制一个气囊)两种形式。第二节乘员辅助约束系统3.安全气囊系统的组成及工作原理当汽车发生碰撞时,由传感器对碰撞程度进行识别,对于中等程度以上的碰撞,传感器发出信号给ECU,经ECU判别后发出点火信号使点火器工作,气体发生装置在极短的时间内产生大量气体通过滤清器充入卷收在一起的气囊,使其膨胀,如图4-4所示。图4-4安全气囊工作原理第二节乘员辅助约束系统安全气囊的全部动作完全是由计算机程序控制的,按照人们事先设计

9、的工作内容与步骤,按部就班地逐条执行。图4-5所示为安全气囊引爆时序。第1阶段:汽车撞车,达到气囊系统引爆极限,传感器从测出碰撞到接通电流需10ms,图4-5安全气囊引爆时序第二节乘员辅助约束系统引爆器点燃气囊的气体发生器,而此时驾驶人仍然处于直坐状态。第2阶段:20ms后驾驶人身体开始向前移动,因为安全带斜系在驾驶人身上,随驾驶人的前移,安全带被拉长,一部分撞车时产生的冲击能量由安全带吸收,气体发生器在40ms内将气囊完全打开,撞车(50km/h的速度)。第3阶段:汽车撞车60ms后,驾驶人的头部及身体上部都压向气囊,气囊后面的排气口允许气压在压力作用下匀速地逸出。第4阶段:汽车撞车110m

10、s后,驾驶人向后移回到座椅上,大部分气体已从气囊中逸出,前方又恢复了清晰的视野。第二节乘员辅助约束系统安全气囊系统包括碰撞传感器、气囊总成、气体发生器、系统控制模块(ACM)及其他附件。(1)碰撞传感器碰撞传感器用来提供检测、判断汽车发生事故后的撞击信号,以便及时起动安全气囊,并提供足够的电能或机械能来点燃气体发生器。在人体只可能受到极轻微损伤的条件下(如在汽车速度低于12km/h时的正面碰撞、一般的追尾事故等,或是由于路面过于颠簸造成的速度变化),碰撞传感器对于起动安全气囊的判断应该是否定的;而在人体可能受到严重损伤必须使用安全气囊保护时,碰撞传感器应能够在最大容许时间之前起动安全气囊。第二

11、节乘员辅助约束系统在安全气囊系统中,一般设置34个碰撞传感器,分别安装在车身中部和前部,如车身两侧的前翼子板内侧、两侧前照灯支架的下方、发动机散热器(水箱)支架的左、右两侧等。常用的安全气囊碰撞传感器有滚子式传感器、钢球式传感器、水银开关式传感器和偏心锤式传感器等。第二节乘员辅助约束系统1)滚子式传感器如图4-6所示,这种传感器主要由电路触点、电阻器、加载弹簧、滚子和壳体组成。当发生碰撞产生的冲击力达到一定程度时,在加速度的作用下,滚子会沿着一定的轨迹向前推进。当滚子接触到前部的电路触点时,使连接安全气囊ECU的电路闭合接通。滚子式传感器是一种加速度传感器,只能测量前、后的运动力,而不能检测左

12、、右的运动力,并且它对低速撞击和粗糙面过于敏感。因此,它已逐渐被另一种钢球式传感器所取代。图4-6滚子式传感器第二节乘员辅助约束系统2)钢球式传感器这种传感器是一个钢球在一圆柱形钢套内运动,钢球被磁场力约束。如图4-7所示,在正常情况下,钢球被磁力吸附在钢套的一端。发生碰撞时,如冲击力足够,钢球将克服磁场力向前运动。当接触到前面的电触头时便将局部电路接通。碰撞后磁场力自动把钢球吸离电触头,回到原位。这种传感器既是加速度传感器,又是速度传感器。传感器的灵敏度由磁场力的大小、钢球和圆柱形钢套的间隙以及钢球距电触头的距离决定。图4-7钢球式传感器第二节乘员辅助约束系统3)水银开关式传感器这种传感器利

13、用水银导电良好的特性制成,一般用作安全传感器(防护传感器),其结构如图4-8所示。当汽车发生碰撞时减速度将使水银产生惯性力。惯性力在水银运动方向上的分力会将水银抛向传感器电极,使两个电极接通,从而接通安全气囊点火器。第二节乘员辅助约束系统图4-8水银开关式传感器的结构4)偏心锤式传感器如图4-9所示,当汽车正常行驶时,扭力弹簧将锤、动触头固定在止点位置(限位块10),传感器没有触发信号给中央控制器。当汽车碰撞时,减速度作用力克服弹簧的扭力而使其产生运动,带动触桥转动,使动、静触头接合。此时,传感器向中央控制器发出“接通”信号,从而引爆点火器。第二节乘员辅助约束系统图4-9偏心锤式传感器(2)气

14、囊总成气囊总成包括气囊、气囊容器、支撑架和底板、充气器和装饰盖等。支撑架和底板用不锈钢制成,和充气器铆接在一起。气囊是用多孔尼龙做的,有的气囊表面有一层氯丁橡胶。驾驶人一侧的气囊总成通常用螺栓固定在转向盘上,前排乘员一侧的气囊总成通常装在靠乘员一侧的仪表板中。第二节乘员辅助约束系统转向盘安全气囊总成主要包括点火器、充气泵、气囊组件及固定部件,如图4-10所示。点火器和充气泵也称为气体发生器。图4-10转向盘安全气囊总成第二节乘员辅助约束系统1)气体发生器气体发生器由点火器和充气泵组成。点火器是一个引爆装置,其结构如图4-11所示。它可接收控制模块的低电流点火信号,发热点燃充气泵中的叠氮化钠。第

15、二节乘员辅助约束系统图4-11点火器驾驶人侧充气泵的结构如图4-12所示。它采用热效反应法。它有一个轻金属铝壳,内装能产生气体的化学药品,为气囊充气。当碰撞传感器把蓄电池供电电路接通时,点火器获得电能加热点火剂而引起点火。充气泵中的叠氮化纳与氧化铜剧烈反应,迅速产生无害气体氮。氮气经过增压器快速扩散到气囊内,使之充气。第二节乘员辅助约束系统图4-12驾驶人侧充气泵的结构前排乘员侧充气泵的结构如图4-13所示。折叠后的气囊质心偏离气泵气流吹出的方向,以利于气囊的迅速展开。第二节乘员辅助约束系统图4-13前排乘员侧充气泵的结构2)气囊组件气囊一般由轻尼龙或聚酯纤维布料制成,内层涂有聚氯丁二烯,用以

16、密闭气体。气囊组件在静态时可以折叠成包,安放在气体发生器的上部与气囊装饰盖之间,如图4-14所示。图4-14未展开的气囊第二节乘员辅助约束系统气囊的大小依制造公司不同而有所差异。由于前排乘员与仪表板之间的距离比驾驶人与转向盘的距离大,因而乘员一侧的气囊要大得多。气囊背面或顶部有24个排气孔。当驾驶人或乘员在惯性作用下压到气囊上时,气囊便通过排气孔排气,从而吸收驾驶人或乘员与气囊碰撞的动能,使人体不致受到伤害。第二节乘员辅助约束系统(3)安全气囊系统控制模块(ACM)安全气囊系统控制模块又称SRS控制组件。ACM是安全气囊系统的核心部件,其安装位置依车型而异,一般安装在中央控制台下面或者乘客座椅

17、下面。典型的ACM组件可以控制仪表板上的安全气囊检测灯;连续检测安全气囊系统的各个部件;控制安全气囊系统的诊断功能;在汽车碰撞期间,如果蓄电池电压不足,则提供打开气囊所需的电能;当收到来自传感器的相应信号时,负责给一个或几个气囊充气。第二节乘员辅助约束系统ACM主要由控制模块、信号处理电路、备用电源电路、保护电路和稳压电路及点火电路等组成。1)控制模块控制模块主要用来监测汽车纵向减速度或惯性力是否达到设定的阈值,控制气囊总成中的点火器引爆点火剂。第二节乘员辅助约束系统控制模块由A-D转换器、D-A转换器、I/O串口、只读存储器、随机存储器、EPROM和定时器组成。在汽车行驶过程中,控制模块不断

18、接收碰撞传感器和安全传感器传来的车速变化信号,经过数字计算和逻辑判断之后,确定是否发生碰撞。当判断汽车发生碰撞时,立即运行点火的程序,向点火电路发出点火指令引爆点火剂。点火剂引爆后产生的大量热量使充气剂分解释放气体,并向气囊充气。控制模块还对控制组件中的关键电路进行不断测试,再通过SRS指示灯和存储在存储器中的故障码来显示测试结果。仪表板上的安全指示灯可直接向驾驶人提供安全气囊系统的状态信息。存储器中的状态信息和故障码可用专用仪器或通过特定方式从I/O串口调出,以供装配检查与设计参考。第二节乘员辅助约束系统2)信号处理电路信号处理电路主要由放大器和滤波器组成,主要用来对传感器检测到的信号进行整

19、形、放大和滤波,以便使控制模块能够接收、识别和处理。3)备用电源电路为了提高可靠性,安全气囊系统采用两个电源,一个是汽车电源(蓄电池和交流发电机);另一个是备用电源。备用电源电路由电源控制电路和若干电容器组成。发动机工作时,电容器就会连续不断地充电。当汽车电源与控制模块之间的电路切断后,在一定时间内(一般为6s),电容器凭借储存的能量维持向气囊系统供电,保持其正常的功能。第二节乘员辅助约束系统4)保护电路和稳压电路在汽车电气系统中,许多部件带有电感线圈,电器开关数量繁多,电器负载变化频繁。当线圈电路接通或切断、开关接通或断开、负载电流突然变化时,都会产生瞬时脉冲电压,这些脉冲电压如果直接加载到

20、安全气囊系统的控制电路上,会严重影响电路中的电子元件。为了避免系统元件受到损坏,控制模块中必须设置保护电路。同时,为了保证汽车电源电压变化时安全气囊系统能正常工作,还必须设置稳压电路。第二节乘员辅助约束系统 (4)其他电气附件1)安全气囊检测灯。安全气囊检测灯向驾驶人提供安全气囊系统的状况,由ACM控制。ACM接收点火信号和起动信号,并将安全气囊的状况通过检测灯显示出来。正常情况下,当点火开关接通时,气囊检测灯闪烁79次,然后在发动机起动的过程中保持稳定发光。一旦发动机起动,气囊检测灯闪烁79次,此后在发动机运转过程中保持熄灭状态。2)护膝板。为保护驾驶人的膝盖并防止驾驶人向前滑向气囊下方,通

21、常在驾驶人一侧的仪表板下部安装有带衬垫的护膝板。第二节乘员辅助约束系统 4.新一代的智能型安全气囊德国博世公司正在开发新一代的智能型安全气囊,它是遍布整个汽车的一系列传感器与一个单独的安全气囊控制器相连的系统,可以检测出汽车碰撞的类型和碰撞的强度,同时还可以监测任何汽车乘客的位置和身材。安装在前保险杠后面挤压区内的传感器协助安全气囊控制器评价碰撞的严重程度。安全气囊由双级气体发生器充气吹胀,并且根据来自传感器的信号,由安全气囊控制器确定何处的安全气囊进行触发。第二节乘员辅助约束系统 二、安全带紧急收缩触发系统 1.概述座椅安全带紧急收缩触发系统(Seat-Belt Emergency Re t

22、racting Triggering System,SRTS),又称为安全带预警系统,简称安全带收紧系统。为了充分发挥安全带的保护作用,确保汽车驾驶人和乘员的人身安全,要求装备安全带收紧系统。安全带收紧系统的功用是当汽车遭受碰撞时,在气囊膨开之前迅速收紧安全带,缩短驾驶人和乘员身体向前移动的距离,避免或减轻人体遭受伤害。第二节乘员辅助约束系统 2.安全带紧急收缩触发系统的组成安全带收紧系统是在安全气囊系统的基础上,增设防护传感器和左、右座椅安全带收紧器构成。丰田雷克萨斯LS400型轿车辅助防护系统控制部件的安装位置如图4-15所示图4-15雷克萨斯LS400型轿车辅助防护系统控制部件的安装位置

23、第二节乘员辅助约束系统 安全带收紧系统的前碰撞传感器和ECU一般都与SRS共用,防护传感器设在SRS ECU内部,用于接通安全带收紧器的电源电路。安全带收紧器为安全带收紧系统的执行器,又称安全带紧急收紧收缩器,安装在座椅靠近左、右车身的两侧或左、右车门立柱旁边。按结构不同,安全带收紧器可分为活塞式和钢珠式两种类型。丰田和奔驰轿车采用活塞式收紧器,捷达和宝来轿车采用钢珠式收紧器。第二节乘员辅助约束系统(1)活塞式安全带收紧器活塞式安全带收紧器由导管(气缸)、活塞、钢丝绳、气体发生器、点火器和安全带收缩棘轮等组成,结构如图4-16所示。图4-16安全带收紧器的结构及原理第二节乘员辅助约束系统气体发

24、生器和点火器的结构及原理与安全气囊系统的气体发生器和点火器基本相同,有所不同的是体积很小,因此,充气剂的用量很少。点火器安放在气体发生器内部。棘轮机构设在安全带伸缩卷筒的一端,由三个棘爪、一个外齿圈和时钟弹簧组成。外齿圈固定在安全带伸缩卷筒的转轴上,可与转轴一同转动,棘爪安放在外齿圈周围的圆形固定架内。当钢丝绳不动时,棘爪在时钟弹簧作用下处于松弛状态,外齿圈可随安全带卷筒沿顺时针或逆时针方向转动;当拉动钢丝绳时,拉力力矩克服时钟弹簧弹力力矩使棘爪抱紧在外齿圈上,并带动安全带伸缩卷筒转动,从而可使安全带收紧。第二节乘员辅助约束系统当点火器电路接通时。电热丝通电红热并引爆火药。引爆火药释放大量热量

25、使充气剂受热分解并释放出大量无毒氮气充入收紧器导管。活塞在膨胀气体的推力作用下带动钢丝绳迅速移动,如图4-16b所示。与此同时,钢丝绳通过棘轮机构带动安全带卷筒转动将安全带收紧,使驾驶人和乘员身体向前移动距离缩短,避免或减轻面部、胸部与转向盘、风窗玻璃或仪表板发生碰撞而遭受伤害。第二节乘员辅助约束系统(2)钢珠式安全带收紧器轿车用钢珠式安全带收紧器的结构主要由气体发生器、点火器、钢珠、带齿转子、安全带卷筒和钢珠回收盒组成。气体发生器和点火器的结构及原理与安全气囊系统的气体发生器和点火器基本相同,但体积很小。点火器安放在气体发生器内部,钢珠安放在气体发生器前面的滚道内,带齿转子固定在安全带卷筒的

26、一端。当点火器电路接通时,电热丝通电红热并引爆火药。引爆火药释放大量热量使充气剂受热分解并迅速释放出大量氮气冲击钢球。滚道内的钢珠在膨胀气体的推力作用下连续射向转子齿槽,从而驱动转子带动卷筒转动将安全带收紧。第二节乘员辅助约束系统3.安全带收紧的控制过程当汽车发生碰撞且减速度达到前碰撞传感器和防护传感器所设定的阈值时,防护传感器将安全带收紧点火器的电源电路接通,前碰撞传感器信号输入SRS ECU后,SRS ECU立即向安全带收紧点火器发出点火指令使收紧点火器电路接通,气体发生器立即产生氮气使收紧器动作,在碰撞后约10ms内将安全带收紧1520cm,缩短驾驶人和前排乘员身体向前移动的距离,避免或

27、减轻面部、胸部与转向盘、风窗玻璃或仪表板发生碰撞而遭受伤害。第二节乘员辅助约束系统第三节 转向辅助照明系统第四章车身电子控制要实现汽车转向照明系统的智能化,即提高夜间和恶劣环境行车的安全性和舒适性,就需要汽车照明系统能够协助驾驶人在恶劣环境下或夜间行车时准确及时地得到前方道路和照明信息,并能够随着路况信息的变化而不断调整光的照射角度。下面将着重对自适应照明系统的智能化做详细说明。第三节转向辅助照明系统 一、自适应照明系统自适应照明系统(Adaptive Frontlighting System,AFS),能够根据行车速度、转向角度等自动调节前照灯的偏转,以便能够提前照亮“未到达”的区域,从而提

28、供全方位的安全照明,确保驾驶人在任何时刻都拥有最佳的可见度。而普通前照灯只有固定的照射范围,当夜间汽车在弯道上转弯时,由于无法调节照明角度,常常会在弯道内侧出现“盲区”,极大地威胁了驾驶人夜间的安全驾车。第三节转向辅助照明系统1.组成结构AFS硬件系统由AFS控制单元、传感器及执行机构等组成,其系统结构如图4-17所示。系统通过传感器了解转向系统的动作特性、车身姿态的变化和发动机的运行状况,传达给控制单元,控制单元根据内置控制模块进行计算分析,判断汽车当前的行驶状态,传达给执行机构并对前照灯近光照射角度进行调整。图4-17AFS的结构第三节转向辅助照明系统(1)控制单元控制单元是汽车AFS的核

29、心。如图4-18所示,AFS控制单元可以将釆集到的车速信号、转向盘转角信号等,通过内置的控制算法计算出对应的前照灯水平和竖直偏角,传达给驱动步进电动机转动车灯,从而调节前照灯系统中的近光灯的左右偏转。与此同时,控制单元还能监测步进电动机和传感器的运行状况,对步进电动机和传感器的故障诊断,通过CAN总线反馈给车身网络。图4-18AFS结构图第三节转向辅助照明系统(2)传感器AFS中除了转向盘转角传感器外,还有车身倾斜角传感器和车速传感器,用来采集转向盘转角、车速信号等。根据输出方式不同,转向盘转角传感器分为脉冲式和电压式,由于电压式传感器的转向盘转角与输出电压成线性比例关系,确定输入电压后,若能

30、得知传感器输出信号的电压量,便可以推断出转向盘转动的角度。另外,此种传感器的信号由控制单元的A-D釆集,测量范围很大,因此AFS选择电压式较多。车速传感器有磁电式、霍尔式和光电式三种。由于光电式车速传感器输出为脉冲信号,信号的频率与车速呈正相关。第三节转向辅助照明系统2.执行机构执行机构一般是由电动机组成,而电动机有三种,即直流电动机、交流电动机和步进电动机。步进电动机、交流电动机和直流电动机分别通过脉冲占空比、交流电的相位和直流电压调节转速。由于步进电动机能将电脉冲信号转变为线位移,并且具有动作平稳和工作寿命长等优点,系统执行电动机一般选用步进电动机。第三节转向辅助照明系统图4-19汽车AF

31、S执行机构如图4-19所示,车灯支架上有两个步进电动机,作用于光轴(光束或光柱的中心线),通过齿轮线性缩小控制量分别控制车灯垂直和水平转动角度。另外,在水平电动机旁边有霍尔式位置传感器,它能将步进电动机对车灯的水平转角转化为电压信号,并将此信号反馈给控制单元,实现控制系统对步进电动机的故障诊断。第三节转向辅助照明系统3.工作原理区别于传统的固定前照灯系统,AFS的功能概况如下:转向盘转角传感器、车速传感器和车高传感器采集相关信号通过汽车CAN/LIN总线传送,AFS控制单元定时读取各信号,并通过内部的控制程序对信号进行实时处理形成前照灯的控制信号,从而驱动前照灯进行有效转动,改善照明效果,提高

32、行车安全。由图4-20可知,AFS包括两部分,即水平调整部分和垂直调整部分。第三节转向辅助照明系统图4-20弯道中普通照明与AFS照明对比第三节转向辅助照明系统(1)水平调整其原理是当车辆进入弯道或其他特殊的道路状况时,通过转角传感器和速度传感器将前轮的转角信号和车速信号传输到控制单元,控制单元通过内部程序判断车辆的行驶状态,实时计算出前照灯左右调整的角度,通过AFS控制单元发出相应的控制指令给汽车前照灯的操控单元,由控制单元改变前照灯的水平照射位置,进行左右摆动,调整前照灯光线的覆盖角度,实时与前轮保持联动,这样灯光的有效覆盖范围,特别是在转弯时的弯道有效覆盖范围就会宽阔很多,从而及时照亮前

33、轮达到的位置,使驾驶人能够看清转弯处的实际路况,进而有充分的时间来应对紧急情况,增加汽车的主动安全性。第三节转向辅助照明系统(2)垂直调整汽车行驶过程中,如果汽车前部和后部负载不均匀或者汽车行驶在凹凸不平的路面时,都会造成车身的倾斜,这样传统前照灯的光线也会随之倾斜。如果前照灯光线下倾,则其照射范围就缩短了很多(见图4-21b);如果前照灯光线上翘,则会对迎面车辆的驾驶人造成直射,容易导致其眩目(见图4-21c)。无论哪种情况都会造成潜在的交通危险。图4-21车身纵倾对前照灯照明的影响第三节转向辅助照明系统在负载均匀情况下,高速行驶时,应该调整前照灯将光束照得较远,以便实时看清较远距离的路况;

34、慢速行驶时,灯光角度应往下修正,避免照射对向车道。这些情况下,AFS通过对采集的车速信号和车高信号进行分析,由控制单元计算出前照灯在垂直方向上需要的调节角度,从而控制驱动器驱动前照灯的垂直调整步进电动机达到调整效果。第三节转向辅助照明系统 二、侧向辅助照明侧向辅助照明灯的开发目的是为了照亮夜间弯道盲区。侧向辅助照明系统在前照灯里面设有一个特殊角度的小灯泡灯系统,只有转向盘转动到一个特定的角度范围时这个小灯泡才会亮,当小灯泡亮时便能提供弯道盲区的照明,如图4-22所示。图4-22弯道中普通前照灯与侧向辅助照明系统对比图a)普通前照灯b)侧向辅助照明系统第三节转向辅助照明系统侧向辅助照明系统完全不

35、需要影响原来的远近光灯结构,只需匹配好辅助灯泡的角度和点亮时机就可以了。侧向辅助照明系统的目的与AFS一样,但其不同之处在于不会影响前照灯原来的照明范围,也就是相对AFS照亮更多的路面。第三节转向辅助照明系统侧向辅助照明系统即使在车辆处于非行驶状态时,只要转动转向盘辅助灯泡依然会亮,如图4-23和图4-24所示,这对于夜间行驶在没有路灯的地方非常方便,尤其是需要原地掉头的时候。图4-23福特商务车装备的转向辅助照明系统实物图图4-24侧向辅助照明特性效果图第三节转向辅助照明系统 三、转向辅助灯系统转向辅助灯在驾驶人转动转向盘转弯时,会有一侧单独的灯泡组亮,协助行驶中的车辆照亮弯路盲区,待转向盘

36、回正后不久,单侧的转向辅助灯就会关闭。常见的转向辅助灯是独立灯泡形式的,放置在前照灯罩内,也有部分车辆是用前雾灯作转向辅助灯,如图4-25所示。转向辅助灯相对于转向前照灯来说,成本较低,但照射盲区的效果没有转向前照灯好。图4-25转向辅助灯实物图第三节转向辅助照明系统第四节 车道偏离预警系统第四章车身电子控制 一、概述据交通部统计,约有50%的汽车交通事故是因为汽车偏离正常的行驶车道所引起的,究其主要原因是驾驶人注意力不集中或驾驶疲劳。驾驶人因素是导致道路交通事故的主要因素,主要包括驾驶人超速行驶、未保持在当前车道行驶、操作不当等不良行为,造成严重人员伤亡和损失。车道偏离预警系统提供智能的车道

37、偏离预警,在驾驶人无意识(驾驶人未打转向灯)偏离原车道时,能在偏离车道0.5s之前发出警报,或转向盘开始振动以提醒驾驶人目前车辆偏离的状况,为驾驶人提供更多的反应时间,大大减少了因偏离车道引发的碰撞事故第四节车道偏离预警系统 二、车道偏离预警系统的结构组成及原理车道偏离预警技术主要通过车载传感器判断、分析本车在当前车道中的相对位置关系,在驾驶人无意识(未打转向灯)偏离原车道时,能在车辆偏离车道前发出警报,为驾驶人提供更多的反应时间,大大减少因偏离车道引发的碰撞事故。目前,由于视觉传感器的信息量丰富,常被作为实现车道偏离预警的车载传感器。第四节车道偏离预警系统基于视觉的车道偏离预警系统主要包括图

38、像采集单元、中央处理单元、车辆状态传感器以及人机交互单元等。如图4-26所示,当车道偏离系统开启时,系统利用安装在汽车车身侧面或后视镜位置上的图像采集单元获取车辆前方的道路图像,中央处理单元对图像进行分析处理,从而获得汽车在当前车道中的位置参数,传感器会及时收集车辆数据和驾驶人的操作状态,如转向灯信号等。第四节车道偏离预警系统图4-26基于视觉的车道偏离预警系统的组成当检测到汽车距离当前车道线过近有可能偏入邻近车道或驶离本车道且驾驶人没有打转向灯时,人机交互单元就会发出警告信息,提醒驾驶人注意纠正这种无意识的车道偏离,及时回到当前行驶车道上,为驾驶人提供更多的反应时间,从而尽可能地减少车道偏离

39、事故的发生。而如果驾驶人打开转向灯,正常进行变线行驶,则车道偏离预警系统不会做出任何提示。第四节车道偏离预警系统车道偏离预警系统各组成部件的作用如下:(1)图像采集单元为了模拟驾驶人感知车辆前方道路图像及环境信息,基于视觉的车道偏离预警系统需要图像采集单元实时获取视频信号,并且需要将模拟视频信号转换为处理器能分析处理的数字视频图像。图像采集单元主要包括工业照相机(见图4-27)、镜头和图像采集卡等图4-27工业照相机第四节车道偏离预警系统(2)中央处理单元中央处理单元可以实现数字图像处理、车辆状态分析以及决策控制等功能。中央处理单元分析来自车辆状态传感器的信号,如车辆转向灯是否开启的信号、本车

40、当前位置GPS信号或者转向盘转角信息。当中央处理单元判断车辆将要偏离左侧或者右侧车道线且没有开启转向灯时,判断将要发生车道偏离事故,输出报警信号。第四节车道偏离预警系统(3)人机交互单元人机交互单元通过显示界面向驾驶人提示系统当前的状态,当存在危险情况时,报警装置可以发出声音、光的提示,也有振动转向盘或座椅的形式。车辆偏离预警系统包括纵向和横向车道偏离警告两个主要功能。纵向车道偏离警告系统主要用于预防由于车速太快或方向失控所引起的车道偏离碰撞;横向车道偏离警告系统主要用于预防由于驾驶人注意力不集中以及驾驶人放弃转向操作所引起的车道偏离碰撞。第四节车道偏离预警系统 三、车道偏离预警系统的发展与应

41、用车道偏离预警系统的研究主要集中在基于视觉的车道偏离预警系统上。但是,从现有的技术水平来看,影响基于视觉的车道偏离预警系统可靠性的最主要因素是系统应用的天气条件以及光照变化的影响,这是所有基于视觉系统目前面临的一个主要难题。目前,研究各种鲁棒性强、能适应各种天气条件、克服光照变化以及阴影条件的影响的车道偏离评价算法是所有基于视觉的车道偏离预警系统的发展趋势。第四节车道偏离预警系统车道偏离预警系统最先应用在货车上,如图4-28所示。图4-28应用于货车的车道偏离预警系统第四节车道偏离预警系统在不同汽车品牌的车道偏离预警系统中,除称呼不同外,其提醒驾驶人的方式也有本质的区别。以部分车型为例,其在偏

42、离车道后,会在仪表板上亮起警告灯,并在车内发出鸣响来提醒驾驶人,但当遇到杂乱的环境(如开车窗、后方车辆长时间鸣笛)时,就会听不清提示音,造成安全隐患。就此问题,一些品牌车型进行了改进,它们的车道偏离预警系统以转向盘振动的形式警示驾驶人,相比提示音的方式更为安全可靠。此外,一些品牌车型还采用了座椅振动的提醒方式。少数品牌车型采用自动改变汽车转向的方式。第四节车道偏离预警系统本 章 小 结本章介绍了中央门锁与防盗系统、乘员辅助约束系统、转向辅助照明系统、车道偏离预警系统等车身电子控制系统。本章小结习题1.简述中央门锁系统的工作原理。2.汽车防盗系统可以分为哪些类型?3.汽车安全气囊系统的功用是什么?主要的组成部件有哪些?4.安全带收紧系统的功用是什么?安全带收紧器有哪些类型?各有什么特点?5.简述汽车碰撞的类型。6.简述正面碰撞传感器的一般安装位置。7.简述SRS ECU的工作过程。习 题8.描述被动辅助安全系统的关键技术。9.汽车被动安全系统由哪几部分组成?10.在安全气囊系统电气总线中,碰撞烈度传感器与碰撞防护传感器为什么要采用串联方式设计?11.AFS是如何控制转向时前照灯转向的?12.AFS适用于什么样的路段和天气?13.简述车道偏离预警系统的组成结构及工作原理。习 题