1、汽车主动安全技术电子电气工程学院教学目标 了解汽车电子控制技术的发展历史 了解汽车传感器、电子控制单元和执行器的概念和作用。了解主动安全控制技术的概念概述1.汽车电子控制技术的现状 电子技术在解决汽车所面临的油耗、排放、安全、舒适性等方面正起着重要作用。（1）电子控制汽油喷射装置和电子点火装置的应用不仅可节油5%到10%，同时对排气净化也十分有利。（2）电子控制防抱死制动装置的应用不但可使汽车在泥泞路面上高速行驶，而且紧急制动时可防止侧滑，保证汽车安全制动。（3）在实现操纵自动化和提高舒适性等方面也离不开电器与电子设备的应用。随着汽车工业和电子工业的高速发展，汽车上所装用的电器与电子设备的数量
2、将与日俱增，所起的作用也会越来越重要。概述2.汽车电子控制技术的发展 从汽车电子化发展进程来看，可分为三个阶段：（1）从20世纪60年代中期到70年代末期，起步阶段起步阶段。汽车上运用电子技术主要是对汽车电器产品进行电子技术改造，以改善部分性能。如晶体管电压调节器、交流发电机及晶体管点火装置等。（2）20世纪70年代末期到20世纪90年代中期，发展阶段发展阶段。得益于超大规模集成电路技术的飞速发展。其主要特征是，广泛采用机电一体化装置，解决机械系统无法解决的复杂的自动控制问题。（3）20世纪90年代中期至今，智能化阶段智能化阶段。其特征是强调以人车环境为主线的系统工程整体优化，主要体现在智能化
3、上。概述3.汽车安全系统 随着社会的发展，交通安全问题越来越凸显，传统的汽车安全理念也在逐渐发生变化，传统的安全理念很被动比如安全带、安全气囊、保险杠等多是些被动的方法，并不能有效解决交通事故的发生。随着科技的进步，汽车的安全被细化，目前汽车安全分为主动安全、被动安全两种概念。被动安全系统，如设置安全带、安全气囊、保险杠等。主动安全系统，为预防汽车发生事故，避免人员受到伤害而采取的安全设计系统，称为主动安全系统，主动安全体系大致包括以下几种系统：AWS、ABS、TCS（ASR）、EBD、ESP、BSD、ACC、EBA、LDWS、胎压监测、倒车影像和自动感应大灯等。发展趋势：汽车100多年的发展
4、史中，有关汽车的安全性能的研究和新技术的应用也发生了日新月异的变化，从最初的保险杠减振系统、乘客安全带系统、安全气囊到汽车碰撞试验、车轮防抱制动系统(ABS)、驱动防滑系统(ASR)，到无盲点、无视差安全后视镜及儿童座椅系统的研究，汽车的安全性能正日趋完善。未来汽车电子控制的重要发展方向之一是汽车安全领域，并向几个方向发展：利用雷达技术和车载摄像技术开发各种自动避撞系统；利用近红外技术开发各种能监测驾驶员行为的安全系统；高性能的轮胎综合监测系统；自适应自动巡航控制系统；驾驶员身份识别系统；ABS/ASR。AWS：AWS是Advance Warning System缩写。是一个意外事故预防和缓和
5、的驾驶辅助系统，在危险发生前给驾驶员提供及时的声音和视觉报警。公路交通事故已成为全球范围内日益严重的公共安全问题。统计资料表明，其中驾驶员的人为因素导致的公路交通事故率最高。无论是事故数量，还是伤亡人数均分别高达各自总数的90%左右。并且，在导致这些公路交通事故的驾驶员的人为因素中，疲劳和精神分散驾驶是重要原因之一。驾驶员在3s时间内的注意力不集中，造成了其中80%的交通事故，主要表现为车道偏离和追尾事故。国内外在防止车道偏离和保持安全车距两个方面都开展了相当多有益的探索，在雷达、激光、超声波、红外线、机器视觉等传感器技术方面都取得了一些突破。经过长期大量的研究实践，人们逐步认识到采用单目视觉
6、技术，仅使用一台摄像机，即能在一定程度上实现对前方道路环境、车辆探测及车距监测的功能。车元素研究显示，若在公路交通事故发生前的1.5s给驾驶员发出预警，则可避免90%的这类事故。因此，通过在汽车上安装汽车碰撞预警系统，利用技术手段分析车道、周围车辆的状况等驾驶环境信息，一旦当驾驶员发生疲劳及精神分散、汽车出现无意识的车道偏离及汽车间车距过近，存在追尾可能时，能够及时给予驾驶主动预警，是减少公路交通事故行之有效的技术措施。ABS：制动防抱死控制系统 ABS是Anti-lock Braking System缩写。目前大多数轿车都装有ABS。在遇到紧急刹车时，汽车安全经常需要汽车立刻停下来，但大力刹
7、车容易发生车轮锁死的状况如前轮锁死引起汽车失去转弯能力，后轮锁死容易发生甩尾事故等等。安装ABS就是为解决刹车时车轮锁死的问题，从而提高刹车时汽车的稳定性及较差路面条件下的汽车制动性能。TCS：牵引力控制系统 又称驱动防滑转控制系统（ASR）。汽车在光滑路面制动时，车轮会打滑，甚至使方向失控。同样，汽车在起步或急加速时，驱动轮也有可能打滑，在冰雪等光滑路面上还会使方向失控而出危险。TCS依靠电子传感器探测车轮驱动情况，不断调节动力的输出，从而使车轮不再打滑，提高加速性与爬坡能力。如果车辆在摩擦系数小的湿滑、积雪、结冰等路面起动或加速时，驱动轮容易打滑导致汽车失控。TCS系统一旦发现某车轮有这种
8、趋势，就迅速调节该车轮的输出扭矩，同时启动ABS对打滑的驱动轮进行适当制动，以平衡每个车轮的抓地力使其不致出现打滑或空转，保证车辆能迅速稳定地起动或加速，保持良好的操控性和方向稳定性。EBD：电子制动力分配系统 EBD：ABS必须在踩下刹车至车轮抱死时才发挥作用，而EBD可以在踩下制动踏板后、在ABS起作用之前通过调节前、后轮制动力达到良好的制动效果，以减少不必要的ABS动作，或在ABS因特殊的故障状态而失效时防止车轮抱死，增大了保护范围。EBD能够在汽车制动时自动调节前、后轴的制动力分配比例，并配合ABS提高制动稳定性。汽车在制动时，四只轮胎与地面的摩擦力不一样，容易造成打滑、倾斜和车辆侧翻
9、事故。EBD用高速计算机分别对四只轮胎附着的不同地面进行感应与计算，根据不同的情况用不同的方式和力量制动，并不断调整，保证车辆的平稳、安全。ESP：电子稳定装置 ESP（ElectronicStablityProgram）是一种牵引力控制系统，不但控制驱动轮，而且可以控制从动轮。如后轮驱动汽车常出现的转向过度的情况，此时后轮会失控而甩尾，ESP便会通过对外侧的前轮的适度制动来稳定车辆。转向不足时，为了校正循迹方向，ESP则会对内后轮制动，从而校正行驶方向。随着电子科技的发展，各种汽车智能安全系统也开始发展起来，主要是通过由雷达和摄像机组成的“预知传感器”，对行车危险进行判断并帮助驾车者进行处理
10、。这一系统能够在汽车与其它物体发生撞前的瞬间，自动进行干预以保证安全。BSD（Blind spot monitoring system）：盲点监测系统 由于汽车后视镜存在视觉盲区，变道之前就看不到盲区的车辆，如果盲区内有超车车辆，此时变道就会发生碰撞事故。在大雨天气、大雾天气、夜间光线昏暗，更加难以看清后方车辆，此时变道就面临更大的危险，盲点监测系统就是为了解决后视镜的盲区而产生的。所谓盲点监测，就是利用高科技探测相邻车道后方有没有车子在靠近，以及后视镜盲区里有没有车子。当有车子靠近或者盲区里有车的时候，监测系统就会通过声音、灯光等方式提醒驾驶员。通过在汽车后保检杠内安装两个24GHz雷达传感
11、器，在车辆行驶速度大于10KM/H自动启动，实时向左右3米后方8米范围，发出探测微波信号，系统对反射回的微波信号进行分析处理，即可知后面车辆距离，速度和运动方向等信息，通过系统算法，排除固定物体和远离的物体，当探测到盲区内有车辆靠近时，指示灯闪烁，此时驾驶员看不到盲区内的车辆，但是也能通过指示灯知道后方有车辆驶来，变道有碰撞的危险，如果此时驾驶员仍然没有注意到指示灯闪烁，打了转向灯，准备变道，那么系统就会发出哔哔哔的语音警报声，再次提醒驾驶员此时变道有危险，不宜变道。ACC：自适应巡航控制系统 自适应巡航控制(ACC)是一个允许车辆巡航控制系统通过调整速度以适应交通状况的汽车功能。安装在车辆前
12、方的雷达用于检测在本车前进道路上是否存在速度更慢的车辆。若存在速度更慢的车辆，ACC系统会降低车速并控制与前方车辆的间隙或时间间隙。若系统检测到前方车辆并不在本车行驶道路上时将加快本车速度使之回到之前所设定的速度。此操作实现了在无司机干预下的自主减速或加速。ACC控制车速的主要方式是通过发动机油门控制和适当的制动。EBA：电子控制制动辅助系统 EBA通过驾驶员踩踏制动踏板的速率来理解它的制动行为，如果它察觉到制动踏板的制动压力恐慌性增加，EBA会在几毫秒内启动全部制动力，其速度要比大多数驾驶员移动脚的速度快得多。EBA可显著缩短紧急制动距离并有助于防止在停停走走的交通中发生追尾事故。EBA系统
13、监控制动踏板的运动。它一旦监测到踩踏制动踏板的速度陡增，而且驾驶员继续大力踩踏制动踏板，它就会释放出储存的180巴(18兆帕)的液压施加最大的制动力。驾驶员一旦释放制动踏板，EBA系统就转入待机模式。由于更早地施加了最大的制动力，紧急制动辅助装置可显著缩短制动距离。LDWS：偏离车道警报系统 该系统提供智能的车道偏离预警，在无意识（驾驶员未打转向灯）偏离原车道时，能在偏离车道0.5秒之前发出警报，为驾驶员提供更多的反应时间，大大减少了因车道偏离引发的碰撞事故，此外，使用LDWS还能纠正驾驶员不打转向灯的习惯，该系统其主要功能是辅助过度疲劳或长时间单调驾驶引发的注意力不集中等情况。胎压监测：胎压
14、监测是在汽车行驶过程中对轮胎气压进行实时自动监测，并对轮胎漏气和低气压进行报警，以确保行车安全。有数据表明，由爆胎引起的车祸在恶性交通事故中所占的比例高达70%，而所有会造成爆胎的因素中胎压不足当为首要原因。当胎压过高时，会减小轮胎与地面的接触面积，而此时轮胎所承受的压力相对提高，轮胎的抓地力会受到影响。另外，当车辆经过沟坎或颠簸路面时，轮胎内没有足够空间吸收震动，除了影响行驶的稳定性和乘坐舒适性外，还会造成对悬挂系统的冲击力度加大，由此也会带来危害。同时，在高温时爆胎的隐患也会相应的增加。倒车影像 倒车警告这项技术用于在驾驶期间以及驻车时，针对您盲区中的轿车或物体向您发出警告。通常，该系统会
15、在您行车时已经进行响应；它可能会使后视镜内的一个警告标示进行闪烁，同时会发出声音警告，该系统是一个短程检测系统。如：上海通用别克君越车内后视镜就配备此功能，反光镜左边会有一个车体形状的图标，前/后雷达在侦测障碍物时警告标示会给驾驶者以视觉和听觉上的警告。倒车影像和后视摄像机是一体，不仅保护您的轿车，还能够避免在倒车时意外伤及儿童和动物。倒车已经从向下倾斜后视镜或发出声音警告到实时查看。新一代技术包括一个摄像机，它可以与导航系统协同工作，对您身后的一切进行广角拍摄，然后反映在车内屏幕上，从而帮助您倒车或挂接拖车。自动感应大灯 自动感应大灯随车辆周边环境光线影响，系统会自动识别判断。雨雾天气光线不够，大灯会自动亮起给驾驶者提供更安全的行车环境。后期厂家又延伸到自适应大灯系统，这更高级的系统会因方向而调节(在车辆转向时会转动灯光)。它们也可以是车速感应式车灯(可以改变光束的长度或高度)，或者对环境光进行补偿。夜视系统可以有不同的形式，如基本的红外线大灯或热成像摄像机。但是无论采用何种科技，作用都一样：在夜间或者视线不明的情况下，帮助驾驶员看清更远处的路面并且辨别接近 1000 英尺外道路上的动物、人或树木。图像在驾驶室中的显示屏上形成，使肉眼难于看清的障碍物体提前被驾驶者掌控，目前博世公司开发的夜视系统则具有以上功能，但价格很是昂贵，即使是超豪华轿车目前也基本为选配系统。
