汽车主动安全技术的发展现状及趋势[1]_汽车行业技术发展趋势

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汽车主动安全技术的发展现状及趋势

摘要：回顾汽车安全技术的发展历程，阐述汽车主动安全技术的发展现状。并且分析和评价了比较典型的现代汽车主动安全技术-ESP及其它的特点，并对未来的汽车安全技术的发展趋势做了简要介绍。

关键词：汽车，主动安全技术，ESP,发展趋势 引言

随着人类社会的不断发展与进步, 汽车的普及和应用将更加普遍和深入。随之带来的道路交通安全问题也已成为世界性的大问题。据联合国世界卫生组织最新一期的《世界灾难报告》报道: 目前, 全球每年有超过130 万人死于因汽车引起的道路交通事故, 道路交通事故仅次于心脑血管疾病、呼吸系统疾病和恶性肿瘤之后, 已经成为威胁人类生命的第4 大杀手。全球每年因道路交通事故造成的直接经济损失高达5 800 多亿美元。因此, 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。特别是近几年,随着科学技术的迅速发展,越来越多的先进技术被应用到汽车上，汽车的安全性能正日趋完善。

汽车安全技术通常可分为主动安全技术(active safty)和被动安全技术(paive safty)。主动安全技术是指通过预先的防范,避免事故发生的技术;被动安全技术则是在事故发生过程中及事故发生后,尽量减少损害的方法与措施。从现实生活中可以看到，尽管被动安全技术可以有效地减轻事故灾害，但主动安全技术更为重要，它可以避免人员及车辆的损伤，尤其是可以避免事后由于交通堵塞引起的间接经济损失，可以防患于未然。

1、汽车主动安全技术的发展现状

实际上,汽车发展的历史同时就是汽车安全性能不断提高的历史。1886 年汽车世,1896 年汽车撞死第1 名行人,1898 年第1 名汽车司机在交通事故中丧生。从那时开始,人们就在不断努力地改善汽车的安全性能。当然,汽车安全性能真正引起人们高度重视,还是在20 世纪60 年代。1966 年,美国国会参、众两院通过了《国家交通和汽车安全法》,这虽然不是世界上第一部由国家颁布、实施的关于汽车安全性的法规,但在这部法规颁布实施后,汽车安全性得到了广泛重视,汽车生产界为了生存采取积极响应的态度,汽车安全技术也从此走上快速发展的道路。20世纪60 年代以来的主要汽车安全技术:60 年代,汽车采用能量吸收式转向柱、双管路制动等,推动了汽车安全技术的进步;70 年代,汽车上推广使用座椅头枕、儿童安全座椅、安全门锁、广角后视镜及安全轮胎等,进一步推动了汽车安全性能的提高;80 年代,汽车安全技术的最大成就之一是汽车制动防抱死装置(ABS)的使用;ABS 系统在90 年代得到普及且发展了制动辅助系统(BAS)、电子制动系统(EBS)和驱动力调节装置(ASR);90 年代后,汽车安全技术得到更加迅猛的发展,电子技术、控制技术、传感器技术和新材料在汽车产品中的成功应用,为汽车安全技术的发展插上了“翅膀”,气体放电前照灯和新的智能型前照灯改善了夜间行车会车时汽车的安全性,多种安全系统集成化趋势已初见端倪;汽车的安全性能正日臻完善[1].根据“汽车理论”和“汽车设计”的概念, 所谓主动安全技术就是在汽车的设计和制造时, 对汽车的内、外部结构进行合理有效的设计, 采用更先进的技术和装备, 主动预防、避免或减少汽车在行驶过程中发生事故, 以提高汽车的主动安全性能。俗话说: 防患于未然。通过提高汽车的主动安全技术和安全性能, 可以最有效地减少道路交通事故的发生, 从而可以从根本上降低道路交通事故对人类生命及财产安全造成的危害,因此, 汽车主动安全技术是当今汽车研发的重点研究领域。目前已广泛采用的汽车主动安全技术主要有防抱死制动系统(ABS)、电子制动力分配装置(EBD)、驱动防滑系统(ASR)和车距报警装置等。还有Bosch公司生产的电子稳定程序(ESP)技术，将ABS中的先进技术与牵引力控制系统(TCS)结合起来。ESP可以稳定车辆并降低打滑危险。研究显示ESP可减少50％的严重交通事故。世界著名的汽车零部件公司——德尔福，使用红外线覆盖倒车及变更车道时驾驶员视觉死角的“侧面警报系统（Side Alert System）”，以及可接入蓝牙的手机免提系统等。这些也都能大大提高汽车的主动安全性。随着汽车工业的纵深发展, 新的主动安全技术更加先进, 涉及面更广, 如提高驾驶者的安全视野、车辆行驶实施监控及信息处理与反馈、对行驶危险的提前预警和自动修正等, 自动化、智能化程度越来越高[3]。

2、比较典型的汽车主动安全技术---汽车电子稳定系统ESP

汽车电子稳定系统(ESP)最早由德国博世(Bosch)公司和奔驰(Mercedes-Benz)公司联合研制,它集成了防抱死制动系统(ABS)、电子制动力分配系统(EBD)和牵引力控制系统(TCS)等的基本功能,能在几毫秒内识别汽车不稳定行驶趋势并予以修正,使其重新回到正常的行驶状态。ESP 系统是汽车主动安全技术发展中的一个巨大突破,它可在极其恶劣的行车环境中确保汽车的行驶稳定性。

ESP 系统集成了ABS/ EBD、BAS(辅助制动系统)、EDS(电子差速锁止系统)、TCS(ASR)系统,主要由中央控制单元和各种传感器、执行器所组成,包括方向盘转角传感器、横摆角速度传感器、车轮速度传感器、侧向加速度传感器以及液压装置中的压力传感器等。其中最为重要的是车身横摆角速度传感器和侧向加速度传感器,它们时刻监测汽车的准确姿态,并记录汽车每个可能的翻转运动趋势。其他传感器则分别记录制动时制动力的大小、方向盘的转动角度、行驶速度以及各个车轮的速度。ESP 系统的执行指令主要通过ABS/ EBD、BAS 和TCS 等的执行机构来完成,也就是说, ESP系统通过ABS、TCS 等系统起作用。ESP 与其他动力控制系统的关系: ① TCS 逻辑覆盖ESP 逻辑(只发生在驱动轮),即选择较低的制动压力施加在车轮上。与TCS 直接介入不同的是,此时动力来自ESP压力调节器。② ESP 逻辑覆盖ABS 逻辑。这是由于ESP 系统将产生接近50 %的滑移率来稳定车辆(超出ABS 系统20 %逻辑控制范围)。③发动机扭矩调节。如果ESP 和TCS 都想降低发动机扭矩,将优先采用最大调节量。④ ESP 工作时,若EBC(发动机制动控制)介入,则EBC 起作用,提高发动机转速。当ESP 系统出现故障不能正常工作时,ABS 和TCS 系统照样能担负起自己的责任。

ESP 系统主要具有以下特点[5]: 1)实时监控。ESP 是一个实时监控系统,它每时每刻都在监控驾驶者的操控、路面反应和汽车运动状态,并不断向发动机和制动系统发出指令。

2)主动干预。ABS/ EBD 等系统在起作用时, 系统对驾驶者的操控起一定干预作用,但它不能调控发动机,而ESP 则是主动调控发动机的转速并可调整每个车轮的制动力(四通道系统),以修正汽车的过度转向和转向不足。

3)事先提醒。ESP 具有实时警示功能,当驾驶者操作不当和路面异常时,它会在主动干预的同时用警告灯警示驾驶者。

奔驰公司关于ESP 系统适用性和可靠性检测试验结果表明,ESP 系统在汽车行驶的各种工况下都能起到良好效果,如弯道行驶、急速绕过障碍等。ESP 系统不仅可提高汽车在干燥路面上行驶时的稳定性,还可以在路面附着性较差(如结冰、湿滑及碎石等)时起作用。在上述不利状况下,车轮与路面之间的附着力降低,汽车容易发生侧滑和跑偏,失去方向稳定性,甚至在急转弯时发生翻车事故。这时ESP 系统干预驾驶操作,精确控制各车轮的受力以 稳定车辆。图1是装备了ABS 系统与ESP 系统的同种汽车在湿滑路面上绕过障碍并完全制动的情况。由图1可见,装备ESP 系统的汽车表现出更好的线内行驶能力与制动性能。图1 汽车在湿滑路面上绕过障碍并完成制动的情况

在过去几年中,多家世界著名汽车厂商和研究机构对ESP 的有效性进行了科学研究。结果表明,装备ESP 系统的汽车可以减少80 %由侧滑引起的交通事故,而且可有效降低42 %的行车事故(并非因驾驶员受其他路人的影响而失去对车辆控制而引起的交通事故)。虽然ESP 系统是汽车主动安全技术中堪称里程碑式的突破,但它并不是车辆自动驾驶系统,不能因为使用了ESP 系统,驾驶员就粗心大意,ESP 系统并不能在任何情况下都能保持汽车的行驶稳定性。

3、汽车主动安全技术的未来发展趋势

随着现代科学技术的飞速发展和人类社会文明的断进步, 人们除了对当代汽车的动力性、经济性、操性和舒适性有不断地追求外, 对汽车的安全性也提出了更高更新的要求, 对汽车安全技术的研究和应用也越来越重视。在过去相当长的时间里, 提高车辆安全性都意味着提高被动安全性能, 也就是在发生车辆交通事故时如何更好地保护乘员和行人的生命安全, 而在发达国家, 主动安全性能的研究受到了更大的重视。提高车辆的被动安全性能只能代表过去, 而如何更好地避免事故的发生才是未来的目标。但是实践证明, 主动安全系统并不能取代被动安全系统的作用, 就算给车辆装上处理速度极高的巨型计算机, 并配以灵敏度极高的传感器系统, 也不可能避免所有的交通事故。由此可见, 汽车安全技术中的主动安全和被动安全是相辅相成的, 是相互补充的, 两者缺一不可。主动与被动安全系统的集成是一股势不可挡的趋势。复杂的整合技术将近距离雷达、远程雷达、影像传感、转向及翻滚角度传感、稳定控制电子传感等诸多技术结合在一起, 对驾驶环境实施全面监控, 集中比较、分析多方面的数据, 在必要时启动最适当的下一级系统, 自动地或辅助驾驶者采取正确的防护措施。集成的主、被动系统能实现更强的安全性能, 最大程度地保护车辆、乘员乃至行人的安全, 其价值远远超过了各自独立、互不相干的防护系统[6]。

随着现代科学技术的发展, 未来的汽车安全技术将向着微处理机、软件技术、多通道传输技术、集成化技术、车载网络系统、光导纤维传导技术、声纳传感技术、纳米技术等更先进的技术领域发展。随着更多的新技术不断地运用到汽车上。可以相信, 未来的汽车将越 来越安全, 越来越可靠, 越来越人性化, 越来越智能化。

参考文献

[1] 朱杰.现代汽车安全技术的发展趋势[J].公路与汽运.2003(4): 1～3.[2] 佐藤武.汽车安全[M].北京:机械工业出版社, 2000: 23～41.[3] 汪卫东.国外汽车安全新理念和安全技术新进展[J].汽车与配件, 2006(14): 36～39.2006-09-13)[4] 白 杉.现代汽车安全技术[J ].中南汽车运输,1999 [5]唐天德、任岫云.汽车电子稳定系统分析[J],公路与汽运.2007(4):14·16 [6]胡元.程.当代汽车安全技术及其未来发展趋势][J],机械管理开发2007(4)

2007-12-06