電（diàn）子控製技術在汽車安全領域的應用

一、引言（yán）

    隨著近幾年電子信息科學與技術的高速發展，智能電子技術已經由傳統的家（jiā）用電器領域向汽（qì）車智能控製領域衍進，大大提（tí）高了汽（qì）車舒適性，可操作性，安全性。自從1886年德國人卡爾·佛裏特立奇·本茨發明了世界上輛三輪汽車開始，汽車安全與汽車發展便如影隨形。當（dāng）今社會汽車行駛（shǐ）安全性（xìng）更是消費者關心的問題。美國偉世通公司曾經做過一項調查，結果顯示：汽車行駛安（ān）全位（wèi）於客戶對汽車要求的核心。大部分消費者（zhě）認為，汽車安全性比汽車動（dòng）力性、舒適性、經濟性重要。關注（zhù）汽車安全，不僅是為了司機和乘客，更（gèng）為了（le）道路上更多的人（rén）。本文將用淺顯易懂的文字介紹車載智能電子控製技術對（duì）提高汽車（chē）安全性能主（zhǔ）要控（kòng）製技術的應用。

二、汽車電（diàn）子防（fáng）滑控（kòng）製係統

    汽車電子防滑控製主（zhǔ）要包括（kuò）製動防滑、驅（qū）動（dòng）防滑和轉向行駛防滑等三（sān）個方麵的控製。汽車防滑控製係統是汽車上的一種安全附（fù）屬裝置，可以防止（zhǐ）汽車在製動、起步、加速和轉向（xiàng）時出現的側滑、跑偏、喪失轉（zhuǎn）向能（néng）力和滑轉等，從而起（qǐ）到保（bǎo）護（hù）乘客和車輛的作用，大大降低因製動、驅動等而（ér）引起交通事故出現的概率。

1.製動防抱死係統(Anti-lockedBrakingSystem，簡稱ABS)

    汽車在刹車時，由輪胎提供摩擦力讓汽車停止運動。又由於靜（jìng）態摩擦力(輪胎（tāi）轉（zhuǎn）動)遠遠大於滑動摩（mó）擦（cā）力(輪（lún）胎打滑)，所以ABS係統能夠讓汽車（chē）獲得更大摩擦力使其更快停（tíng）止。汽車（chē）製動（dòng）防抱死製動係統(ABS)是（shì）汽車在任何（hé）路麵上緊急製動時，汽車智能電子係（xì）統接收到（dào）車輪轉速傳感器信號，自動控製和（hé）調節車輪的製動力，使車輪處於轉動與滑動（dòng）的（de）臨界狀態，防止車輪完（wán）全抱死，使車輪獲得大製動摩擦力，獲得佳製動效（xiào）果。從而避免（miǎn）製動過程中的跑偏、側滑、和喪失（shī）轉向操縱能（néng）力等（děng），提高了汽（qì）車汽車操縱性（xìng）能和穩定性能(如圖1所示)。同時，汽車還能獲取大製動力，縮短30%的製動距離，提高汽車的製動性能，對保證汽車安全具有重要意義。　

    總之，“人工（gōng）點刹”的時代已經過去，高智能的ABS在行車安全上給予我們很多（duō）保障。縮短（duǎn）30%的刹車距離無疑能夠在很多時候成為救命稻草，刹車保（bǎo）證方向可控更是提供了駕（jià）車保障。

2.驅動防滑係統(AccelerationSlipRegulation，簡稱ASR)　　

    汽車在起步或加速時，特別是（shì）下雨、下雪、冰雹、路凍等摩擦力較小的特殊路麵上行駛時，往往會發（fā）生驅動輪（lún）打滑現象，這在山路上非常危（wēi）險的。為了保證汽（qì）車行駛安全穩定性，控製車輪（lún）不出現滑轉現象，主要通（tōng）過汽車車載（zǎi）智能控製單元接（jiē）收到（dào）輪（lún）速傳感器信號，控製發動機電子點火部分和（hé）供油，通常（cháng）通（tōng）過改變節氣門開度和點火提前角的方式（shì）調節發動機的輸出轉矩，確保（bǎo）車輪與地麵之間大附著力和牽引力，使車輪的（de）滑移率達（dá）到佳範圍內(15%~20%)。如果車輪打滑得不（bú）到控製，車子就會失控。所（suǒ）以，別以為隻有刹車時車輪抱（bào）死會出危險，起（qǐ）步時（shí）車輪打（dǎ）滑一樣會出問題。

3.車輛（liàng）電子穩定係（xì）統(ElectronicStabilityProgram，簡稱ESP)

    車輛電子穩定係統(EPS)當車輛（liàng）在轉向、製動或打滑時，電子控製單元ECU接收到包括來自轉向角度傳（chuán）感器(檢測方（fāng）向盤的轉向角度)、輪（lún）速傳感（gǎn）器(監（jiān）測各個車輪的轉動速度)、G(側滑)傳感器(監測車體繞垂直（zhí）軸線（xiàn）轉動的狀態（tài）)、橫擺率(橫（héng）向（xiàng）加速度)傳感器(測汽車轉彎時的離心力)、減（jiǎn）速度傳感器（qì），對車輛（liàng）的的運行狀態進行分析、計算和判斷（duàn）然後發出（chū）指令，把製動（dòng）執行器內的壓力泵產（chǎn）生的的液壓傳送到相應的（de）車輪製動器的輪缸。從而實現對前輪（lún）側滑和後輪側滑的（de）控製，使車輛不偏離正確（què）的行駛（shǐ）軌跡。例如，當汽車（chē）後輪出現側滑時，ESP係（xì）統立即把製動力加到正在（zài）轉彎的外前輪上，迅速製（zhì）動前輪使汽車產生一種相反的轉矩，以保證汽車在原來的車道上行駛；當汽車前輪出現“飄動”現象時。ESP係統把製動力施加到（dào）兩個後（hòu）輪上，迅速製動後輪使汽車保持（chí）在原來的車道上行駛。不難看出車輛電子穩定係統(EPS)是傳統ABS(防抱死刹車（chē）係（xì）統)、ASR(驅動防滑係統)的進一步擴展，ESP重要（yào）的（de）特點就（jiù）是它的主動性，如果說ABS是被動地作出反應，那麽ESP卻可（kě）以做到防患於未然。更智能化提（tí）升了（le）汽車的穩定性能和（hé）安（ān）全性能。

4.緊急製動輔助係統（tǒng）(ElementalBattleAcademy，簡稱BAS)

    由於大度數駕駛員在緊急情況下會優（yōu）柔寡斷，不能有效的采取（qǔ）製動措施。製動係統性能不能有（yǒu）效發揮，製動距離明顯延長。為了縮短縮短在緊急製（zhì）動的（de）情況下的刹車距離，梅（méi）賽（sài）德斯-奔馳公司研製了（le）製動輔（fǔ）助係統(BAS)。從1997年開始，這個係統成為所有梅賽德斯-奔馳轎車的標準裝配。具體的工作流程如圖（tú）2所示。　

    梅賽德斯-奔馳對製動輔助係統(BAS)的（de）功能和作（zuò）用方式已做了詳盡的試驗。例如：在駕駛模擬器中：在這裏，駕駛員會不經警告而遇到危險情況，此時他們必須實（shí）施緊急製動。在幹燥的路麵（miàn）上，如果沒有使用製動輔助係統，大多數測試者（zhě）多需要達73米的製動距離，才能把速度為每小時100公裏的汽車完全停下。而利用這個係統時，僅僅經過40米後汽車（chē）就完全停（tíng）下了。這相當於（yú）製動距離縮短（duǎn）大約45%.

    裝配上這個係統的新車在撞車事故方麵，使事故發生的頻率降低了百分之八，在行人事（shì）故方麵，使事故發生的頻率降低了（le）百分之三（sān）十。　

三、安全氣囊防護係（xì）統(SupplementalInflatableRestraintSystem，簡稱SRS)　

    汽車與阻礙物的撞擊為次碰撞，人與汽車（chē）上相應部件的撞擊為第二碰撞（zhuàng），一般在次碰（pèng）撞（zhuàng）發生的60ms發生（shēng）碰撞，人的傷亡由第二次碰撞造成。當汽車次碰（pèng）撞（zhuàng）發生後，第二次碰（pèng）撞發生前，傳感器感受汽車碰撞強度並將其傳給控製器，SRS的ECU接收與處理（lǐ）傳感器的信號，當SRS的ECU判斷（duàn）有必要打開氣囊時（shí），立即發出點火信號觸發氣體發（fā）生器（qì），氣體發生器點（diǎn）火後迅速產生大量氣體並（bìng）快速展開氣囊(氣囊的整個充氣過程大約需要30ms)，完（wán）成安全氣囊整個（gè）工作過程，阻擋（dǎng）乘員(主要有正麵（miàn）、側麵、膝部、頭部)與車內相應構件之間可能發生的碰撞，通過氣囊上的排氣節流空的阻尼作用吸收乘員的動能，從而打到保護乘員的目的。　　

四（sì）、汽車（chē）電子（zǐ）防撞（zhuàng）係統　

    國家統計局網站公布的2012年（nián）統計公報獲悉，中國2012年末全國民用汽車保有量（liàng）達12089萬輛(包括（kuò）三輪汽車和低速貨車1145萬輛)，比上年末增長14.3%.道（dào）路上行駛的汽車密度越來越大，碰撞事故與日俱增。為了防止高速行駛車輛之間或者行駛車（chē）輛與與路邊車輛之間的碰撞，現（xiàn）已研製和開（kāi）發出一種自動控製（zhì）的防（fáng）汽（qì）車追（zhuī）尾係統--汽車電子防撞係統。當汽車正常行駛時，該係統處（chù）於非工作狀態，當後車車頭非（fēi）常接近前車車尾（wěi）、障礙物時，該係統裝有測距傳感器，由該傳感器（qì）利用光線、激光或超聲波，測得（dé）汽車與障礙（ài）物（wù）間（jiān）的距離，將這個距離信（xìn）號和車速信（xìn）號（hào）以及車輪轉角傳感器（qì）的信號送入ECU，通過計算求出（chū）汽車和（hé）前（qián）方車尾實際距離以及相（xiàng）互接近（jìn）的相對速度，並向（xiàng）駕駛員發出預告會車、超車的警告，顯示前方（fāng）物體的距離；當快要撞車時，ECU向製動器和節氣門（mén）控製電路發出控製指令，即可使汽車（chē）及（jí）時製動，從而有效（xiào）的避（bì）免追尾、撞車。　

五、電子駐車製動（dòng）係統(ElectricalParkBrake，簡稱EPB)

    大多駕駛初學者在（zài）上坡起步都會麵臨一件非常棘手的難題（tí）--倒（dǎo）溜，有時由於與後車保留的安全距離不足造（zào）成（chéng）不必的擦掛（guà）。

    電子駐車製（zhì）動係統(EPB)能夠有效的預防這樣的事故。這個係（xì）統（tǒng）在上坡（pō）起步時主要通過坡度傳感（gǎn）器監測出（chū）坡度（dù）然後將信號傳輸到ECU並計算給出（chū）準確的駐車力，智能調節製動力，在上坡起動時，駐車控製單元（yuán）通（tōng）過離合器距離傳感器，離合器捏合速度傳感器，油門踏板傳感器等提供的信號通過計算，當驅動力大於行駛阻力時自動釋（shì）放（fàng）駐車製動（dòng），從（cóng）而使汽（qì）車能夠平穩起步。能夠避（bì）免車輛不必要的滑行，簡單的說就是車輛不會溜後，保障上坡起步安全。

六、輪胎壓力監測係統(TirePressureMonitorSystem，簡稱（chēng）TPMS)　　

    也許你（nǐ）會（huì）問，爆胎在各種交通事故中的比率真的很高嗎？我們（men）通過一組數據來向您證明，1998-2000年之間，廣東省交通部門在廣深高速（sù）公路上共統計2484起交通事故，其（qí）中848起（qǐ）交通事故出現爆胎情（qíng）況，爆胎發生概率達到34.14%，而所有會造成爆（bào）胎的因素中胎壓不足當為首要原因。所以（yǐ）廣大的有車一族，我們（men）要經常檢查輪胎胎壓力（lì），TPMS就是專門檢（jiǎn）測輪胎壓力保證行車安全的係統。一種是直接式(Pressure-SensorBasedTPMS，簡稱PSB)，顧名思義，這種係統要在每個輪胎裏安裝（zhuāng）壓（yā）力傳感器來直接測量輪胎的氣壓，利用無線射頻發射器將壓（yā）力信號從輪胎內部發送到中央接收（shōu）器上，然後（hòu）對每個輪胎氣壓數據進行顯示。當輪胎氣壓低（dī）於（yú）門限值或漏氣時，係統會發出警報。另一種為間接式(Wheel-SpeedBasedTPMS，簡稱WSB)，這種係統是通過共享汽（qì）車ABS係統的輪胎轉速傳感器信號（hào）通過處理器計算，來比較輪胎之間的轉速差別，以達（dá）到監測胎壓的目的。還有一種為複合式(TPMS)，該係統是將直接式輪胎壓力檢測（cè）係統（tǒng）(PSB)和間接式輪（lún）胎壓力監測係統(WSB)結合而成，吸取了（le）前兩種係統的優點，提供更（gèng）安全穩定的胎壓數據。

七、結束語　

    自電子技術在汽車安全（quán）方麵得到應用後，整車的安全（quán）性能便得到很大提高，但是（shì）能否安全行車，不僅僅由汽（qì）車安全配置的好壞決定，如若酒後違規駕車，麻（má）痹大意，開（kāi）車打電話，高速飆車等違法駕車行為，即使安全性能再高的汽車，也不能保障行車安全。因此廣大車主隻（zhī）有具備了安全意（yì）識，堅決不酒後駕駛，不疲勞駕駛，不超（chāo）速，不搶道（dào），文明駕（jià）車才能做（zuò）到真正意義上的汽車安全。汽車安全為了自己和車上親愛的人，更為了道路上更多的人（rén）。