汽车行驶安全性控制系统

,单击此处编辑小节标题,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第 十一,章,汽车行驶安全性控制系统,*,11.1,汽车防滑控制系统,11.2,汽车电子制动系统,11.3,汽车防,/,避撞控制系统,11.4,安全气囊和安全带,11.5,汽车行驶记录系统简介,主动安全性：汽车避免发生事故的能力,被动安全性：汽车在发生意外事故时对乘员进行有效保护的能力,1,11.1,汽车防滑控制系统,11.1.1,汽车防抱死制动系统（,ABS,）,汽车防抱死制动系统,汽车驱动防滑控制系统,当行车在湿滑路面上突遇紧急情况而实施紧急制动时，汽车会发生侧滑，严重时甚至会出现旋转调头；当左右侧车轮分别行驶于不同摩擦系数的路面上时，汽车的制动也可能产生意想不到的危险；弯道上制动遇到上述情况则险情会更加严重。这些现象的产生，均源自于,制动过程中的车轮抱死,（车轮抱死是在制动过程中，车轮由于制动力矩的作用，停止转动，在路面上拖滑的现象。车轮抱死使车轮失去了抵抗横向力作用的能力，易发生侧滑、汽车失控等）。,汽车防抱死制动装置就是为了消除在紧急制动过程中出现上述非稳定因素，避免出现由此引发的各种危险状况而专门设置的,制动压力调节系统,。,2,制动效果的好坏完全取决于外界制动力的大小及其所具有的特性。由于地面制动力是地面与轮胎之间的摩擦力，因此，它具有一般摩擦力的特性。即：当车减速度（即惯性力）较小时，地面摩擦力未达到极限值，它可随所需惯性力增加而增加；汽车减速度（即惯性力）达到一定数值后，地面摩擦力达到其极限值，以后便不再增大。,按照摩擦的物理特性可知，,F,xbmax,F,z,式中：,F,xbmax,地面制动力（摩擦力）的最大值；,F,z,作用在车轮上的垂直（法向）载荷；,摩擦系数（通常称为附着系数）。,1,、制动过程分析,3,由此可以看出，在汽车紧急制动情况下，若欲提高制动效能，即缩短制动距离或增大制动减速度，必须设法增大,F,xbmax,。为此，可以采取两条途径：一方面，可以通过提高正压力,F,z,来增大,F,xbmax,；另一方面，也可以通过提高摩擦系数,中使,F,xbmax,得以提高。考虑到汽车具体使用情况，后一种途径更具有实际意义。,路面的类型、状况；,轮胎的结构类型、花纹、气压和材料；,车轮的运动方式和车速。,大量试验已经证明，轮胎与路面之间的附着系数是一个与车轮,滑移,程度有关的变量，主要受到三方面要素影响，即：,滑移为制动时车轮速度小于汽车车身速度而导致车轮既滚动又滑动的现象。,4,制动车轮的运动方式一般均经历了三个变化阶段，即开始的纯滚动、随后的边滚边滑和后期的纯滑动。,5,为能够定量地描述三种不同的车轮运动状态，即对车轮运动的滑动和滚动成分在比例上加以量化和区分，便定义了如下的车轮滑移率,汽车行驶（平移）的速度,车轮的瞬时线速度,车轮,纵向,附着系数（又称制动力系数）随车轮滑动成分的增加呈先上升后下降的趋势，附着系数最大值一般出现在滑动率为,15,25,之间，滑动率达到,100,（车轮抱死）时车轮的,横向,附着系数（又称横向力系数）趋近于,0,，这时，车轮无法获得地面横向摩擦力。,6,汽车防抱死制动系统（,ABS,）便是一套能在制动过程中随时监控车轮滑移程度，并依此自动调节作用在车轮上的制动力矩，防止车轮抱死的电子控制装置。它不仅能缩短制动距离,有效避免各种因制动引起的事故，还可减少轮胎磨损，使其达到使用寿命。,理想制动系统的特性应当是：当汽车制动时，将车轮滑移率控制在峰值系数滑移率（即 ,20,）附近，这样既能使汽车获得较高的制动效能，又可保证它在制动时的方向稳定性。,若这种情况出现在前轮上，会导致前轮无法获得地面侧向摩擦力，导致转向能力的丧失；若这种状况出现在后轮上，则会导致后轮抱死，此时，后轴极易产生剧烈的侧滑，使汽车处于危险的失控状态。,7,3,、,ABS,制动的过程（原理,P300,）,常规制动,ABS,不介入控制，各进液调压电磁阀断电导通，各回液电磁阀断电关闭，电动泵不通电运转，各制动轮缸与储液器隔绝，系统处于正常制动状态。,紧急制动（,ABS,工作）,制动压力调节过程由制动保压、制动减压和制动增压组成。,8,制动增压,当传感器告知右前轮抱死趋势已消失，右前轮进液调压电磁阀和回液凋压电磁阀均断电，进液调压阀导通，回液调压阀关闭，电动泵运转，与主缸一起向右前轮轮缸送液，实现制动增压。,制动减压,当传感器告知,ECU,右前轮抱死趋势无改善，右前轮回液调压电磁阀也通电导通，轮缸制动液回流储液器，实现制动减压。,制动保压,当传感器告知,ECU,右前轮趋于抱死，右前轮进液调压电磁阀通电关闭，右前轮回液调压电磁阀仍断电关闭，实现制动保压；其他车轮仍随制动主缸增压。,9,由此可以看出，,ABS,控制过程实际上就是利用制动压力调节系统对制动管路油压高速地进行“增压一保压一减压”的循环调节过程。,10,11.1.2,汽车驱动防滑控制系统,在汽车行驶过程中，时常会出现车轮转动而车身不动，或者汽车的移动速度低于驱动轮轮缘速度的情况，这时，意味着,轮胎接地点与地面之间出现了相对滑动,，我们把这种滑动称为驱动轮的,“滑转”，,以区别于汽车制动时车轮抱死而产生的车轮,“滑移”。,驱动车轮的滑转，同样会使车轮与地面的纵向附着力下降，从而使得驱动轮上可获得的极限驱动力减小，最终导致汽车的起步、加速性能和在湿滑路面上通过性能的下降。同时，还会由于横向摩擦系数几乎完全丧失，使驱动轮上出现横向滑动，随之产生汽车行驶过程中的方向失控。,11,1,、驱动防滑控制（,ASR,）系统的作用,主要作用：在车轮开始滑转时，采取,降低发动机的输出转矩,或,控制制动系统的制动力,等方法来减小传递给驱动轮的驱动力，防止驱动力超过轮胎与路面之间的附着力而导致驱动轮滑转，提高车辆的通过性，改善车辆的方向操纵性和行驶稳定性。,汽车行驶（平移）的瞬时速度,驱动防滑转控制系统的控制参数是,滑转率,，滑转率的计算公式如下：,当车身未动而驱动车轮转动时，滑转率为,100,，车轮处于完全滑转状态；当滑转率为,0,时，驱动车轮处于纯滚动状态。,车轮的瞬时线速度,12,车轮转速传感器将驱动轮和非驱动轮转速转变为电信号，输入给控制器，控制器根据这些信号计算出驱动轮的滑动率，当滑动率超出设定范围时，电子控制器便依据节气门开度信号、发动机转速,汽车上的,ASR,系统通常和,ABS,系统结合为一体，平时处于待命状态，不干预常规行驶，只有当驱动车轮滑转出现后才开始工作。当,ASR,系统出现故障时，以警示灯告知驾驶员，发动机和制动系统正常工作不受影响。,信号、转向盘转向信号等选定控制方式，然后向各执行器发出控制指令，最终将驱动轮的滑动率控制在目标范围内。,2,、,ASR,工作流程：,13,11.2,汽车电子制动系统,1,、电子制动系统工作原理,与传统的汽车制动系统不同，电子制动系统以电子元件替代了部分机械元件，是一个机电一体化的系统。同时，液压的产生与传递方式也不一样。在传统的制动系统中，驾驶员通过制动主缸的调节，在轮缸建立制动压力，而电子制动系统则是,通过液力储压罐提供制动压力，而所储压力是由电动活塞泵产生的，可以提供多次连续制动的液压。,电子制动的控制系统一般由传感器、,ECU,（电子控制单元）与执行器（液压控制单元）等构成。制动踏板和车轮制动器之间的动力传递是分离的，在制动过程中，制动力由,ECU,和执行器控制。,14,2,、电子制动系统工作过程,驾驶员进行制动操作时，踏板行程传感器探知驾驶员的制动意图，把这一信息传给,ECU,，,ECU,汇集轮速传感器、转向角传感器等各路信号，根据车辆行驶状态计算出每个车轮的最大制动力，再发出指令给执行器的储压罐执行各车轮的制动。高压储压罐能快速而精确的提供轮缸所需的制动压力，根本不需驾驶员费心考虑。同时，控制系统也接受其它电子辅助系统（例如,ABS,、,ESP,等,),的传感器信号从而保证最佳的减速度和行驶稳定性。,15,3,、汽车电子制动力分配系统,能够根据由于汽车制动时产生轴荷转移的不同，而自动调节前、后轴的制动力分配比例，提高制动效能，并配合,ABS,提高制动稳定性。,比如，有时左前轮和右后轮附着在干燥的水泥地面上，而右前轮和左后轮却附着在水中或泥水中，这种情况会导致在汽车制动时四只轮子与地面的摩擦力不一样，制动时容易造成打滑、倾斜和车辆侧翻事故。,EBD,用高速计算机在汽车制动的瞬间，分别对四只轮胎附着的不同地面进行感应、计算，得出不同的摩擦力数值，使四只轮胎的制动装置根据不同的情况用不同的方式和力量制动，并在运动中不断高速调整，从而保证车辆的平稳、安全。,16,11.3,汽车防,/,避撞控制系统,汽车发生碰撞的主要原因是由于汽车距其前方物体（如汽车、行人或其他障碍物）的距离与汽车本身的车速不相称造成的，即距离近而相对速度又太高。为了防止汽车与前方物体发生碰撞，汽车的车速就要根据与前方物体的距离变化由执行机构进行控制，使汽车始终在安全车速下行驶。这样就会大大提高汽车行驶的安全性，减少车祸的发生。,17,汽车防撞装置是借助于遥测技术监视汽车前方和后方的车辆、障碍物，并根据当时的车速自动判断是否达到危险距离，及时向司机发出警告，必要时还可进行自动紧急刹车。,汽车要避撞就必须凭借一定的装备测量前方障碍物的距离，并迅速反馈给汽车，以在危急的情况下，通过报警或自动进行某项预设定操作如紧急制动等，来避免由于驾驶员疲劳、疏忽、错误判断所造成的交通事故。目前，大家都将防撞技术的关键点着眼于车辆测距技术。,18,目前使用的防撞系统简介,传感测距装置,：要求能监测到几米以外的物体即可。常用的测距装置有红外线传感系统、远距离雷达式传感系统、激光测距、摄像设备和图像处理系统、超声波障碍物距离传感器等。,碰撞报警与避免系统：,当碰撞报警系统系统探测到可能与周围车辆或物体发生碰撞危险时，发出报警信号（声音或图像），提醒驾驶员作出反映，但不会自动减速或转向。避免系统是在报警系统的基础上兼有避免碰撞的功能。能够辅助驾驶员控制车速，同时帮助驾驶员改正行车方向，避免发生碰撞。,雷达新型防撞系统：,该系统是一种以微波信号与电路和速算法结合的航空技术为基础的高频雷达系统。有效工作范围为,0.3-107m,。,19,汽车和障碍物间的碰撞称为一次碰撞；,乘员和车内结构之间的碰撞称为二次碰撞。当汽车急剧降速时，由于惯性，乘员与方向盘、仪表板、挡风玻璃之间发生碰撞，造成乘员的伤亡。,11.4,安全气囊和安全带,20,安全气囊的基本思想是：二次碰撞前，迅速在乘员和车内结构之间打开一个充满气体的袋子，避免或减缓二次碰撞。气囊的背面开两个直径,25mm,左右的圆孔，借助圆孔放气，减轻乘员和气囊相碰时振荡造成乘员伤害。放气过程是一个能量释放过程，可很快吸收乘员的动能，保护乘员。,座椅安全带的功用是在汽车遭受碰撞时，迅速收紧安全带，缩短驾驶员和乘员身体向前移动的距离，防止身体受到伤害。该系统在安全气囊系统的基础上增设了防护传感器和安全带收紧器。安全气囊的,ECU,向安全带收紧器的点火器发出点火指令的同时，还向气囊点火器发出点火指令，引爆气囊点火器，在座椅安全带收紧的同时，气囊膨胀开，吸收碰撞产生的动能，保护驾驶员和乘员。,传感器,控制器,气体发生器,气囊,汽车安全气囊系统组成,21,汽车行驶记录仪能够为驾驶员提供其驾驶活动的反馈信息，为道路运输企业提供良好的管理工具。,首先，汽车行驶记录仪在车辆超速或超时行驶时能发出报警声，督促司机安全行车。,其次，汽车行驶记录仪能真实、准确反映车辆运行中的实际状况，记录相关的数据。其存储的数据可作为企业加强对车辆的使用、运行、调度的科学管理的依据。,另外，汽车行驶记录仪记录的数据，对交通事故的原因和责任分析，也有一定的作用。,1,、现实意义,11.5,汽车行驶记录仪系统简介,22,2,、记录仪功能,1,）,.,自检功能,记录仪在通电开始工作时，应首先进行自检，自检正常后应指示工作正常，如有故障则指示故障信息。,2,）,.,实时时间、日期及驾驶时间的采集