汽车电子安全系统.docx

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汽车电子安全系统

毕业设计（论文）任务书

姓名

专业

汽车电子技术

班级

毕业设计（论文）

题目

汽车电子安全系统

毕业设计（论文）选题的目的与意义

更好的学习和了解汽车电子安全系统，结合所学知识，进而对汽车整体有更深入的了解，提升自身的综合能力。

毕业设计（论文）的资料收集情况（含指定参考资料）

①赵福堂：

《汽车电器与电子设备》，北京理工大学出版社2006版．

②毛峰主编《汽车车身电控技术》，北京机械工业出版社2004版．

③李春明主编《汽车车身电子技术》，北京理工大学出版社2007版．

④李良洪主编《汽车车身电气系统》，北京理工大学出版社2007版．

⑤立亮等编著《现代汽车安全气囊系统原理与检修》，电子工业出版社2000版．

⑥颜培钦主编《汽车车身电气设备系统及附属电气设备》，西安电子科技大学出版社2007版．

毕业设计（论文）工作进度计划

2011年11月12日--28日有关注意事项和论文命题要求

2011年12月20日—30日指导教师检查论文编写情况

2012年3月27日---4月5日将论文上交指导教师

④2012年4月28日--30日各论文答辩小组（成员见表）进行小组答辩

接受任务日期2011年11月21日

要求完成日期2012年月日

学生签名：

年月日

指导教师签名

年月日

系（分院）

主任（院长）签名：

年月日

汽车电子安全系统

摘要：

电子控制技术在汽车上的应用越来越广泛，在改善汽车动力性、经济性、安全性、行驶稳定性和乘坐舒适性等方面发挥着不可替代的作用。

汽车电子化被认为是汽车技术发展进程中的一次革命,汽车电子化的程度被看作是衡量现代汽车水平的重要标志,是用来开发新车型、改进汽车性能最重要的技术措施。

当前对汽车电子产品提出的要求是，在不断增加电子产品复杂程度的情况下改善产品的性能，并使汽车电子产品更小化、更轻化。

因此汽车电子技术的发展目标是环保、节能、安全和智能化。

关键词：

电子技术汽车车身应用发展

统计结果表明，在欧洲，涉及严重人身伤害的车祸当中有1/4都是由汽车侧滑所引起，往往一个转弯就足以危及到乘员的生命。

VSC车辆稳定控制系统可以有效避免车辆转弯过程中发生转向过度或转向不足的现象，使车型能尽快修正到原有正常路径的循迹行驶。

在丰田车系中制动系统给安装了VSC控制系统，VSC即VehicleStabilityControlSystem,含义是车辆稳定控制系统。

其作用主要是在车辆转弯时控制车辆的稳定性。

一、VSC车辆稳定性控制系统

（一）概述

车辆稳定性控制系统（VSC）的目的是为汽车在转弯事提供良好的循迹稳定性。

VSC是通过控制制动器和发动机输出转矩，来保证车辆行驶时的横向稳定型的系统。

相反，防抱死制动系统（ABS）的主要目的是在汽车制动时用来防止车轮抱死的控制系统，牵引力控制系统（TCS）是为了保证加速时提供良好的车辆稳定性的控制系统。

通常，汽车会随着转向操作稳定地转弯。

可是，在无法预料的情况或外部因素下，如路面状况、车速和紧急避让，车辆会呈现不足转向或过多转向趋势。

在这种情况下，汽车稳定性控制系统会抑制过量不足转向或过多转向，修正到原有正常路径的循迹行驶，以使车辆稳定。

（二）VSC系统作用

VSC系统在车辆左右转向时检测驾驶员的转向目标，检测车辆的实际行驶方向,侧滑和横摆率，在需要进行调整时，对车辆的单个或几个车轮的制动力进行调节，以免出现转向不足或转向过度，防止因此而产生事故。

（三）VSC系统的组成

VSC的控制系统主要由检测车辆运动状态的传感器部分（转向传感器、车轮传感器、侧滑传感器、横向加速度传感器等），控制单元（ECU），以及控制制动力和牵引力的执行器部分组成。

VSC控制单元（ECU）根据来之传感器的信息进行判断计算处理后，想制动力和牵引力的控制系统发出相应的控制指令，控制适当的控制力和牵引力，以保证汽车转向操纵时的稳定性。

（四）系统的工作过程

在汽车行驶过程中，VSC车辆稳定控制系统通过不同传感器实时监控驾驶者转弯方向、车速、油门开度、刹车力，以及车身倾斜度和侧倾速度，以此判断汽车正常安全行驶和驾驶者操纵汽车意图的差距。

然后通过调整发动机的转速和车轮上面的刹车力分布，修正过度转向或转向不足，减少事故的发生。

车辆在转弯过程中处于转向过度的情形下,会降低引擎的输出力外,且执行前面外侧轮的煞车作用,来产生一向外的的力量使车身行驶的方向回复到正常的轨迹；而当车辆在转弯过程中处于转向不足的情形下,除仍会降低引擎动力输出外,且於后两轮会根据转向不足的程度施与不同的煞车力,其目的也是要产生回复至正常行驶路径的力量,而使车辆在转弯的行驶过程中有好的行驶方向稳定性。

（五）应用情况

近年来，欧美等汽车工业发达国家的VSC装车率在不断的提高。

美国政府甚至宣布，在2010年之前，强制所有汽车制造商在新车上全部安装使用VSC系统，以减少翻车和交通事故死亡率。

在德国，已有超过70%的新注册车辆都配备了VSC。

而丰田也在2005年宣布准备用10年时间使VSC系统成为其车辆的标准配置。

广州丰田凯美瑞于2006年6月上市时，其V系列车型装备了VSC系统。

在此之前，我国的VSC装车率仅有3%，而这3%主要来自豪华车市场。

在凯美瑞的带动下，之后上市的中高级车也都开始考虑增加VSC配置，所以这两年，我国VSC装车率有了较大幅度的提升。

如今，升级上市的09款凯美瑞G系列车型也列装了VSC系统，将引领国产中高级轿车在安全性方面走向更高层次。

二、预防碰撞安全系统

（一）概述

汽车给人类生活带来种种方便，同时车祸也给人类带来很多阴影。

据统计，在所有的道路交通事故中，因车辆碰撞所占比例很大，约占90％。

若司机能提前1～2秒意识到事故危险，并采取相应正确的措施，则绝大多数的交通事故是可以避免的。

因此，研制开发车用预防碰撞安全系统等智能防撞技术，减少司机的负担和判断错误，对于提高交通安全、降低恶性交通事故的发生率，减少生命财产损失将起到重要作用。

预防碰撞安全系统可在发生碰撞之前收缩前座椅安全带的松弛部分，并使制动控制系统进入制动辅助等状态，以降低对驾驶员和前乘客造成的伤害。

（二）系统组成

毫米波雷达传感器、座椅安全带电动机、座椅安全带搭扣空气囊传感器总成、距离控制ECU，座椅安全带控制ECU，防滑控制ECU、速度传感器、横摆率和减速传感器、转向角度传感器、制动执行器等。

（三）系统功能

1、探测距离

根据车速及天气情况等，汽车自动防撞器的中央处理器会自动处理。

正常天气、恶劣天气效果同等，不受影响。

2、制动性能

不改变原车的结构，不影响原车的制动性能。

安装了汽车自动防撞器制动性能比原车制动性能更优越。

3、自动防撞前方障碍物的性能

当汽车行驶前方出现障碍物并对本车行驶安全构成威胁时，汽车自动防撞器能实施自动报警、自动减速、自动制动，最终使汽车与障碍物避免相撞。

4、对后车追尾碰撞的提前预警性能

汽车自动防撞器在工作状态下，后刹车灯提前点亮。

提醒后车司机注意，同时本车给后车留出一定的制动距离，以此避免后车追尾。

5、起步、加速、超车性能

安装了汽车自动防撞器，不影响原车的起步、加速、超车性能。

当汽车自动防撞器工作避免事故发生后，本车自动恢复到初始状态，不影响原车的起步、加速、超车性能。

6、开启和关闭性能

汽车自动防撞器可根据驾驶人员的需要，开启或关闭。

（四）预防碰撞安全系统的工作条件

预防碰撞安全系统在如下几种情况中工作：

不可避免的与车辆前方障碍物或前方车辆发生碰撞时；突然使用制动器时；当前轮相对后轮失去抓地力时（前轮有滑动趋势）；当后轮相对于前轮失去抓地力时（后轮有滑动趋势）。

毫米波雷达传感器和距离控制ECU，判定与车辆的前方障碍物或前方车辆发生的碰撞是否是不可避免的。

毫米波雷达传感器和距离控制ECU根据相对车速或者接近某一个物体的速度进行测定的。

防滑控制ECU判定紧急制动、前轮侧滑趋势和后轮侧滑

的趋势（如图1所示）

图1不可避免发生碰撞的情况示意图

三、安全气囊系统

（一）安全气囊系统的重要性

安全气囊系统（SRS）是由两大部分组成的：

一是座椅安全带收紧装置，二是安全气囊。

当车辆发生碰撞时，安全带将人员收紧在座椅上，从而达到定位保护作用。

此时，若安全气囊膨开将加大定位保护作用，防止乘员头部、胸部和腹部碰撞伤害，从而起到了保护乘员的作用。

现代的公路，特别是高速公路，其路面质量很好，所以在这些路面上行驶的汽车其平均车速都在80km/h以上，车辆一旦发生碰撞，由冲击惯性造成的伤亡事故非常的严重。

因此，现代的轿车、旅行车及越野车等，为了保护乘员，必须配置安全气囊系统。

（二）安全气囊系统的作用

汽车的碰撞过程分为两个阶段：

第一阶段为无人参与的车辆与车辆或车辆与障碍物之间发生碰撞。

在碰撞的第一阶段必然会引起车辆减速，此时车内人员由于惯性作用必定以一定的加速度向车辆行驶方向急速运动。

若此加速度足够大，则必然会造成车内人员与车内构件的碰撞，称为碰撞的第二阶段。

在碰撞的第一阶段与第二阶段之间，安全气囊膨开，迅速的在车内人员与车内构件间产生一个充满气体的气垫，并通过气囊阻尼排气等过程吸收乘员的动能，使碰撞的第二阶段得以减缓，从而减轻了碰撞对乘员所产生的伤害程度。

正面气囊的主要作用是保护驾驶员和乘员的面部和胸部，而侧面气囊主要是保护驾驶员和乘员的头部和腰部。

（三）安全气囊系统的基本组成

安全气囊系统主要由碰撞传感器、安全气囊系统报警灯、带防护碰撞传感器的SRS控制单元（ECU）和气囊组件四部分组成。

（四）安全气囊系统工作过程

1、系统工作

安全气囊系统作为一种电子控制的系统，在汽车发生正面或侧面碰撞事故时，前碰撞传感器与防护碰撞传感器检测到汽车所受到的冲击力（减速度）强度，经过安全气囊系统电子控制单元（ECU）判定，所强度超过限定值，则立即接通充气元件中的引爆管电路，点燃引爆管内的点火介质，火焰引燃点火药粉和气体发生剂，迅速产生大量气体，在约30～40ms的极短时间内向气囊充气，使气囊急速膨胀并从转向盘或前座乘员仪表板中弹出，从而在驾驶员和乘员与车身间形成一道隔离屏障，然后，气体迅速气囊的泄气孔开始泄气，由于气囊随之而变软便起到缓冲作用。

通过各种试验和实际使用证明，装有安全气囊的汽车在发生碰撞事故时，乘员所受到的伤害程度大为减轻。

有些车辆的安全气囊系统，还可在引爆并膨开安全气囊的同时，通过电子或机械式安全带收紧装置收紧安全带，这样能够有效地降低二次碰撞对驾驶员和乘员带来的伤害。

从汽车发生碰撞的瞬间开始到气囊泄气收缩的整个过程仅为120ms。

2、SRS前安全气囊展开条件

SRS前安全气囊系统的设计，对下图所示中箭头之间的阴影区域内产生的正面撞击能够做出反应。

如果撞击的强度大于设计的门限值，SRS钱安全气囊将展开。

此门限值大约相当于以20～25km/h的速度与不移动或不变形的固定障碍物直接撞击。

如果撞击的严重强度低于上述的门限值，SRS前安全气囊可能不展开。

如果车辆发生侧面或后面碰撞、翻转或发生低速正面碰撞，在这些情况下，SRS前安全气囊不展开。

3、SRS侧面与帘式安全气囊展开条件

（1）侧面安全气囊＋帘式安全气囊（只是前边有）

SRS侧面安全气囊和帘式安全气囊被设计成当车辆受到侧面碰撞时能展开；

当车辆收到来自对角线方向或图中左方的侧面碰撞时，但是不是车厢处，SRS侧面安全气囊和帘式安全气囊可能不会展开；如图10-1-6

（2）侧面安全气囊＋帘式安全气囊（前面＋后面）

SRS安全气囊和帘式安全气囊被设计成当车厢受到侧面碰撞或后侧碰撞时能展开；当车辆受到来自对角线方向或图中左侧的侧面碰撞时，但不是车厢处，SRS侧面安全气囊和帘式安全气囊可能不会展开。

四、门锁控制系统

（一）概述

门锁是所致车门的机构，是保障汽车行驶安全的影响重要措施。

门锁的一般要求是不仅能够将车门可靠锁紧或打开，而且要求车门锁在锁止位置时，操纵内外手柄均不能打开车门。

为了提高汽车使用的安全性、方便性，现代轿车大多数安装中央门锁。

门锁控制系统并不是简单地通过机械操作锁定/解锁车门，而是按照门锁控制开关和钥匙的操作控制电动机。

（二）门锁控制系统的基本构成

门锁控制系统的基本组成主要有门锁开关、门锁执行机构和门锁控制器

1、门锁开关

大多数中控负的开关都是由总开关和分开关组成，总开关装在驾驶员身旁车门上，驾驶员操纵总开关可将全车所有车门锁住或打开；分开关装在其他各个车门上，可单独控制一个车门。

2、门锁执行机构

中控锁执行机构是用于执行驾驶员的指令，将门锁锁止或开启。

门锁执行机构有电磁式、直流电动机式和永磁电动机式3种驱动方式。

其结构都是通过改变极性转换其运动方向而执行锁门或开门动作的。

3、门锁控制器

门锁控制器是为门锁执行机构提供锁止/开启脉冲电流的控制装置。

无论何种门锁执行机构都是通过改变执行机构通电电流方向控制连杆左右移动，实现门锁的锁止和开启

（三）无线门锁遥控系统

无线门锁遥控系统是一个从发射器发送信号的系统，此发射器可以是钥匙内装式的，也可以是钥匙座型的。

即使它离开车辆有一段距离，也能用来锁定/解锁车门。

车子的车门控制接收机接受此发射器发出的信号，并将操作信号送到集成继电器。

集成继电器收到操作信号时控制门锁电动机。

1、无线门锁遥控系统的构成

无线门锁遥控系统部件主要包括发射器、车门控制接收器、集成继电器、钥匙开锁警告开关、点火开关、门控开关、门锁装置（内装门锁控制电动机）。

车门控制接收器接受来自发射器的信号，并将操作信号传输到集成继电器。

集成继电器根据开关的输入信号检测运行情况，并按照来自车门控制接收器的操作信号向门锁装置输出锁定/解锁信号。

钥匙开锁警告开关检测是否有钥匙插入点火开关铁芯中。

系统组件位置如图2所示

图2无线门锁遥控系统组件位置图

2、无线门锁遥控系统的功能：

（1）所有车门的锁定/解锁功能

按发射器的LOCK开故或UNLOCK开关，对所有车门锁止或开锁。

（2）两步开锁功能

在驾驶员车门开锁后，在3秒内按UNLOCK开关两次，打开所有车门。

（3）应答功能

当锁定时，危险警告灯闪光一次，解锁时闪光两次，通知操作已完成。

（4）发射器操作校验功能

在发射器的车门锁定/解锁或行李厢门打开器的开关时，操作指示灯点亮，通知系统正在发射此信号，如果电池用完，此灯不亮。

（5）行李厢门打开功能

保持发射器的行李厢门打开开关按住超过大约一秒，行李厢被打开。

（6）电动车窗开/关的功能

钥匙插入点火开关锁芯时，如果按下车门开锁/锁止开关超过2.5秒，所有的车门窗可以打开或关闭。

当开关按住时，电动车窗的开/关操作继续进行，当开关不按时，操作停止。

有些车型没有此功能。

（7）紧急报警功能

按住发射器的门锁或紧急开关长于2～3秒，将触发防盗系统（扬声器发出声音、大灯、尾灯和危险灯亮）。

（8）内部照明功能

在发射器对车门开锁的同时，内部灯光打开大约15秒。

（9）自动锁定功能

用发射器开锁后30秒之内，如果没有车门被打开，且所有车门被锁止。

（10）复功能

当发射器尽行锁定操作时，如果某一个车门没有锁止，集成继电器一秒以后将输出一个锁定信号。

（11）门序言报警功能

如果有一个车门开着或虚掩着，按发射器的门锁开关将致使无线电门锁蜂鸣器发声大约10秒。

结束语

汽车电子化程度的高低已经成为当今世界衡量汽车先进水平的重要标志。

目前，在工业发达国家生产地汽车上，每辆车上电子装置的平均成本已经占整车成本的30％—50％。

在一些豪华轿车上，电子产品的成本已经占整车成本的50％以上。

汽车车身电子技术提高了汽车的安全性、舒适性、通讯方便性等。

并且汽车电子技术的发展为实现汽车的智能化、汽车的自动驾驶打下了坚实的基础。

从汽车电子技术的现状和发展看，电子控制技术是支撑现代汽车发展的基础技术之一。

目前，汽车电子技术正朝着两大方向快速发展，一是电子控制技术将要逐步取代机械控制技术，二是节能环保安全为主的主动智能控制成为趋势。

总之，在通过汽车电子控制技术进一步改善汽车的各种使用功能，实现高效率，提高电子控制系统可靠性、稳定性、高精确性以及抗干扰和电磁兼容性的同时，降低电子产品的成本，是当前汽车车身电子控制系统研究的重要课题。

参考文献：

①赵福堂：

《汽车电器与电子设备》，北京理工大学出版社2006版．

②毛峰主编《汽车车身电控技术》，北京机械工业出版社2004版．

③李春明主编《汽车车身电子技术》，北京理工大学出版社2007版．

④李良洪主编《汽车车身电气系统》，北京理工大学出版社2007版．

⑤立亮等编著《现代汽车安全气囊系统原理与检修》，电子工业出版社2000版．

⑥颜培钦主编《汽车车身电气设备系统及附属电气设备》，西安电子科技大学出版社2007版．