1、0“电子技术在汽车安全装置系统中的应用研究”设计 中文摘要 汽车是当前重要的工具，汽车的发明和汽车相关技术的发展极大地改变了人们的出行方式，加快了商品和人员流通。随着汽车与电子工业的不断发展，在现代汽车上，电子技术的应用越来越广泛，汽车电子话得程度也越来越高，汽车技术与电子技术相结合催生出汽车电子技术概念。电子技术在现代汽车工业中的广泛应用加快了电子汽车的发展趋势，推动了汽车功能的多元化和便捷化。更重要的是，电子技术在现代汽车安全系统中的应用，极大的改善了汽车安全性能，提高了汽车安全，有利于人身安全。 关键字汽车技术 汽车智能系统 电子技术 汽车电子技术安全1AbstractAutomobil
2、e is the important tool, the invention of the automobile and automobile related technology development greatly changed the people of transportation, speed up the circulation of goods and people.Along with the car and the development of the electronic industry, in the modern car, electronic technolog
3、y used more widely, automobile electronic words have more and more is also high degree, automotive technology and electronic technology gave birth to the combination of automobile electronic technology concepts. Electronic technology in the modern automobile industry the wide application of electron
4、ic car up the development trend of the car, promote the function and the diversity of more user friendly. More important, electronic technology in the modern car safety system, the application of the great improves the safety performance and improve the safety car, be helpful for the security of per
5、son. Key words: car technology the intelligent system electronic technology automobile electronic technology security2目 录 前 沿 3-4 第一章 汽车安全性的内容和影响因素 1.1 汽车安全性的内容 51.2 汽车安全性的 影响因素 5-6 第二章 电子技术在汽车行驶安全上的应用 21 主动安全性电子技术 7-922 被动安全性电子技术 9-102.3 事故后安全性电子技术 10-11第三章安全气囊、安全座椅、安全带等装置的控制研究 3.1 安全装置介绍 12-163.2
6、被动安全装置“安全气囊” 16-21第四章 设计总结 41 参考文献 2242 附录 4.2.1 单相桥式全波整流电路图 234.2.2 全波二倍压整流电路图 2343 致谢 233“电子技术在汽车安全装置系统中的应用研究”论文设计前沿现代电子技术与汽车工业的结合促成了电子汽车概念的诞生和实现，概括地来说当前的汽车电子技术主要包括：智能化集成传感器：提供用于模拟和处理的信号，而且还能对信号作坊大处理。同时，他还能自动进行时漂、温漂和非线性的自动校正，具有较强的抵抗外部电磁干扰的能力，保证传感器信号的质量不受影响；嵌入式微处理机已广泛地应用与安全、环保、发动机、传动系、速度控制和故障诊断中。软件
7、技术：随着汽车电子技术应用的增加，对有关控制软件的需求也相应增加，并可能要求进一步联网。因此，要求使用多种，并开发出通用的高水平软件，以满足多种硬件的要求。轿车上多通道传输网络将大大地依赖于软件；多通道传输技术，多通道传输技术的采用，对电子控制集成化的实现是十分必要和有效的。采用这种技术后，使各个数据线成为一个网络，以便分享汽车中心计算机的信息。汽车车载电子网络：汽车电子设备发展的一个重要趋势是大量使用微处理机来改善汽车的性能。随着电控器件在汽车上越来越多的应用，车载电子设备间的数据变得越来越重要。为了进一步提高行使的性，温度及车速等信息必须在不同控制单元间交换。由此，以分布式控制系统为基础构
8、造汽车车载电子网络系统是很有必要的。集成化技术：汽车电子技术的一个发展趋向是功能集成化，从而实现更经济、更有效以及可诊断的数据中心。光导纤维：汽车电子技术的进步，已使各系统控制走向集中，形成整车控制系统。这一系统除了中心电脑外，甚至包括多达 23 个微处理器及大量传感器和执行部件，组成一个庞大而复杂的信息交换与控制系统等。电子技术在汽车工业中的应用加快了汽车技术的升级和突破，自 20 世纪80 年代以来，汽车工业的长足发展，也是以电子技术（特别是计算机、集成电路技术）为动力而实现的。采用电子技术是解决汽车所面临的诸多技术问题的最佳方案。因此一国电子产业的发展水平及其在汽车工业领域的应用情况决定
9、了其在未来轨迹汽车行业竞争中的地位和影响力。目前，国产汽车的电子技术应用多数还处于初级阶段。只有少数厂家，主要集中在一些中外合资和国内较为先进的汽车生产厂家，开始将电子控制装置应用在汽车工业中。国内现在采用的电子装置主要包括发动机的燃油喷射、电子点火控制、汽车安全性方面的4安全气囊，ABS 等领域，而且多数为直接引进国外产品组装，国内科研院所目前有关汽车电子技术应用的研究也主要集中在发动机控制、电控悬架、ABS 系统等几个方面，在汽车的电子网络化技术、GPRS 导航及智能交通系统的研究等方面与国外还有一定差距。随着的快速发展和人民群众对汽车要求的逐步提高，当前的电子技术在汽车工业领域里得到了很
10、好较快较好的应用。汽车智能管理系统就是这一应用的重要体现。车辆智能管理仪（以下简称管理仪）硬件构成主要由 CPU，数据存储器扩展电路、IC 卡接口电路、GPS 接收电路、光电隔离的输入、输出电路、数码相机控制电路、指示灯、蜂鸣器及电源部分组成。采用 GPS 接收机接收卫星的信号，经过计算后可得出车辆所处的经纬度、行驶速度、行驶方向等参数。管理仪还能够采集与司机操作有关的数据，如刹车、远光灯、近光灯、左右转向灯、喇叭、雾灯、制动气压、车门开关等参数。管理仪根据预先设定的时间间隔和特殊事件的触发，将有关数据保存入 IC（Intelligent Card）卡中。根据这些数据，车辆管理部门就可以对车辆
11、的运行状况进行检查、管理，以确定车辆是否按照规定的要求运行。管理仪还能够对最近 15 次停车前，每次停车前50 秒的所有信息进行详细记录，GPS 数据的采集速度受 GPS 系统的限制，每秒钟记录 1 次，其他参数每隔 0.2 秒记录一次。管理仪还具有数码照相机的控制接口，可以根据外部触发信号，对车内的情景拍照。 汽车工业是高科技工业，汽车性能的每一步提升都伴随着新技术、新工艺的运用。电子技术是 21 世纪推动经济发展和变革的重要技术之一，电子技术的发展及其在汽车工业领域的广泛应用将有效提升汽车工业的发展水平。 5第一章 汽车安全性的内容和影响因素 1.1 汽车安全性的内容汽车安全性一般分为主动
12、安全性、被动安全性、事故后安全性和生态安全性。 1汽车的主动安全性汽车的主动安全性是指事故将要发生时操纵制动或转向系，防止事故发生的能力，以及汽车正常行驶时保证其动力性、操纵稳定性、驾驶舒适性、信息正常的能力。又可分为行驶安全性、环境安全性、感觉安全性、操作安全性。2汽车被动安全性汽车被动安全性是指事故发生时保护乘员和步行者，使直接损失降到最小的能力。又可分为车外部安全性、车内部安全性。3事故后安全性事故后安全性，是指汽车能减轻事故后果的能力。是指能否迅速消除事故后果，并避免新的事故发生。4生态安全性生态安全性是指发动机排气污染、汽车行驶噪声和电磁波对环境的影响， 1.2 汽车安全性的 影响因
13、素 汽车道路交通事故是世界性的灾害，因此汽车交通安全也是世界性的难题。道路交通事故引起人的伤亡，财产的损失，给国民经济也带来了巨大的损失。然而诱发交通事故的因素是多方面的，它受汽车行车速度、道路条件、车辆状况、驾驶员行为、驾驶员的文化素质和自然环境等因素的综合影响。其中人、汽车、道路、环境条件是影响道路交通安全的主要因素，在道路交通系统中，人是系统的核心，道路是系统的基础。人的因素影响主要是指交通直接参与者的性格、经验或状态等。道路因素的影响是指线路走向、路面状况、交通信号的布置和清晰度，以及交通规则、交通管理措施等。汽车本身因素的影响是指车辆结构和技术状况等。环境条件因素的影响是指环境对人的
14、精神影响（疲劳、6反应能力），对道路因素的影响（雨、雪、风、雾）以及对汽车的物理影响（道路附着条件、转向特性等）。如果把环境条件纳入道路影响因素范围内，可认为道路交通安全主要与“驾驶员-汽车-道路”系统有关。而汽车是该系统中潜在危机性最大的环节，因此应用先进的电子技术提高汽车的安全性能是减少道路交通事故的有效途径。 7第二章 电子技术在汽车行驶安全上的应用近年来，汽车保有量迅速增加，汽车安全性已成为人们最关心的问题。为了保障人民生命财产安全，政府部门制定了相关的道路交通安全法规，为了满足安全法规和消费者对汽车安全性的要求，汽车厂商采取了多方面措施来改善汽车的安全性能，其中电子技术起了很大的作用
15、。电子技术提高汽车安全性主要表现在以下几个方面。2 1 主动安全性电子技术现代汽车主动安全性电子技术有代表性的电控装置有防抱死制动系统（ABS）、电子制动力分配装置（EBD）、驱动防滑系统（ASR）、电子稳定程序系统（ESP）、电控悬架系统、电控动力转向系统、主动避撞系统、车辆动力学控制系统（VDC）、信息显示系统等。1汽车制动防抱死系统防抱死制动系统（Anti-LockBraking System 简称 ABS）是一种防止制动过程车轮抱死的汽车主动安全装置。ABS 系统在制动过程中通过传感器感知车轮与路面的滑移，由 ABS 电控单元做出判断，并通过电磁阀调整制动力的大小，使轮胎滑移率保持在一
16、个理想的范围（10%20%），来保证车辆制动时有较大的纵向制动和抗侧向外力的能力，防止可能发生的后轮侧滑，甩尾，提高汽车在制动过程中的方向稳定和转向操纵的能力，并能提高附着系数利用率，缩短制动距离，减少轮胎磨损。电子控制汽车防抱死系统是目前提高车辆行驶安全性的有效措施之一。2汽车驱动防滑系统汽车驱动防滑系统（ASR）是在汽车起步和加速时将滑移率控制在一定范围（5%15%）内，防止驱动轮快速滑动，提高汽车的驱动力。ASR 在控制中，通过轮速传感器反馈来的信号经控制单元处理后发出指令，调节发动机的输出转矩，从而调节驱动轮的驱动转矩。目前 ASR 的装备大多是在 ABS 系统增设一部分部件的方法来实
17、现，可看成是对 ABS 系统的完善和补充。3汽车电子制动力分配系统汽车在制动时，四只轮胎附着的地面条件往往不一样。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磨擦力不一样，制动时容易8造成打滑、倾斜和车辆侧翻事故。电子制动力分配系统（EBD）能够根据汽车制动时产生轴荷转移的不同，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 系统提高制动稳定性。4汽车电子稳定程序系统ESP 是英文 Electronic Stability Program 的缩写，中文译成“电子稳定程序”。该系统通常是支援防抱死
18、制动系统及驱动防滑系统的功能。它通过对从各传感器传来的车辆行驶状态信息进行分析，然后向 ABS、ASR 发出纠偏指令，来帮助车辆维持动态平衡。ESP 一般需要安装转向传感器、车轮传感器、侧滑传感器、横向加速度传感器等。它可以监控汽车行驶状态，并自动向一个或多个车轮施加制动力，以保持车子在正常的车道上运行。5汽车电控悬架汽车不同的行驶状态对悬架有不同的要求。一般行驶时需要柔软一点的悬架以求舒适感，当急转弯及制动时又需要硬一点的悬架以求稳定性，两者之间有矛盾。另外，汽车行驶的不同环境对车身高度的要求也是不一样的，刚度不变的悬架无法满足这种矛盾的需求。理想的悬架应在不同的条件下有不同的弹簧刚度和阻力
19、减震，既能满足行驶平顺性要求和操纵稳定性要求，又能达到安全行驶的目的。电子技术的发展，使得设计出一种可以在一定范围内调整的悬架成为可能，这种悬架称为电控悬架，目前比较常见的是电控空气悬架形式。典型的电控悬架系统由电子控制元件（ECU）、空气压缩机、车高传感器、转向角度传感器、速度传感器、制动传感器、空气弹簧元件等组成。该系统能够根据汽车的瞬时驾驶条件自动调节悬架组件的性能，即通过各种传感器对汽车的运行状况进行检测，当悬架电子控制元件收到传感器检测到的转向和制动状况信号后，能自适应地处理车辆的侧倾、前后仰，并自动调整减振器阻尼力，能防止车体倾斜并提高车轮的地面附着力。该系统使汽车更易于控制，具有
20、更好的操纵稳定性。6汽车电控动力转向系统电控动力转向系统（简称 EPS Electronic Control Power Steering）是为了实现在各种行驶条件下转向盘上所需要的力都是最佳值，而在转向系统上采用了电子控制的系统。该系统在各种不同的速度状况下通过电控转向微处理器自动调整转向盘的操纵力。在低速时和车辆摆放时，驾驶员只需较小的力就能灵活地进行转向，在高速时，能自动使操纵转向盘的力加大。EPS 既提高了驾驶的舒适性及转向灵敏度，又能克服高速转向“发飘”的弊病，保证了高速行驶的稳定性和安全性。7汽车主动避撞系统9该系统是辅助汽车驾驶者对影响公路交通安全的人、车、路环境进行实时监控，在
21、危急情况下由系统主动干涉驾驶操纵、辅助驾驶者进行应急处理、防止汽车相撞事故的发生，保障了汽车行车安全。8汽车一体化底盘控制系统汽车一体化底盘控制系统（UCC）是一种先进的集成系统，它通过中央底盘微处理器，将制动、悬架、转向和传动系等控制系统连接起来，底盘微处理器能够接受每个子系统传感器发来的数据，对各子系统进行协调控制，使车辆的整体水平达到最佳，保证车辆行驶的安全性。9汽车轮胎监测系统汽车轮胎是汽车与地面的接触部分，影响汽车的驱动力和制动力。在安全性方面起着非常大的作用，汽车行驶中若轮胎气压不足，将导致轮胎磨损不均匀，燃油消耗增加，并使稳定性和操纵性变坏，极易发生轮胎爆裂，引发交通事故。汽车轮
22、胎监测系统（TMPS）能实现对汽车轮胎的实时监测，当压力低于安全范围时会给予报警。10其他安全控制系统为了适应汽车高速、安全、舒适的需要，越来越多更先进的电子技术应用到汽车上，如睡眠驾驶警报系统、司机分神监视系统、视觉增强和夜视系统、导航系统等，为汽车的安全行驶提供了保障。2 2 被动安全性电子技术ABS 的 工 作 过 程 可 以 分 为 常 规 制 动 ， 制 动 压 力 保 持 制 动 压 力 减 小 和 制 动压 力 增 大 等 阶 段 。 在 常 规 制 动 阶 段 ， ABS 并 不 介 入 制 动 压 力 控 制 ， 调 压 电 磁阀 总 成 中 的 各 进 液 电 磁 阀 均
23、不 通 电 而 处 于 开 启 状 态 ， 各 出 液 电 磁 阀 均 不 通 电而 处 于 关 闭 状 态 ， 电 动 泵 也 不 通 电 运 转 ， 制 动 主 缸 至 各 制 动 轮 缸 的 制 动 管 路均 处 于 沟 通 状 态 ， 而 各 制 动 轮 缸 至 储 液 器 的 制 动 管 路 均 处 于 封 闭 状 态 ， 各 制动 轮 缸 的 制 动 压 力 将 随 制 动 主 缸 的 输 出 压 力 而 变 化 ， 此 时 的 制 动 过 程 与 常 规制 动 系 统 的 制 动 过 程 完 全 相 同 在 制 动 过 程 中 ， 电 子 控 制 装 置 根 据 车 轮 转 速 传 感 器 输 入 的 车 轮 转 速 信 号判 定 有 车 轮 趋 于 抱 死 时 ， ABS 就 进 入 防 抱 制 动 压 力 调 节 过 程 。 例 如 ， 电 子 控制 装 置 判 定 右 前 轮 趋 于 抱 死 时 ， 电 子 控 制 装 置 就 使 控 制 右 前 轮 刮 动 压 力 的 进液 电 磁 阀 通 电 ， 使 右 前 进 液 电 磁 阀 转 入 关 闭 状 态 ， 制 动 主 缸 输 出 的 制 动 液 不
