汽车安全系统现状研究

汽车安全系统现状研究（精选9篇）

汽车安全系统现状研究 第1篇

汽车热管理系统是从系统集成和整体角度出发, 统筹热量与发动机及整车之间的关系, 采用综合手段控制和优化热量传递的系统。其可根据行车工况和环境条件, 自动调节冷却强度以保证被冷却对象工作在最佳温度范围, 从而优化整车的环保性能和节能效果, 同时改善汽车运行安全性和驾驶舒适性等[1]。

车辆热管理系统广泛意义上包括对所有车载热源系统进行综合管理与优化, 热管理系统主要是用于冷却和温度控制。例如:对发动机、润滑油、增压空气、燃料、电子装置以及EGR的冷却, 对发动机舱及驾驶室的温度控制等。

热管理系统由各个部件和传热流体组成。部件包括:换热器、风扇、冷却液泵、压缩机、节温器、传感器、执行器和各种管道及套管;传热流体包括:大气、冷却液、机油、润滑油、废气、燃料、制冷剂等。这些部件和流体必须协调工作以满足车辆散热和温度控制要求, 其是将冷却系统、润滑系统、暖通空调系统 (HVAV) 集成为一体的管理系统 (图1所示) [2]。

热管理系统工作性能的优劣, 直接影响着汽车动力系统的整体性能。开发高效可靠的汽车热管理系统, 已成为发动机进一步提高功率、改善经济性所必须突破的关键技术问题。因此, 采用先进的热管理系统设计理念, 应用汽车现代设计方法和手段, 对汽车热管理系统进行深入研究具有十分重要的实际意义[3]。

2 研究内容及现状

目前, 热管理系统主要研究内容包括热特性研究、热管理系统集成以及热能综合利用等。广泛意义上是包括对所有车载热源系统进行综合管理与优化, 即包括发动机的冷却系统、润滑系统、进排气系统和发动机机舱空气流动系统以及驾驶室的空调暖风系统等。

另外还综合考虑车载热源系统与空气侧间的热量传递过程, 涉及到冷却介质、热交换器、风扇、泵、底盘空气流动、传感器与执行机构、材料与加工、整车空气动力学、安全性、可靠性、环保性及系统建模仿真等方面的研究。

国外大公司对热管理部件如散热器、中冷器的研究已相当成熟, 系统匹配已经综合考虑整车动力性、经济性、排放、乘坐舒适性、可靠性等, 并做到了智能化管理。并且国外整车公司与发动机公司都在做这方面工作。而在国内, 这方面的研究工作基本局限于高校, 整车企业和发动机企业也只是刚开始, 基本停留在冷却系统研究的初级阶段。整车和发动机企业缺乏合作研究, 只是各自进行匹配, 进行的工作也是只基于冷却角度, 而不是热管理的角度, 从而发动机一般的要求是以冷却系不过热为目的;只注重部件开发, 不重视系统的匹配。

目前, 世界对于汽车热管理技术的研究主要集中电子智能化控制、优化部件结构、使用新型材料及综合化研究方式。

2.1 电子智能化控制

随着计算机技术及发动机电控技术的发展, 采用电子驱动及控制的冷却水泵、风扇、节温器等部件, 可以通过传感器和计算机芯片根据实际的发动机温度控制运行, 提供最佳的冷却介质流量, 实现热管理系统控制智能化, 降低了能耗, 提高了效率。

在国外, Valeo Engine Cooling (VEC) 公司于1992年开发出了一种由电控水泵、电控节温器和电动风扇组成的发动机冷却系统[4], 可以根据冷却液温度或者发动机部件温度来控制冷却液流量, 进而控制冷却液温度, 可以达到5%左右的节油效果。

在1999年该公司在先前的基础上开发出了THEMIS先进发动机热管理系统, 能够根据驾驶条件和发动机负荷来管理和优化发动机温度, 以改善发动机的冷却性能和排放特性, 在燃油消耗上可节约2%-5%, 该系统还具有良好的后加热功能, 即当发动机停车后, 可以使Volvo S80在环境温度-20℃时保持驾驶室温度30min基本不变[5]。

Cortona[6]等开发出的电控冷却系统中采用了电控水泵和电控节温器, 并开发出与这些电动部件相应的优化控制策略。

在国内, 郭新民[7]等对装载机冷却系统控制装置进行了研究, 该发动机冷却系统中的风扇和水泵由液压马达驱动, 利用单片机根据冷却水温度的变化调节电磁比例溢流阀的溢流量以实现冷却风扇和水泵转速的自动调节。

2007年, 郑州宇通集团有限公司自主研发了客车发动机热管理技术, 该技术由冷却智能控制模式、风扇智能控制模式2个系统组成, 能够精确控制发动机冷却水温度86-95℃, 使得百公里油耗降低5%-10%。

热管理系统与发动机运行的匹配技术以及系统优化控制策略的选择问题是智能化热管理系统研发的关键技术。通过试验及仿真分析结果表明, 热管理系统效率很大程度上依赖于系统优化控制策略, 控制对象包括水泵转速、电控节温器阀门开度以及冷却风扇转速等。制定智能化电控热管理系统控制策略时, 可根据汽车发动机实际工作和试验情况, 使发动机在不同工况下均工作在最佳温度范围, 缩短暖机和驾驶舱升温时间, 提高发动机后冷却和驾驶舱后加热能力。

2.2 优化部件结构

冷却液流量、压力以及合理的流场分布都直接影响发动机的冷却效果。部件的空间布局对发动机舱的空气流动及温度分布影响也是非常明显的。

Delphi汽车公司针对传统的冷凝器-散热器-风扇布置顺序的冷却模块 (CRFM) , 提出了新的布置顺序, 即冷凝器-风扇-散热器布置顺序的冷却模块 (CFRM) 概念, 其是将风扇置于冷凝器和散热器之间。研究表明, CFRM配置能驱动更多空气流过冷凝器和散热器, CFRM的空气流量较CRFM高16%[8], 但CFRM布置顺序的缺点就是在怠速时容易引起前端空气回流。

Soldner[9]等提出了一个新的概念――紧凑型冷却系统 (CCS) 。CCS系统是一个基于离心式风扇的径流式的系统, 即将散热器、中冷器和冷凝器都布置在风扇周围。与传统的轴流式系统相比, CCS系统每单位体积的性能提高了42%, 噪音降低了6d B左右。同时, 径流式风扇功率消耗为轴流式风扇的70%。但是, 由于发动机舱纵向空间限制, CCS系统存在着唯一的缺点就是装配困难。但这种技术还是受到国内外研究人员的大力推崇, 并正处于研发阶段。

Avequin[10]等提出了一种多用换热器, 其将散热器和冷凝器连接成单一模块。试验结果表明, 换热器的体积减少近30%, 重量减少5%-l0%, 热性能也得到了提高。假如能够避免散热器和冷凝器之间的热过渡区, 这种技术可以满足散热器和冷凝器的性能要求, 使空气侧压降最小化, 那样就极大的减少装配空间及其制造费用。

VEC公司针对汽车前端换热器的许多特点, 研制出了全新布局的汽车热管理系统Ultimate-Cooling系统 (图3) [5]。该系统仅用一种冷却液 (水) 对汽车所有传热流体进行冷却, 将原来的风冷换热器 (中冷器、冷凝器、机油冷却器、燃油冷却器) 变为全新的水冷热交换器 (WCAC、WCDS、WOC和WFC) 。将其从汽车前端移到发动机罩下, 其中中冷器安装在发动机上, 前端只有一个风冷多温度散热器, 以提供高温循环和低温循环冷却。即高温循环对发动机、机油和EGR冷却以及对燃油和车厢加热, 低温循环对空调制冷剂和燃油冷却。试验结果表明, 汽车前端热管理系统体积减少40%, 轻度碰撞不会损坏冷凝器, 避免制冷剂泄漏, 水冷式中冷器使增压空气的温度比原来降低4-20℃, 燃油节省6% (28℃, AC/ON, MVEG) 。另外, 该系统还可以为HEV和FCEV的动力系统提供低温冷却。

2.3 使用新型材料

目前, 汽车热管理系统材料使用比较单一化, 散热器材料通常为铜、铝或铝合金, 冷却介质主要是水和乙二醇混合物。传统散热器的设计方法已经趋近极限, 因此急需一种全新的高效的冷却理念, 来实现冷却性能的极大改善。纳米流体作为散热器的冷却介质冷却潜力是巨大的, 石墨泡沫也成为了全新的汽车热管理材料。

在1995年, 在美国Argonne国家实验室, Choi等人提出了纳米流体概念, 并在流体中加入纳米微粒, 并做了大量的研究工作, 并达到了很好的冷气效果。

在1997年, 在美国Oak Ridge国家实验室, Klett等人开发出了第一种导热率超过40W/m·K的石墨泡沫材料, 但目前其导热率已高达187W/m·K[11]。Klett[12]等人用石墨泡沫材料做成一个22.9cm×17.78cm×15.27cm的换热器 (散热器) , 安装在588k W的V8赛车发动机上, 替代原有的68.6cm×48.3cm×7.6cm散热器。在车速为290km/h、水温99.4℃的稳定工况条件下, 冷却水流量仅为57.5L/min, 风扇空气流量仅是原来的2.3%。其整体传热系数要比传统的散热器提高10倍以上。石墨泡沫作为全新的汽车热管理材料, 还可以使散热器的体积变得更小, 降低了发动机罩的高度, 进而降低风阻, 改善驾驶员视野, 提高安全性, 也大大提升了燃油经济性。

2.4 综合化研究方式

汽车热管理技术的研究手段主要包括试验研究和模拟研究。试验研究虽然周期长、花费高, 但真实可靠, 还可为模拟研究提供充分的试验数据, 验证仿真计算精度。目前, 国内外的不同研究机构都搭建了不同的热管理试验平台以及通过不同的仿真软件对热管理系统进行分析研究。

Clemson大学已经建成了专门研究智能热管理系统的试验平台, 包括热源、智能节温器、散热器、可变速的水泵和风机等。Salah等人则通过该平台开发了多种发动机冷却水温非线性控制策略[13]。

清华大学[14]正在建设国内第一个汽车热管理系统试验平台, 该试验平台可为汽车热管理系统, 特别是燃料电池汽车热管理系统的技术研究提供相应的平台技术支持。

同济大学的倪计民[15]等建立了发动机热管理系统试验平台, 试验平台包括驾驶室取暖器、节气门加热装置、发动机罩等, 结构与整车相同, 可以研究热管理系统中各部件的工作特性, 进行发动机各种工况的热性能试验研究。

浙江大学的谭建勋[16]等进行了工程机械热管理系统试验平台的开发。该试验平台能够较准确地测量系统各部件热特性参数, 同时也可以评价整车的冷却系统性能, 优化整车的散热系统匹配设计。

除了以上的试验平台的建设, 在模拟仿真技术上, 国内外的研究机构也做了大量的工作。计算流体力学和计算传热学为汽车热管理系统的研究开辟了新的途径, 使模拟仿真成为一种非常有效的研究手段。同传统的研究方式相比, 仿真具有可预先研究、无条件限制、信息丰富、成本低和周期短等优点。

汽车热管理方面的仿真研究大部分是利用多个软件进行一维和三维耦合模拟计算分析。如在一维模拟研究方面, AVL[1]公司采用BOOST进行气路循环模拟, 用FLOWMASTER2模拟发动机冷却液循环和油路循环, 而用CRUISE置于整个模型的最顶层, 为前述的两个软件提供计算所需数据, 同时控制计算数据传输及处理顺序。

在三维模拟研究方面, AVL[1]公司采用FIRE仿真空气侧、发动机热部件和冷却液三者之间的耦合作用, FIRE被连接到有限元程序 (ABAQUS和MSC.NASTRAN) 与热力学代码BOOST中。三维模拟既可以研究发动机动力部分的热变化情况, 同时还可以对发动机舱底流及乘客舒适性进行精确模拟, 能够得到整个车辆的局部温度及速度的详细信息。

梁乐华[17]等用KULI软件建立整车热管理模型, 模型包括发动机模块、空调模块、车身模块和空气侧流动模块。分析了散热器、风扇、冷却水的相关参数, 对各参数进行了灵敏度分析, 为热管理系统的设计和优化提供了依据。

LMS Imagine.Lab AMESim车辆热管理系统解决方案提供的多领域多级复杂度建模平台, 被众多汽车厂商证实为车辆热管理系统建模与仿真的有效工具。

试验研究和模拟研究是相辅相成的, 且不可分割, 将二者有机地结合起来, 发挥各自的研究优势, 不仅能够缩短热管理系统设计的周期和成本, 也必将促进汽车热管理系统的快速发展。

3 总结

通过以上分析, 目前热管理系统研究重点在以下几个方面:

1) 电子技术在节温器、风扇及水泵控制等方面的综合应用;

2) 紧凑型冷却系统的研究;

3) 换热器系统集成化的研究;

4) 轻型高导热率材料散热器的研究;

5) 基于仿真的热管理系统的研究与开发。

汽车的热管理是一个非常重要但很容易被忽略的一个技术领域, 其对提高整车性能的潜力是巨大的。不但可以提高经济性, 降低排放, 增加功率输出和车辆承载能力, 还能降低气动阻力的损失和车辆维护费用, 对提高车辆可靠性以及环境的适应能力都有着深远的影响。

随着电子技术、计算机技术的发展, 热管理技术将会朝着智能化方向发展, 可以满足经济性及排放控制的要求。

摘要：汽车热管理技术是提高车辆性能、保证关键部件安全运行和车辆行驶安全的重要途径。本文通过对汽车热管理国内外研究现状及研究内容进行了总结, 对目前热管理系统研究内容做出了归纳总结。

浅谈汽车安全系统 第2篇

摘要：交通安全历来是人们最为关心的问题之一，它直接关系到人民生命和财产的损失。汽车发展的历史同时也是汽车安全性能不断提高的历史。目前，各国都在努力降低交通事故的伤亡率，并且已经取得了显著效果。各主要发达国家每亿车公里死亡人数都在2人以下，1995年美国每亿车公里死亡人数仅为1.1人。许多先进技术将被引入汽车的安全设计。各大汽车厂家也在提高燃油经济性、降低汽车排放的同时，越来越多地注重提高汽车的安全性能，从而将更加安全的汽车带入21世纪。汽车有价可以复制，生命无价不可复生，现代汽车必须讲究安全性。

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引言：任何技术的产生都是有原因的，汽车安全技术也不例外。汽车产生之初，根本就不需要考虑安全方面的问题，因为初期的汽车最高车速极低，道路系统也不发达，比起马车来都安全不少。但随着汽车的不断普及，汽车数量的不断增多，汽车速度的不断加快，交通事故也就逐步被人们重视起来。当交通事故的数量逐步累积的时候，汽车安全技术也就应运而生。

1.汽车安全技术的历史

1939年8月1日，巴恩伊第一次来到位于斯图加特市郊辛德芬根的戴姆勒-奔驰公司上班。这位年轻人由此开始了改写了汽车发展史的伟大历程，因为后来出现的许多安全设计理念和技术都与他的发明息息相关。而在此前，这位脾气急躁的天才设计师却总窝在一间木板房里进行着各种新技术的研发。早在40年代，他就开始注意到汽车的车身设计是决定汽车被动安全的关键，他创造性地提出特别设计转向系统、转向柱、方向盘、底盘以及车身，以确保车内驾乘人员的安全性。他说：“未来汽车上的转向系、转向柱、方向盘、底盘和车身一定会与目前的有所不同。”

从1939年8月起，巴恩伊就在一个96平方米大小的木棚房里开始了他的设计研发工作。作为当今汽车安全车身技术的基础，巴恩伊在他的“Terracruiser”（1945）和“Concadoro”（1946）的新车方案中率先提出了 1 他对被动安全的设想和未来车身的设计结合在一起思想。其中，六座的“Terracruiser”在车身中部设计了异常坚固的乘坐舱，并且前面和后面分别与塑性变形碰撞缓冲区弹性连接，它们在事故发生时能吸收碰撞所产生的动力能量。类似的安全特性在三座的“Concadoro”上也有所体现。“Concadoro”车身采用三厢结构设计，单排的座椅使得驾驶舱可以前后调整。此外，设计方案已经有了带挡板的方向盘和安全转向柱。而这个时候，汽车巨子丰田汽车尚未诞生，本田汽车仍然在专注于它的摩托车技术。

2.安全系统的划分

2.1主动安全

所谓的主动安全，是指预防事故发生的安全对策。这种对策是为驾驶员考虑的，例如减轻操作力，减低振动噪声，减轻人体疲劳，以及在驾驶员注意力不集中时，配备有通过眼睛、耳朵得到信息反馈的装置。主动安全以人体工程学作为桥梁，使人与汽车取得协调一致的统一，从而有效地预防事故的发生。例如安装制动防抱死装置ABS以提高制动性能防止甩尾现象，安装驱动防滑装置ASR防止汽车产生侧滑，采用转向动力辅助减轻驾驶者的疲劳程度，采用新式光源提高照明射程，等等。2.2被动安全

所谓的被动安全，是指在发生事故的时候保护乘员的安全的对策，是以缓和并吸收汽车冲撞障碍物时的能量为目的的。例如，有关汽车构造上的对策是为缓解乘员所受到的冲撞，在汽车上安装安全带以及安全气囊等。

3．现在广泛应用的汽车安全系统

3.1电子稳定控制系统

研究数据指出，安装电子稳定控制系统的轿车比没有该系统的轿车发生事故的数量要少35%。在2003年，美国市场上大约只有7.3%的轻型车安装了电子稳定控制系统，现在这个比例已经上升至约40%。美国国家公路交通安全管理局预测，大批量生产后，实现最基本功能的电子稳定控制系统，成本能够降到每辆车100美元。

从技术上看，电子稳定控制系统可以看成是几项基本功能的有机结合：防抱死制动、牵引力控制系统、与刹车和油门动作结合的控制系统等。就像家用电脑技术不断升级一样，汽车的电子稳定控制系统每年也都有更强大的功能出现。最新的电子稳定控制系统智能化的程度越来越高，如通用公司第三代的稳定控制系统，在控制油门和刹车的同时，已经开始增加对车轮转向的控制。

3.2减轻碰撞系统

减轻碰撞系统可以通过一套智能系统感知驾驶者有可能采取的紧急制动动作，并在制动开始的瞬间，帮助驾驶者将制动力加到最大，从而缩短刹车距离，避免碰撞。这套系统在不少豪华品牌中已经有成熟的产品出现。

奔驰公司最新的减轻碰撞系统使用了两个雷达探测器，其中一个探测角度比较窄但探测距离较远，另一个探测角度比较宽，负责探测近处侧部的状况，这种组合能够让汽车的电脑得到一个近似3D效果的探测区域。与此类似，雷克萨斯使用一个探测距离较远的雷达来感知如汽车这类的坚硬物体，而另一个探测距离较近的雷达负责探测人或动物之类的软物体。

减轻碰撞系统也有更加复杂化的趋势。沃尔沃还在试验阶段的一套系统，能够实现在已有的刹车辅助基础上，通过计算机精密计算，同时对转向也进行干预，从而更有效地避免事故发生。这项技术很快就能在量产车上出现。

通用正在开发的减轻碰撞系统，提出了又一个全新概念。这个系统干脆放弃使用雷达，取而代之的是在所有的车辆上都加装无线网络和全球卫星定位系统。3.3智能巡航系统

普通的巡航控制系统只能让车辆保持在设定的车速上匀速行驶，而智能巡航系统能够使车辆和前车保持固定的距离。在交通繁忙的路段中，这项技术不仅能提高安全性，还可以大大降低驾驶者的疲劳程度。很多豪华品牌轿车已经开始配备这项功能了，如奔驰的动态车距保持系统、雷克萨斯的雷达辅助动态巡航控制系统等。

相比其他公司的产品工作车速区间较窄，奥迪的系统能够实现在完全静止到145km/h之间自动调整车速。英菲尼迪的系统设定距离时单位不是米而是车身长度的倍数。捷豹的系统则将追上前车所用的时间作为标尺来设定与前车的距离。3.4倒车雷达和倒车影像系统

在后保险杠上的像小圆点一样的倒车雷达，已经是非常大众化的配置了，特 3 别是在SUV和豪华轿车一类体型庞大的车型上。随着与障碍物的距离越来越近，驾驶室内的蜂鸣器叫声也会越来越急促，这种提醒能够很好地帮助驾驶者停车入位。而装有摄像头的可视倒车影像系统，在目前的车型上使用还不太多。通过车内的屏幕，驾驶者可以直观地获得车尾的视觉影像信息，这对于车尾窗很高的车辆特别有用，能够避免在倒车时撞到小孩、自行车、矮桩等倒车雷达不能准确发现的物体。

最近轿车流行高后备箱的设计趋势增加了车后部的盲区，这时倒车影像系统就可以弥补这种缺陷。在国外，倒车雷达和倒车摄像除了帮助司机平直地倒入车位以外，还可以帮助司机随时检查车后连接的拖车。3.5轮胎压力报警系统

轮胎气压过低，不仅会使油耗恶化，而且更重要的是可能引发致命的事故。在2000年福特探险家车型与费尔斯通轮胎的官司中，由于轮胎失压造成了多起车毁人亡的事故。胎压报警系统的重要性一下子凸显出来。

这套系统最初诞生时也有不少缺陷。比如在室内外温差较大时发生误报。使用这种系统的轮胎一般不能和市面上销售的普通轮胎通用，安装上也有特殊要求。

随着技术的不断改进，现在已经出现通用型的胎压报警系统。在部分国家，已经开始强制车辆安装轮胎压力报警系统了。3.6事故辅助上传系统

事故发生时，如果车上装有在线紧急通讯系统，就能够为抢救伤者提供更好的帮助。宝马的Assist系统、通用的Onstar系统和其他制造商的支援网络呼叫系统都能为救援提供帮助。

这些系统通过GPS系统对车辆进行准确定位，车上类似飞机黑匣子的数据记录仪能够记录碰撞发生的过程和程度，并通过内置的无线电话系统将这些信息自动上传。宝马和大众的智能系统在发生事故时，能够在上传报告之后自动断开车上的电源。而奔驰的安全系统还能断开燃油泵并且自动打开所有门锁。

下一代在线服务系统在已有的信息上传基础上，能够在发生事故后直接通知就近的医院和紧急事件处理部门，并且告知车上哪个位子坐有乘客，哪个气囊被打开，车身受到碰撞的位置，是否发生翻滚等。有了这些信息，就近的急诊室可 4 以采取针对性的措施准备好抢救伤者。3.7防侧翻系统

防侧翻系统对于重心较高的SUV特别重要。大多数这种系统都是使用陀螺仪来监测转弯是否太快或由于紧急躲避而使车身出现突然侧倾。如果传感器判断可能会发生侧翻，则电脑会通过牵引力控制系统或车身稳定系统切断油门并施加适当的制动，修正车辆行驶轨迹。在主动预防侧翻的同时，更加宽阔的头部安全气囊也被开发出来。如福特的头部侧气囊系统，当传感器发现将要发生侧翻时，头部侧气囊能够覆盖乘员的头部区域和前两排65%的车窗面积，保护乘员不受破碎车窗的侵害。这种系统已经能够在福特、水星和林肯的SUV等车型上看到。

由于敞篷车的乘员从肩膀往上都暴露在车身之外，防侧翻系统对敞篷车的重要性丝毫不亚于SUV。目前大部分主流的豪华敞篷车都配备了在座椅背后能够紧急弹出的防滚架，来减轻翻滚时对乘员的伤害。沃尔沃C70除了防滚架，还配备了头部侧气囊，而且从侧门窗沿中弹起的气囊还能够保持刚性，在翻滚事故中对乘员提供持续的保护。3.8主动头部约束系统

1999年应用在沃尔沃S80上的防甩头保护系统，是头部约束系统的先驱。防甩头保护系统，就是用一块藏在座椅靠背中的金属板，吸收突然减速时后背施加给椅背的能量，从而保持头枕的合适位置。

萨博使用的同类系统被称为主动头部约束系统，它有一套机构通过碰撞中主动移动头枕来约束头部的运动。如果车辆被追尾，普通的甩头动作将会使乘员的头先向前移动然后猛地向后，而这套机构能够使头枕随着乘员头部一同向前，保持两者的距离，避免后甩。

这套系统能够明显对脆弱的颈椎起到保护作用。现在不只是豪华品牌，甚至有些中档家用车中也都开始使用这项技术了。3.9双级燃爆气囊

现在的气囊已经变得越来越智能化了。美国国家公路交通安全管理局要求，2006年以后生产的所有乘用车和轻型卡车都必须安装更先进的前部气囊。其中规定气囊必须能够判断座位上是否有乘客，并且和车身上的碰撞力度传感器一起联合判断，决定气囊弹出的等级。

通用公司开发的双重开启前部气囊，能够根据乘员的重量和撞击的力度，分两级按照不同的尺寸和压力打开。如果撞击并不十分严重，或者乘客体重较小，那么气囊就不会按照最大压力和最大尺寸完全充气。一般的双级气囊虽然充气压力不同，但充气尺寸都是相同的。

除了双级前部安全气囊，侧部安全气囊也开始出现双级的产品。在沃尔沃S80上，椅侧的安全气囊有两个不同的充气室，在发生侧部碰撞时，传感器会判断碰撞的部位。由于臀部相比其他部位能够承受更大的撞击力，这时气囊会调整充气区域，以保护胸部为主要对象。值得一提的是，目前绝大多数使用双级气囊系统的车辆，都配合使用了预张紧安全带系统，为乘员提供更好的保护。

4.VOLVO-XC60全新的安全技术

4.1城市安全技术技术的组成

城市安全技术包括一个主系统“城市安全系统”与三个辅助系统“盲点监控系统”“车道偏离系统”“车距警告系统”。4.1.1城市安全系统

全新沃尔沃XC60装备了城市安全系统（City Safety），这是沃尔沃汽车公司自行开发的一项创新技术，可以避免在市内交通拥挤时的低速碰撞和追尾事故。城市安全系统与新近推出的带自动制动功能的碰撞警示系统相结合意味着沃尔沃汽车公司现在可以提供任何车速下的自动制动功能。4.1.1.1城市安全系统产生的原因

调查报告显示，有75%的碰撞事故发生在车速低于30公里/时。在所有追尾碰撞中，有一半的事故在碰撞发生前司机根本没有采取任何制动措施，主要是司机精力不集中的原因。在这些情况下，城市安全系统就能发挥重要的作用。当出现可能撞到前面车辆的危险时，城市安全系统会自动制动。自动制动功能能够帮助驾驶员完全避免碰撞的发生，即使不能完全避免，至少也能减少碰撞对车辆自身和车内成员的伤害。

“城市安全系统是沃尔沃汽车致力于在现实生活安全中避免交通事故发生为目标，不断推出新技术的又一例证。令人感到欣慰的是城市安全系统作为一项标配出现在了我们的全新沃尔沃XC60上，”沃尔沃汽车安全中心预防性安全经理乔纳斯•埃克马克（Jonas Ekmark）说道。4.1.1.2装有城市安全系统的好处

装备城市安全系统的沃尔沃汽车为车内人员和前面车辆内的驾乘者都能够带来诸多益处：

保护前面车辆内的乘员：避免事故的发生当然是对相关人员的最佳保护，而有了城市安全系统，这终于成为了可能。另一方面，当事故已无法避免时，城市安全系统也能有效减小碰撞的冲击力。这样就可减少对前面车辆内乘员的伤害，并彻底避免因碰撞带来头颈损伤的严重后果。

保护本车内的乘员：与前面的车辆碰撞不但会对人的身体造成伤害同时也会使其留下心里阴影。通过在碰撞前及时减速，城市安全系统能够减小追尾车辆乘员受伤的危险。如果车辆能够在碰撞前及时停下，甚至还能够完全避免这种危险的发生。

减小车主的花费：即使最低速和最小的碰撞也可能导致不小的花费，还需要花时间去修理。城市安全系统可以帮助车主节省与修理厂和保险公司打交道的时间。此外，沃尔沃目前正在与保险公司商谈关于对装备城市安全系统的车辆降低保险费的问题，保险费可降低15%-30%。4.1.1.3城市安全系统工作原理

城市安全系统利用内置在风挡玻璃顶部，装于后视镜高度的一个激光传感器监测前方的交通状况。它可以探测保险杠前方10米以内的汽车及其他物体。城市安全系统已发展到能够对前方静止或同向行进的车辆做出反应。

以与前方车辆的距离和汽车本身的车速为基础，城市安全系统每秒进行50次计算，从而确定避免碰撞所需要的制动力。如果计算的制动力超过了一定值而司机仍然没有做出反应，该系统便认定碰撞即将发生。城市安全系统通过自动制动和减小油门来避免或者减小碰撞的严重程度，同时刹车灯闪烁以警示其他车辆。

4.1.1.3.1启动条件

城市安全系统在车速每小时4-30公里时起作用。如果前车突然刹车，城市安全系统判断有发生碰撞的危险时便会对制动器进行预充压。如果司机仍未采取任何行动，制动器会自动刹车。如果两车的相对速度差低于15公里/时，该系统可帮助司机避免碰撞。当两车的相对速度差在15和30公里/时之间时，该系统 7 可在碰撞发生前将速度降至最低。4.1.1.3.2局限性

城市安全系统在白天和夜间都能良好工作。然而这个激光传感器同样因光学技术局限性的原因，在雾、雪或大雨等恶劣天气下，其探测能力会降低。因此需要保持风挡玻璃无污垢，及时清理冰和积雪。司机也应需格外小心，随时保持传感器区域的清洁。

乔纳斯•埃克马克说：“需要注意的是，城市安全系统的应用并不意味着解除了司机驾驶时保持安全距离以避免碰撞的责任。自动制动功能仅在它认为即将发生碰撞时才会起作用。城市安全系统有助于减小碰撞后果的严重性，甚至完全避免碰撞的发生。”

4.1.1.3.3城市安全系统的工作过程

由安装在风挡玻璃顶部的传感器发出并接受信息，把信息通过CAN网络传给FSM前向感知模块，再经过CAN网络传给SRS安全辅助系统模块，最后经过LIN网络传给BCM刹车控制模块。

4.1.2盲点监控系统

通过安装在车上的两倒车镜下方的摄像机，能够形成一个9.5*3.0米的探测区域。当有车辆进入这个区域的时候，与车辆进入位置相同一侧的倒车镜上的黄色信号灯就会开始闪烁，通过这个设计可以对驾驶者进行提示。由于此项技术还 不够成熟，及其容易在大雨天、大雪天及大雾天发生误报警。4.1.2.1盲点监控系统的工作过程

由安装在两倒车镜下方的摄像机经过CAN网络把信息传给BLIS盲点信息系统模块，在传给RNM和LCM 显示模组，控制倒车镜上的信号灯闪烁。

4.1.3车道偏离系统

在车速超过65km/h时，车道偏离系统可以帮助避免在单车道道路上偏离，以及因短时分心造成的碰撞。此功能利用安装在风挡玻璃顶部中央的数字摄像机记录车道标记，并帮助监测汽车在路上的位置。如果在行驶中监测车辆是否逐渐偏出它所在的车道，系统将会发出“嘟、嘟、嘟”“嘟、嘟、嘟”的声音提示。如果特意使用转向灯越过车道标记时，系统不启动。4.1.3.1车道偏离系统的工作过程

由安装在风挡玻璃顶部中央的数字摄像机把信息经过CAN网络传给LDW车道偏离警告系统模块,系统通过控制喇叭发出声音来提醒驾驶员。

4.1.4车距警告系统

车距警告系统是针对平稳的交通流量而设计的，当车速超过30km/h时启动。您只需选择所希望的车速和与前车之间的车距。通过安装在车辆前方的一个雷达传感器监测到前车减速时，车速自动调节,以适应前车的车速，保持与前车的车 9 距。如果车距警告系统没有起作用，而与前车的距离过近，系统会控制风挡玻璃下方的一组红色报警灯亮起并发出“哒、哒”“哒、哒”的警报声音来提醒驾驶员保持适当的距离。

4.1.4.1车距警告系统的工作过程

由安装在车辆前方的一个雷达传感器经过CAN网络把信息传给FSM前向感知模块，在经过CAN网络传给SRS安全辅助系统模块，最后由系统控制HUD抬头显示显示红灯数量同时通过喇叭发出声音来提醒驾驶员。

4.2在碰撞中控制约束系统的新功能

为了进一步提高安全性并减少碰撞造成的伤害，激光传感器还能够与其他车载技术相配合，根据碰撞的强度控制安全气囊和自适应安全带限力器。这项技术 就是随全新沃尔沃XC60一起推出的预备式约束系统(Pre-Prepared Restraints)。预备式约束系统在预防性安全系统(传感器)和保护性安全系统之间建立起了一种独特的联系。在发生碰撞时，约束控制模块控制约束保护系统展开工作。利用激光传感器提供的附加信息，约束控制模块可以根据碰撞的强度控制自适应安全带限力器，从而充分发挥出自适应安全带限力器在减少碰撞伤害方面的潜力。

与只能在车速30公里/时以下时起作用的城市安全系统不同，预备式约束系统在任何车速下都能发挥作用。预备式约束系统利用自适应安全带限力器中的一个烟火装置激活。这意味着如果碰撞强度低于预备式约束系统激活的阈值，城市 安全系统可以在预备式约束系统不激活的情况下起作用。4.3另外两种新安全功能

沃尔沃汽车公司还以两种可在危急情况下保持车辆稳定的新功能进一步巩固了其在安全性方面的领先地位。4.3.1 进一步完善的DSTC功能

为了使行驶更加稳定，全新沃尔沃XC60上的DSTC（动态稳定与牵引力控制）系统又实现了进一步的完善。DSTC可以计算司机预计的行驶方向与汽车实际行驶方向之间的偏差。同时，进一步完善的DSTC还能够计算车辆的侧倾率，监测逐渐累积的打滑情况。如果司机在转向时突然松开加速踏板，比如在驶离公路稍稍有些过晚时就可能发生这种情况。通过测量侧倾率，DSTC能够提前以更高的精度进行调节。在激情驾驶、车辆受有很高的侧向力时这一新功能的作用尤为明显。

4.3.2新的拖车稳定辅助（Trailer Stability Assist)系统改进了拖挂控制

新的拖车稳定辅助系统的作用是减缓车后拖挂时可能出现的摆动情况。在某些情况下，有可能诱发车辆蛇行的情况，而一旦出现这种情况司机将很难恢复控制。拖车稳定辅助系统与进一步完善的DSTC系统一起，通过减少一个或多个车轮的动力同时限制发动机扭矩来稳定车辆。在购买牵引杆时，拖车稳定辅助系统作为一种单独的主动式安全设备来销售。

5.结束语

说了这么多，其实主要的目的是希望大家能够消除以往对于汽车安全的错误认识，在选车、开车的时候能够正确的认识和使用这些汽车安全装置，同时改掉一些不良的驾驶习惯。只有这样，我们才能够畅享汽车带来的便利，一路驰骋，安全行天下。

［参考文献］ 1．张世荣《汽车概论》

汽车安全系统现状研究 第3篇

关键词：汽车线控制动系统；安全控制；技术分析

中图分类号： U462 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）26-158-2

0 引言

制动系统是汽车的重要组成部分，制动系统主要分为行车制动系统、驻车制动系统和应急制动系统，这些制动系统的构成对汽车的安全使用起到至关重要的作用。随着主动系统功能的不断进步，在生产中如何进一步促进汽车线控制动系统的安全性，是需要关注的问题。

1 汽车线控制系统概述

汽车线控制系统最早出现在上世纪末，该技术将汽车电子技术和网络通信技术结合，提升了汽车的自动化水平，促进汽车技术的进一步发展。在汽车线控制系统中，主要包括EHB系统、EMB系统等。

1.1 EHB系统

该系统又称为电压制动系统，这些系统主要是对传统制动系统的提升，将电子控制系统应用其中，提升液压控制系统的结构和效果。在进行使用过程中可以将踏板传感器和电子控制器进行使用，踏板传感器进行控制信号的传输，并在信号传输过程中进行EUC的计算，对制动大小进行控制，从而保证制动质量。该系统在工作过程中相对安全可靠，噪音污染较少，系统元件在布置过程中技术较为简单，可以节省汽车设计空间，进一步促进汽车结构的合理安排。但是该系统在运行过程中存在一定的局限性，因为其运行需要制动液，处理不当容易造成制动液的泄漏，为汽车的使用带来安全隐患。

1.2 BBW系统

该系统带来技术领域的升级，其主要组成包括带有传感器的踏板、计算和控制踏板、电子控制单元和相应的独立制动模块。如图一所示为该系统制动示意图，在进行工作的过程中驾驶员一旦踩下制动踏板，传感器就会将制动力检测出来，并通过测算将制动力进行控制，然后通过执行装置将指令进行传达，四个相应独立的制动模块开始工作，实现整体制动。BBW系统在技术方面取得一定的提升，可以智能的对路面情况进行判断，将路况、车速等情况与驾驶员情况相结合，及时进行制动操作，防止出现更大的危害。BBW系统使得传统车辆结构得到简化，制动相应的时间明显缩小，同时制动系统相互之间不产生影响，降低了相互之间的反映时间，具有简单易操作的特征。

2 汽车线制动系统模式分析

2.1 故障分析

故障模式及其危害性是需要关注的问题直接影响汽车使用的安全性，对故障进行研究可以进一步提升故障产生原因，对其产生的影响进行分析，及时找到应对方法，进一步减少故障的发生，找到应对方法。在进行故障模式分析的过程中可以根据严重程度将故障进行分类，并根据故障产生原因在设计中进行改进，减少或者消除故障缺陷。

通过表中对故障危害等级的划分，可以按照故障发生的不同概率对设计和制造进行控制，尽量防止故障的出现。同时，需要根据原件和产品产生危害程度的不同，提出相应的质量要求，增加保护和检测报警装置，进一步保证技术的安全性。

2.2 制动失灵分析

制动失灵模式主要是指在进行制动的过程中制动系统出现没有反映或者是制动迟缓的情况，造成制动无法完成，减速失败。一般来讲出现在这种现象的原因包括制动系统内部接线失灵、踏板传感器接触不良、ECU硬件出现故障等。根据发生事故的严重程度可以进行具体划分，如表2所示：

制动失灵对汽车影响较大，因此需要结合施工故障发生的概率和情况对系统进行维修，发现不符合技术的原件进行及时的更换，避免出现严重事故。

3 汽车制动系统安全控制技术创新

3.1 车用电源系统

42V供电系统是进行系统开发的基础，BBW制动系统也需要电源，传统12V电源本身电压较小，使得驱动力存在不足，因此需要提升制动器的动力。而42V电源可以很好地解决动力不足的问题，防止紧急制动中出现电量储备不足的情况，并且将绝缘等进行良好的处理，防止因为腐蚀造成的线路接触不良，进一步提升控制动系统使用安全性。

3.2 实时容错控制系统

该系统可以有效解决BBW系统中因为地面接触碰撞造成的线路问题，防止出现线路电子信号传输失败的情况。同时，对于BBW系统中的可靠性分析和故障树分析意义重大，进一步提升数据分析的准确性，防止出现危险事故。因此实时容错系统的使用可以进一步降低BBW系统的成本和空间问题，简化设计。

3.3 高速车载协议控制系统

在汽车使用中需要关注安全性，保证数据传输的安全，需要结合高速可靠的车载网络协议。构建整体的实时控制系统，保证程序的严格管理和数据的定时刷新，维持数据的及时性。在进行车载网络协议的构建中需要进行严格的要求，满足数据传输安全性的需要同时关注数据传输的效率。

4 结束语

综上所述，汽车线控制动系统安全控制技术应用需要结合电子技术，提升系统的智能性，重视制动效果，减少布线，提升制动系统可控性，现阶段的生产来讲，利用新型设备可以进一步提升生产技术，满足人们对汽车使用安全性的要求，提升去汽车的安全性能，从而保证汽车线控制动系统的可靠性。

参 考 文 献

[1] 彭晓燕.汽车线控制动系统安全控制技术研究[D].湖南大学，2013.

[2] 段飞.汽车线控制动系统安全控制技术的应用[J].科技传播，2016，11：217-218.

[3] 卜雷.试论汽车线控制动技术及其发展[J].湖南农机，2014，01：73-74.

[4] 蔡军军.汽车线控制动系统的工作原理及关键技术探究[J].企业改革与管理，2014，06：175.

汽车安全技术的研究现状与展望 第4篇

1、防抱死系统。

在汽车主动安全技术当中, 所谓的防抱死系统简单来说就是指用于防止汽车抱死事故发生的一项主动安全技术, 这项技术通常作用于汽车运行的实时状态下, 它可以通过汽车的实际运行状态及时的感知和判断汽车车轮的轮动轨迹和运动趋势, 一旦发现隐患或有突发状况也可以迅速的作出反应并进行调节。

2、电子稳定系统。

电子稳定系统集合了驾驶者疲劳检测功能、距离控制功能周边环境功能、刹车助力功能、汽车限速功能、汽车综合稳定性控制、汽车轨道设置功能以及汽车轨道偏离警示功能于一体, 也正因为电子稳定系统的多方面功能才更能保证汽车运行实时状态下的运动稳定性, 从而减少交通事故发生的安全隐患。

3、电子制动力分配系统。

在汽车主动安全技术当中, 电子制动力分配系统的作用也是无可替代的, 电子制动力分配系统的工作原理比较复杂, 该系统在工作时所借助的最重要的电子工具就是计算机, 通常在汽车运行的过程中, 汽车的每个车轮周边的环境都有一定程度的差异, 这就造成了每个车轮运动过程中所承受的不同程度的摩擦力, 这也就会给汽车的安全性带来威胁, 而电子制动力分配系统的安装就可以很好的调控每个车轮的在不同摩擦力影响下的刹车性能, 然后再通过对实时调控数据进行分析并提出合理的制动力分配方案, 这样就可以有效的控制汽车前后轴刹车制动的分配比例, 也可以提升汽车的安全性能, 降低风险与事故的发生频率。

4、汽车牵引方向控制系统。

汽车牵引方向控制系统进行工作时, 首先会通过传感器感应到汽车运动过程中汽车运行的实时状态及信息, 再根据具体信息的变化幅度调节汽车行驶时的刹车、加速及减速情况, 如果汽车运行实时状态下的感应信息偏离一般的标准安全数据, 那么汽车牵引方向控制系统就会及时的对汽车车轮的运行进行自动的调节, 从而使汽车的行驶路径方向得到合理的修正。

5、汽车防滑转系统。

汽车防滑转系统技术区别于其他主动安全技术的最重要的一点就是它的运行必须以防抱死系统为基础, 汽车防滑转系统的主要是借助电子传感器感应和判断汽车运行时各个轮胎的转速, 一旦轮胎转速出现不协调的状态, 该系统就会作出刹车、或降低档位的即时反应, 以免汽车车轮发生滑转后造成汽车事故。

二、汽车被动安全系统

汽车被动安全技术往往作用于交通事故发生的同时, 安全带、安全座椅、安全气囊等一些汽车配置都属于汽车被动安全技术。安全带系统又可以分为两个部分, 一个部分是安全带预紧装置, 一旦事故发生就会有专门的感应设备感应到事故的碰撞信息, 此时安全带预紧就会自动启动收紧;另一个部分就是安全带拉力控制器, 这个装置的主要功能就是在事故的碰撞结束后松开安全带。

三、汽车安全技术的的未来发展策略

关于汽车安全技术的未来发展策略制定, 首先要明确影响汽车安全技术的核心技术内容, 即为安全电子技术。国际汽车行业内高新安全电子技术的应用与研究水平总是高于国内, 而这也正是国内汽车行业汽车安全问题遭遇现实困境的最重要原因。因此, 我国汽车行业必须开拓视野的前瞻性, 还要充分考虑国情和行业内部的具体特点, 在汽车安全技术的研发方面制定合理、科学的发展战略, 以追求国内汽车产业更长远的发展目标;其次, 汽车主动安全技术和汽车被动安全技术的研发路线也应该遵循汽车产业化的发展需求, 最终达到人车路一体化的高新智能车辆安全控制技术;此外, 汽车产业、交通运输业以及电子信息产业的协调发展与相互融合也是推进汽车安全技术研发与进步的一个重大契机, 这三个领域的充分结合也可使这三个产业共同发展、互利共赢。

四、结语

综合上述关于汽车安全技术现状与发展的探究与剖析, 我们可以看出, 当下汽车行业汽车的安全技术已经成为影响我国交通运输业安全发展的关键环节, 虽然汽车安全技术在我国汽车产业中的研究与发展遭遇了现实的困境, 但安全问题仍然是汽车交通发展的主题, 因此汽车安全技术的研发也必须在不断的试炼中进步, 并向着更好的方向寻求新的进步与发展, 这样才更有利于我国汽车产业与交通运输业的繁荣。

摘要：汽车安全问题很大程度上取决于汽车的安全技术, 而汽车的安全技术主要包括汽车主动安全技术和汽车被动安全技术这两部分的内容, 因此, 汽车主动与被动安全技术的研究无疑成为了广大汽车安全技术研究人员所要面临的一个重要课题。本文通过对汽车安全技术中关于汽车主动安全技术和汽车被动安全技术方面的具体内容进行了深入的研究和讨论, 并针对汽车安全技术在当今时代的发展现状作出了具体分析, 最后提出了关于汽车安全技术进一步的发展展望, 希望可以为我国汽车安全技术的研究和汽车交通产业的更好发展带来新的指引和思路。

关键词：汽车主动安全技术,汽车被动安全技术,研究现状,未来展望

参考文献

[1]王兴祥.汽车安全技术的研究现状及展望[J].科协论坛 (下半月) , 2013, (6) :60-61.

[2]贾传珍.中国汽车安全技术的现状与展望[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2013, (32) .

汽车安全控制系统研究初探 第5篇

1 汽车安全控制系统定义

主要是指通过对传感技术和现代信息技术的充分运用, 将驾驶员的感知能力扩展, 以获取包括障碍物距离、行人、车速等在内的外界信息, 并向中央的控制系统传递。通过获取车况和路况等综合信息, 中央系统对是否构成安全隐患进行判断。一旦构成了安全隐患, 则自动进行报警, 并进行主动避让控制, 在两者都无效的情况下, 自动实施呼叫救援。既通过三个方面的控制, 事前预防、事中控制和事后评估, 将事故的伤害度和发生率最大限度的降低。其中事故前的控制包括行驶状态、预警状态和避撞状态三种状态, 事故中的减轻伤害包括预碰撞状态和碰撞状态两种状态。汽车安全控制系统主要包括避让控制、自动启动巡航控制系统, 以及呼叫救援、事故后评估和行人及乘员保护系统。

2 按安全状态划分的系统

将车辆行车的安全过程, 依据车辆运行的状态, 分为六个阶段:即安全行驶, 出现危险、预碰撞和避撞、碰撞和处理事故。在不同的阶段, 有不同的系统功能与之相适应。

2.1 安全行驶阶段

满足巡航控制需求是此时系统的目标, 要求能控制车辆纵向运动状态, 促进其对自车的某种运动状态自动维持, 或者是和前方的目标所保持距离适中。

2.2 出现危险阶段

一旦出现危险, 预警装置就会自动启动。要求采用多种途径的控制方式, 例如, 根据不同的危险程度, 所给予的预警信号也有所不同, 以实现对不同经验和疲劳程度的驾驶员不同的警告。

2.3 避撞阶段

在这个阶段, 对于危险, 系统已经探测到。系统在驾驶员没有实施任何有效行动的情况下, 会采取自动的驾驶行为, 避撞阶段相比于巡视控制, 所面对的是更加复杂的工况。一旦前方或者高速汽车行驶阶段有紧急情况发生, 系统就会进行有效制动。并对安全设施进行动态的调用, 在保证自车安全的基础上, 规避发生各类安全事故。

2.4 预碰撞阶段

系统在这个阶段, 已经预测到会不可避免的发生碰撞时, 会处于一种临界状态。并对主动安全系统信息进行共享。为了后续的阶段做好准备, 该被动安全设备将进入预警状态。

2.5 碰撞阶段

在此阶段, 为了能有效保证行人和乘客的安全, 需要有效实施被动安全设施。

2.6 事故后处理阶段

在发生事故时, 为了将事故伤害度降到最低, 营救是非常重要的一种措施。在这个阶段, 需要综合评估系统所反馈的信息, 并准确判断事故的严重程度。同时, 系统能对120、110等报警台自动发出呼救, 将事故的详细信息, 如事故的大小、时间和地点等进行发送, 为后续的救援工作提供方便。汽车安全系统根据以上各个阶段的要求, 包括主被动综合控制、判断行车安全状态、感知和处理汽车信息、建立车辆动力学模型, 以及控制执行等各个关键技术,

3 汽车主被动安全集成控制系统总体结构方案

控制系统的总体方案, 详细的规划了被动触发控制系统和避撞控制系统, 因为具有较多控制对象, 无法一一详细列出。总体来讲, 该系统具有以下三个部分的工作流程:探测、运算和执行环节。探测的完成主要是依靠车载传感器系统, 由中央处理器完成运行, 由不同的主被动安全系统实施完成执行。中央控制器结合不同的安全状态, 将不同的控制指令发出。主要包括:控制速度, 控制车身的稳定, 对行人和乘员实施保护, 控制事故后续设备。系统主要包括以下的控制执行器:对于央控制系统的控制要求进行响应的节气门执行器, 为保障危险碰撞的气囊点火机构, 以实现对保护行人和乘员安全的目的。本文对于发动机罩盖弹起机构和行人碰撞安全气囊进行了集成, 提供了更全面的功能, 主要为了更好的保护行人安全。系统的核心部分, 则是用以准确判断系统的安全状态。是后续各种控制的基础。它主要是借助于系统获取信息的能力, 来判断各个安全状态, 并实现对系统的控制。在主被动集成中, 信息的融合共享发挥着非常关键的作用, 包含了诸多的子系统, 各个系统之前密切协作。

4 结语

本文重点对汽车主被动安全集成技术前期实施方案进行了研究, 下一步将对技术框架进行规范, 将总的发展思路提出。以提供一条综合途径, 解决道路安全问题。因为主被动集成汽车安全控制系统具有一定的前沿性和复杂性, 在今后工作中, 还有待于研究一些具体的技术细节。以期为汽车的安全运行提供保障。

摘要：随着经济的飞速发展和人们生活水平的提升, 汽车的安全问题已经引起了社会的广泛关注。本文立足于国内外最新的集成安全技术, 在传统的主被动安全技术的基础上, 将一种新的汽车主被动安全集成控制系统提出, 并对汽车主被动安全集成控制系统总体结构方案进行了设计。

关键词：汽车安全,控制系统,概念,分类,设计

参考文献

[1]彭晓燕, 章兢, 陈昌荣.基于RBF神经网络的最佳滑移率在线计算方法[J].机械工程学报.2011 (14) .

[2]彭晓燕, 陈昌荣, 章兢.电子机械制动系统的滑模控制研究[J].湖南大学学报 (自然科学版) .2010 (08) .

汽车安全系统现状研究 第6篇

关键词：电动助力转向,控制策略,控制器,稳定性

引言

随着经济和汽车电子技术的发展, 人们对汽车行驶的安全性、操纵稳定性、驾驶的舒适性以及节能环保性提出了更高的要求。同液压助力转向系统相比, 电动助力转向系统 (electric power steering system, EPS) 既节能环保, 又能满足人们对汽车操控性日益苛刻的要求。因此对汽车电动助力转向系统的研究具有更加积极的现实意义。

本文对电动助力转向系统的基本结构和工作原理进行了介绍, 对目前的助力控制、回正控制、阻尼控制等控制策略进行了分析, 对控制器和电动助力转向系统的稳定性进行了分析, 并对电动助力转向系统的发展趋势提出了一些展望。

1、汽车EPS系统的基本结构和工作原理

汽车电动助力转向系统 (electric power steering system, EPS) 主要的组成包括电子控制单元、转矩传感器、蜗轮蜗杆减速机构、助力电机及离合器和各传动轴, 机械转向器为齿轮齿条转向器。汽车EPS系统的基本结构如图1所示。

当驾驶员操纵转向盘进行转向时, 传感器把所检测到的转向盘转矩信号, 转角信号, 车速信号, 点火信号和发动机转速信号等各类信号传给ECU处理, 根据传来的各个信号ECU可以确定车所处的工况, 通过转矩信号进行助力控制, 通过车速信号进行路感控制, 助力电机输出这一工况下的助力转矩, 通过减速机构进行减速增扭后并在齿轮齿条转向器上再次放大转矩, 实现转向助力作用。当转向盘转矩增大时, 增加电机助力转矩来保证转向的轻便性;当车速较高时, 减小助力转矩以获得较好的路感。

2、汽车EPS系统的研究现状

2.1 控制策略的研究

现代控制理论的研究与应用已涉及各个领域, 国内外研究学者已经尝试将各种先进的控制理论应用于EPS系统助力控制、回正控制、阻尼控制的研究。

2.1.1 助力控制的研究

在汽车EPS系统控制策略的研究中对助力特性的研究最早, 它影响着系统的转向轻便性和路感。合肥工业大学对转向系统模型的建立采用了多刚体系统动力学的方法, 在这基础上对模型进行数值求解, 在助力控制时应用模糊神经网络结合PID控制的方法, 提高汽车在转向时的灵敏性和轻便性[1]。大连理工大学提出了EPS系统的一种控制方案, 并且进行了在不同的车速的状况下汽车转向的台架实验, 结果表明采用这一控制器可以完成EPS系统的所要求的助力控制[2]。北京理工大学对EPS系统各个部分的数学模型进行建立, 利用Matlab/Simulink进行仿真模型的建立, 对EPS系统的两层控制策略进行设计, 上层控制策略是利用补偿控制和助力控制来对目标电流进行控制, 下层控制策略是利用PID调节器来对目标电流进行控制。分析结果说明构建的控制策略不仅可以提高转向的动态效果还可以使转向更加轻便[3]。

上海交通大学分析了电动助力转向系统的操纵性能及其一些不确定因素, 研究出一种双层控制器, 并进行一系列的仿真试验, 结果表明所提出的内外环双层结构控制器比传统的单层结构的PID控制器更能满足电动助力转向系统对操纵稳定性能要求, 具有一定的理论价值和实用价值[4]。重庆大学建立的电动助力转向系统数学模型是包括轮胎模型的, 并且在模型的基础上, 控制目标分别是电机的助力力矩输出的波动、系统的鲁棒抗干扰性能和方向盘给驾驶员的“路感”。并且对系统的增广被控对象矩阵和状态空间方向盘都进行了建立, 最后求解出了鲁棒控制器通过H∞鲁棒控制理论[5]。长安大学经过研究对助力特性曲线的三个特征值进行了确定, 通过实验数据对变车速下的车速感应系数完成拟合, 设计出的助力特性曲线是直线型的, 通过输出的助力电流可以满足系统转向时的助力要求[6]。

2.1.2 回正控制的研究

回正控制不仅可以使转向盘准确迅速地回到中间位置, 还能够使转向系统的回正性能得到优化。回正性能的完成是通过回正力矩;轮胎回正力矩, 车轮外倾角, 主销内倾角等都是回正性能的影响因素。重庆大学根据路感强度的表达式以及运用伯德图进行频域分析, 来制定比例微分助力的控制策略, 结合车身侧倾的三自由度汽车模型和轮胎模型, 建立分析电动助力转向特性的仿真模型, 并根据高速回正性, 转向轻便性来进行方向盘撒手和方向盘正弦输入的仿真试验, 以及在不同的车速和不同的转向盘转矩输入下控制参数的变化规律[7]。

清华大学在科研组已有的电动助力转向控制策略的基础上来进一步的进行完善和改进, 解决了电动助力转向系统控制器在匹配和装车实验过程中遇到的问题, 进行了对相位补偿方式的分析, 采用了基于实际微分的相位补偿策略来提高系统的综合性能, 并对回正控制进行了研究以及进行了对撒手回正工况的算法设计[8]。吉林大学提出一种无转向盘转角传感器的主动回正控制方法, 以软件的形式施加到EPS系统的控制程序当中, 来实现不需要附加的系统元件就可以改善汽车回正性能的目的。最后进行的实车试验结果说明所提出的控制方法能够满足回正性能的要求[9]。重庆理工大学通过simulink建立非线性的动力学模型进行电动助力转向系统特性的研究, 转矩和转角制定死区控制是通过转向盘的检测来实现的, 然后提出了综合控制策略, 进行仿真分析之后结果是提出的控制策略不仅可以使转向轻便, 高速行驶时稳定, 而且还可以使高速时回正超调以及低速时回正慢这些问题得到处理[10]。沈阳理工大学利用传统的PID控制技术与模糊控制技术相结合, 设计出符合电动助力转向系统的模糊PID控制器。经过分析表明所设计的回正控制策略的有效性, 而且还表明加入回正控制后可以让转向盘回正更加迅速, 使达到稳定状态的时间更短[11]。

2.1.3 阻尼控制的研究

阻尼控制是EPS系统针对汽车高速直线行驶稳定性、减小路面冲击对转向盘的影响而采用的一种控制模式。长安大学建立了电动助力转向系统的Simulink仿真模型其中包括助力控制模型和回正控制模型。结果说明加上电动助力转向模型的汽车能够提高操作稳定性和灵敏性;系统使用模糊控制策略比使用PID控制策略的反应时间更短, 灵敏度更高, 并且加入回正控制避免了在中间位置附近的摆振, 使得方向盘能更快地回到中间位置[12]。重庆交通学院进行了电压控制方式以及电流控制方式的比较, 结果表明电流控制方式优于电压控制方式, 进行了基于电流控制方式的助力控制, 回正控制, 阻尼控制[13]。

武汉理工大学设计了转角传感器用于回正控制;设计了电动助力转向系统的控制器;设计了电动助力转向系统的试验台是关于直流电机进行路面阻力的模拟;设计了电机阻力模拟曲线是关于回正控制和阻力控制的, 进行了阻力加载;完成labview的实时数据采集系统的开发[14]。武汉理工大学在MATLAB/simulink里建立起EPS各个系统以及整个系统的控制策略的仿真模型分别使用PID控制和模糊控制的方法, 经仿真后分析在输入了各个信号后, 控制器的不同参数对系统的反应。最后证明所应用的控制策略是有效的[15]。中北大学经过助力控制、阻尼控制和回正控制, 来确定目标电流, 进行仿真分析后将得到的实验数据和实际情况相比较的误差较小, 能够得到良好的转向轻便性并且让驾驶员得到比较好的路感[16]。汽车EPS系统控制过程如图2所示。

2.2 控制器的研究

控制器是EPS系统的核心, 是EPS系统能够实现助力控制的关键控制部件, 其性能会影响到整个EPS系统的控制性能。吉林大学综合分析了一些控制方法的控制量度以及使用的条件;并对侧向加速度和车速对电动助力转向系统的影响进行了分析, 还设计了EPS系统的比例控制系数, 并将其拟定成随着侧向加速度和车速的增加而相应递减的函数, 以此用来提高转向盘力特性。最后实现硬件电路的设计, 程序的编写以及相关的试验, 并取得良好的试验结果[17]。重庆大学设计开发电动助力转向系统的软件和硬件, 在电动助力转向系统的试验台上进行验证, 结果表明所设计的电动助力转向系统的硬件和软件的正确性, 并且证明所选择的控制策略的有效性[18]。

天津职业技术师范大学将Freescale微控制器MC56F8346来作为主控芯片, 开发了EPS系统控制器, 设计了关于转矩、车速、电流等信号的采集电路及驱动电路, 并对控制器进行转向助力试验, 试验台上的试验说明开发的控制器具有动态响应快, 静态功耗低, 助力特性平滑等优点, 并且可以满足EPS系统对控制系统的要求[19]。天津职业技术师范大学还设计了关于直流无刷电动机的电动助力转向系统控制策略及助力特性, 设计的转矩控制策略是关于助力电机, 开发了基于Freescale微控制器MC56F8346的汽车电动助力转向系统控制器, 并且在试验台上进行了转向助力试验, 试验结果表明所设计的控制策略的有效性[20]。

2.3 稳定性的研究

汽车EPS系统稳定性的影响因素包括助力控制、回正控制等控制策略的研究以及控制器等硬件的研究。湖南大学建立整车模型是通过ADAMS/Car来实现, 将建立好的模块与MATLAB控制系统进行联合仿真, 仿真分析结果说明所建立的模型是正确的, 并将设计的控制策略对汽车操作稳定性的影响进行了分析[21]。大连交通大学进行了电动助力转向系统的电子控制系统的设计, 在控制的过程当中使系统依据转矩信息和PID控制策略信息的相结合, 解决了内部信息的优化和融合这些问题, 最后把所建立的电动助力转向装置通过试验台进行不同的性能的测试。结果是建立的电动助力转向系统性能稳定, 能够很好地改善方向盘转矩的输出在不同的车速下, 而且还增加转向的轻便性和灵活性[22]。

在国外应用一个Takagi Sugeno模糊是用来代表一个EPS系统的非线性行为, 为EPS系统在非线性约束和饱和控制输入的情况下, 稳定的条件下提出的线性矩阵不等式 (LMI) 。仿真结果表明, 饱和的约束控制可以稳定闭环EPS系统, 为非线性摩擦提高了一个稳定的驱动[23]。还提出在EPS中应用六相位感应电机位置模糊控制, 实现有效的位置置换。即使处于故障工作模式下, 也可以有效地工作。最后试验结果表明该研究对EPS控制器开发具有控制作用[24]。还有对减振控制策略进行探讨, 提出了电机驱动电路的设计来检测传感器以及控制信号, 基于对常规辅助算法的研究提出了一个新的EPS策略, 台架试验的结果表明该控制策略的有效性和灵活性[25]。还提出一种控制策略, 可以快速地响应辅助转矩, 建立绝对适应建模误差和参数的不确定的控制策略, 控制策略的优点是不用对不同的算法进行参数变化的调整以及切换, 对控制系统进行了简化, 这一控制策略不仅降低了成本, 还提高了系统的性能和鲁棒性[26]。

还设计了基于LQG控制的一种新型主动转向系统, 该系统的优点是较好的系统鲁棒性能和鲁棒稳定性, 这样就能够很好地克服关于转矩传感器的量测和路面的干扰等不同的影响, 让驾驶员可以获得良好的路感[27]。还提出了EPS系统的简化的运动方程, 一个最佳的离散时间控制器使用LQR和Kalman滤波技术设计与实现的系统模型曲线提供一种新的驾驶员的转向。此外, 消除了驱动扭矩传感器在力学性能方面的影响。MATLAB/Simulink仿真Control Desk联合结果进行比较和分析, 得出一个非常很好的对应关系, 车辆实测数据证明了所提出的控制策略是有效的[28]。一种新的基于扭矩控制器 (SAT) 的设计是为了弥补EPS系统的不足, 通过实证验证了轮胎模型 (MF) , 补救的办法是新的控制策略基于SAT的和正弦输入下的仿真评估。为了进一步地验证实车控制器的性能, 在一个的EPS系统进行正弦输入, 仿真和试验结果表明该控制器可消除转矩增量的突然关闭而引起的EPS的可行性[29]。还提出了以转向盘转矩作为控制目标的控制策略, 这种控制策略调节方便, 设计灵活能够根据驾驶员的要求进行灵活设计[30]。

3、汽车EPS系统的发展趋势与展望

EPS系统是一种机电一体化的新一代汽车转向系统。本文对汽车EPS系统的发展趋势主要集中在助力电机结构方面和控制策略优化方面。在助力电机结构方面, 助力电机是电动助力转向系统的执行元件, 其特性直接影响到控制的难易程度和驾驶员的手感。电动助力转向系统普遍采用成本较低的直流有刷电机, 采用机械式换向方式, 电机额定功率小, 内部电刷易磨损、可靠性低。无刷直流电动机采用电子换向, 低转速、大转矩、振动噪声小、重量轻, 可靠性和效率高。因此开发适合电动助力转向系统使用的低成本的直流无刷电机是今后助力电机的研究方向。

在控制策略优化方面, 现代控制理论的研究与应用已涉及各个领域, 国内外研究学者已经尝试将各种先进的控制理论结合传统的PID控制应用于EPS系统的研究, 如模糊控制、遗传算法、神经网络控制等, 而研究最优的抑制电机转矩波动的控制方法、如何获得良好的路感等方面将是未来控制策略研究的重点, 进一步优化和完善EPS系统操纵稳定性、动态性能等。在控制器设计方面, 故障检测电路设计的少以及故障检测范围比较窄, 因此需要在硬件和程序上加以完善和优化。

4、结论

汽车安全系统现状研究 第7篇

随着高速公路的迅速发展和车速的提高以及车流密度的日益增大, 为了保证行车安全, 汽车制动器的可靠性就显得日益重要, 刹车片摩擦性能的好坏对其可靠性起了关键作用, 而制动器摩擦试验机可以很好地检测刹车片各种性能指标, 其测试系统性能对其检测结果有很大的影响。因此, 汽车制动器摩擦试验机测试系统就应运而生了[1]。而国外对于它的研究已相对成熟, 特别是美国、德国、日本等 国家, 测试系统 方面的技 术较为先进。

尽管测试系统具有快速、准确、稳定等优点, 但同时也具有很多缺点, 比如不能代替手工测试; 手工测试比自动测试发现的缺点更多; 对测试品质依赖性很大; 测试自动化不能提高有效性; 测试自动化可能会制约软件的开发; 由于自动测试比手动测试更脆弱, 所以维护会受到限制等。因此在汽车制动器摩擦试验机利用中, 为了提高其有效利用率, 对系统进行检测与控制是非常必要的[2]。

1 制动器摩擦试验机概述

制动器摩擦试验机是测定和分析制动器性能及品质的试验装置。制动器生产企业要求试验台系统能够检测制动器的各种性能, 具体测试项目为: 制动器效能试验; 制动器热衰退及恢复试验; 制动衬片、块磨损试验; 在试验过程中需要进行制动器噪声的测定; 试验过程中温度的同步测量和记录; 输入管路压力和输出制动力矩的关系的记录; 制动时间和输出力矩的关系记录等工作。试验台系统同时适用液压和气压系统驱动的鼓式、盘式制动器, 运用成熟可靠的机电设备和自控技术, 使系统运行安全、稳定、可靠; 利用国内标准化的制动器试验模式, 建立各类测试模板, 为企业产品分析、预测和决策管理提供信息支持, 并具有数据报表和测试诊断的友好界面, 提供数据接口, 需要时可以并入企业的CIMS系统[3]。

目前, 国内制动器摩擦试验机的研究存在以下几个问题:

1) 台架的设计结构上仍为小样实验, 从刹车片成品上取下一块进行研究, 虽然操作简便、快捷、可重复检测, 但是小样实验无法反应整个刹车片成品的性能。

2) 测量仪器多采用基于模拟技术的记录仪如电压式记录仪、电流式记录仪, 甚至是人工读数。这种方式的摩擦磨损测试往往出现误差甚至是错误结论。

3) 对于采集的数据管理研究过于局限, 对以ADO技术为基础, 实现微软Access的数据访问等方面的研究还不够深入。

2 国内外研究现状

国外对车辆制动器摩擦衬片性能研究和检测发展的比较早, 从70年代开始, 已经开始使用现代设计方法取代传统的设计方法, 如计算机数字仿真、优化设计、可靠性设计、CAD/CAM/CAE等。美国密歇根大学的学者们在70年代初, 就将计算机模拟技术应用在汽车制动动态过程研究中。从90年代起, 国外就不断地开发摩擦试验台测试系统。FAST ( feiction assessment screening test的缩写) 摩擦试验机是美国福特汽车公司研制的专门评价制动衬片和离合器摩擦面片的摩擦磨损性能的试验机。其主要功能是研究测定摩擦系数与温度、压力的关系, 增加某些附件后也可用于研究与速度的关系; 还可以用于研究静摩擦、衰退特性、残余拖磨等。它主要通过压力传感器将最大夹紧力转换成记录仪的电信号进行数据采集。在X-Y记录仪上测量结果, 在不同的试验中记录纸的x、y坐标代表不同的物理量[4]。

图1为FAST摩擦试验机外形。

美国LINK公司制造, 1958年由美国汽车工业工程师协会 ( SAE) 作为制动衬片品质控制的测量设备-Chase摩擦试验机, 目前使用比较广泛。它通过调节气压和垂直加载, 经伺服阀控制下压力。测力杠杆经压力传感器, 输出摩擦力信号。而且, 随着计算机的广泛应用, 其试验程序包括试验参数的选择、程序的执行和处理, 测试结果的分析和数据的录等, 均可用微机来控制。

另外, 由德国ATE-TEVES与ERICH. KRAUSS研制的Krauss摩擦试验机 ( Krauss试验机) , 具有优良的模拟性和数据重现性, 试验简单快捷, 经济可靠, 是摩擦材料试验的权威性试验设备。原理图如图2所示。

我国传统的摩擦试验机是基于传统的测控系统理论, 测试方法为不连续测试法, 如试验前后称重、测定体积变化等等, 测量仪器多采用基于模拟技术的记录仪如电压式记录仪、电流式记录仪, 甚至是人工读数。模拟监测系统的自动化程度低, 结构复杂, 随后出现了数字化的测量仪器代替模拟仪器的数字化检测系统。随着计算机的普及, 计算机辅助分析在摩擦试验机中获得越来越多的应用。数字化检测系统是将来自传感器的微弱信号经过信号调理电路的放大和预滤波后标准的模拟电压或电流信号, 送入计算机的数据采集卡进行采样、A/D转换后, 存入计算机中进行运算分析和处理, 以适当的形式输出、显示或者记录测量结果。这种试验机多采用“传感器+信号调理+数据采集卡+虚拟仪器”的基本形式, 信息利用率大大提高, 可以实现在人工最少参与的情况下, 按照预先编辑好的测试程序完成测试任务。系统一旦正常工作, 各种操作一般可以自动完成, 可实现长时间定时或不间断的动态测试。2003年, 中国科学院合肥智能科学研究所研制了一个汽车制动器惯性试验台, 可测量各种模拟工况下的制动初速度、制动压力、制动力矩、制动鼓 ( 盘) 温度、制动衬片 ( 块) 温度、制动时间, 并显示或打印各种需要的曲线和图形。国产试验设备有武汉材料保护研究所开发的MD240定速试验机和吉林大学机电设备研究所研制JF系列等, 以测试摩擦材料性能为目的, 已作为我国评定衬片材质和摩擦性能的标准样机之一[5,6]。图3为MD79多用途摩擦试验机原理图。

3 测试系统组成

3. 1 传感器

基于汽车制动器摩擦试验机要检测的性能参数, 通常选择压力敏和力敏传感器、位置传感器、速度传感器、加速度传感器和热敏传感器。

传感器受线性度、灵敏度、迟滞、重复性、漂移等参数的影响, 在制动器摩擦试验时需要合理的选择。目前最新的传感器-光纤传感器, 如图4。将来自光源的光经过光纤送入调制器, 参数与进入调制区的光相互作用后, 导致光的光学性质发生变化, 称为被调制的信号光, 再过利用被测量对光的传输特性施加的影响, 完成测量。其灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化, 将会被广泛应用在汽车检测领域。

3. 2 数据采集卡

数据采集[8,9] ( DAQ) 是指从传感器和其他待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集非电量或者电量信号, 送到上位机中进行分析和处理。

在汽车工业现场进行检测, 安装很多的各种类型的传感器, 如压力的、温度的、流量的、声音的、电参数的等等, 受现场环境的限制, 传感器信号如压力传感器输出的电压或者电流信号不能远传或者因为传感器太多布线复杂, 就会选用分布式或者远程的采集卡 ( 模块) , 在现场把信号较高精度地转换成数字量, 然后通过各种远传通信技术 ( 如485、232、以太网、各种无线网络) 把数据传到计算机或者其他控制器中进行处理。这种也算作数据采集卡的一种, 只是它对环境的适应能力更强, 可以应对各种恶劣的工业环境。

如果是在比较好的现场或者实验室检测, 如学校的实验室, 可以使用USB/PCI采集卡。和常见的内置采集卡不同, 外置数据 采集卡一 般采用USB接口或1394接口。

3. 3 Labview 图形窗口

Labview[10,11,12,13,14]是美国NI公司实现虚拟仪器 ( virtualinstrument-VI) 技术的G语言。图形化编程开发平台的特点是基于通用计算机等标准软硬件资源平台, 实现构建灵活、层次体系明晰、功能强大且人机界面友好的测控系统, 因此在国内外 许多测控 应用中被 广泛采用 虚拟仪器 ( virtual instrument) 是基于计算机的仪器。计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。

通过传感器、数据采集卡和Labview虚拟仪器, 可以搭建简单的测控系统, 完成汽车制动器摩擦试验的基本操作, 广泛适用于学校、研究所等。

3. 4 Access 数据访问

汽车制动器摩擦试验, 其目的是为了收集刹车片的各种数据, 进行分析。由于在实际检测中将会得到大量数据, 为了便于管理, 可借助微软的Access数据库系统。但是Labview虚拟平台不能与其连接, 需要借助Lab SQL技术。

Lab SQL[15,16]是一个完全免费并开源的数据库访问工具, 它是一个由许多个VI组成的数据包, 可以像调用普通的VI一样来调用它。Labview本身不能直接访问数据库, 由于Labview提供了丰富的外部程序接口, 所以可以通过ADO ( activex data object) 、DAO ( data access object) 、ADO.NET等方法与数据库进行连接。

3. 5 Matlab 数据分析

MATLAB[17,18]是美国Math Works公司出品的商业数学软件, 用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境, 主要包括MATLAB和Simulink两大部分。

Simulink提供了一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。Simulink可以用来研究实际的动态系统, 包括电子电路、减震器、制动系统和许多其他的电子、机械和热力学系统。在Simulink中仿真动态系统要经过两个步骤: 1) 用Simulink的模型编辑器创建被仿真系统的图像化模型, 这个模型描述了系统中输入、状态和输出之间的函数关系; 2) 用Simulink在指定的时间范围内仿真动态系统, Simulink利用用户输入的模型进行系统仿真。

通过对制动器摩擦试验机建模, 利用Matlab中的Simulink软件包对制动器试验台的输出进行仿真, 得到响应曲线, 可以迅速准确地对采集的数据进行分析, 有较高的研究价值。

4 结语

运用汽车制动器摩擦试验机, 可以较为准确地检测汽车刹车片的性能指标。从目前的研究现状来看, 国外技术相对成熟, 大型化、智能化成为主流, 但其价格昂贵, 让很多国内研究机构望而却步。国内生产的试验台逐步走向市场, 但其检测的精度和稳定性还需提高。高校及研究所更偏向虚拟仪器的使用, 搭建虚拟平台进行检测。不论何种检测方式, 如何配合使制动器摩擦试验机检测系统精度高、运行稳定, 应是今后研究中需要注意的最重要的问题。此外, 无论是何种检测系统, 其必然要受到来自外部环境 ( 如温度、实际工况等) 的影响。因地制宜的选择检测系统硬件机构是未来应该认真对待的问题。

摘要：汽车作为一种现代交通工具, 其重要性毋庸置疑。随着汽车保有量的日益增多, 汽车的安全问题引起了社会的广泛关注。介绍了汽车制动器摩擦试验机工作原理及特性, 对其测试系统各种信号采集方式和数据存储方式的优缺点进行了总结及分析。为了解决目前信号采集误差大、数据不准确和系统稳定性不高等问题, 结合汽车制动器摩擦试验机测试系统的研究现状, 提出了诸多研究热点, 可为汽车制动器摩擦试验机测试系统研究与开发提供参考。

汽车安全系统现状研究 第8篇

能源紧缺以及环境恶化等问题的出现使得纯电动汽车成为当今汽车行业重点研究对象, 而动力电池作为其动力来源, 它的性能直接关系到整车的运行状态[1]。纯电动汽车的电池管理系统 (BMS) 主要负责监测动力电池的状态, 实时地将电池的电压、电流、温度等信息显示出来, 防止电池出现过充或者过放等情况, 合理管理管理电池工作, 以提高电池效率, 当出现问题或故障时, 向驾驶员发出警告。安全性是行车的首要条件, 所以保证电池的安全性是BMS的重要任务[2]。纯电动汽车的电池安全性主要保护电压保护、电流保护、温度保护等。电池在充放电状态及闲置状态时, 由于自身或者环境的原因, 可能出现电池电压、电流及温度超出正常允许范围, 这时就需要BMS可靠地对电池实施保护[3]。电池的安全管理单元 (SCU) 主要是保证动力电池组在正常工作范围内工作, 当电池电压、电流、SOC等参数超出电池安全范围时, SCU就要控制电池的工作状态以保证电池能够安全可靠地运行。

AMESim (Advanced Modeling Environment for Performing Simulations of Engineering Systems, 高级工程系统建模环境) 是由法国IMAGINE公司1995推出的主要用于机械、液压方面的建模分析软件, 后被LMS International收购, 该软件提供了一个系统工程设计的完整平台, 使得用户可以建立复杂的多学科领域系统的模型, 并进行仿真计算和深入的分析[4]。现主要应用于航空航天, 车辆、船舶、重工制造业等。

1 电池模型建立

锂离子电池具有高比能量、高比功率、无污染、寿命长、体积小等特点, 因此本文选用磷酸铁锂电池[5]。AMESim软件中有相应的电池模块, 可直接调用, 只需设置相应电池参数。如图1所示为SCU模块, 通过接收端口4的电压信号、端口5的电流信号、端口6的SOC信号以及端口7的温度信号, 根据设定的电池安全运行参数, 控制端口1、2、3的电流输出, 以确保电池系统的安全使用, 根据不同的工作条件, SCU将为电池提供最大容许电流。SCU利用电子传感器提供的数据, 如电压表检测的电池电压和电流表检测的电池输出电流) , 温度传感器和电池充电状态估计, 然后利用这些信息来计算能被电池接受的安全范围。本文锂电池模型设置为100个2.3Ah的小锂电池串联为一组, 然后10组并联。

根据整车结构在AMESim中搭建整个电动汽车仿真模型, 如图2所示, 主要包括工况模块、驾驶员模块、整车模块、整车控制器模块、电机模块、电池模块、电池安全管理单元 (SCU) 等。在此模型中, 驾驶员将按照工况所要求的速度发送驾驶指令。整车控制器在满足驾驶员需求的同时, 综合考虑电机能力和电池的安全限值, 并将相应的转矩发送给电机, 电机将按照控制器发送的要求力矩驱动车辆行驶。

2 参数设置

整车控制器试图满足驾驶员的操作意图, 但是电池安全管理系统则给出电池安全限制, 因此会限制相关输出。通过改变相关参数, 可以得到SCU对于不同的状况的安全处理。

参数设置为模拟4个工作条件, 如表1所示:

(1) 标准正常情况:最初的电池SOC值设置为90%, 以20℃的外部温度和电流限制, 是典型的高功率电池。

(2) 电池电量不足:将SOC设置在10%;

(3) 外界温度过低:将环境温度设为-20℃

(4) 规格较小的电池组:采用的是高功率型的电池组, 却使用了高能量电池的电压和电流的限值。

3 仿真结果分析

3.1 正常情况

当电池组在SCU正常工作范围内工作时, 可以发现整车处于较好的控制状态。如图3所示。当输入电流与所设置的电流限值相比, 还没有达到极限, 电池的尺寸是足够正常情况使用的 (20℃和最大充电状态) 。而且, 电池管理单元的瞬时限制是由电流范围的限制 (例如200s和300s之间) 或电压范围的限制 (例如900s-1100s之间) 。

3.2 充电不足的蓄电池

在NEDC工况测试时, 要求电池的能量能从工况开始, 直至工况结束, 电池安全策略要求低压限值保证电池不会过放电, 但是充电不足的电池就不会按照NEDC循环结束, 如图4所示, 整车控制器控制的车速最后并不会按照原定工况运行, 放电电流也逐渐趋于0, 电池电压无限接近电压下限值。电池安全管理系统在低电池处于SOC状态时, 会限制电压范围到0%SOC时的电池开路电压, 以避免电池过放电[6]。

3.3 环境温度低

环境温度是电池正常工作的一个基本保障, 低温环境则是一个典型的电池问题。因为在较低的温度下, 电池内部电阻升高和超电势较高, 从而导致电池的可用功率减小, 以及根据控制策略要求, 整车控制器可能无法满足驾驶员驾驶要求[7], 如图5所示, 当需要一个高加速度时, 电池可用的功率是不足以保证控制速度的。此外, 在郊区循环工况中, 可用功率不足以控制车速达到120km/h, 这由放电电流及电压值也可以看出。如图 (a) 所示, 在城市循环工况中, 当电池不能提供足够的功率时, 有4个加速度, 分别在130s, 325s, 520s和715s。由于电池温度太低, 为了防止欠压, 电池安全控制单元只能降低整车功率。

4 结语

作为电池的安全管理系统, SCU能够很好地保护电池在正常范围内工作, 根据不同的参数设置, 不仅可以看出SCU对电池安全作出的控制策略, 也可以看出整车控制器与SCU的协调工作。

摘要：动力电池作为电动汽车的动力来源, 它的安全性直接影响整车动力性能、经济性能以及安全性能。利用AMESim仿真建模软件, 建立了电池安全管理单元及策略, 研究分析了NEDC工况下电池安全控制单元在动力电池正常情况、欠压状态、电池温度过低、电池规格较小情况下的控制情况。

关键词：电池,安全管理系统,电动汽车,AMESim

参考文献

[1]李海军.电动汽车电池管理系统研究[D].山东:山东理工大学, 2008.

[2]王佳.纯电动汽车能量管理关键技术及高压安全策略研究[D].北京:北京理工大学, 2014.

[3]Gang Ning, Ralph E White, Branko N Popov.A generalized cycle life model of rechargeable Li-ion batteries Electrochimica Acta[J].2006 (51) :2012-2022.

[4]胡安平.基于AMESim-Simulink联合仿真的再生制动系统研究[D].吉林:吉林大学, 2008.

[5]黎林.纯电动汽车用锂电池管理系统的研究[D].北京:北京交通大学, 2009.

[6]K.W.E Cheng, B.RDivakar, Hongjie Wu, Kai Ding, Ho Fai HO.Battery Management System (BMS) and SOC Development for Electrical Vehicles[J].IEEE TRANSACTIONS ON VEHICULAR TECHNOLOGY, 2011, 60 (1) :76-88.

计算机信息系统安全现状及研究 第9篇

1 计算机信息系统安全的含义

计算机信息系统与人们生活和工作联系非常紧密, 无论是在生活中还是在工作中计算机信息系统都已经成为不可或缺的一部分, 计算机信息系统的出现大大地提高了人们生活和工作的效率, 人们非常在意计算机信息系统安全问题, 为此有必要了解计算机信息系统安全的含义, 具体来说计算机信息系统安全就是指计算机信息系统的硬件部分所处的环境是适宜的并且计算机信息系统硬件没有受到外力的撞击或者破坏, 计算机信息系统的软件得到了应有的保护, 没有受到病毒等恶意程序的侵害, 计算机信息系统内储存的数据没有被修改或者损坏, 计算机信息系统能够正常的运行。为了保障计算机信息系统的安全, 相关人员不仅应该掌握计算机信息系统安全的技术, 而且接触计算机信息系统信息和数据的人员还应该规范自身的行为, 保证不能够外泄的信息和数据的安全性和保密性。

2 研究计算机信息系统安全的重要意义

随着信息时代的来临, 计算机信息系统在生活和工作的方方面面都起着重要的作用, 只有保证计算机信息系统安全才能够使人们的生活和工作正常有序的进行, 首先, 在政治领域计算机信息系统发挥着重要作用, 政治领域的一些信息和数据往往关系到整个国家和地区安全和发展问题, 一旦政治领域中的计算机信息系统安全出现问题, 一些重要的政治信息或者机密可能会受到威胁, 进而会产生大范围的影响, 因此保证计算机信息系统的安全才能够保证重要政治信息或者机密不受侵害。其次, 在经济领域计算机信息系统的应用更是非常广泛, 小到企业办公室职员之间的数据分享, 大到企业战略的制定和实施, 都能够发现计算机信息系统的身影, 如果计算机信息系统安全存在隐患, 不仅基层办公室职员的工作会受到影响, 而且还会使企业的整体运营偏离正常的轨道, 因此从这个角度来说, 研究计算机信息系统的安全问题是非常有意义的。再次, 在社会发展领域, 计算机信息系统也发挥着重要的作用, 如与人们生活密切相关的社交软件, 如果计算机信息系统出现问题, 致使一些低俗的不健康的信息在网络上泛滥, 会污染人们的视听, 也会对小孩子产生不良的影响, 只有保证计算机信息系统的安全, 才能够保证人们所面临的网络环境中不存在低俗的因素, 因此从社会发展的角度来看, 研究计算机信息系统安全也具有重要的意义。除此之外, 随着计算机信息系统的应用领域越来越多, 计算机信息系统所产生的安全隐患也越来越多, 而且随着计算机信息行业的不断发展, 总是会有新的危害计算机信息系统安全的问题出现, 为了应对这些安全问题, 应该努力研究计算机信息系统的安全问题和对策。

3 计算机信息系统安全问题的产生原因

计算机信息系统的安全问题是伴随着计算机信息系统的产生而产生的, 当计算机信息系统刚刚出现时, 计算机信息系统的功能主要是满足个人存储信息的需要, 在那时计算机信息系统的安全性主要取决于计算机信息系统用户自身, 如果计算机信息系统用户自身能够正确的使用计算机, 做好数据的保存保管工作, 保护计算机信息系统不受外力的损坏, 那么计算机信息系统的安全性就得到了保证。随着计算机信息系统的不断发展, 计算机信息系统的功能越来越多, 结构越来越复杂, 所出现的安全问题种类越来越多, 解决计算机信息系统安全问题需要更多的努力和工作。计算机硬件系统采用的是二进制的逻辑程序, 计算机信息系统软件的工作体系是树表型的, 树表型的工作体系能够很好地反应纵向的关系, 对于计算机信息系统中的横向侵入程序没有较好的拦截功能, 尤其是当软件在升级和更新的过程中, 纵向侵入程序影响软件系统的可能性比较大, 致使整个计算机信息系统安全存在隐患。没有任何一种物品的设计和功能是完美的, 计算机信息系统的设计也有自身不够完善的地方, 如计算机信息系统本身不带有安全检测和防范风险的功能, 一些整体上的设计与局部的设计存在矛盾的地方, 而且随着计算机信息系统的发展程度越来越高, 计算机信息系统的开放程度越来越高, 数据资源的共享性越来强, 这都从某种程度上影响着计算机信息系统的安全问题, 也即这些问题都是计算机信息系统安全问题产生的原因。

4 国内外计算机信息系统安全的研究现状

国内外对于计算机信息系统安全问题的研究并不是同步的, 对于计算机信息系统安全问题进行研究所采取的手段和方式也不尽相同, 了解国内外计算机信息系统安全的研究现状不仅能够为学者们的进一步研究提供方向, 也能够学习一些研究计算机信息系统问题的先进手段和方法。

4.1 国内计算机信息系统安全的研究现状

国内对于计算机信息系统安全的研究起步是比较早的, 目前我国已经成立专门的机构研究计算机信息系统安全问题, 如计算机安全委员会, 公共信息网络安全管理局等, 随着计算机信息系统的不断发展, 国家还成立了研究计算机信息系统安全问题的课题组, 并且根据一些实际问题, 高校中的教师也带领学生进行了研究。在计算机信息系统安全标准方面, 国内一般是参照《中华人民共和国计算机信息系统安全保护条例》的规定, 但是与国外相比我国在计算机信息系统安全标准方面还没有制定专门的标准。在计算机信息系统安全技术方面, 国内学者主要研究了计算机信息系统软件技术、计算机信息系统开发安全技术、计算机信息系统安全规范等, 但是大多数研究还主要局限于理论研究的层面, 这些技术还没有大范围的得到应用, 但是国内的数字签名技术、身份识别技术、安全审计技术等技术已经发展得比较成熟。在计算机信息系统安全产品方面, 国内主要的研究成果包括计算机信息系统防病毒产品、计算机信息系统防雷产品、计算机信息系统防火墙产品, 计算机网络安全产品等。

4.2 国外计算机信息系统安全的研究现状

在国际上比较权威的研究计算机信息系统安全的机构是国际信息处理联合会, 国际信息处理联合会中的国际计算机安全技术委员会是负责研究计算机信息系统安全的主要部门, 其成员中的很大一部分人员都是发达国家中研究计算机信息系统安全问题的专家, 这个机构研究的计算机信息系统安全相关的内容主要包括:计算机病毒的防范技术、计算机信息系统安全技术的标准、计算机信息系统安全管理、计算机操作系统的安全技术等。在计算机信息系统安全标准方面, 美国国防部的安全中心是最早提出计算机信息系统安全标准的机构, 该机构所公布的与计算机信息系统安全相关的标准有《可信计算机系统评估标准》、《可信数据库指南》、《可信网络指南》, 在这些计算机安全标准的基础上, 美国的计算机信息系统安全研究机构又发布了《多用户操作系统最低限度安全要求》。除此之外, 美国、法国等欧洲国家研究机构还联合发布了《信息技术安全保密评估准则》。在计算机信息系统安全技术方面, 国外的计算机安全专家研究了身份识别技术、访问控制技术、数字签名技术、网上监控技术、案件跟踪技术等, 其中密码技术和防火墙技术为计算机信息系统安全做出了杰出的贡献, 在近几年, 数字签名技术在电子商务中的应用越来越广泛。在社会管理方面, 一些发达国家也已经有所行动, 尤其是为了应对网络犯罪, 美国、英国、澳大利亚等国家成立了专门机构来研究网络犯罪。

5 提高计算机信息系统安全性的措施

在未来一段时间内计算机信息系统问题将会变得更加复杂, 但是有一些措施可以比较有效地提高计算机信息系统的安全性, 在构建计算机信息系统时应该通过采取安全措施来提高计算机信息系统运行的稳定性和抵抗侵蚀的能力。第一, 设置计算机信息系统的对等实体鉴别程序或者是数据源鉴别程序, 在进行n层对等实体鉴别时, 应该确信相应的实体是合法的, 经过正规授权的, 实体鉴别可以是单向的也可以是双向的, 一般情况下, 在建立连接或者传输数据时应用对等实体鉴别或者是数据源鉴别程序能够起到很好的效果。第二, 通过限制用户的访问来维护计算机信息系统的安全, 限制用户的访问一般是通过向用户授予权限实现的, 即对一些用户进行授权, 只有被授权的用户才能够接入系统, 接触到计算机信息系统中的信息和数据, 没有获得授权的用户在访问时不能够成功接入系统, 也不能够接触到计算机信息系统中的信息和数据, 通过限制未获得授权的用户的访问, 能够有效地防止破坏系统数据信行为的出现, 这也是保证计算机信息系统安全所采取的一般性措施。第三, 对重要的数据和信息进行加密, 对数据、信息、文件等进行加密能够防止信息泄露, 根据不同的情况可以选择不同的加密方式, 如字段加密、连接加密、无连接加密、信息流加密等。第四, 通过采取抗否认的方式来提高计算机信息系统的安全性, 抗否认一般包括两种:一种是为信息或者数据的接收者发送数据源, 证明发送者发送过这个信息, 让发送者不能够否认自己的发送行为, 也不能否认自己的发送内容;另一种是向数据发送者发送接收者已经接收数据的证据, 让接收者不能够否认自己的接收行为, 也不能否认或者改变自己接收信息数据的内容。为了能够提高计算机信息系统的安全性, 上述措施都是一些需要相互配合使用的基本措施和手段。

6 结语

当今时代不仅是计算机网络时代, 也是信息时代, 信息有着巨大的价值, 因此在这种社会背景下, 计算机信息系统安全成为了一个重要的问题, 在人们利用计算机信息系统提高生活和工作效率的同时, 也非常重视数据信息的安全问题, 针对存在的计算机信息系统安全问题, 国内学者还应该继续努力, 争取攻克一个个难关。

摘要：随着计算机时代的来临, 计算机信息系统在各行各业的应用越来越多, 计算机系统的安全与人们的生活息息相关, 因此计算机系统的安全问题成为了人们关注的大问题, 本文将分析计算机信息系统安全现状及研究情况。

关键词：计算机,信息系统,现状

参考文献

[1]肖军模.计算机信息系统安全等级划分准则解读[J].解放军理工大学学报 (自然科学版) , 2000, 1 (5) :46-50.

[2]尹鸿波.网络环境下企业计算机信息系统安全策略研究[J].计算机安全, 2011, (2) :68-69.

[3]李伟, 江明夏.浅析计算机信息系统安全现状[J].才智, 2014, (23) :348-348.

[4]金琳.浅谈计算机信息系统安全技术的研究及其应用[J].计算机光盘软件与应用, 2014, (20) :168+170.

[5]王洪才.计算机信息系统安全现状及对策[J].信息安全与技术, 2015, (08) :88-89+92.