5.1

電子控制安全氣囊系統5.2汽車電子防盜系統5.3自適應前照燈系統5.4

汽車夜視系統5.5汽車碰撞警示與預防系統第五章車身部分的電子控制5.1電子控制安全氣囊系統5.1.1概述5.1.2安全氣囊系統的基本組成5.1.3安全氣囊系統工作原理

5.1.4碰撞傳感器5.1.5電子控制系統

5.1.1概述

安全氣囊(SupplementalRestraintSystem，SRS)，也稱輔助乘員保護系統。

它是一種當汽車遇到沖撞而急劇減速時能很快膨脹的緩沖墊，可以保護車內乘員不致撞到車廂內部，是一種被動安全裝置，具有不受約束、使用方便和美觀等優點。

近年來隨著世界汽車市場的競爭愈演愈烈，以及安全氣囊制造成本的降低，以往只在高檔轎車作為選裝件的安全氣囊，現已逐步發展到作為標準件安裝到一些小型、緊湊型轎車上。安全氣囊的類型：

1.根據碰撞類型的不同，分正面碰撞防護安全氣囊和側面碰撞防護安全氣囊及頂部碰撞防護安全氣囊；

正面碰撞防護安全氣囊在轎車有較高的安裝率。已成為基本安全配置。

實際交通事故統計表明，安全氣囊與三點式安全帶配合使用，對正面碰撞事故中的乘員具有更好的保護效果。2.按照安全氣囊安裝數目，分為單氣囊系統(只裝在駕駛員側)和雙氣囊系統(駕駛員側和副駕駛員側各有一個安全氣囊)和多氣囊系統（除正面氣囊外還安裝有側氣囊或頂氣囊）多種。3.按照安全氣囊的觸發傳感器，分為電子式和機電式兩種。5.1.2安全氣囊系統的基本組成安全氣囊系統主要由傳感器、氣囊組件、氣體發生器、電控裝置(ECU)等組成,如圖所示。安全氣囊工作過程5.1.3安全氣囊系統工作原理

當汽車遭受前方一定角度內的碰撞時，安裝在汽車前部和SRSECU內部的碰撞傳感器都會檢測到汽車突然強減速的信號，并將信號輸入SRSECU，判斷是否發生碰撞。安全氣囊工作過程

當汽車遭受碰撞且減速度達到設定值時，SRSECU發出控制指令將氣囊組件中的點火器(電雷管)電路接通，引爆使點火劑(引藥)受熱爆炸。氣體發生劑釋放出大量氮氣鼓起空氣囊。5.1.4傳感器

1碰撞傳感器

傳感器按其功能可分為碰撞傳感器和保險傳感器兩種，碰撞傳感器負責檢測碰撞的激烈程度。保險傳感器，也稱觸發傳感器，其閉合的減速度要稍小一些，起保險作用，防止因碰撞傳感器短路而造成誤膨開。

如果汽車以40km/h的車速撞到一輛停放的同樣大小的汽車上，或以不低于20km/h的車速迎面撞到一個不可變形的固定障礙物上，碰撞傳感器、保險傳感器便都會動作，氣囊將膨開。軌道鋼球加速度（機械式）傳感器壓電加速度（電子式）傳感器由應變電阻傳感器

機械型保險傳感器(2)保險傳感器（b)電子型5.1.5電子控制系統5.1.6氣囊組件氣囊組件主要由氣體發生器、點火器、氣囊、飾蓋和底板組成。駕駛員側氣囊組件位于方向盤中心處，乘客側氣囊組件位于儀表板右側手套盒的上方。

氣體發生器又稱充氣器，用于在點火器引爆點火劑時，產生氣體向氣囊充氣，使氣囊膨開。氣體發生器用專用螺栓和專用螺母固定在氣囊支架上，裝配時只能用專用工具進行裝配。5.2汽車電子防盜系統5.2.1概述5.2.2汽車防盜系統的組成與分類5.2.3中央控制門鎖的組成與分類5.2.1概述

汽車防盜技術已經與安全、環保、節能一起被列為汽車技術發展的四大課題。車輛防盜系統的功能主要包括以下三方面：防止非法進入汽車，既車鎖工作的可靠性；防止破壞或非法搬運汽車，既發動機的防盜性；防止汽車被非法開走，既汽車的防盜報警功能。按汽車防盜設備的結構與功能可分為四大類：機械式防盜鎖、電子式防盜產品、電子控制防盜系統和網絡式(GPS)防盜技術。

其中電子防盜系統是應用最廣泛的汽車防盜設備，也是發展的主流方向。作為車輛管理性防盜系統的網絡式(GPS)防盜技術也在處于試用階段。1汽車電子防盜系統汽車電子防盜系統，它具有特殊診斷功能，即合法使用者在讀取鑰匙保密信息時，能夠得到該防盜系統的歷史信息。

其基本原理是用密碼鑰匙鎖住汽車的馬達、電路和油路，在沒有鑰匙的情況下無法啟動車輛。

由于數字化的密碼重碼率極低，而且要用密碼鑰匙接觸車上的密碼鎖才能開鎖，杜絕了被掃描的弊病。

它不僅比以往的電子防盜系統更有效地起到防盜作用外，還具有其他先進之處：它采用的獨特射頻識別技術(RFID)可以保證系統在任何情況下都能正確識別駕駛者，在車主接近或遠離車輛時可自動識別其身份，自動打開或關閉車鎖；

2網絡式(GPS)防盜技術

該系統由GPS衛星定位系統及車載終端及GSM通信網絡組成。

監控中心通過定位衛星對全國范圍內安裝移動GPS終端設備的車輛實行不間斷、高精度的定位，利用GSM網絡的短信息平臺作為通信媒介來實現信息的傳輸。

當車輛遭受到非正常啟動或人為破壞，車輛就會通過GSM自動報警，系統將報警信息和報警車輛所在位置無聲地傳送到報警中心，不會引起盜賊的警覺。

車輛報警后，監控中心可以馬上顯示出該車輛的警示圖標和周邊情況，以便指揮有關人員協助搜尋。

還可以通過車載移動電話監聽車內聲音，必要時可以通過手機關閉車輛油路、電路并鎖死所有門窗。

如果GPS防盜器被非法拆卸，那么它會自己發出報警信息，報警臺很快就能準確判斷車輛方位。5.2.2汽車防盜系統的組成

最基本的汽車防盜系統如圖1所示，通常包括三個部分：報警啟動/解除操作部分、控制電路部分、執行機構部分。圖1汽車防盜系統的組成

防盜系統始終工作在警戒狀態中，一經檢測不到進入者，或駕駛者的密匙合法性，或遇搬動汽車等異常時，防盜控制ECU向執行機構部分發出命令，一方面要求其發出報警信號，包括尖銳的警示聲音和燈光閃爍，另一方面要求其阻止啟動機和發動機運轉，使汽車失去運動能力。1中央控制門鎖

隨著對汽車安全性、可靠性和方便性要求的不斷提高，現在一些中高檔轎車都配置了中央控制門鎖。

這種門鎖系統是在電動門鎖的基礎上采用計算機控制技術發展而來的，能夠區分正常打開車門與非法打開車門。

中央控制門鎖系統是由微機根據各個開關信號控制門鎖的開、閉，可使駕駛員更加方便安全地使用汽車。

當駕駛員用鑰匙鎖定左側前門時，其他三個車門及行李箱門鎖也同時被鎖好，打開時可單獨開左前車門，也可同時打開所有車門及行李箱門。

中央控制門鎖系統主要由門鎖開關、門鎖繼電器及執行機構三部分組成。圖3帶電容定時裝置的門鎖開關2無線遙控系統

無線遙控系統也叫無鑰匙進入系統(remotekeylessentry，RKE)，由三個功能部件組成：手持遙控發射器、遙控高頻接收電路、CPU和執行器驅動電路。遙控高頻接收電路和執行器驅動電路分成兩個模塊，以便于縮小接收電路的體積并與大電流電路分離，可以很靈活地選擇安裝位置從而優化無線信號接收性能。

無線遙控系統為車主打開門鎖提供了一個方便手段，同時，這個系統還可以提供相關的行李箱、燈光和喇叭的控制功能。合法使用者可通過射頻遙控進行操作，享受它的便捷和舒適，而非法侵入者卻只能面對堅固的機械機構束手無策。

1前照燈的發展

傳統使用白熾燈，照度不斷有所增加，后又有用鹵素車燈提高照度；

20世紀80到90年代，開始應用高強度氣體放電燈（highintensitydischargelamp，簡稱HID）。HID燈與鹵素車燈相比，亮度增加了3倍。

LED作為汽車尾燈已經被人們廣泛接受。近年來，隨著LED亮度的逐漸增加，2003年高亮度LuxeonTM

的市場投放，使LED開始在汽車前照燈領域嶄露頭角，它以體積小、壽命長、環保、聚焦距離短等優勢受到人們普遍的關注和青睞。但以上都僅僅只是提高前照燈的照度。5.3自適應前照燈系統為了在夜間或者是惡劣天氣下能達到更好的視覺效果，要求前照燈光線和照區隨著不同的駕駛環境而改變。這就需要設計一種靈活的前照燈系統，此系統能根據行車的方向，速度及天氣狀況的變化自動適應，將前照燈的照度、照向、寬度進行自動調節控制。這就是自適應前照燈照明系統（advancedfrontlightingsystem，AFS）。動態照明系統這一概念是20世紀90年代初提出的，經過10多年的發展，智能化自適應前照燈照明系統AFS正式亮相。該系統可以根據汽車行駛的速度、偏離速率以及轉向角等表示汽車運動狀態的參量來計算照明的方式。如下圖。2自適應前照燈照明系統（AFS）AFS系統是由傳感器組、傳輸通路、電控單元和執行機構組成。由于需要對多種車輛行駛狀態做出綜合判斷，因此AFS系統是一個多輸入多輸出的復雜的系統。其主要部分包括：（1）前照燈鹵素車燈、HID燈或LED燈等；（2）傳感器包括角度傳感器和速度傳感器等。隨著速度和方向盤角度的改變，車身高度和傾斜度也會隨之改變，傳感器將這些參數的變化通過CAN總線傳輸給電控單元（ECU），電控單元收集所有傳感器傳來的數據控制執行電機，在理論上給出最合理的光分布，用來改善燈光照明；（3）霧探測器該探測器能應用在惡劣天氣尤其是濃霧條件下，給出真實的實際可視距離。自動霧探測器可根據霧濃度大小給出正確的判斷，并調整照明方式，以適應惡劣天氣，提高霧天駕駛的安全性。3AFS系統的基本組成4AFS系統的控制方式AFS的執行機構是由一系列的電機和光學機構組成的。一般有投射式前照燈，對前照燈垂直角度進行調整的調高電機，對前照燈水平角度進行調整的旋轉電機，對基本光型進行調整的可移動光柵，此外還有一些附加燈。電控單元ECU通過CAN總線將各種信息通過中央處理器精確計算后產生輸出信號，控制旋轉電機對前照燈進行水平旋轉，傾斜度信息控制調高電機對前照燈進行垂直旋轉。5預瞄型AFS系統（P-AFS）

AFS要實現其功能，必須要從不同的傳感器取得不同的車輛行駛信息。如，車速、方向盤轉角、車身高度、車身傾斜角度，還必須通過一些特殊的傳感器，獲取車輛實際轉向角度的信息。所以AFS所需獲的大部分信息也被其他的控制系統采用，即AFS實際上要和其他的系統共用一些傳感器，所以，必須通過CAN局域網總線這一傳輸通路以后，才能實現這些傳感器信息的共享。但傳統AFS系統不具備預瞄性，它與駕駛環境無關。而P-AFS系統則與駕駛環境息息相關。它是將近年來出現的增強導航系統信息引入到控制系統，這個導航系統擁有一種算法，它能夠識別出當前車輛在地圖中的位置，同時從已經計算出的位置能夠計算出車前路線的曲率值。使得AFS具有預知功能，它特有的優良性能使得出射的光束偏離道路走向的角度更小。在汽車未進車燈調整區域前就得到預調整。

盡管這些年來汽車照明技術取得不小的進步，但夜間行車的風險仍比白天大得多。而車載夜視系統的出現卻解決了這一難題，車載夜視系統給駕駛者帶來了極大的安全感。由于安全距離大大擴展，他們可以有更大的制動和反應余地。

一般汽車只能照射100m左右，而夜視系統至少可看到450m以外的路況信息，另外，即使打開汽車前燈也不影響圖像的顯示，迎面駛來汽車的強烈車燈光也不會使夜視系統致盲。

此外，夜視系統是全天候的電子眼，在雨雪和濃霧天氣公路上的物體及路旁的一切也都能盡收眼底，提高了汽車行駛的安全性。

上圖是直視效果，下圖是夜視效果。5.4

汽車夜視系統（NVS）1汽車夜視系統的作用

汽車廠家無一不把研發的目光注視著汽車夜視這一新產品上。由于價格原因現只在頂級車上使用。先后有BMW、BENZ、美洲豹及皇冠等車上配置了自行研發的汽車夜視系統。汽車夜視儀必然會作為汽車必須配置的產品，汽車夜視儀現在的發展可是迅猛的，仍然遵循著由高端市場向中低端市場滲透的規律在發展著，并且速度極快。

2汽車夜視系統的前景

3汽車夜視系統的分類汽車夜視系統有被動夜視系統和主動夜視系統兩種。被動式夜視系統：被動夜視系統是根據紅外成像原理工作的，屬于被動式紅外成像技術。該系統本身不發出任何信號，而是通過一個起攝影作用的傳感器來來探測前方物體熱量，物體的影像在熱傳感器上形成熱影像，經過處理后由顯示給駕駛員。

主動式夜視系統：主動夜視系統采用了集成于前燈的近紅外燈，用車載紅外敏感攝像機捕捉圖像，為駕駛員提供增強的圖像顯示。它是可供使用的最低成本夜視系統之一。被動式夜視系統價格較高，但不發射紅外線對其它車產生影響，主動夜視系統價格低，圖像還原性好，但會給對方來車紅外線攝像機造成光盲。5.5汽車碰撞警示與預防系統（CWAS)

汽車防碰撞技術主要用在防追尾碰撞系統、側防系統、倒車雷達三個方面。其中倒車雷達技術比較成熟,成本也比較低,有較廣泛的應用;防追尾碰撞系統和側防系統在世界多個知名汽車制造商也都有成功的研究與應用,但是價格還比較高,未能在中、低檔車中推廣,還需要進一步完善、降低成本。1倒車雷達汽車在倒車時由于后視鏡、后視窗盲區大,而且有時受到照明光線的影響,碰撞事故時有發生。倒車雷達就可以大大避免這種事故,保護車輛及乘客的安全。現在市場上大量應用的倒車雷達是超聲波倒車雷達系統。超聲波測距的原理是通過超聲波發生器發出超聲波信號在由接收器連續檢測超聲波后遇到障礙物反射回來的回波,測出檢測到回波和發出聲波的時間差。超聲波發生器是由兩個壓電晶片和一個共振板組成。當在其兩極加頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率脈沖電信號時,壓電晶片就會產生共振,并帶動共振板振動,從而產生超聲波。相反,如果當共振板接收到超聲波信號時,將壓迫壓電晶片作振動,將機械能轉換成電能,就成為了超聲波接收器。超聲波發射與接受交替進行，由ECU進行計算和修正溫差得出障礙物距離，顯示給駕駛員。利用超聲波檢測比較迅速、方便、計算簡單,易于做到實時控制,并且在測量精度方面滿足倒車防碰撞的要求,價格也比較經濟,因此得到了廣泛的應用。但超聲波的傳播速度慢,傳輸延時較大,影響了系統告警的反應速度,超聲波測量距離也比較短(在5米左右),不適應高速行駛車輛測距使用。

2側防系統

側防系統就是在車輛改道或轉彎時檢測盲區是否有其它車輛或障礙物,從而避免由此造成的碰撞事故。在國外主要有三種不同的汽車側防系統:射頻側防系統、微波側防系統和紅外側防系統。如美國丹佛自動檢測公司研制出的一種紅外掃描防撞系統。該系統由紅外傳感器、紅外檢測器、LED顯示器組成。這種掃描側防系統監測范圍大,工作可靠,紅外傳感器部件朝后安裝在汽車尾部,可以監測兩側4-5m以內的盲區。當汽車改變方向或改道時,掃描側防系統啟動工作。當紅外傳感器部件發射的紅外信號被接近的物體反射時,紅外接收器檢測到反射的紅外信號,觸發工作系統,使安裝在司機旁邊的后視鏡上的LED發出報警信號。

3車輛防追尾碰撞系統

追尾事故在整個交通事故中占很大的比例,車輛防追尾碰撞系統就是在汽車在有追尾碰撞危險時,能立刻發出警報信號,提醒司機及時處理,并在必要的時候自動啟動制動系統,盡量避免交通事故的發生。所以研究一種實時、可靠、適應性好的車輛防追尾碰撞系統是提高車輛安全的一項非常重要的內容。車輛防追尾系統就是在行駛中檢測車輛前、后方的車輛或障礙物的信息,如己車的速度、加速度,相關車的速度、加速度,兩車之間的距離等參數,用相關的安全距離模型進行追尾碰撞判斷,做出不