電子技能在汽車中的應用概述論文
在現代汽車上,電子技術的應用越來越廣泛,今天的汽車已經進人了電腦控制的時代。電子技術和計算機技術的發展為汽車安全效能的提高創造了條件。為了21世紀的汽車更加安全可靠,近年來日本各大汽車公司相繼開發了21世紀先進安全實驗車ASV的研究工作。其中豐田公司在已完成的TOYOTAASv上採用了很多新安全技術裝備。目前,在汽車行駛安全方面採用的電子技術裝備越來越先進。
1.睡眠駕駛替報系統。疲勞駕駛以至磕睡是引發事故的一個很重要的因素,很多公司都在研究磕睡警告裝置。例如,豐田公司在其先進安全車上用控測轉向狀態及駕駛員脈博,來判斷駕駛員是否開始磕睡。其認為是輕度磕睡,則發聲閃亮警告燈提醒駕駛員採取措施。如駕駛員未覺察仍繼續磕睡,則此裝置會振動駕駛員的座椅,以喚醒駕駛員採取措施。如駕駛員仍然不醒,此裝置會自動剎停車輛。據稱此裝置對防止駕駛員磕睡狀態操作非常有效。雷諾公司與西門子公司也共同研製了防止駕駛員磕睡駕駛的裝置。他們採用攝像機監視駕駛員,當發現有任何磕睡徵兆(如眼皮動作、頭部擺動等),就及時發出警告。同時將空調開到最大製冷,並向駕駛員頭部吹冷風。本田公司已推出一套防磕睡警告裝置。它是利用導航裝置的陀螺儀感知車輛發生不正常的“蛇行”狀況,併發出警告。例如:透過監視轉向操作和駕駛員心跳狀態感知睡眠(意識低下)特有的現象;透過警報聲和警報指示提醒駕駛員休息;在意識進一步低下的情況下座椅產生振動使駕駛員覺醒,並警告其休息;警告後駕駛員繼續處於睡眠(意識低下)狀態行車時,電子控制油門和制動系統自動停車。防止在駕駛員睡眠狀態下發生事故。
2.輪胎氣壓不足普報系統。防止輪胎破損而發生事故,由車輪轉速感測器檢測各個車輪轉速,判斷輪胎氣壓是否不足,透過警報聲和警報指示警告駕駛員對輪胎補氣。汽車行駛中如輪胎氣壓不足,將導致燃汕消耗的增加、輪胎磨損不均勻,並使穩定性及操縱性變壞。特別是在高速行駛時,容易引發事故。因此,急需一種在行駛中能監視輪胎氣壓的裝置,當發現氣壓降低時,及時發出警告。採用電子技術較易實現。有用壓力感測器直接測量感知氣壓的方法。但由於要保證其可靠性及耐久性,成本較高。豐田公司開發了一種間接測量方法,用車輪速度感測器探測4個車輪的振動波,當輪胎氣壓降低,則輪胎剛度下降,簧下質量的諧振頻率就降低,車載的ECU就能分析出某處輪胎氣壓不足,就會發出響聲和用指示燈警告駕駛員。已在豐田MarkE系列車上裝用此裝置。
3.火災警報系統。早期發現發動機艙內要發生的火災,透過溫度感測器和氣體感測器檢測發動機艙內發生的火災,透過警報聲和警報指標警告駕駛員要發生火災。
4.前照燈自動配光控制系統。根據道路環境自動配光,提高視野,用毫米波雷達和CCD攝攝影機對道路環境(迎面、前行是否有車)進行監視。透過近光遠照,在近光與遠光之間實現可變式配光形式,避免使迎面、前行車產生目眩,自動控制最佳的配光形式。透過對道路狀況的監視,調整行進方向的配光,獲得好的照射光度。
5,盲區監視系統。在行駛或停車過程中,常常由於存在盲區,使駕駛員不能及時發現障礙易發生碰撞事故。防止在觀察困難的十字路口等轉彎時發生事故,透過在前保險槓左右側的CCD攝影機將觀察不到的外部情況進行顯示,供駕駛員監視。賓士公司開發了一種稱之為Parktroni。的系統,用於在停車過程中靠近障礙物時能向駕駛員發出警告。這種系統也可在車前或車後有孩童存在時發出警告,以免發生誤傷。這種系統在前、後保險槓上裝設超聲波發射及接收器,根據發出的訊號回收時間,可算出距障礙的距離。然後顯示在儀表板的液晶顯示屏上。這個顯示屏只有在車速低於16kln/II時才開啟。當車輛接近障礙l:n就開始顯示,當保險槓距障礙約250mm時,就會發出聲響警告駕駛員。豐田公司研製了一種間隙探測聲吶系統,這也是一種利用超聲波感測技術的輔助安全系統。主要是幫助駕駛員“觀察”汽車四周,可測出汽車四周50cm以內的物體與汽車之間的距離。主要是由4個裝在前、後保險槓4角的感測器、電子控制裝置和顯示裝置構成,根據感測器發現訊號及回收時間,算出距障礙物的距離。由裝在儀表板上的4個指示燈(每個燈對應一個感測器)的閃亮頻率,指示出車輛距障礙的大致距離。另有一個蜂鳴器,與距障礙物最近的感測器相對應的指示燈的閃亮頻度同步發聲,以提醒駕駛員的注意。
6.新一代警報系統。改善車輛行駛狀態的資訊表示方法,減輕駕駛負擔,車輛異常、車問距離等資訊顯示在駕駛員座椅前,根據危險程度不同對警報聲和警報指示顏色及指示位置加以區別。
7.車輛間能夠相互傳遞情報的燈光系統。駕駛員的.意圖和車輛執行狀態透過外部傳遞,用附加的輔助燈光和已有的燈光的開關來表示各種情報。“請先行”(在十字路口處對迎面車或行人讓路訊號)、“制動預告”(自動制動操縱時,對後車發生的制動預告訊號)、“注意前方、橫向”(讓路時,對後車發出的注意訊號)、“請求救助”(駕駛員體質變化和非正常停車時,對後續車發出的防止追尾和對外請求救助訊號)。
8.提供交通訊息的導航系統。及時提供交通訊息,減輕駕駛員負擔。從道路的紅外線資訊裝置上獲得現在地點和要經路線上的堵車資訊、、事故信自、、停車場資訊,並顯示在地圖畫面上,對駕駛員進行行車導向。
9.減輕碰撞的自動制動系統。避免或者減輕碰撞事故;透過毫米波雷達對前方障礙物(前行和停止的車輛等)的相對速度和距離進行測定;透過CCD攝影機對行為路線和其他車輛進行確認;對本車速度、前方狀況綜合分析判斷,預測碰撞的危險性;透過警報聲和警報指示提醒駕駛員採取躲避行動;駕駛員雖然採取了躲避行動,但經判斷碰撞不可避免時,將自動停車。
1O.SOS(請求救援)停車系統。駕駛員身體突發異常不能繼續駕車情況下使用,防止事故發生‘異常發生時,駕駛員操作一個開關,車輛自動停止,同時川燈光提醒後續車輛防止追尾,並對外傳達請求救援。
11.智慧式車速控制系統。這種系統也有稱為適應性車速控制系統ACC。行駛車速控制系統是20世紀70年代末研製,80年代在美國開始較廣泛採用的一種電子控制系統。在長途行駛中十分方便有用。駕駛員可以將腳離開加速踏板而自由活動。1997年在美國轎車上的裝車率已達78.5%,在輕型貨車上的裝車率也達76.4%,在歐洲應用還不普遍,僅佔ro%這是由於歐洲公路上車輛密度較大,不大容易保持恆定車速行駛。這種智慧式車速控制系統,由於加裝了雷達微波探測系統及調整微處理器,它可以探測到巧on:處在車道上前面行駛的車輛。設定一個車速後,當行駛至靠近前車時.就會發出警告,同時自動降低發動機轉速及開始制動。
12.安全氣囊。其形式很多,正碰撞安全氣囊自20世紀80年代末開始裝車以來,發展很快,開始僅安裝於駕駛員座處,後發展到副駕駛座處,1996年在轎車上作為標準裝置,已全部安裝。裝設安全氣囊以來,對保護乘車人員確實起到很大作用。據美國調查,裝有安全氣囊的車輛,駕駛人員在撞車中喪生的危險性降低了18%,在1987一19%年間,安全氣囊挽救了1800多人的生命。事故調研發現,造成人員受傷的側碰撞約佔30%,其中44%的事故其乘員有致命的受傷。25%以上系頭部受傷。這多數發生在側碰撞及多車碰撞。因此,這就提出了側碰撞保護系統的要求。由於側面距門窗的距離很近,故側碰撞安全氣囊的響應時間要更快,對電子系統提出了更高的要求。西門子公司為此開發了響應更快的感測器及中央處理器,可以在4ms內展開氣囊,比現有的正碰撞氣囊反應時間4OmS要快得多。為了在側碰撞時能更好地保護頭部及側胸,各公司都積極地做了大量工作。沃爾沃公司在其1995年型的850系列車上裝設側碰撞氣囊。1996年l月就擴充套件到所有系列。賓士公司在1997年型的E420開上也開始裝側碰撞氣囊。為了更進一步保護頭部,很多公司又推出了充氣簾式保護氣囊。賓士公司已於1998年7月開始,在所有E級車上裝設長達Zm、寬300mm、厚SOmm的充氣簾,可在25ms內充滿。寶馬公司也在1998年的5系列及7系列車型上,將一種稱為頭部保護系統(IlPS)的充氣簾作為標準裝置。這種側碰撞裝置是一種直徑38c。,、長1.52:1:的撓性管,充氣後直徑可達12.95Cm,一直從前立柱到中立柱後,穿越門框,在發生側翻滾時也可起一定的保護作用。西門子公司還開發了一種保護腳部的氣囊。這種氣囊設在駕駛員腳下的襯墊裡。當發生掛車時,它比正碰撞氣囊早數毫秒自動充氣彈出,直徑約7.6c:rl,可使駕駛員的雙腳改變角度,從而避免被剎車踏板和油門踏板撞斷,可減少重傷70%。智慧式氣囊,主要指能探測座位上是否有人、乘坐者體重與身材、乘坐者是否在正確的位置、碰撞的強度等,根據探測到的資訊,確定氣囊是否要展開或展開的程度(氣壓與速度)。從而,達到最合適的充氣狀態,以免由於強烈的衝擊而傷害乘坐者。從探測運算到發出指令,都由電子設施完成。現在很多公司都在積極開展這類產品的研究與開發。