汽车主动安全技术的现状及发展探讨

283653727

摘  要
随着人类科技不断发展和进步，汽车普及和应用逐渐深入，随之所带来的交通安全问题也日趋严重。因此汽车安全逐渐受到厂商和消费者的重视。目前主要的汽车主动安全技术有制动防抱死系统，制动力分配系统，驱动防滑系统以及电子稳定程序。
然而随着对安全性能要求的不断增加，汽车主动安全技术已经向高智能化高集成度方向发展，车身动态综合管理系统，智能巡航系统，碰撞预警与主动避撞技术等几类新型汽车主动安全技术开始出现。
本文对主要的四种汽车主动安全技术的工作原理，控制方法，应用情况以及安全保护效果进行分析比较，体现它们在汽车安全中所起到的作用，结合主动安全技术的发展方向，探讨车身动态综合管理系统，智能汽车巡航控制系统和碰撞预警与主动避撞技术。对未来汽车主动安全技术进行展望，对我国汽车主动安全技术的发展具有一定的帮助。

关键词：主动安全技术  防抱死制动系统  电子稳定程序  碰撞预警

Abstract
With the development of human science and technology, the popularization and application of automobile is more in-depth, but traffic issues are also becoming more serious. Therefore, vehicle safety gets more and more attention .Currently major vehicle active safety technology includes Antilock Braking System, Electric Braking Distribution, Anti Slip Regulation and Electronic Stability Program.
However, as the increasing of security requirements, research of vehicle active safety technology has developed in the direction of high intelligent and high integration. Several new vehicle active safety technologies include Vehicle Dynamics Integrated Management System, Intelligent Cruise Control System and Collision Warning with Active Collision Avoidance Technology are beginning to surface.
The working principle and control method, application and protection efficiency of currently vehicle active safety technology has been analyzed and compared in this paper, which plays a conspicuous role in vehicle safety. Then this paper analyzed the control principle and working methods of Vehicle Dynamics Integrated Management system, Intelligent Cruise Control System and Collision Warning with Active Collision Avoidance Technology in the development direction of active safety technology. This paper prospected to the future development of vehicle active safety technology and offer some supports to the development of china's vehicle active safety technology.

Key words: active safety technology  Antilock Braking System  Electronic Stability Program  Collision Warning

目  录
第1章  绪论        1
1.1汽车安全的发展历史        1
1.2汽车安全的意义        2
第2章  汽车安全技术概论        3
2.1汽车行驶安全性        3
2.2汽车主动安全技术        4
2.3汽车被动安全技术        4
2.4本章小结        4
第3章  汽车主动安全技术现状        5
3.1汽车主动安全技术应用现状        5
3.1.1国产汽车主动安全技术应用现状        5
3.1.2进口汽车主动安全技术应用现状        10
3.2汽车主动安全技术原理和控制分析        14
3.2.1制动防抱死系统原理和控制分析        14
3.2.2电子制动力分配系统原理和控制分析        16
3.2.3驱动防滑系统原理和控制分析        18
3.2.4电子稳定程序原理和控制分析        20
3.3汽车主动安全技术应用效果比较        23
3.4本章小结        29
第4章  汽车主动安全技术发展探讨        30
4.1车身动态综合管理系统        30
4.2汽车自适应巡航控制系统        31
4.3碰撞预警与主动避撞技术        33
4.4智能安全道路系统        35
4.5新型主动安全技术设想        36
4.6本章小结        36
第5章  总结与展望        37
致谢        38
参考文献        39

第1章  绪论
1.1 汽车安全的发展历史
1886年，德国人卡尔•奔茨设计制造出世界上第一辆使用汽油的内燃机三轮汽车，同一年，德国人德里普•戴姆勒设计制造出第一辆装有汽油内燃机的四轮汽车。当时的汽车功率极小，车身多为马车木质车身改装，最高时速仅为18km/h。此时的汽车不但简陋，且十分不成熟，当然更没有安全性可言。
直到1908年，美国人亨利•福特开发出福特T型车时，汽车才真正有了如今的模样，虽然只有简单的底盘和油布车顶，但是至少出现了车身的雏形。直到1915年，全金属车身的福特T型车才正式亮相，此时的汽车动力逐渐得到了提升，最高时速已经可达70km/h，并且由于汽车数量的急剧增加，在城市中产生人车事故的情况也时有发生，汽车安全问题开始逐渐出现。
进入20世纪30年代，汽车工业进入了发展的全盛时期，1937年，德国大众汽车公司成立，并且推出了风靡全球的甲壳虫汽车，汽车开始更多得走进人们的日常生活，汽车的安全性问题也首次得到了关注。1939年8月，奔驰汽车公司年轻的工程师巴恩伊在为公司设计新车的方案时，首次提出了“车辆安全”的概念，并且指出一辆汽车安全与否的关键在于其车身的设计，同时他创造性地提出设计特别的转向系统、转向柱、方向盘、底盘以及车身，以确保发生事故时车内驾乘人员的安全，并且把这一概念融入了自己的车辆设计中，他在车身中部设计了异常坚固的乘坐舱，并且在乘坐舱的前部和后部分别与塑性变形碰撞缓冲区连接，使它们在事故发生时能吸收碰撞所产生的能量，从而减少对车内乘客及驾驶员的冲击力度。
但是此时的车辆安全仍旧只是停留在车辆本身，对于车内驾驶员以及乘客的保护几乎为零，直到1952年美国汽车生产者联合会和美国汽车工程师学会在理论上提出了汽车安全系统的必要性，鼓励广大汽车设计师和工程师集思广益，为汽车安全出谋划策。1953年8月,美国人约翰赫•特里特首次提出了“汽车用安全气囊防护装置”的概念，但是由于当时科技水平的限制，还不能把这种想法付诸实现。但是另一项发明却彻底改变了汽车工业的发展，1959年，尼尔斯•波哈林发明了三点式安全带，并且由瑞典沃尔沃汽车公司首先配备在量产汽车上，从此安全带成为保护车内乘客安全最基本也是最有效的装置，沿用至今。
进入20世纪70年代后，汽车工业进入了相对稳定的发展时期，这个时期汽车技术的主要发展方向是提高车辆的安全性和降低车辆的排放污染。随着汽车时速的不断提高，汽车安全技术开始有了新的突破，逐渐向主动预防方向发展。1978年德国博世公司与德国奔驰汽车公司合作研制出三通道四轮控制带有数字式控制器的制动防抱死系统（ABS），并批量安装于奔驰轿车上。而早早被提出的汽车安全气囊设想，也在1980年由德国奔驰汽车公司实现，它在自己生产的部分汽车上安装了安全气囊，从1985年起，在美国和欧洲销售的汽车，大都开始安装安全气囊。
进入新世纪后，汽车安全技术的发展步伐也越发加快。一些汽车工业发达的国家不惜投入巨大的人力，财力和物力进行汽车安全技术的研发。预紧式安全带，电子稳定程序（ESP）等一系列汽车安全新技术开始不断涌现。并且也制定了许多相关的汽车安全性标准，如国际标准（ISO），欧共体标准（ECE）等，其中尤以美国联邦机动车安全标准（FMVSS）最具有影响力。车辆安全关注的也不再只是车辆与车辆内乘员的安全，开始考虑行人安全的保护。
如今，车辆安全技术已经日趋成熟，并且向着高智能化高集成化方向发展，某些传统的安全技术在经过重新设计和研发后变得更为完善和实用，可以说汽车安全技术几乎是来自各个工业领域的积累和创新。

1.2 汽车安全的意义
随着汽车设计和制造技术的不断进步，汽车安全技术早已经步入了崭新的时代，许多全新安全技术的出现，使得拥有众多主动被动安全防护的汽车似乎已能最大程度地确保驾驶者以及行人的人身安全。但是，无论多么先进的工具或者设备，最终都得靠人类的操纵和控制才能起作用，再高尖端的科技设备，没有专业技术人才的操作也产生不了任何生产力。同样，面对复杂的交通环境，车辆优异的安全性能固然不可或缺，但是驾驶者自身的意识和行为，才是决定安全的关键性因素。
对于交通大环境而言，随着汽车保有数量的增多，城市交通日益拥堵，一些车主变得急躁和易怒，于是违规驾车，高速超车以及人车争道等现象屡屡发生，为行车安全带来了更多隐患。在这样的情况下，再完善的安全技术也不可能充分保证车内人员的安全。
汽车安全的真正意义在于，当驾驶车辆的人员在正常的情况下操控车辆，一旦有突发情况或者不稳定的因素出现，此时通过各种安全技术以及装置的作用，可以尽可能化解危险或者改善不稳定的情况，把车辆控制在一个安全的状态下。当事故不可避免得发生时，汽车安全技术又必须尽最大可能保护车内人员的生命安全，此时汽车安全技术是车内人员最后一道安全保障。
所以没有百分百保证安全的安全技术，当然也没有百分百安全的车辆，一切的安全只是相对的，只有在正确操作，正常行驶的情况下，汽车安全系统才能发挥它应有的作用，汽车安全才具有实际意义。


第2章  汽车安全技术概论
2.1 汽车行驶安全性
在实际驾驶过程中，有很多因素对汽车在道路交通中的行驶安全性产生影响，它们是：
（1）汽车状况，例如汽车的配备程度，轮胎的充气状况和磨损程度等。
（2）天气，道路和交通状况，例如风力大小，行驶路面路况，交通流量等。
（3）驾驶员的素质，即他的驾驶能力以及当时的身体状况。
较早的汽车安全性除了依靠汽车的照明保证在夜间行车安全外，还主要依靠制动踏板为主要制动装置产生制动功率来保证车辆的行驶安全。如今不断有更多新型的安全系统参与到保护汽车安全中来，主要包括汽车主动安全性和汽车被动安全性，主动安全性是指汽车防止或减少道路交通事故发生的性能，被动安全性是指交通事故发生后，汽车减轻人员伤害程度或货物损失的能力。汽车行驶安全性还包括事故后安全性和生态安全性，事故后安全性是指汽车能减轻事故后果的性能，包括能否迅速消除事故后果，同时避免新的事故发生。生态安全性是指发动机排气污染、汽车行驶噪声和电磁波等对环境的影响。



















图2-1 汽车行驶安全性概念和影响参量
2.2 汽车主动安全技术
汽车主动安全技术是指在车辆行驶时主动预防或减少危险情况的产生，从而防止或减少道路交通事故发生的技术，它为汽车行驶安全做出极大贡献。汽车主动安全技术涉及的领域非常广泛，又可以分为预防事故安全性和避免事故安全性两类。
预防事故安全性包括车辆行驶时的视野，能见度，操纵方便性以及乘坐舒适性。为了更好得预防事故，在车辆设计时对转向，制动以及各种控制装置进行特别的要求。
避免事故安全性包括操纵稳定性，制动稳定性和整车的其他性能。其中，操纵稳定性包括悬架系统的稳定性和转向系统的稳定性。制动稳定性包括制动时制动压力变化以及最大制动力。整车的其他性能包括车辆转向和变换车道时的最大速度，最大转向力和最大转向角以及整车的动力性。
其中避免事故安全性为主动安全技术中的重点，通过引入电子技术和传统的机械技术相结合，设计出的防抱死制动系统，制动力分配系统，驱动防滑系统以及电子稳定程序，成为如今主动安全技术的生力军。

2.3 汽车被动安全技术
汽车被动安全技术是指车辆在发生事故后，汽车最大限度减轻车内人员的伤害程度并且尽力保护车内乘客的技术，它在事故不可避免发生时为车内乘客建立最后一道安全屏障。汽车被动安全技术包括车身强度结构，撞击能量吸收区，乘员约束系统等。
被动安全技术应该达到以下基本要求：
（1）增大撞击后车内乘员的生存空间，包括车身刚度和强度，车门强度等
（2）减少撞击对车内乘员的伤害，包括设置撞击能量吸收区，溃缩式转向柱等
（3）减少事故后对车内乘员的二次伤害，燃料系统防渗漏，电器系统防短路等
在被动安全技术中，安全带作为最基本也是最重要的一项，起到无法替代的作用。脱离了安全带，一切被动安全技术都将失去意义。
虽然目前汽车主动安全技术是发展的潮流，但是实践证明，主动安全技术并不能完全取代被动安全技术。即使再先进的主动安全技术也无法避免所有的交通事故，汽车被动安全技术仍然十分重要。

2.4 本章小结
    汽车行驶安全性受到车辆内部设备以及外部环境等各种复杂的因素影响，难以控制，所以对于车辆安全技术，分别产生了以预防和保护为目标的主动安全技术和被动安全技术，它们共同作用，相辅相成，缺一不可，全面保障车辆安全。






第3章  汽车主动安全技术现状
3.1 汽车主动安全技术应用现状
3.1.1国产汽车主动安全技术应用现状
我国汽车工业对于汽车主动安全技术的研究始于上世纪80年代，主要均为借鉴国外成熟的技术，并且也只在小范围内进行应用。但随着我国汽车工业的不断壮大强盛，如今汽车主动安全技术已经在各种车系以及车种中广泛应用，政府也已经制定相关法规对于主动安全技术的应用进行了强制。
如今我国汽车行业主要运用的汽车主动安全技术有制动防抱死系统（ABS），制动力分配系统（EBD）以及电子稳定程序（ESP）这三类。通过调查研究，总结归纳出目前主动安全技术在国产汽车上的应用情况。

图3-1 国产汽车主动安全技术应用情况

由图3-1可以看出，轿车领域仍然是汽车主动安全技术的重点，然而卡车和工程车辆等由于工作情况特殊，对于主动安全技术有更高的要求，发展前景也更广阔。
在我国汽车行业，如今已经普遍在轿车中安装制动防抱死系统（ABS）与制动力分配系统（EBD），而电子稳定程序（ESP）多装配于高档轿车上，普及率较低。
通过对目前市场销售的各类车型及其配置，售价等进行调查，对于我国目前轿车市场的主动安全技术应用可以有一个较全面较清晰的了解和认识，从中得出差距和不足。
按照我国目前汽车市场情况，按车价分为六大类进行综合比较，分别是：
（1）10万元以下经济型轿车
（2）10～15万元普通轿车
（3）15～20万元中级轿车
（4）20～40万元中高级驾车
（5）40万元以上高级轿车
（6）SUV和MPV等多用途车型
注：排名顺序按厂商公布建议售价，数据来源截止2010年5月


表3-1 10万元以下经济型轿车
车款车型        排量（升）        售价（万元）        主动安全配置
吉利金刚        1.5        6.58        ABS+EBD
比亚迪F3         1.5        6.78        ABS
雪佛兰乐骋        1.4        7.99        ABS+EBD
标志207        1.6        8.08        ABS+EBD
铃木雨燕        1.5        8.18        ABS+EBD
雪铁龙爱丽舍        1.6        8.18        ABS+EBD
斯柯达晶锐        1.4        8.19        ABS+EBD+扭矩控制
福特嘉年华        1.3        8.29        ABS+EBD+ASR
马自达2        1.3        8.38        ABS+EBD
日产骊威        1.6        8.58        ABS+EBD+制动辅助
现代雅绅特        1.4        8.58        ABS+EBD
奇瑞A3        1.6        8.68        ABS+ESP
本田飞度        1.3        8.68        ABS+EBD
海马福美来        1.6        8.68        ABS+EBD+制动辅助
大众POLO        1.4        9.08        ABS+EBD+扭矩控制


表3-2
10～15万元普通型轿车
车款车型        排量（升）        售价（万元）        主动安全配置
奇瑞东方之子        1.8        10.18        ABS+EBD
起亚赛拉图        1.6        10.58        ABS+EBD+ASR+制动辅助
日产骐达        1.6        10.68        ABS+EBD+制动辅助
别克凯越        1.6        10.79        ABS+EBD
雪铁龙世嘉        1.6        10.88        ABS+EBD+制动辅助
雪佛兰克鲁兹        1.6        10.89        ABS+EBD
标志307        1.6        10.98        ABS+EBD+制动辅助
大众朗逸        1.6        11.28        ABS+EBD+扭矩控制
中华骏捷        1.8        11.28        ABS+EBD+制动辅助
马自达3        1.6        11.88        ABS+EBD+制动辅助
铃木天语        1.6        11.88        ABS+EBD+制动辅助
大众新宝来        1.6        11.88        ABS+EBD+ASR+制动辅助
大众高尔夫        1.6        11.88        ABS+EBD+ESP
比亚迪F6        2.4        11.98        ABS+EBD
福特福克斯        1.8        11.98        ABS+EBD+ASR
现代索纳塔        2.0        12.38        ABS+EBD
斯柯达明锐        1.6        12.49        ABS+EBD+ASR
名爵MG6        1.8        12.88        ABS+EBD+ASR
本田思域        1.8        12.98        ABS+EBD
丰田卡罗拉        1.6        13.28        ABS+EBD+制动辅助
大众速腾        1.6        13.58        ABS+EBD+ASR+ESP


表3-3
15～20万元中级轿车
车款车型        排量（升）        售价（万元）        主动安全配置
奔腾B70        2.3        16.58        ABS+EBD+ASR+制动辅助
荣威550        1.8        16.68        ABS+EBD+ASR+制动辅助
日产轩逸        2.0        16.78        ABS+EBD+制动辅助
福特蒙迪欧致胜        2.0        16.98        ABS+EBD
现代领翔        2.0        17.48        ABS+EBD
雪铁龙C5        2.0        17.69        ABS+EBD+ESP
马自达6        2.0        17.98        ABS+EBD
别克新君威        2.0        17.99        ABS+EBD+ESP
斯柯达昊锐        1.8        17.99        ABS+EBD+ASR
本田雅阁        2.0        18.18        ABS+EBD
大众帕萨特新领域        1.8        18.18        ABS+EBD+ESP
名爵MG7        1.8        18.66        ABS+EBD
丰田凯美瑞        2.0        18.98        ABS+EBD+制动辅助


表3-1与表3-2所列车型，多为家庭购车首选，是市场的热门品牌和销售主力军。这些车辆主动安全配置的程度，能够对市场起到良好的引导和鼓励效果。
对于经济型轿车，厂商出于考虑成本等综合因素，电子稳定程序（ESP）只有极少数车辆配备，多数车型装备的是标准的ABS+EBD以及类似的组合，主动安全保护程度较低。当然成本也较低。
对于普通轿车，虽然安全配置较经济型轿车有所提升，多数车型在ABS+EBD的基础上，都添加了驱动防滑系统（ASR）以及制动辅助，相对于单一的ABS+EBD，主动保护更细致周全。但是事实是仍旧只有两款车型配备了ESP，这也从一个侧面证实了ESP在中国轿车中安装率较低的事实，但是参照ABS在中国的发展过程，相信很快ESP也会逐渐普及。
进入中级轿车行列，由表3-3可以看出车辆的主动安全配置开始变得全面，出现了ABS+EBD+ESP这样全面的主动安全保护。但是细心观察便能发现有一点我们不能忽视，在这十三款车型中，配备ESP的三款车型均为新开发或者新上市车型，显然厂商开始越来越重视车辆的主动安全性，然而这也从一个侧面反映出目前汽车市场一个无奈的问题。
因为中级轿车在市场中处于一种相对尴尬的市场地位，由于受到15万元以下普通轿车市场以及20万元以上中高级轿车市场的双重挤压，这个价位的车型定位较不明确，直接导致市场策略模糊，摆在厂商面前一个棘手的问题是，究竟是控制成本用车型的优势来抢占普通轿车的市场还是提升实力在中高级轿车中以价格取胜。从最近推出的几款车型来看，厂商的目标放在提升车型的整体实力，而不是只单纯的进行价格战，这一举措带来的效果便是厂商越发注重车辆各方面表现力和综合能力，也说明了消费者不再单单用价格或者舒适度来选择车辆，开始关注车辆的安全性能。这对整个车辆安全技术的发展是有利的。





表3-4
20～40万元中高级驾车
车款车型        排量（升）        售价（万元）        主动安全配置
丰田锐志        2.5        25.58        ABS+EBD+ASR+ESP
荣威750        2.5        25.88        ABS+EBD+ASR+制动辅助
大众迈腾        2.0        26.38        ABS+EBD+ASR+ESP
沃尔沃S40        2.0        26.88        ABS+EBD+ASR+ESP
别克新君越        2.4        26.99        ABS+EBD+ASR+ESP
日产天籁        3.5        28.98        ABS+ASR+ESP
奥迪A4L        2.0        30.98        ABS+EBD+ASR+ESP
丰田皇冠        2.5        33.68        ABS+ESP+自动驻车
克莱斯勒300C        2.7        33.99        ABS+EBD+ASR+ESP
宝马320        2.0        34.28        ABS+EBD+ASR+ESP
奔驰C200K        1.8        34.88        ABS+EBD+ASR+ESP
红旗盛世        3.0        34.98        ABS+EBD+ASR+ESP
别克林荫大道        3.0        36.99        ABS+EBD +ESP
奥迪A6L        2.0        37.75        ABS+ESP+自动驻车

表3-5
40万以上高级轿车
车款车型        排量（升）        售价（万元）        主动安全配置
宝马525        2.5        55.56        ABS+EBD+ASR+ESP
沃尔沃S80        3.0        60.8        ABS+EBD+ASR+ESP
奔驰E280        3.0        61.8        ABS+EBD+ASR+ESP

表3-4所列中高级轿车，车辆的主动安全完全进入了一个新的层次，十四款车型只有一款没有装备ESP，而30万元以上的八款车型全部安装ESP，其中两款车型还装备有坡道自动驻车系统，更人性化也进一步提高了车辆的主动安全性。
表3-5所示40万元以上的国产高档轿车，由于价格以及性能均达到了一定的高度，所以配置上十分丰富，主动安全技术的应用十分全面。
表3-6
SUV和MPV等多用途车型
车款车型        排量（升）        售价（万元）        主动安全配置
雪铁龙毕加索        2.0        15.38        ABS+EBD
日产骏逸        1.8        16.23        ABS+EBD
现代途胜        2.0        16.98        ABS+EBD
起亚狮跑        2.0        17.38        ABS+EBD
日产逍客        2.0        17.78        ABS+EBD +制动辅助
长丰猎豹        2.4        19.78        ABS+EBD
本田CRV        2.0        21.78        ABS+EBD+ASR
福特SMAX        2.3        21.98        ABS+ ESP
大众途安        1.8        22.18        ABS+EBD+ASR
日产帕拉丁        2.4        24.48        ABS+EBD
丰田RAV4        2.4        24.68        ABS+EBD +制动辅助
本田奥德赛        2.4        25.68        ABS+EBD+ASR+ESP
丰田汉兰达        2.7        26.28        ABS+EBD+ASR+ESP
雪佛兰科帕奇        2.4        26.58        ABS+EBD+ASR+ESP
三菱帕杰罗        3.0        29.88        ABS+EBD+ASR

表3-6中的车型，均为多用途轿车或者运动型多用途轿车，其安全配置的差异也比较明显，并且呈现出两个比较明显的趋势。
当车型较偏向于运动化时，主动安全系统配备均比较全面，比如丰田汉兰达和雪佛兰科帕奇这两款SUV，均配备了全面周到的主动安全技术。而当车型较偏向于实用化时，主动安全技术便更多以实用为主，例如大众途安和福特SMAX。这说明厂商对于主动安全技术的选择还是受车型以及售价的影响，对于ESP这类成熟有效的主动安全技术来说，由于生产成本和控制成本等因素，其在各类车型上的普及还有很长的路要走。但却是未来发展的必然趋势。

3.1.2进口汽车主动安全技术应用现状
由于国外汽车工业较我国起步更早，发展更久，汽车工业整体更发达，其相应的汽车主动安全技术在车辆上的运用也较国能更成熟。就拿目前比较优秀的汽车主动安全技术电子稳定程序（ESP）来说，在国内它还是中高级以上豪华车型轿车的配备，但在国外它已经开始慢慢走近低端车型，如丰田卡罗拉，福特福克斯，大众POLO等，而且ESP不仅仅只是配备在轿车上，对于SUV，轻型卡以及大型客车车都将慢慢普及这一优秀的主动安全技术。
近年来在欧美，日本等汽车工业发达的国家，新车ESP的装配率也显示了其越来越重要的作用以及广泛的认可。2006年度在欧洲销售的汽车ESP装配率已经达到42%，为ESP最大的市场，在北美地区，ESP的安装率也达到了37%，并且还在急速增长。依照相关法律草案，从2009年开始，在美国生产销售的总装备质量低于4.5吨的汽车都必须配备ESP。而到2011 年底，在美国销售的所有新车都将强制安装ESP系统。可以说，汽车主动安全技术在进口车型上的配置情况充分体现了这些汽车生产厂商对于车辆安全的重视以及对于消费者的负责。

图3-2 各国电子稳定程序安装比例

由于在中国境内销售的进口汽车品牌众多，且车型不一，在调查中主要以售价分为三大类：
（1）普通进口汽车（售价50万元以下）
（2）中高级进口汽车（售价50～100万元）
（3）豪华型进口汽车（售价100万元以上）
注：排名顺序按厂商公布建议售价，跑车以及售价300万元以上车型未计入统计

表3-7
普通进口汽车（售价50万元以下）
车款车型        排量（升）        售价（万元）        主动安全配置
菲亚特博悦        1.4        21.9        ABS+EBD+ASR+制动辅助
斯巴鲁森林人        2.0        24.9        ABS+EBD+ASR+ESP
斯巴鲁力狮        2.0        25.4        ABS+EBD+车身动态控制
欧宝雅特        1.8        25.5        ABS+EBD+ASR+ESP
大众甲壳虫        1.8        25.5        ABS+EBD+ASR+ESP
宝马120        2.0        27.3        ABS+EBD+ASR+ESP
福特翼虎        3.0        27.8        ABS+EBD+ASR
雷诺科雷傲        2.5        28.6        ABS+ESP+自动驻车
马自达CX7        2.5        28.8        ABS+EBD+ASR
沃尔沃C30        2.0        29.8        ABS+EBD+ASR+ESP
迷你COOPER        1.6        30.8        ABS+EBD+ASR+ESP
标志407        3.0        32.4        ABS+EBD+ASR+ESP
吉普牧马人        3.8        41.8        ABS+EBD+ASR+ESP
萨博93        2.0        42.9        ABS+EBD+ASR+ESP
凯迪拉克SRX        3.0        49.8        ABS+EBD+车身动态控制

从表3-7中我们可以很直观得观察到，进口汽车中主动安全技术的应用全面，不仅大部分车型都配备有ABS+EBD+ASR+ESP这样全面的主动安全技术，更有两款车型还配备了车身动态控制系统，对于车辆安全的保护可以说更上一层楼，这也可以看出国外厂商对于车辆安全的重视。在表3-7中，既有紧凑型轿车，也有运动型SUV，还包括中级行政级轿车。这也说明了主动安全技术如今应用的广泛性以及成熟性。


表3-8
中高级进口汽车（售价50～100万元）
车款车型        排量（升）        售价（万元）        主动安全配置
奥迪A5        2.0        52.5        ABS+ESP+自动驻车
宝马X3        2.5        58.1        ABS+EBD+车身动态控制
讴歌TL        3.5        58.5        ABS +ASR+车身动态控制
别克昂科雷        3.6        59.9        ABS+EBD+ASR+ESP
英菲尼迪EX35        3.5        64.7        ABS+EBD+ASR+ESP
沃尔沃XC60        3.0        64.8        ABS+ASR+ESP+自动驻车
雷克萨斯ES350        3.5        65.1        ABS +ASR+车身动态控制
奔驰SLK300        3.0        73.9        ABS+ASR+ESP+自动驻车
大众途锐        3.6        74        ABS+EBD+ASR+ESP
路虎发现者        3.0        82.8        ABS+EBD+ASR+ESP
大众辉腾        3.6        82.8        ABS+EBD+ASR+ESP
雷克萨斯RX400        3.3        86.7        ABS+ASR+ESP+自动驻车
宝马X5        3.0        95.9        ABS +ASR+车身动态控制
奔驰S300L        3.0        99.3        ABS+EBD+ASR+ESP
奥迪Q7        3.6        99.9        ABS+ASR+ESP+自动驻车


表3-9
豪华型进口汽车（售价100万元以上）
车款车型        排量（升）        售价（万元）        主动安全配置
雷克萨斯LS460        4.6        135        VDIM+碰撞预防
宝马740        3.0        141        ABS+ASR+ESP+车身控制
捷豹XF        5.0        141        ABS+EBD+ASR+ESP
沃尔沃XC90        4.4        147        ABS+EBD+ESP+侧撞保护
奔驰CLS500        5.5        150        ABS+EBD+ASR+ESP
凯迪拉克XLR        4.6        152        ABS+EBD+ASR+ESP
奥迪A8L        4.2        168        ABS+ASR+ESP+车身控制
奔驰S500        5.5        209        ABS+ASR+ESP+自动驻车


由表3-8与表3-9可以显著看出，中高级进口汽车与高级进口汽车上，主动安全技术丰富并且全面，一些车辆更是运用到了最新的主动安全技术，例如碰撞预防技术。这一方面体现了欧美等汽车工业发达国家对于主动安全技术的重视，另一方面，主动安全技术自身也在不断发展，以适应现在日趋复杂的交通环境。




3.2 汽车主动安全技术原理和控制分析
3.2.1制动防抱死系统原理和控制分析
（1）  制动防抱死系统的原理
根据汽车理论，当汽车制动时，车体速度由于轮胎与路面摩擦力的作用而减少，车轮转动线速度由于制动片对其的摩擦而减少，这两种速度之间的速度差就是滑移现象。车体速度与车轮速度相同时，滑移率为0，当车轮完全抱死时，车轮速度为0，滑移率为100%。
汽车在突然制动时容易出现抱死现象，其原因可能是路面湿滑或者制动力量过大。车轮抱死危害极大，当前轮抱死时，虽然汽车仍然能够行驶，但失去转向控制能力，因为维持前轮转向运动能力的横向附着力因抱死而丧失，因此，汽车将仍按惯性方向滑行，可能冲入其它车道与车辆相撞或者冲出路面，更可能因为无法躲避出现的障碍物而发生恶性交通事故。当后轮抱死时，汽车的稳定性就会变差，抵抗横向外力的能力很弱，后轮稍有外力作用就会发生侧滑和甩尾，甚至出现180度调头等危险现象。
图3-3 干燥硬实路面附着系数与滑移率的关系

从图3-3中可以得出，当滑移率为0时，车轮的纵向附着系数为0而横向附着系数最大，随着滑移率增大，纵向附着系数急剧增大，一般在滑移率为20%时达到最大值，此后一直到滑移率100%，车轮完全抱死时，纵向附着系数缓慢下降而横向附着系数则一直降低直到接近0。可以得出结论，在滑移率为100%时，车轮完全抱死，纵向附着力不大而横向附着能力几乎完全消失，车辆失去制动稳定性与转向操控能力，当滑移率为10%～30%的范围内（视率面状况和轮胎结构等确定），可以同时得到较大的纵向和横向附着能力，是安全制动的理想范围。
制动防抱死系统（ABS）的原理就是能够及早识别车轮的抱死倾向，并且当车轮的转动状态超过稳定界限时，即车轮滑移率值从稳定区域进入不稳定区域，迅速而又适度得减少制动器的制动力，使制动器的制动力略低于车轮与地面的附着力，令车轮的转动恢复到稳定界限附近的稳定区域，然后又一点一点增大制动器的制动力，直至车轮再次越过稳定界限为止，保持制动时车轮的滑移率始终在横向附着系数较大，纵向附着系数最大的滑移率区域，从而能维持车辆的转向操纵能力和方向稳定性以及产生最大的地面制动力，获得最佳制动距离的目标。

（2）  制动防抱死系统的结构
防抱死制动系统（ABS）主要由传感器，电子控制单元（ECU）和执行器三部分组成。传感器包括轮速传感器，车速传感器，执行器由制动压力调节器，制动液压泵和制动系统组成。制动系统由制动总泵，制动助力器，制动分泵，制动管路和制动器组成，其结构如图3-4所示。
图3-4制动防抱死系统结构


表3-10
ABS主要部件功能
组成元件        功能
轮速传感器        检测车轮速度，为ECU提供轮速信号
制动压力调节器        接收ECU指令，驱动调节器中电磁阀和电动泵工作，通过电磁阀的开闭来实现对于制动系统压力的调节，使得制动压力升高，保持或者降低
制动液压泵        受ECU控制，在制动压力调节器的控制油路中建立控制油压，防止ABS工作时制动踏板的行程发生变化
电子控制单元（ECU）        接收传感器的信号，计算出车速，轮速，滑移率和车轮的加速度，减速度，并将这些信号加以分析，根据预先设置在芯片内的门限值输出指令，控制各种执行器工作

（3）  制动防抱死系统的控制方法
目前，ABS主要采用机电一体化控制。控制方法主要有逻辑门限控制，最优控制和滑动模态变结构控制等，目前绝大多数ABS采用逻辑门限控制。控制形式有独立控制，高选原则控制和低选原则控制。
目前大部分轿车的ABS均采用了三通道，即对两前轮各自独立占用一个控制通道，对于在同一轴上的两个后轮共同使用一个控制通道同时控制，并且采用低选原则控制，即以保证附着系数较小的车轮不发生抱死为原则来调节制动压力。理由是当左右车轮行驶在附着系数不对称的路面时，由于左右车轮与路面之间的附着系数不同，因此左右车轮在制动时抱死的时机就有所不同，附着系数小的车轮较附着系数大的车轮先抱死。
当制动开始时，制动力快速上升，滑移率很快上升至20%左右的范围，此时如果继续施加制动，制动压力继续增大，滑移率离开稳定范围，ECU判断某一车轮有抱死危险，ABS介入制动，控制制动压力调节器降低这一车轮的制动压力，使得滑移率重新回到20%左右的稳定范围并保持在一定数值，随后制动压力调节器逐渐增加制动压力直到滑移率再次离开稳定范围，于是再次降低制动压力。在整个制动过程中，以每秒5～10次的频率进行降压，保压和增压的不断切换，始终保持滑移率在稳定范围内，防止车轮抱死，获得最佳制动效果。

3.2.2电子制动力分配系统原理和控制分析
（1）  制动力分配系统的原理
汽车制动的稳定性直接影响到汽车安全，稳定的制动性除了考虑制动时车轮是否抱死外，前后车轮的抱死顺序与制动稳定性也密切相关。若前轮先抱死车辆将失去转向能力，后轮先抱死则会发生侧滑，甚至急转和甩尾等更严重的后果。
常规制动系统通常通过在前后桥制动管路间增加一个比例阀，使得车辆前后桥的制动力具有固定的比值。为了防止在制动时后轮首先抱死产生危险的甩尾现象，实际的汽车制动系统前后轮制动力分配曲线应当控制在理想的前后轮制动器制动力分配曲线的下方。如图3-5所示：
图3-5 车辆制止力分配曲线

    图3-5中，曲线I为理想制动力分配曲线，直线β为实际制动力分配曲线，红色折线为EBD参与的制动力分配。显然实际制动力分配曲线和理想制动力分配曲线的差距较大，制动效能较低，为了防止这些现象，现代汽车普遍采用了电子制动力分配（EBD）来主动改变前后制动器的制动力分配，从而缩短制动距离提高行驶稳定性和安全性。
EBD的原理是在ABS的基础上，在 ABS的ECU中增加制动力分配软件程序，并根据制动减速度（可根据车轮速度传感器提供的轮速变化率求得）和车轮的载荷变化（紧急制动时，汽车轴向载荷的前移动），主动调节和改变车轮制动力的分配（主要是增大后轮的制动力），从而使制动力曲线更贴近理想制动力曲线，达到缩短制动距离，并在很大程度上提高安全性和行驶稳定性。

（2）  电子制动力分配系统的控制方法
采用EBD时的制动力分配是兼顾制动稳定性和最短制动距离并优先考虑制动稳定性的原则进行控制的。车辆开始制动时，EBD ECU不断计算汽车在各种行驶状况下前后轮上的滑移率，如果在控制过程中前后轮滑移率之比超过设定的门限值，则EBD阻止后轮制动压力的继续增加。如果此时制动压力继续增大，则前轮滑移率增大，前后轮的滑移率之比再次减小，则EBD开始增大后轮制动压力。直到再次达到门限值，这样的变化过程将会反复进行，制动力分配呈阶梯状上升变化。
除此之外，汽车在弯道行驶制动时，EBD还能根据转向角传感器信号，对左右轮制动力进行分配调节，增加外侧轮胎的制动力，以保证汽车在弯道行驶时的制动稳定性。

3.2.3驱动防滑系统原理和控制分析
（1）  驱动防滑系统的原理
当汽车行驶在附着系数较低的路面，如冰雪路面，地面对于车轮的反作用转矩将很小。对于后轮驱动车辆，在低附着系数路面加速将使汽车发生不规则旋转，对于前轮驱动汽车，在低附着系数路面加速会使车轮空转而失去方向控制。如果驱动轮处于两种不同附着系数的路面上，根据差速器转矩等量分配的特性，输出的转矩只与低附着系数路面上需要的转矩相等，此时由于高附着路面上的驱动力不足，汽车将无法前进。
驱动防滑系统（ASR）的原理就是在车辆起步，加速和转弯等过程中，控制车轮与路面的滑移率，防止驱动轮打滑，特别是防止驱动轮在非对称路面上加速时空转，以保持汽车行驶方向的稳定性和操纵性，维持汽车最佳的驱动力以及提高汽车的平顺性。
图3-6 滑移率和滑转率与附着系数的关系

（2）  驱动防滑系统的结构
实践表明，在控制驱动轮的制动力时，将ASR与ABS结合在一起是控制驱动轮制动力的最佳方案。这是因为ASR和ABS对制动压力的建立速度有不同要求，ASR的制动压力的建立速度比ABS要慢，因此驱动防滑控制系统ASR可直接使用ABS的液压系统进行调节。
ASR由液压控制系统和电子控制系统两部分组成。液压控制系统是在ABS的基础上，增加ASR制动液压调节器，这个执行器由电磁阀，溢流阀，回液泵，电动机，蓄压器等组成，ASR的ECU与ABS集成为一体，成为ABS/ASR ECU。电子控制系统由传感器，控制开关，电控单元和执行器组成，ASR与ABS系统公用车速传感器，但是在进气歧管的主节气门后增加一套副节气门机构，通过调节副节气门的开度和对驱动轮施加制动力的双重方式实现驱动轮防滑控制。
图3-7 驱动防滑系统组成结构
1-储液罐 2-制动总泵 3-比例阀 4-ASR制动压力调节器 5-制动分泵 6-轮速传感器 7- ABS制动压力调节器 8-主，副节气门 9-ABS/ASR ECU 10-发动机ECU 11-ASR工作指示灯 12-ASR工作指示灯 13- ASR控制开关 14-步进电机 15-节气门位置传感器

（3）  驱动防滑系统的控制方法
车轮的打滑通常分为两种情况，一是汽车制动时车轮抱死滑移，二是汽车驱动时车轮滑转，ASR也是控制车轮与路面间的滑移率，但与ABS不同在于所控制的方式是相反的，ABS是防止汽车在制动时抱死而滑移，ASR则是防止驱动轮原地不转地滑移。
当车辆在行驶过程中，ABS/ASR ECU根据轮速传感器产生的轮速信号，计算驱动轮的滑移率和滑转率，在滑移率和滑转率没有达到门限值时，ABS和ASR均不工作，副节气门保持在全开位置。
当驾驶员踩下制动踏板进行制动时，ABS/ASR ECU根据轮速传感器的信号判断到某个车轮的滑移率达到设定门限值而趋于抱死滑移时，就进入防抱死控制状态，通过控制ABS执行器中相应的电磁阀工作，使轮缸中的制动液压力降低，保持和升高来防止车轮抱死滑移。当ABS/ASR ECU根据轮速传感器的信号判断到某个车轮的滑转率超过设定门限值时，就进入防滑控制状态。
当汽车行驶速度较高时，采用控制发动机输出扭矩来防止车轮打滑，以避免在高速行驶的状况下突然制动加剧对于车辆动态平衡的破坏以及避免制动器过热。此时ABS/ASR ECU向副节气门步进电机发送指令使副节气门开度逐渐减小，减少发动机进气量从而减小发动机输出扭矩，驱动轮的驱动力随之减小，车轮打滑得到有效控制。
当车辆的行驶速度较低时，采用对驱动轮施以制动力来防止车轮打滑，这种控制方式反应速度快，能有效防止汽车起步或者从高附着系数路面突然进入低附着系数路面时车轮突然的空转。此时ABS/ASR ECU会打开蓄压器的电磁阀，使较高压力的制动液进入轮缸，缓慢升高制动压力，同时ABS控制器也介入，防止在控制滑转时造成抱死滑移，若驾驶员在此过程中踩下制动踏板进行制动，ABS/ASR ECU就会自动退出防滑控制状态，不会影响ABS功能的发挥。
图3-8 驱动防滑系统控制结构

3.2.4电子稳定程序原理和控制分析
（1）  电子稳定程序的原理
道路交通事故的很大部分与突发情况有关，如高速行进的车辆前突然出现障碍物，或者车辆在转向或者制动时地面附着系数突然下降，此时的一些紧急操作会使车身失去平衡，车轮失去对路径的跟踪能力，从而使车辆偏离原有行驶轨迹，导致严重后果。
电子稳定程序（ESP）的原理就是通过恒时监控汽车的行驶状态，在紧急躲避障碍物和转向时发生转向过度或者转向不足时，及时调节各车轮的驱动力和制动力，在允许的物理极限范围内确保车辆稳定行驶，避免车辆偏离理想的行驶轨迹。

（2）  电子稳定程序的结构
ESP也是由传感器，电控单元ECU和执行器和三部分组成。传感器用于检测汽车行驶状态和驾驶员操作的意图，电控单元ECU负责估算汽车侧滑状态和计算恢复到安全状态所需旋转动量以及减速度，执行器则根据电控单元ECU的计算结果来控制每个车轮的制动力和发动机的输出功率。















图3-9电子稳定程序主要结构
1-带有控制系统的液压单元 2-轮速传感器 3-转向角传感器 4-横摆角速度和侧向加速度传感器 5-发动机管理通讯系统

因为ESP是ABS和ASR的补充和提升，所以ABS和ASR的大部分传感器和执行器部件都可以公用，但是为了实现防止车辆偏移原有行驶路线，还必须增设三个特殊传感器。车辆横摆率传感器，也称偏航率传感器，安装在车辆行李箱内，后抽上部中央位置，用于检测后轴绕车身中心垂直轴线旋转的角速度，是反映后轮是否产生侧滑的关键传感器部件。转向角传感器，安装在转向盘的后侧，检测驾驶员转动转向盘时的角度信号，用于判断驾驶员操纵转向盘时的转向意图。横向加速度传感器，也称G传感器，安装在汽车重心前方，前轴上部中央位置，功能和偏航率传感器一样，用于检测前轴的横向加速度信号，判断车身状态以及前轮是否产生侧滑。

（3）  电子稳定程序的控制方法
ESP控制系统通过对从各传感器得来的汽车行驶状态信息进行分析，其中最重要的信息由偏航率传感器提供，然后ESP ECU会计算出保持车身稳定的是理论数值，再比较传感器得来的数据，发出平衡和纠偏指令。当发生转向不足时，汽车会产生向理想轨迹外侧偏离的倾向，而转向过度则正好相反，汽车会向内侧偏移，ESP能够向一个或者多个车轮施加制动力，把汽车控制在理想行驶轨迹内。
图3-10 电子稳定程序基本控制流程

在制动工况下，ABS和ESP控制模块分别运行并且生成各自的制动力控制信号，然后根据地面的侧向力是否超出规定极限，分别实施ABS和ESP控制。在驱动工况下，ASR和ESP控制模块分别运行并且生成各自的制动力控制信号，然后根据地面的侧向力是否超出规定极限，分别实施ASR和ESP控制。
ESP的控制原理和过程分别为抑制前轮侧滑和抑制后轮侧滑。前轮侧滑时，会产生较大的横向加速度，此时横向加速度传感器会向ESP ECU发送信号，ESP ECU发出指令进行干预，当前轮向右侧滑时，必须在左后轮施加一个额外的制动力，使得车身产生一个向内的逆时针方向的旋转，如果此时侧滑现象仍存在，再对两前轮施加制动力，使得车速适当降低以保证车辆的原始行驶路径以及稳定行驶，同理，抑制前轮向左侧滑时，必须向右后轮施加一个额外的制动力，使得车身产生一个向内的顺时针方向的旋转，如果此时侧滑现象仍存在，再对两前轮施加制动力使得车速适当降低以保证车辆的原始行驶路径以及稳定行驶。
同理后轮侧滑时，会产生较大的侧偏角，此时偏航率传感器会向ESP ECU发送信号，ESP ECU发出指令进行干预，当后轮向右侧滑时，必须在右前轮施加一个额外的制动力，使得车身产生一个向外的顺时针方向的旋转，防止车辆发生甩尾或者调头的现象，以保证车辆的原始行驶路径以及稳定行驶，同理，抑制后轮向左侧滑时，必须向左前轮施加一个额外的制动力，使得车身产生一个向外的逆时针方向的旋转，防止车辆发生甩尾或者调头的现象，以保证车辆的原始行驶路径以及稳定行驶。

3.3 汽车主动安全技术应用效果比较
（1）  制动防抱死系统实际效果对比
    在普通的制动系统中增加ABS装置后，应该达到如下要求和效果：
①        确保汽车制动时的方向稳定性，防止出现抱死等危险状态直至停车
②        保持车辆制动时的转向操纵性，在制动过程中能够回避障碍物
③        取得最佳制动力，使制动距离缩短

表3-11
100km/h时速不同附着系数路面制动距离比较
路面        冰面        积雪        混凝土
附着系数        0.1        0.25        0.8
轮胎规格        防滑轮胎        防滑轮胎        子午线轮胎
有ABS制动距离        77.7米        75.2米        46.4米
无ABS制动距离        92.5米        89.3米        50.2米












图3-11 无ABS车辆直线制动时车轮抱死情况













图3-12无ABS车辆弯道制动时前轮抱死和后轮抱死情况
图3-13车辆直线制动避让时有无ABS比较

图3-14车辆在低附着系数路面制动时有无ABS比较

（2）  电子制动力分配系统实际效果对比
车辆安装了EBD和ABS组成的综合控制系统应该达到如下要求和效果：
① 能显著降低前轮制动器的热负荷，保证前后制动摩擦衬片的均匀磨损
② 在受到相同的制动踏板作用力时，EBD能产生较大的制动减速度
③ 在不同的载荷状况下均能调节主动力分配，得到最佳制动稳定性
图3-15 车辆弯道制动时有无EBD车辆制动稳定性比较
图3-16 汽车弯道制动时EBD分配内外侧不同制动力
图3-17 车辆不同载荷时有无EBD制动力分配比较

（3）  驱动防滑系统实际效果对比
在车辆中安装了ASR后应该达到如下要求和效果：
①        在车辆起步以及行驶过程中提供最佳驱动力
②        保证在较小附着系数路面上的起步，加速以及爬坡能力
③        保证车辆行驶的方向稳定性以及前轮驱动车辆的转向控制能力
④        减小轮胎磨损以及发动机油耗

图3-18 车辆在弯道突然加速时有无ASR比较


















图3-19 车辆在低附着系数路面起步时有无ASR比较

ASR使用效果最明显的表现为在低附着系数路面车辆起步加速能力，如图3-19所示两者差异明显，使用ASR的车辆在低附着系数路面能够平稳缓慢起步，而未使用ASR的车辆会因为车轮滑转而转向，在个别路面上不使用ASR的车辆几乎无法加速和起步。
在低附着系数路面急加速或者超车如果没有ASR，就容易因为驱动力突然增大而导致的车轮空转从而失去方向的稳定性，而且会因为驱动力不足使超车或者加速距离过长，当车辆行驶时遇到左右车路的附着系数不同时，使用和不使用ASR的车辆加速性能更有显著差异。

（4）  电子稳定程序实际效果对比
车辆安装了ESP后，有以下特点并且从几方面改善汽车的行驶安全性：
① 实时监控驾驶员的操纵和路面反应，并不断向执行机构发出指令
② 预测危险并且主动干预，调整车轮的驱动力和制动力修正转向不足和转向过度
③ 在驾驶员操作不当和路面有异常情况以警示灯来警示驾驶员
④ 在车辆各种行驶状况下，均可保持车辆在原有路线上行驶
⑤ 在紧急操作时帮助驾驶员更好得控制车辆，降低危险
⑥在各种路况下充分利用路面潜在附着力，改善车辆操控性和稳定性
图3-20 有无ESP时车辆转向稳定性比较（前轮驱动车辆）
图3-21 有无ESP时车辆转向稳定性比较（后轮驱动车辆）

图3-23 紧急避让时有无ESP车辆稳定性比较

3.4 本章小结
汽车主动安全技术的现状主要是依赖制动防抱死系统（ABS），制动力分配系统（EBD）以及电子稳定程序（ESP）这三类。它们技术比较成熟，并且实际效果优秀，能够满足目前大部分车辆安全以及交通情况的要求。在国内市场，ABS与EBD普及率接近100%，但相比欧美国家，性能更优越，安全性更好的ESP在我国还多配备在中高级豪华轿车上，ESP普及率还较低。
随着汽车工业不断发展， ABS，EBD和ESP将逐渐无法满足现有的需要，新型的主动安全技术必将逐步出现，满足日益复杂的道路状况的需求，更好得保护车内乘员的安全。




第4章  汽车主动安全技术发展探讨
4.1 车身动态综合管理系统
为了确保更好的驾驶安全性，目前主动安全技术的一种发展是把ABS，EBD，ASR和ESP等控制驱动力和制动力的主动安全系统与电子控制转向系统EPS，电子悬架调节系统EMS等组合成为车身动态综合管理系统（VDIM），与ESP相比，VDIM对汽车各种行驶状态实现类似球面的平滑控制。
图4-1 车身动态综合管理系统与电子稳定程序比较

丰田汽车公司于2005年首次把VDIM运用到雷克萨斯GS430上。VDIM引人注目的地方在于，驾驶的整个过程就是人，车和道路环境三者之间一个信息交流过程，此系统构成一个人-车-道路环境的信息闭环系统，车辆性能的表现取决于人，车和道路环境三者之间的相互协调和最佳匹配，即实现驾驶员的行为特性，车辆的机械特性以及道路设施与环境之间的最优协调，以达到整体最佳的效果。VDIM具有有以下优点：
（1）VDIM将ABS，EBD，ASR和ESP等主动安全系统组合成一体，液压调节装置也组合为一体，称为电子控制制动系统ECB
（2）VDIM对车辆的操控性作了进一步的改进，传统的ABS，EBD和ESP均为各自独立的功能，VDIM整合了这些系统的功能，进行统一管理，能在发生侧滑之前就对车辆进行控制，不仅保证了更高的预防安全性能，同时还使得车辆在起步，行进，转弯，停止等车辆的基本运动性能更上一个台阶
（3）VDIM将ABS，EBD，ASR和ESP与电子控制转向系统EPS，和电子悬架调节系统EMS组合，能够对车身姿态进行全方位的调节，ABS，EBD，ASR和ESP可以控制车辆车轮的前后作用力（既驱动力和制动力），EPS和EMS可以控制车辆的侧向作用力，转弯时，ESP和EPS配合可以控制调节转向力矩，对前轮转向实现恰当助力和准确修正，而EMS可以调节任意状态下车身前后左右姿态，因此这些系统综合控制时，能大大提高车辆的行驶安全性和乘坐舒适性
（4）VDIM采用了智能识别与判断技术，达到更好的人车合一的境界

4.2 汽车自适应巡航控制系统
汽车巡航控制系统是指在一定车速范围内，驾驶员不用控制加速踏板而能使汽车保持设定速度行驶的控制装置。采用这种控制装置后，车辆在高速公路长时间行驶时，驾驶员不需要一直控制加速踏板，从而降低了疲劳强度，同时减少了不必要的车速变化，使得燃油经济性变好。而自适应巡航控制系统（ACC），是将车辆的巡航控制系统与车辆主动安全技术相联系，在使用自动巡航控制时，有效减少追尾等事故的发生，提升行车的安全性。














图4-2 自适应巡航控制系统车头雷达探测器

ACC主要使用范围是在高速公路，低交通密度宽阔的道路上。ACC属于前向行驶的速度控制系统，标准的巡航速度控制时ACC最基本的控制功能，ACC最主要的功能在于控制本车与周边车辆的安全距离。其通过在车身前部以及四周配置的多个雷达以及传感器，通过车内控制系统的先进算法向驾驶员提供安全驾车的辅助信息和建议，并在探测到潜在危险时向驾驶员及时发送警报，甚至直接介入车辆的制动系统加以干预。
ACC与普通巡航控制系统相比最大的进步在于，其车辆前部的雷达探测器不仅仅能够测量本车与前车的距离，还能进一步得知前方车辆的运行速度和两车相对的加速度。相比传统巡航控制系统ACC能够通过距离与速度的计算自动调整巡航速度以及保持安全距离，而且并不需要驾驶员进行额外的干预。
















图4-3 自适应巡航控制系统控制原则

ACC实现速度和车距控制的关键在于锁定前方目标车辆，然后计算出行驶速度、加速度等行驶信息。当启动ACC后，系统会依据车辆当前速度和设定的巡航车速，计算出与前方车辆的安全距离，驾驶员只需要为ACC设定反应时间，在行驶时ACC则会不断监控车速与车距并判断下一步的控制。

表4-1
ACC控制结构
层面1        雷达数据        转速数据        加速度数据        其它数据
层面2        雷达目标检测        道路情况检测
层面3        目标确定，道路确定，速度确定
层面4        巡航控制
层面5        ACC控制
层面6        动力输出控制        制动干预

当行驶时前方无车辆或者与前车距离大于安全距离时，ACC处于普通的巡航控制状态。当前方出现车辆，并且两车距离逐渐小于设定的安全距离时，ACC将控制节气门开度对车辆进行减速，调整到与前车相同的速度以保持住安全距离，并且通过警报器提醒驾驶员注意速度与距离的变化，如果前车离开车道或者距离增大后，ACC将车速恢复到原设定值，如果前车进行紧急制动，ACC判断出两车相对加速度的异常后会立刻通过警报器警示驾驶员，同时进行制动干预。同样的措施会在前方突然有车辆并线进入的情况下启动。在ACC的整个运行过程中，一旦驾驶员参与车辆驾驶后，ACC将自动退出对车辆的控制。

4.3 碰撞预警与主动避撞技术
统计表明，目前城市内70%～90%的交通事故是由于驾驶员的操作失误导致的。显然不可能要求驾驶员在驾车时零失误，于是许多汽车厂商便开始在如何提高车辆“智商”上进行研究，其目的在于在必要的时候提醒驾驶员注意甚至主动帮助驾驶员进行必要的制动，这就是碰撞预警与主动避撞技术的基本设想。
主动避撞技术可分为对车内人员（驾驶员和乘客）的保护和车外人员（车外行人和车辆）的保护两类，但其安全保障的核心都是对即将可能发生的碰撞动作的积极准备和防护措施。碰撞预警技术的原理如下，当车辆前部测距雷达探测到潜在的碰撞危险（如与前方车辆的距离快速缩短或者在车辆的行驶方向突然出现一定质量的障碍物），碰撞预警系统会首先向车内驾驶员发出警告（车内蜂鸣提醒或者后视镜灯光闪烁），如果警告后0.6秒内驾驶员没有采取任何行动（减小油门或者采取制动），则主动避撞系统立刻启动紧急制动程序，向制动液压回路加压，如果此时驾驶员采取制动措施，则根据驾驶员的刹车力量增加辅助油压以充分降低车速，避免碰撞。同时，主动避撞系统也会在车内为被动防护提供支持，如关闭车窗、调整座椅角度或安全带松紧程度以减轻碰撞强度和让安全气囊发挥更大作用等。在车外，主动避撞系统也可通过一系列措施尽量保护被撞对象的安全（如闪烁前大灯告知对方危险的存在）。如果碰撞不可避免，主动避撞系统则会打开与行人受撞击面相对的外部安全气囊（如保险杠、风挡玻璃等处），尽量减少对其头部，胸部和腰部等脆弱和致命部位的撞击力。
主动避撞技术还包括了周边道路监控技术夜间行驶保护系统。周边道路监控技术会在车辆正常行驶时主动监测车辆两侧以及后侧动态，一旦有车辆快速接近时，系统会在车辆接近一侧的后视镜内侧闪烁警示灯，提醒驾驶员注意。夜间行驶保护系统则为驾驶员在夜间或者雾天等能见度较差的天气情况下驾驶车辆提供更多辅助和保护，此系统采用安装在前保险杠左右两侧的红外线立体摄影探头监测车辆左右侧前方45°区域，提醒驾驶员注意那些可能出现在车辆行驶线路以及驾驶员视觉死角的车辆，行人和物体。
瑞典沃尔沃汽车公司推出以“行人侦测+碰撞预警+主动制动”的新型智能安全技术就是碰撞预警与主动避撞技术的一种。它不仅可以帮助车辆在高速，开阔的道路行驶时保持与前车的安全距离，在拥堵繁忙，车辆低速行驶的交通环境情况下，同样能够对可能出现的碰撞进行预警并且进行干预预防碰撞发生。
该系统首先通过安装在车辆前进气格栅内的双模雷达以及安装在车内后视镜背面的摄像头进行周边行驶环境的识别，判断有无障碍物以及障碍物的类型及距离，然后综合车速等各方面因素并且根据预先设定的逻辑算法进行安全状况的判断。如果判定前方有危险状况，风挡玻璃上的抬头显示器会显示一排红色警示灯并且发出警示音，以提醒驾驶员注意前方道路情况并且小心驾驶，系统如果发现驾驶员仍然没有采取措施（减小油门或者制动），同时判断碰撞即将发生，则会迅速控制制动力系统加压采取制动。
沃尔沃汽车公司对此安全系统的目标为，当车速在25km/h以下时，完全避免车辆碰撞事故发生。车速高于25km/h时，最大程度减小碰撞发生时的车速，以便使碰撞时的冲击力达到尽可能小，沃尔沃汽车公司宣称，在装备此套系统的前提下，可以使碰撞时的综合冲击力减少75%以上，更好得保护驾驶员以及行人的安全。
图4-4 主动避撞技术保证行驶时安全车距

图4-5 主动避撞技术判断出碰撞危险时自动制动

4.4 智能安全道路系统
智能安全道路系统的原理是通过管理和控制行驶在其上的车辆，建立车辆与车辆之间的通讯与联系，保证每部行驶的车辆的安全。智能安全道路系统的核心在于，车辆通过相互通讯，对于道路情况有一个清晰全面的了解，同时道路也通过与车辆“沟通”，了解目前车辆行驶情况。在强大计算机技术以及控制软件的帮之下，道路能够合理分配车辆的流量以及控制车辆速度，使得所有车辆以一种实时受控制的状态行驶在道路上，这样即充分利用了道路的环境，又使车辆驾驶员因操作导致的事故可能降到了最低。
在今年的上海世博会上，上汽集团，通用汽车在其汽车馆内推出了全新的，面向2030年城市交通的“电动联网概念车（Electric Networked-Vehicle）EN-V”。它的核心为电气化和车联网技术，这使车与车之间，车与外界之间时刻能够保持信息交换。通过整合全球定位系统和导航技术，车对车交流技术，无线通讯以及远程感应技术，使得EN-V可以使用手动驾驶或者自动驾驶模式，并且通过对实时交通信息的分析，自动选择路况最佳的行驶路线。
图4-6 电动联网概念车“骄”          图4-7电动联网概念车“笑”











图4-8电动联网概念车“妙”
4.5 新型主动安全技术设想
通过对车辆交通事故案例的一些原因分析，发现许多新驾驶员由于在车辆驾驶经验方面的不足，导致行驶出现突发情况时，往往会惊慌失措，直接导致操作不当甚至错误操作。2010年4月上海就发生一起交通事故，肇事司机是一名驾龄还不满一年的实习驾驶员，她在驾车行驶中首先由于思想不集中，误驶入高架的施工区域，撞击到一施工面包车后，错将油门当作刹车，将正在施工的10名工人撞倒，导致3死7伤的严重后果。
设想有这样一种全技术，能够在撞击发生后，主动避免驾驶员的错误操作，防止导致更严重的后果。这与传统意义上的主动安全技术在概念上有少许差别，它并不是纯粹的预防危险发生，而是在危险发生时主动避免错误操作。
此项技术可称为误操作预防系统。在一定强度的撞击发生时，误操作主动预防系统立即切断车辆动力，同时进行全力制动，有效防止了驾驶员错将油门当刹车这类错误操作带来的严重后果，对于驾驶员面对突发情况时制动犹豫也能起到很好的辅助效果，此系统可以使驾驶员因为不当操作导致严重后果的可能性大大降低。误操作预防系统可利用车辆现有的一些安全装置和传感器，加上为此系统重新设计的控制软件和ECU，便可以很好得达到控制效果。系统的控制过程如下：
当发生一定程度的碰撞后，车辆安全气囊的碰撞传感器分别向安全气囊和误操作预防系统传送撞击信号，误操作主动预防系统则立即切断车辆动力并且全力制动。在动力控制方面，对于自动变速器车型，误操作预防系统可以通过控制自动变速器ECU使变速器挂入空挡，切断动力输出。对于手动变速器车型，可以通过控制发动机ECU停止供油，必要时还可以使发动机熄火，切断动力。制动控制方面，误操作主动预防系统只需要向制动系统液压回路加压，发挥最大的制动力，此时ABS与ESP等主动系统保持对制动过程的控制，保证制动时不出现抱死和车身侧滑等现象，保证制动过程的安全。
当然这只是一个设想，在具体时间过程中肯定会遇到许多问题，必须具体问题具体对待，进一步开发和完善。

4.6 本章小结
    随着城市交通情况的日益复杂，原有的主动安全技术已经无法满足。于是，在ABS，EBD，ASR和ESP的基础上，设计开发出了车身动态综合管理系统，自适应巡航控制系统，碰撞预警和主动避撞技术以及智能安全道路。这些技术有些已经运用与实际车辆上，有些还在开发试验阶段，还有些只是设想。但是可以预见，未来的汽车主动安全技术，一定会更全面，更智能，更安全。更多的新技术和成果的运用将会为车辆主动安全技术带来全新面貌。


第5章  总结与展望
如今，汽车安全性已经不仅是一个技术性的问题，在某种程度上更是一个重要的社会问题。随着我国汽车保有量的不断增长，车辆和行人之间的矛盾将会越发明显，而交通事故频繁发生更是给家庭和社会带来的严重的影响。汽车主动安全技术能够在导致事故的危险发生前及时介入，最大限度减小事故得发生几率，保护车内人员以及行人的安全。
在过去相当长的时间里，汽车安全性的发展方向均着重于被动安全性，而传统的汽车安全技术已经发展得相当成熟，但是现代电子技术的发展给汽车安全技术带来了更广阔的发展空间，使得传统的安全技术迈上了一个新台阶，电子控制技术几乎渗透到现代汽车安全技术的各个方面，未来的汽车将会变成电子产品的综合平台，电子技术将会使汽车变得更安全，更舒适更方便。
未来主动安全技术的趋势是各类装置的一体化和智能化，并且主动安全装置的集成度更高，体积和质量更小，这样可以进一步提高车辆的燃油经济性。智能度更高将使主动安全装置的数据处理能力更强，响应速度更快，主动安全系统的抗震动抗电磁等外界干扰的能力也越强。
未来主动安全技术的发展将围绕两个领域，一是信息安全，使得汽车主动安全技术将向驾驶员提示潜在的危险，二是控制安全，使得汽车主动安全技术更多得介入车辆行驶时的控制，帮助驾驶员更好得操控车辆，减少事故的发生。而主动安全技术和被动安全技术协调发展也是不可阻挡的趋势，两者相辅相成，相互补充。随着电动汽车开始逐渐走上舞台，汽车主动安全技术必将焕发新的活力，相信未来的安全技术能够进一步增强汽车的安全性，操作更人性化，控制更智能化，为更多驾驶者，乘坐者以及第三者保驾护航！

冰临城下

这个有点长，看得有点眼花

wszblzx

这个很长呀，看的我都眼花缭乱了！

kurtwang_314

好文章，很感谢