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liyingyong
首页 > 期刊论文 > 浅谈安全气囊系统毕业论文

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概述随着社会的发展,交通安全问题越来越凸显,传统的汽车安全理念也在逐渐发生变化,传统的安全理念很被动比如安全带、安全气囊、保险杠等多是些被动的方法并不能有效解决交通事故的发生,随着科技的进步,汽车的安全被细化,目前汽车安全分为主动安全、被动安全两种概念。主动安全技术将成未来汽车的研发重点交通安全问题已成为世界性的大问题。据报载,全世界每年因交通事故死亡的人数约50万,因此汽车的安全性对人类生命财产的影响是不言而喻的。随着高速公路的发展和汽车性能的提高,汽车行驶速度也相应加快,加之汽车数量增加以及交通运输日益繁忙,汽车事故增多所引起的人员伤亡和财产损失,已成为一个不容忽视的社会问题,汽车的行车安全更显得非常重要。而传统的被动安全已经远远不能避免交通的事故发生,因此主动安全的概念慢慢的行成并不断的完善。现代汽车主动安全技术的发展趋势汽车安全设计要从整体上来考虑,不仅要在事故发生时尽量减少乘员受伤的机率,而且更重要的是要在轻松和舒适的驾驶条件下帮助驾驶员避免事故的发生。现代汽车的安全技术包括主动安全技术和被动安全技术两方面。而被动安全技术和主动安全技术是保证汽车乘员安全的重要保障。过去,汽车安全设计主要考虑被动安全系统,如设置安全带、安全气囊、保险杠等。现在汽车设计师们更多考虑的则是主动安全设计,使汽车能够主动采取措施,避免事故的发生。在这种汽车上装有汽车规避系统,包括装在车身各部位的防撞雷达、多普勒雷达、红外雷达等传感器、盲点探测器等设施,由计算机进行控制。在超车、倒车、换道、大雾、雨天等易发生危险的情况下随时以声、光形式向驾驶员提供汽车周围必要的信息,并可自动采取措施,有效防止事故发生。另外在计算机的存储器内还可存储大量有关驾驶员和车辆的各种信息,对驾驶员和车辆进行监测控制。例如,根据日本政府“提高汽车智能和安全性的高级汽车计划”,由日本丰田公司研制成功的“丰田高级安全汽车”即具有驾驶员瞌睡预警系统、轮胎压力监测警告系统、发动机火警预报系统、前照灯自动调整系统、盲区监控系统、汽车间信息传输系统、道路交通信息引导系统、自动制动系统、紧急呼叫(SOS)停车系统、灭火系统以及各向安全气囊系统等,其中有些单项设备已投放市场。汽车100多年的发展史中,有关汽车的安全性能的研究和新技术的应用也发生了日新月异的变化,从最初的保险杠减振系统、乘客安全带系统、安全气囊到汽车碰撞试验、车轮防抱制动系统(ABS)、驱动防滑系统(ASR),到无盲点、无视差安全后视镜及儿童座椅系统的研究,汽车的安全性能正日趋完善。特别是近几年,随着科学技术的迅速发展,越来越多的先进技术被应用到汽车上。目前,世界各国都在运用现代高新科,加紧研制汽车安全技术,一批批有关汽车安全的前沿技术、新产品陆续装车使用,使未来的汽车更加安全。未来汽车电子控制的重要发展方向之一是汽车安全领域,并向几个方向发展:利用雷达技术和车载摄像技术开发各种自动避撞系统;利用近红外技术开发各种能监测驾驶员行为的安全系统;高性能的轮胎综合监测系统;自适应自动巡航控制系统;驾驶员身份识别系统;安全气囊和ABS/ASR。随着更加先进的智能型传感器、快速响应的执行器、高性能电控单元、先进的控制策略、计算机网络技术、雷达技术、第三代移动通信技术在汽车上的广泛应用,现代汽车正朝着更加智能化、自动化和信息化的机电一体化方向发展。汽车主动安全系统为预防汽车发生事故,避免人员受到伤害而采取的安全设计,称为主动安全设计,如ABS,EBD,TCS,LDWS等都是主动安全设计。它们的特点是提高汽车的行驶稳定性,尽力防止车祸发生。其它像高位刹车灯,前后雾灯,后窗除雾等也是主动安全设计。目前安全技术逐渐在完善,有更多的安全技术将被开发并得到应用。汽车主动安全技术ABS(防抱死制动系统)它通过传感器侦测到的各车轮的转速,由计算机计算出当时的车轮滑移率,由此了解车轮是否已抱死,再命令执行机构调整制动压力,使车轮处于理想的制动状态(快抱死但未完全抱死)。 对ABS功能的正确认识:能在紧急刹车状况下,保持车辆不被抱死而失控,维持转向能力,避开障碍物。在一般状况下,它并不能缩短刹车距离。EBD(电子制动力分配系)它必须配合ABS使用,在汽车制动的瞬间,分别对四个轮胎附着的不同地面进行感应、计算,得出摩擦力数值,根据各轮摩擦力数值的不同分配相应的刹车力,避免因各轮刹车力不同而导致的打滑,倾斜和侧翻等危险。ESP(电子稳定程序)它实际上也是一种牵引力控制系统,与其它牵引力控制系统比较,ESP不但控制驱动轮,而且控制从动轮。它通过主动干预危险信号来实现车辆平稳行驶。如后轮驱动汽车常出现的转向过多情况,此时后轮失控而甩尾,ESP便会放慢外侧的前轮来稳定车子;在转向过少时,为了校正循迹方向,ESP则会放慢内后轮,从而校正行驶方向。EBA(紧急刹车辅助系统)电脑根据刹车踏板上侦测到的刹车动作,来判断驾驶员对此次刹车的意图,如属于紧急刹车,则指示刹车系统产生更高的油压使ABS发挥作用,从而使刹车力更快速的产生,缩短刹车距离。LDWS(车道偏离预警系统)该系统提供智能的车道偏离预警,在无意识(驾驶员未打转向灯)偏离原车道时,能在偏离车道秒之前发出警报,为驾驶员提供更多的反应时间,大大减少了因车道偏离引发的碰撞事故,此外,使用LDWS还能纠正驾驶员不打转向灯的习惯,该系统其主要功能是辅助过度疲劳或长时间单调驾驶引发的注意力不集中等情况。胎压监控美国国家公路交通安全管理局 (NHTSA) 已经做出要求,截止2003产品年车重小于或达到4536公斤的所有美国乘用车辆都必须配备胎压监控系统,事后宝马公司就已经把该系统用在全系轿车中。驾驶者可以通过车内提示警告系统来判断轮胎胎压情况是否正常,首先避免了因轮胎亏气出现的行车跑偏,其次在高速行驶时也对乘坐者安全是一种保障。?所用车型:奥迪、宝马、上海通用别克君越、凯迪拉克、雷克萨斯、迈巴赫、梅塞德斯奔驰、沃尔沃等倒车警告/倒车影像/车外摄像头倒车警告这项技术用于在驾驶期间以及驻车时,针对您盲区中的轿车或物体向您发出警告。通常,该系统会在您行车时已经进行响应;它可能会使后视镜内的一个警告标示进行闪烁,同时会发出声音警告,该系统是一个短程检测系统。如:上海通用别克君越车内后视镜就配备此功能,反光镜左边会有一个车体形状的图标,前/后雷达在侦测障碍物时警告标示会给驾驶者以视觉和听觉上的警告。倒车影像和后视摄像机是一体,不仅保护您的轿车,还能够避免在倒车时意外伤及儿童和动物。倒车已经从向下倾斜后视镜或发出声音警告到实时查看。新一代技术包括一个摄像机,它可以与导航系统协同工作,对您身后的一切进行广角拍摄,然后反映在车内屏幕上,从而帮助您倒车或挂接拖车。所用车型:雷克萨斯、上海通用别克君越、梅塞德斯-奔驰等芯片防盗系统财产安全也被人日益关注,一部几十万的轿车被偷盗会让车主受到很大的损失。厂家也绞尽脑汁为轿车加入更多的安全防范系统。通用别克君越不仅在点火钥匙上加入Passkey III安全防盗系统,还针对后行李箱结构进行了改进,变为遥控开启无锁芯防盗模式,大大减低了被盗被撬的几率,给车主财产方面的最大保护。自动感应大灯和/或夜视辅助系统自动感应大灯随车辆周边环境光线影响,系统会自动识别判断。雨雾天气光线不够,大灯会自动亮起给驾驶者提供更安全的行车环境。后期厂家又延伸到自适应大灯系统,这更高级的系统会因方向而调节(在车辆转向时会转动灯光)。它们也可以是车速感应式车灯(可以改变光束的长度或高度),或者对环境光进行补偿。夜视系统可以有不同的形式,如基本的红外线大灯或热成像摄像机。但是无论采用何种科技,作用都一样:在夜间或者视线不明的情况下,帮助您看清更远处的路面并且辨别接近 1000 英尺外道路上的动物、人或树木。图像在驾驶室中的显示屏上形成,使肉眼难于看清的障碍物体提前被驾驶者掌控,目前博世公司开发的夜视系统则具有以上功能,但价格很是昂贵,即使是超豪华轿车目前也基本为选配系统。相信不久将来这一更高级的系统也会被中高级轿车所选用。所用车型:凯迪拉克、雷克萨斯、林肯、梅塞德斯-奔驰S系等相关运用车型(ASR奔驰/TCS凯迪拉克/TCR丰田/DCT宝马、电子稳定控制系统(ESP博世/DSC宝马/VSC丰田/VDC日产/VSA本田)、陡坡缓降系统(HDC)、自动驻车/上坡辅助系统、高位刹车灯(第三刹车灯)等这些都属于汽车主动安全配置产品。 除了以上这些在操控性方面的主动安全设施外,还有基于图像处理技术以及雷达感应技术,可以提前预防和缓解交通事故的汽车主动安全用品。其中以基于图像处理技术原理的碰撞预警系统为目前汽车主动安全产品中的领航者。最新汽车主动安全技术驱动防滑控制系统VSC车辆稳定控制系统四轮转向控制技术卫星导航与车距控制系统自动刹车系统LWDS车道偏离预警系统LNVS夜视系统FCWS前碰撞预警系统HMWS车距监控系统HUD抬头显示系统最新主动安全产品运用车型1、VOLVO-XC60 城市安全系统,自动刹车。2、奔驰公司,自动报警、自动锁定车速刹车。3、福建东南汽车工业集团----东南(三菱君阁)旗舰版已经配套车道偏离预警系统。4、(VOLVO-S80)配套车道偏离预警;5、( BMW-X5)配套车道偏离预警和HUD抬头显示系统;6、(宝马-745)配套被动式红外夜视系统;7、 新(奔驰-E350)带车道偏离预警和主动夜视系统上市;8、 新(凌志)LS460和E350已经配套视觉和雷达结合防撞系统;9、 现代顶级豪车(雅科仕)带车道偏离预警上市;10、 (雪铁龙C4)配套车道偏离预警系统;11、 英菲尼迪顶级版和起亚k7北京车展也展示带车道偏离警报器系统的车;12、欧洲2012年新车必须强制安装车道偏离预警(LWDS)。国际市场运用国际市场运用综述虽然人们采用各种方法来保证驾驶员的安全,但是如何避免事故发生才是我们对于未来车辆安全的讨论重点。因为只有最大程度地减少事故发生率,才能最好地体现车辆安全。可以预见,主动安全将成为未来汽车安全技术发展的重点和趋势。在不断完善被动安全系统的同时,逐渐地发展和应用主动安全系统,尽量避免事故的发生,结合行人保护的概念和技术的引入,完善对行人的保护是当今汽车安全的发展趋势。通过数据总线进行系统集成,可以将汽车安全的很多方面,例如防驾驶瞌睡装置、轮胎压力监测报警装置、行人碰撞保护装置集成在一起,提高汽车的安全性能。未来智能行人保护系统(IPPS)、高级驾驶员辅助系统、保持车道状态系统、夜视系统、高灵敏度雷达传感器和激光雷达技术的应用将大大提高汽车主动安全的水平。欧盟委员会和日本政府已颁布了新法规来保护行人和其他易受伤的道路使用者。相信随着技术和立法的不断完善,汽车主动安全技术将成为未来汽车安全技术发展的重点。它将与被动安全技术一起发挥作用,保证驾驶员和行人的安全。汽车安全性已经不仅是个技术问题,在某种程度上也是一个重要的社会问题。汽车的主动安全性因其定位于防患于未然,所以有着广阔的发展前景,越来越受到汽车生产企业、政府管理部门和消费者的重视。在汽车业群雄逐鹿的今天,中国汽车工业必须顺应汽车主动安全技术发展的方向,在我国有计划、有步骤地发展现代汽车主动安全技术是势在必行的。目前国内主动安全技术的研发还比较滞后,但广阔的前景不言而喻。当然主动安全的意识要不断的推广普及,让更多的人加入主动安全的行列中。更希望涌现一批像南京运泰汽车自动防撞器销售有限公司这样的以(关爱生命,造福人类)为主旨致力于推广主动安全事业的单位。

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snowwhite白雪

本人车辆工程学生,方向是汽车安全。关于安全气囊方面的文章,我有很多,你告诉我你的邮箱或什么的,我发给你。先复制一点前言安全气囊的防护效果与众多的因素有关。一方面是事故发生的客观情况,如碰撞强度,碰撞类型,乘员的身高、体重,乘坐位置,车辆的类型和大小等。另一方面是车辆上安装的防护系统及其使用情况,例如是否使用了安全带和安全气囊及它们的尺寸、容量等。因而,要对安全气囊有效性做出客观准确的评价,找到影响其防护效果的主要因素难度很大,是安全气囊研究领域的重要问题。它涉及到工程学、交通事故损伤流行病学、损伤生物力学和统计学等多个学科,是综合性很强的研究领域。安全气囊依据其作用的不同分为防止前碰撞损伤的驾驶员安全气囊、前座乘客安全气囊和侧面碰撞防护安全气囊等。安全气囊在防止重大损伤和减少事故死亡的同时,也可能由于它的快速展开而引发新的损伤,本文将此种损伤称为“气囊损伤”。如何保证安全气囊对各类汽车乘员在各种碰撞条件下提供最有效保护的同时,减少甚至避免气囊损伤,是目前汽车乘员约束系统研究的最主要问题之一。本文通过对安全气囊防护有效性、气囊损伤和相关技术发展的综述,剖析了这一领域涉及的范围广泛的问题。" 碰撞事故中的损伤流行病学交通事故损伤流行病学是利用流行病学(,-./)研究的方法和工具研究在道路车辆事故中创伤发生的原因及类型,研究人、环境和工程技术的因素,发展各种方法去评价在交通事故损伤防护过程中所采取的各种降低损伤措施的有效性。!"! 损伤监测系统与事故数据分析交通事故损伤流行病学研究的基础是可靠的事故数据,这些事故数据应该是经过交通管理部门、医院、保险公司、汽车制造厂和相关权威机构收集得来的。美国是交通事故损伤监测系统最完善的国家之一,并建立了完整的交通事故数据库。最有名的例子是美国的耐撞性数据库系统678,678 从")9) 年开始收集交通事故的数据,其工作小组除了收集一般碰撞事故数据外,还完成所在地区典型事故的分析,每年要以这种方式调查大约9 ### 件碰撞事故。美国另一个重要的数据库是死亡事故报告系统:;<8,该数据库包括自")9+ 年以来美国各州收集的所有碰撞致死事故,是一个数据规范性和可靠性都很高的事故数据源,也是目前美国交通损伤流行病学研究的重要基础。此外还有英国的66=8 和德国的;=>〔"〕等。事故损伤数据的完整性直接影响损伤流行病学研究的结果。解决事故数据完整性不够问题的措施,除了改进采集数据的方法外,还应考虑范围更加广泛的数据源,如保险公司和医院的数据库等,并将这些数据库与警察和国家权威机构的数据库连成一体,才能为交通事故流行病学的研究提供可靠全面的数据基础。第一个关于三点式安全带防护效果的研究是瑞典人?2@ 完成的,随后其他人进行了大量的关于早期安全带防护效果评估方面的研究。然而,由于所用数据和使用方法的不同,得到的结果差别较大。$# 年代中期,在交通事故流行病学的分析中引入了更加精确的统计学方法,如,BCAD〔%〕创造了配对比较法可以将事故众多因素中某一因素的作用相对独立出来,使人们有可能对使用某种约束系统的有效性作出比较准确可靠的评价。!"# 损伤评估标准和体系损伤的评估标准和尺度是损伤流行病学研究的重要基础概念,它被用来区别和衡量事故中人体损伤程度(!"#"$%&’),也可以称为损伤尺度或指标(!()*%+,)。它可以从力学和生理学的角度定义为生理学或解剖学意义上的使人体功能丧失或解剖结构破坏方面的量,也可以定义为生理学和与之相关的社会学意义方面的量。与损伤程度密切相关的另一个量称为损伤标准(-+./$’ ($%&"$%0+),它通过一些物理参数或其的函数定义,这些参数常常反映了引起某一程度损伤发生的损伤力学因素。人体或人体的某一部分对损伤载荷的承受能力称为耐受度(10*"$)+("),它定义为导致某种类型损伤发生或达到某种损伤标准的阈值时的载荷大小,或者是由这种载荷换算出来的量。应该注意到,不同年龄和不同个体之间耐受度的差别是很大的,一般只能用试验或统计学的方法来确定。损伤程度有多种定义方法,大体上可以分为2类。!解剖学尺度:以损伤发生的解剖学位置、类型和损伤的程度来描述,它仅仅考虑损伤处本身及相关的功能改变,如3-!(344$"#%)&"5 %+./$’ 6()*")等。"社会学尺度:不仅考虑到损伤处本身和功能的改变,而且考虑到因损伤而导致的长期影响,包括治疗费用、伤者的生活质量等。如损伤主导指标-78(-+./$’ 9$%0$%&’ $)&%+,)、--!(-+./$’ %:9)%$:"+& 6()*")和;38<〔2〕等。#生理学尺度:主要考虑损伤导致人体生理学变化的过程,在医学临床治疗中使用较多,如=>! 等。由于损伤尺度、损伤分类方法与损伤监测体系与交通事故流行病学及汽车安全研究关系密切,是预防和减少交通事故损伤及从事相关科学研究的基础性工作,也是社会发展的一个重要方面,世界各发达国家都高度重视,进行了深入研究。如文献〔2〕关于;38< 的研究就是在?;1!3 的资助下进行的。!"$ 碰撞强度参数$! 和!","@描述碰撞强度(>$)6A 6"#"$%&’)的主要技术参数是$! 和!","@。$! 是指在汽车发生碰撞接触时间内,车辆惯性中心在固定坐标参考系中的速度变化;!","@ ( B+"$,’ "@/%#)*"+& 69""5)是对相碰撞车辆在接触期间所吸收动能的一种衡量。计算碰撞强度还有英国>>-! 使用的!&,"@ ( B@/%#)*"+& &"6& 69""5),它表示汽车撞击到刚性墙上发生某种程度破坏时的对应碰撞- 安全气囊防护研究重点和发展趋势#"$ 研究方法试验研究和计算机仿真研究是汽车被动安全领域广泛采用的两种研究方法。试验研究大致可以分为两大类,一类是生物力学基础性试验,一类是检测汽车安全性设计的碰撞试验。生物力学基础试验主要的任务是研究生物体的碰撞响应特性;碰撞试验更多地考虑了事故的环境,与车辆、约束系统等工程因素联系在一起,试验的目的是测试安全防护设施的防护性能及汽车整体结构的耐撞性。碰撞试验中采用的人体模型可分为三大类。-A6A6 生物力学模型生物力学模型试验包括:人类自愿者试验。这种试验可以提供人体在没有发生损伤时响应的很多一般性知识,其结果对于开发机械式假人和人体数学模型都很重要;人类尸体试验,也称<%+’=(4BQ4OFR4DM)。衡量用假人在测试某一项碰撞响应参数时的保真度的标准称为生物力学保真度界域(>4BQ4OFR4DM KBEE4OBE),它是在人类自愿者或尸体试验基础上,通过生物力学研究分析而确定的该参数允许变化的范围。假人的另一个重要特性是碰撞响应参数的测试能力,目前的科技水平还不能制造出能测试各个方向碰撞响应参数的单个假人,一般是按其功能分为正面碰撞和侧面碰撞假人等。在+MJE4O!假人系列当中,有! 百分位的女性假人和!)、7! 百分位的男性假人。由于欧盟、加拿大、澳大利亚和日本等都已决定在前碰撞试验中采用+,!假人,所以+,!实质上已成为前碰撞唯一法定的试验假人。6776 年’;S 开发了儿童安全气囊相互作用假人3T;>2(6 岁);677( 年U14B 大学与’;S 合作开发了" 岁儿童假人。此外,美国还开发。。。。。。。

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小喵呜777

汽车的主动安全与被动安全摘 要随着社会进步,科技发展,生活水平提高,汽车作为人们的代步工具开始走入平常百姓的家庭,尤其是城市化的加快,越来越多的汽车出现在我们身边,交通安全问题越来越凸显,各种安全隐患被无形放大,人们的生命安全也面临着更加严峻的挑战。传统的汽车安全措施并不能有效解决交通事故的发生,目前,汽车安全理念也在逐渐发生变化,随着科技的进步,汽车的安全被细化,目前汽车安全分为主动安全、被动安全两种念。关键词:主动安全; 被动安全; 安全新技术;上世纪60年代,美国要求所有车辆强制安装安全带被写入法律。现在,另一项重要的安全装备也被美国国家公路交通安全管理局列为强制安装配置———车身电子稳定控制系统。有专家预测,到2011年,在美国仅这一项技术每年就可挽救1万人的生命。不仅如此,现在越来越多技术都被集成到汽车中,来提高行驶的安全性。汽车的安全配置已经不再是安全带这样单一的配件,更多的配件和电控系统被集成起来,形成互不相同但又互相交叉的综合系统。汽车安全技术已经开始渗透到汽车的各个部分,请大家看下面的详细介绍。汽车被动安全一、什么是被动安全:被动安全是指汽车在发生事故以后对车内乘员的保护,如今这一保护的概念以及延伸到车内外所有的人甚至物体。由于国际汽车界对于被动安全已经有着非常详细的测试细节的规定,所以在某种程度上,被动安全是可以量化的。被动安全装置,则是在车祸意外发生,车辆已经失控的状况之下,对于乘坐人员进行被动的保护作用,希望透过固定装置,让车室内的乘员,固定在安全的位置,并利用结构上的导引与溃缩,尽量吸收撞击的力量,确保车室内乘员的安全。二、主要被动安全技术:1. 预紧式安全带当汽车发生碰撞事故的一瞬间,乘员尚未向前移动时它会首先拉紧织带,立即将乘员紧紧地绑在座椅上,然后锁止织带防止乘员身体前倾,有效保护乘员的安全。预紧过程预紧式安全带的特点是当汽车发生碰撞事故的一瞬间,预紧式安全带中起主要作用的卷收器与普通安全带不同,除了普通卷收器的收放织带功能外,还具有当车速发生急剧变化时,能够在左右加强对乘员的约束力,因此它还有控制装置和预拉紧装置。控制装置分有两种:一种是电子式控制装置,另一种是机械式控制装置。预拉紧装置则有多种形式,常见的预拉紧装置是一种爆燃式的,由气体引发剂、气体发生剂、导管、活塞、绳索和驱动轮组成。当汽车受到碰撞时预拉紧装置受到激发后,密封导管内底部的气体引发剂立即自燃,引爆同一密封导管内的气体发生剂,气体发生剂立即产生大量气体膨胀,迫使活塞向上移动拉动绳索,绳索带动驱动轮旋转号驱动轮使卷收器卷筒转动,织带被卷在卷筒上,使织带被回拉。最后,卷收器会紧急锁止织带,固定乘员身体,防止身体前倾避免与方向盘、仪表板和玻璃窗相碰撞2.乘员头颈保护系统(WHIPS)WHIPS一般设置于前排座椅。当轿车受到后部撞击时,头颈保护系统会迅速充气膨胀起来,其整个靠背都会随乘坐者一起后倾,乘坐者的整个背部和靠背安稳地贴近在一起,靠背则会后倾以最大限度地降低头部向前甩力量,座椅的椅背和头枕会向后水平移动,使身体的上部和头部得到轻柔、均衡地支撑与保护,以减轻脊椎以及颈部所承受的冲击力,并防止头部向后甩所带来伤害。3.安全气囊分布在车内前方(正副驾驶位),侧方(车内前排和后排)和车顶三个方向。在装有安全气囊系统的容器外部都印有(Supplemental Inflatable RestraintSystem,简称SRS)的字样,直译成中文,应为“辅助可充气约束系统”。旨在 减轻汽车碰撞后,乘员因惯性发生二次碰撞时的伤害程度。做为车身被动安全性的辅助配置,日渐受到人们的重视。当汽车与障碍物碰撞后,称为一次碰撞,乘员与车内构件发生碰撞,称为二次碰撞,气囊在一次碰撞后、二次碰撞前迅速打开一个充满气体的气垫,使乘员因惯性而移动时“扑在气垫上”从而缓和乘员受到的冲击并吸收碰撞能量,减轻乘员的伤害程度。安全气囊可将撞击力均匀地分布在头部和胸部,防止脆弱的乘客肉体与车身产生直接碰撞,大大减少受伤的可能性。安全气囊对于在遭受正面撞击时,的确能有效保护乘客,即使未系上安全带,防撞安全气囊仍足以有效减低伤害。据统计,配备安全气囊的车发生正面碰撞时,可降低乘客受伤的程度高达64%,甚至在其中有80%的乘客未系上安全带!至于来自侧方及后座的碰撞,则仍有赖于安全带的功能。此外,气囊爆发时的音量大约只有130分贝,在人体可忍受的范围;气囊中78%的气体是氮气,十分安定且不含毒性,对人体无害;爆出时带出的粉末是维持气囊在折叠状态下不粘在一起的润滑粉末,对人体亦无害。 4.安全车身设计优良的车身结构是被动安全的主要课题。有研究表明,在道路交通事故中,绝大部分的碰撞能量被车身所吸收。安全车身的表现形式是车室结构坚固,在发身事故时变形量极小,充分保证内部乘员的生存空间;同时,车身前后能在碰撞时变形以吸收能量,减轻乘员受到的冲击。最新的安全带增加了预紧装置和限力保护措施,即当传感元件探测到碰撞发生时,预紧器通过爆破能量(比安全气囊的爆破能量小很多,因此后文中把安全气囊当做惟一先释放能量的装置)把安全带收紧,使安全带的吸能时间和距离得到延长。限力保护是在乘员受到压迫极限的时候适当放松安全带,避免不必要的伤害发生5.智能安全气囊安全气囊的工作原理是:当汽车前部遭受一定力量的撞击后,安全系统就会引发某种类似小剂量炸药爆炸的化学反应,隐藏在方向盘内的安全气囊就在瞬间充气弹出,在车内人员的身体由于惯性作用向前冲撞即将撞上车上设备之前起到铺垫作用,以减轻身体所受到的撞击力。由于在事故发生的一瞬间必须完成铺垫功能,因此气囊必须以极快的速度弹出。这样能很好的有效保护驾驶员的生命。 三、被动安全性的新技术:1) 能承受碰撞吸收能量的车身及车门进一步改善能承受正面及侧面碰撞并吸收能量的车身, 改进车门设计, 增加横 梁, 使其能有更好的防侧撞能力, 采用中间有泡沫充填物的夹层钢板等。 2) 侧边安全气囊在头枕及椅背的侧方布置侧边安全气囊, 当发生侧面碰撞时, 气袋即膨胀吸收 侧撞能量,保护乘员的安全。 3) 乘员保护系统当预测到事故不可避免时, 中央微机控制系统, 便指令安全带收紧, 使座椅沿 滑轨向后移动, 使收缩型方向柱收缩到仪表板内, 使气袋投入工作。4) 紧急门锁释放装置当车辆发生碰撞, 传感器已确认发生碰撞, 系统能立即释放门销, 让车门能迅 速打开。5) 灭火系统发动机室内传感器检测出火情后, 即起动灭火装置自动灭火, 如装置失灵, 则 发动机罩自动释放开, 可从外面灭火。 6) 行车记录仪类似飞机上的黑匣子, 可以记录事故发生瞬间前后操作车辆和环境的多种信息, 而且可以再现导致事故的发展过程, 可以分析事故原因, 为以后预防提供可靠资料。 7) 紧急事故自动通报系统通过该系统车辆与负责交通管理的无线电台及时联系, 电台可以获知发生事故 的车辆的位置、事故及乘员受伤害的主要情况, 可以通知有关部门及人员及时前 往事故地点, 进行救援工作。如福特汽车公司的RescueCar技术可在碰撞事故发 生后立刻向有关部门报告,并在救援人员赶赴现场的途中转发伤员身体方面的重 要信息汽车主动安全一、什么是主动安全: 主动安全是指尽量自如的操纵控制汽车的安全系统措施。无论是直线上的制动与加速还是左右打方向都应该尽量平稳,不至于偏离既定的行进路线,而且不影响司机的视野与舒适性。这样的汽车,当然就有着比较高的避免事故能力,尤其在突发情况的条件下保证汽车安全。主动安全体系大致包括以下几种系统。二、汽车主动安全技术:1. ABS(防抱死制动系统)它通过传感器侦测到的各车轮的转速,由计算机计算出当时的车轮滑移率,由此了解车轮是否已抱死,再命令执行机构调整制动压力,使车轮处于理想的制动状态(快抱死但未完全抱死)。 对ABS功能的正确认识:能在紧急刹车状况下,保持车辆不被抱死而失控,维持转向能力,避开障碍物。在一般状况下,它并不能缩短刹车距离。 2. EBD(电子制动力分配系)它必须配合ABS使用,在汽车制动的瞬间,分别对四个轮胎附着的不同地面进行感应、计算,得出摩擦力数值,根据各轮摩擦力数值的不同分配相应的刹车力,避免因各轮刹车力不同而导致的打滑,倾斜和侧翻等危险。3. ESP(电子稳定程序)它实际上也是一种牵引力控制系统,与其它牵引力控制系统比较,ESP不但控制驱动轮,而且控制从动轮。它通过主动干预危险信号来实现车辆平稳行驶。如后轮驱动汽车常出现的转向过多情况,此时后轮失控而甩尾,ESP便会放慢外侧的前轮来稳定车子;在转向过少时,为了校正循迹方向,ESP则会放慢内后轮,从而校正行驶方向。4. EBA(紧急刹车辅助系统)电脑根据刹车踏板上侦测到的刹车动作,来判断驾驶员对此次刹车的意图,如属于紧急刹车,则指示刹车系统产生更高的油压使ABS发挥作用,从而使刹车力更快速的产生,缩短刹车距离。5. LDWS(车道偏离预警系统)该系统提供智能的车道偏离预警,在无意识(驾驶员未打转向灯)偏离原车道时,能在偏离车道秒之前发出警报,为驾驶员提供更多的反应时间,大大减少了因车道偏离引发的碰撞事故,此外,使用LDWS还能纠正驾驶员不打转向灯的习惯,该系统其主要功能是辅助过度疲劳或长时间单调驾驶引发的注意力不集中等情况。 6. TRC(牵引力控制系统 )TRC是防止车辆起步或加 速时车轮发生空转的装置。在冰雪等湿滑路面上,车辆急起步或急加速时,车轮容易 发生空转。 TRC能够通过传感器感知车辆在起步或行使过程中驱动 轮发生空转的情况,控制驱动轮制动油压以及发动机的动 力输出,提供最恰当的驱动力,防止驱动轮发生空转,提 高在湿滑路面上的行驶安全性。7. VSC(车身稳定控制系统 )前轮侧滑对各车轮轮胎进行适当制动,使车朝向内侧。 同时控制发动机出力, 使车辆不会冲出车道。后轮侧滑对轮侧轮胎进行制动,使车朝向 同时控制发动机出力,使车身稳定。8.刹车辅助系统作为辅助制动操作系统,刹车辅助系统可以在 紧急情况下提高刹车的制动力。 根据作用于刹车踏板的速度和力量,系统可以 判断出该刹车属于哪一类的制动。当系统判断 为紧急刹车时,即使驾驶员踩刹车的力量很弱, 系统也能通过自动控制发生大的制动力。 9.胎压监控美国国家公路交通安全管理局 (NHTSA) 已经做出要求,截止2003产品年车重小于或达到4536公斤的所有美国乘用车辆都必须配备胎压监控系统,事后宝马公司就已经把该系统用在全系轿车中。驾驶者可以通过车内提示警告系统来判断轮胎胎压情况是否正常,首先避免了因轮胎亏气出现的行车跑偏,其次在高速行驶时也对乘坐者安全是一种保障。10.倒车警告/倒车影像/车外摄像头倒车警告这项技术用于在驾驶期间以及驻车时,针对您盲区中的轿车或物体向您发出警告。通常,该系统会在您行车时已经进行响应;它可能会使后视镜内的一个警告标示进行闪烁,同时会发出声音警告,该系统是一个短程检测系统。如:上海通用别克君越车内后视镜就配备此功能,反光镜左边会有一个车体形状的图标,前/后雷达在侦测障碍物时警告标示会给驾驶者以视觉和听觉上的警告。 倒车影像和后视摄像机是一体,不仅保护您的轿车,还能够避免在倒车时意外伤及儿童和动物。倒车已经从向下倾斜后视镜或发出声音警告到实时查看。新一代技术包括一个摄像机,它可以与导航系统协同工作,对您身后的一切进行广角拍摄,然后反映在车内屏幕上,从而帮助您倒车或挂接拖车。 11.芯片防盗系统财产安全也被人日益关注,一部几十万的轿车被偷盗会让车主受到很大的损失。厂家也绞尽脑汁为轿车加入更多的安全防范系统。通用别克君越不仅在点火钥匙上加入Passkey III安全防盗系统,还针对后行李箱结构进行了改进,变为遥控开启无锁芯防盗模式,大大减低了被盗被撬的几率,给车主财产方面的最大保护。自动巡航技术启动巡航系统,汽车就会保持一个固定速度自动前进,不用再踩油门。这样可以减轻驾驶员长途行驶的疲劳,最适合在高速公路上使用。但一遇有情况,必须立即刹车减速以防止事故发生,因此,司机必须随时准备刹车,采取刹车动作以后,巡航系统自动失去功能,必须重新加速后再次设置巡航速度。新型巡航系统则具有高度智能化功能,能够自动调整车速。装上新巡航系统的汽车在街道上行驶时,驾驶员可以将脚远远地搁在一边,车辆可自动减速、加速,仿佛有一位看不见的驾驶员在为你驾驶。人眼看得见的,自动巡航系统能察觉,就是驾驶员看不到的东西,它同样也能发现。它携带的GPS定位系统会时时提醒自动巡航系统近一平方公里范围内可能突然出现的物体。12.一体化底盘控制系统新型一体化底盘控制系统的功能,就是让驾驶员在急速行驶或转弯的汽车中不会撞得头破血流或被甩出车外。通过中央底盘控制器,将制动、悬挂、转向、动力传动等控制系统进行“电子化连接”,通过复杂的控制运算,对各个系统进行协调,使车辆整体性能和稳定性达到最佳水平,减少颠簸和快速转向时离心力造成的冲撞。 13.自动感应大灯和/或夜视辅助系统 自动感应大灯随车辆周边环境光线影响,系统会自动识别判断。雨雾天气光线不够,大灯会自动亮起给驾驶者提供更安全的行车环境。后期厂家又延伸到自适应大灯系统,这更高级的系统会因方向而调节(在车辆转向时会转动灯光)。它们也可以是车速感应式车灯(可以改变光束的长度或高度),或者对环境光进行补偿。 夜视系统可以有不同的形式,如基本的红外线大灯或热成像摄像机。但是无论采用何种科技,作用都一样:在夜间或者视线不明的情况下,帮助您看清更远处的路面并且辨别接近 1000 英尺外道路上的动物、人或树木。图像在驾驶室中的显示屏上形成,使肉眼难于看清的障碍物体提前被驾驶者掌控,目前博世公司开发的夜视系统则具有以上功能,但价格很是昂贵,即使是超豪华轿车目前也基本为选配系统。相信不久将来这一更高级的系统也会被中高级轿车所选用。三、主动安全性的新技术: 1)检测路面及环境状况系统使用传感器或摄像机检测路面状态(干燥、潮湿或冰雪, 有无障碍物等) ; 检测 周围车辆及障碍物的距离, 车辆的相对速度; 检测周围行人及交通状况, 夜间 则用红外线监视系统在显示屏上指示行人状况。这些检测不断地给驾驶员提供信 息或者危险状态警告等。2) 打瞌睡警告及唤醒系统使用安装在驾驶员前仪表板处的小型摄像机及夜间使用红外线扫描装置, 监视 驾驶员的脸部表情变化, 通过微机处理, 判别驾驶员是否打瞌睡。当驾驶员注意 力不集中, 处于危险状态时, 即发出警告响声, 同时还会由空调系统中自动散 发出具有提神效果的香气。3) 高适应性定速巡航系统定速巡航功能启动后, 该系统能根据前方车辆速度及后方车辆的距离, 自动减 速或加速。该系统比传统的增加了路面状态感知系统, 并用性能更高的微机控制 刹车系统及调节发动机的供油量。4) 紧急制动先期警告系统一般驾驶员在紧急制动时, 脚由加速踏板移到制动踏板时约需0 .8s。这一系统 可以监视驾驶员紧急制动的先期动作, 当加速踏板弹回的加速度达到一定值时, 制动灯即亮起, 警告后边车辆驾驶员, 使后车驾驶员多0 .8s 对前边车辆状况 的反应。配备该系统能减少车辆的追尾现象。5) 火灾隐患或轮胎气压过低的警报系统 该系统能在发生火灾的早期及轮胎气压过低时, 给驾驶员发出警告信号, 以便 及早消除隐患。6) 智能前大灯随转系统智能前大灯随转系统(Intelligent AdaptiveFronLighting System) 是在采用防眩玻璃、异型前照灯等措施之外,视觉方面除了根据各种行驶状况, 提供更加便于观察前方道路的灯光。AFS系统可以根据转弯角度和行驶 速度,自动地将近光束和曲光灯的照射轴向左右两侧调节,使驾驶员在夜间行车 转弯时更容易看清前方的路况,提高了行车安全。 7) 主动行驶安全系统该系统也称为行驶动力学调节系统, 不仅能保持和改进ABS 和ASR 的基本作用, 即汽车在纵向动力学临界状态下的稳定作用; 而且在汽车各种工作状态下, 都 能明显地减小侧滑危险, 即在横向动力学临界状态下, 也能起到稳定作用。 以牵引力控制系统(TCS)为例 ,TCS(TractiOn COntrOlSystem)又称驱动防 滑系统。汽车在光滑路面制动时,车轮会打滑,甚至使方向失控。同样,汽车在 起步或急加速时,驱动轮也有可能打滑,在冰雪等光滑路面上还会使方向失控而 发生危险。因此需要对其牵引力进行控制。TCS依靠电子传感器探测到从动轮速 度低于驱动轮时(这是打滑的特征),就会发出一个信号,调节点火时间、喷油器 开闭时间、减小气门开度,从而降低发动机转速以减小输出扭矩。或控制降挡及 制动车轮,从而使车轮不再打滑。TCS可以提高汽车行驶稳定性,提高加速性, 提高爬坡能力。再比如电子稳定装置(ESP)ESPfElectronic StablityProgram)实际上也是一 种牵引力控制系统,与其他牵引力控制系统比较,ESP不但控制驱动轮,而且可 控制从动轮。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。该系统具有支援ABS及TCS的功能。它通过各传感器传来的车辆行 驶状态信息的分析,向ABS、TCS发出纠偏指令,帮助车辆维持动态平衡。ESP可 以使车辆在各种状况下保持最佳的稳定性,在转向过度或转向不足的情形下效果 更加明显。有研究表明,ESC技术使美国每年降低了5000~8000 个交通死亡人数,在紧急情况下,驾驶员控制汽车的能力提高了34% 。8) 卫星定位导行系统该系统可以向驾驶员提供有关交通信息, 如该车行驶时的所在位置, 前进路线 中交通事故及堵塞情况等。指导驾驶员如何按最佳路线行驶, 以便顺利到达目的 地。该系统可提高交通运输效率, 使驾驶轻松, 有助于交通安全。 9) 主动防撞技术主动防撞技术是汽车主动安全领域的一个重要研究方向。其原理是采用雷达、红 外线等多种方式来监测车辆周围的道路交通状况,一旦发现有两车相撞的危险时,就会给驾驶员发出提醒信号,或者自动采取制动、转向等措施来避免碰撞。近年来在主动安全技术研发方面屡创佳绩的日产公司最近就推出了2项车辆主动防撞技术,它们分别是侧面碰撞预防与追尾碰撞预防,用来强化日产旗下车型对于乘员的保护性能。这2项技术与之前推出的车道偏离警示系统及车距控制辅助系统相配合,可以很好地体现日产公司“安全屏障”的安全理念,为车辆及乘员提供多角度的保护。 侧面碰撞预防技术是在汽车车身的侧面装上传感器,当邻道有车时,如果驾驶员开始变道,就会以图像和声音发出警示的同时,通过分别控制每个车轮的制动器产生车辆的回转力,帮助驾驶员驾驶车辆不接近邻道车辆。至于追尾碰撞预防技术,则是通过车尾的传感器来监 测后方的情况,若是感应器检测到后方来车有可能追尾的话,会自动发出声音警告驾驶者,或是暂时接管制动系统的控制来避免被追尾。 近年来,日产公司在主动安全技术领域成果颇丰,开发了很多世界首创的主动安全技术,对降低道路 交通事故伤害起到了很好的效果。10 )安全的行驶方向控制系统当车辆偏离正确行驶路线时, 该系统摄像机摄取到白色路线标志的信号不正常, 便警告驾驶员或自动地回到原来路线。当车辆要改变路线时, 则会提醒后边车辆 注意, 以免发生相撞事故。11 )转弯减速调节系统当车辆行驶遇到弯道时, 由于驾驶员对道路不熟悉, 或者注意力不集中, 或者车速太高, 经常发生车辆撞上路标或者翻车事故。转弯减速调节系统可检测转弯车辆经由路面的转弯半径及曲率, 并相应地使车辆速度减低。 现代汽车安全技术的发展趋势汽车安全设计要从整体上来考虑,不仅要在事故发生时尽量减少乘员受伤的机率,而且更重要的是要在轻松和舒适的驾驶条件下帮助驾驶员避免事故的发生。现代汽车的安全技术包括主动安全技术和被动安全技术两方面。而被动安全技术和主动安全技术是保证汽车乘员安全的重要保障。过去,汽车安全设计主要考虑被动安全系统,如设置安全带、安全气囊、保险杠等。现在汽车设计师们更多考虑的则是主动安全设计,使汽车能够主动采取措施,避免事故的发生。在这种汽车上装有汽车规避系统,包括装在车身各部位的防撞雷达、多普勒雷达、红外雷达等传感器、盲点探测器等设施,由计算机进行控制。在超车、倒车、换道、大雾、雨天等易发生危险的情况下随时以声、光形式向驾驶员提供汽车周围必要的信息,并可自动采取措施,有效防止事故发生。另外在计算机的存储器内还可存储大量有关驾驶员和车辆的各种信息,对驾驶员和车辆进行监测控制。例如,根据日本政府“提高汽车智能和安全性的高级汽车计划”,由日本丰田公司研制成功的“丰田高级安全汽车”即具有驾驶员瞌睡预警系统、轮胎压力监测警告系统、发动机火警预报系统、前照灯自动调整系统、盲区监控系统、汽车间信息传输系统、道路交通信息引导系统、自动制动系统、紧急呼叫(SOS)停车系统、灭火系统以及各向安全气囊系统等,其中有些单项设备已投放市场。 汽车100多年的发展史中,有关汽车的安全性能的研究和新技术的应用也发生了日新月异的变化,从最初的保险杠减振系统、乘客安全带系统、安全气囊到汽车碰撞试验、车轮防抱制动系统(ABS)、驱动防滑系统(ASR),到无盲点、无视差安全后视镜及儿童座椅系统的研究,汽车的安全性能正日趋完善。特别是近几年,随着科学技术的迅速发展,越来越多的先进技术被应用到汽车上。目前,世界各国都在运用现代高新科,加紧研制汽车安全技术,一批批有关汽车安全的前沿技术、新产品陆续装车使用,使未来的汽车更加安全。 未来汽车电子控制的重要发展方向之一是汽车安全领域,并向几个方向发展:利用雷达技术和车载摄像技术开发各种自动避撞系统;利用近红外技术开发各种能监测驾驶员行为的安全系统;高性能的轮胎综合监测系统;自适应自动巡航控制系统;驾驶员身份识别系统;安全气囊和ABS/ASR。随着更加先进的智能型传感器、快速响应的执行器、高性能电控单元、先进的控制策略、计算机网络技术、雷达技术、第三代移动通信技术在汽车上的广泛应用,现代汽车正朝着更加智能化、自动化和信息化的机电一体化方向发展。 结 论电子控制技术、微电脑处理技术、传感技术的应用,使车辆控制精度提高的 同时,也使安全技术得到了长足的发展。主动安全技术、被动安全技术的协调集成发展是势不可挡的发展趋势。减轻驾驶员的劳动强度、发生事故时能有效的保 护乘员及行人在安全方面也起到重要作用。相信未来的安全技术能够进一步增强 车辆的安全性,为更多的驾驶者、乘坐者、第三者保驾护航。参 考 文 献[ 1] 崔心存 主编.现代汽车新技术 . 人民交通出版社出版发行, [ 2] 成洁,崔同杰.汽车主动安全控制新技术林林总总[ J].汽车应用 ,2005 [ 3] 余志生.汽车理论(第三版)[ M].北京清华大学出版,2004[ 4] 黄世霖,张金焕等.汽车碰撞安全性研究的新进展.清华大学, 汽车研所.1996 [ 5] 彭汉锐. 汽车主要安全装备与新技术[ 期刊论文],城市车辆 [ 6] 中国汽车安全技术新进展分析报告[ 期刊论文]致 谢从论文选题到搜集资料,从写稿到反复修改,期间经历了喜悦、聒噪、痛苦和彷徨,在写作论文的过程中心情是如此复杂。如今,伴随着这篇毕业论文的最终成稿,复杂的心情烟消云散,自己甚至还有一点成就感。那种感觉就宛如在一场盛大的颁奖晚会上,我在晚会现场看着其他人一个接着一个上台领奖,自己却始终未能被念到名字,经过了很长很长的时间后,终于有位嘉宾高喊我的大名,这时我忘记了先前漫长的无聊的等待时间,欣喜万分地走向舞台,然后迫不及待地开始抒发自己的心情,发表自己的感想。这篇毕业论文的就是我的舞台,以下的言语便是有点成就感后在舞台上发表的发自肺腑的诚挚谢意与感想: 我要感谢,非常感谢我的老师。他们为人随和热情,治学严谨细心。在闲聊中她总是能像知心朋友一样鼓励你,在论文的写作和措辞等方面她也总会以“专业标准”严格要求你,从选题、定题开始,一直到最后论文的反复修改、润色,老师们始终认真负责地给予我深刻而细致地指导,帮助我开拓研究思路,精心点拨、热忱鼓励。正是老师们的无私帮助与热忱鼓励,我的毕业论文才能够得以顺利完成,谢谢您老师。好吧,这够完善的了,望采纳!!!望加分!!!

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大LY的小世界

你好主要由安全气囊传感器、防撞安全气囊及电子控制装置等组成。驾驶员侧防撞安全气囊装置在方向盘中;乘员侧防撞安全气囊装置一般装在仪表板上。安全气囊传感器分别安装在驾驶室间隔板左、右侧及中部;中部的安全气囊传感器和安全气囊系统与电子控制装置安装在一起。气囊组件主要由安全气囊、气体发生器和点火器等组成。电子控制装置如用来进行数据采集与数据处理、诊断安全气囊的可靠性,保证在达到预设的数值时,及时发出点火信号保证驱动气体发生器有足够大的驱动电流等,就差不多这样

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jack99huang

关于智能传感器与汽车电子的分析摘要:现代汽车电子从所应用的电子元器件到车内电子系统的架构均已进入了一个有本质性提高的新阶段。其中最有代表性的核心器件之一就是智能传感器。关键词:智能传感器1 汽车电子操控和安全系统谈起近几年来我国汽车工业增长迅速,发展势头很猛。因此评论界出现了一些专家的预测:汽车工业有可能超过IT产业,成为中国国民经济最重要的支柱产业之一。其实,汽车工业的增长必将包含与汽车产业相关的IT 产业的增长。例如,虽然目前在我国一汽的产品中电子产品和技术的价值含量只占10%—15%左右,但国外汽车中电子产品和技术的价值含量平均约为22%,中、高档轿车中汽车电子已占30%以上,而且这个比例还在不断地快速增长,预期很快将达到50%。电子信息技术已经成为新一代汽车发展方向的主导因素,汽车(机动车)的动力性能、操控性能、安全性能和舒适性能等各个方面的改进和提高,都将依赖于机械系统及结构和电子产品、信息技术间的完美结合。汽车工程界专家指出:电子技术的发展已使汽车产品的概念发生了深刻的变化。这也是最近电子信息产业界对汽车电子空前关注的原因之一。但是,必须指出的是,除了一些车内音响、视频装备,车用通信、导航系统,以及车载办公系统、网络系统等车内电子设备的本质改变较少外,现代汽车电子从所应用的电子元器件(包括传感器、执行器、微电路等)到车内电子系统的架构均已进入了一个有本质性提高的新阶段。其中最有代表性的核心器件之一就是智能传感器(智能执行器、智能变送器)。实际上,汽车电子已经经历了几个发展阶段:从分立电子元器件搭建的电路监测控制,经过了电子元器件或组件加微处理器构筑的各自独立的、专用的、半自动和自动的操控系统,现在已经进入了采用高速总线(目前至少有5种以上总线已开发使用),统一交换汽车运行中的各种电子装备和系统的数据,实现综合、智能调控的新阶段。新的汽车电子系统由各个电子控制单元(ECU)组成,可以独立操控,同时又能协调到整体运行的最佳状态。还可以举一个安全驾驶方面的例子,出于平稳、安全驾驶的需要,仅只针对四个轮子的操控上,除了应用大量压力传感器并普遍安装了刹车防抱死装置(ABS)外,许多轿车,包括国产车,已增设了电子动力分配系统(EBD),ABS+EBD可以最大限度的保障雨雪天气驾驶时的稳定性。现在,国内外的一些汽车进一步加装了紧急刹车辅助系统(EBA),该系统在发生紧急情况时,自动检测驾驶者踩制动踏板时的速度和力度,并判断紧急制动的力度是否足够,如果需要,就会自动增大制动力。EBA的自控动作必须在极短时间(例如百万分之一秒级)内完成。这个系统能使200km/h高速行驶车辆的制动滑行距离缩短极其宝贵的20多米。针对车轮的还有分别监测各个车轮相对于车速的转速,进而为每个车轮平衡分配动力,保证在恶劣路面条件下各轮间具有良好的均衡抓地能力的“电子牵引力控制”(ETC)系统等。从以上列举的两个例子可以清楚看到,汽车发展对汽车电子的一些基本要求: 电子操控系统的动作必须快速、正确、可靠。传感器(+调理电路)+微处理器,然后再通过微处理器(+功率放大电路)+执行器的技术途径已经不再能满足现代汽车的要求,需要通过硬件集成、直接交换数据和简化电路,并提高智能化程度来确保控制单元动作的正确性、可靠性和适时性。 现在几乎所有的汽车的机械结构部件都已受电子装置控制,但汽车车体内的空间有限,构件系统的空间更是极其有限。理想的情况当然是,电子控制单元应与受控制部件紧密结合,形成一个整体。因此器件和电路的微型化、集成化是不可回避的道路。 电子控制单元必须具有足够的智能化程度。以安全气囊为例,它在关键时刻必须要能及时、正确地瞬时打开,但在极大多数时间内气囊是处在待命状态,因此安全气囊的ECU 必须具有自检、自维护能力,不断确认气囊系统的可正常运作的可靠性,确保动作的“万无一失”。 汽车的各种功能部件都有各自的运动、操控特性,并且,对电子产品而言,大多处于非常恶劣的运行环境中,而且各不相同。诸如工作状态时的高温,静止待命时的低温,高浓度的油蒸汽和活性(毒性)气体,以及高速运动和高强度的冲击和振动等。因此,电子元器件和电路必须要有高稳定、抗环境和自适应、自补偿调整的能力。 与上述要求同样重要,甚至有时是关键性的条件是,汽车电子控制单元用的电子元器件、模块必须要能大规模工业生产,并能将成本降低到可接受的程度。一些微传感器和智能传感器就是这方面的典范。例如智能加速度传感器,它不仅能较好地满足现代汽车的各项需要,而且因为可以在集成电路标准硅工艺线上批量生产,生产成本较低(几美元至十几或几十美元),所以在汽车工业中找到了自己最大的应用市场,反过来也有力地促进了汽车工业的电子信息化。2 智能传感器:微传感器与集成电路融合的新一代电子器件微传感器、智能传感器是近几年才开始迅速发展起来的新兴技术。在我国的报刊杂志上目前所使用的技术名称还比较含混,仍然笼统地称之为传感器,或者含糊地归纳为汽车半导体器件,也有将智能传感器(或智能执行器、智能变送器)与微系统、MEMS等都归入了MEMS (微机电系统)名称下的。这里介绍当前一些欧美专著中常用的技术名词的定义和技术内涵。首先必须说明的是,在绝大多数情况下,本文大小标题及全文中所说的传感器其实是泛指了三大类器件:将非电学输入参量转换成电磁学信号输出的传感器;将电学信号转换成非电学参量输出的执行器;以及既能用作传感器又能用作执行器,其中较多的是将一种电磁学参量形式转变成另一种电磁学参量形态输出的变送器。就是说,关于微传感器、智能传感器的技术特性可以扩大类推到微执行器、微变送器-传感器(或执行器、或变送器)的物理尺度中至少有一个物理尺寸等于或小于亚毫米量级的。微传感器不是传统传感器简单的物理缩小的产物,而是基于半导体工艺技术的新一代器件:应用新的工作机制和物化效应,采用与标准半导体工艺兼容的材料,用微细加工技术制备的。因此有时也称为硅传感器。可以用类似的定义和技术特征类推描述微执行器和微变送器。 它由两块芯片组成,一是具有自检测能力的加速度计单元(微加速度传感器),另一块则是微传感器与微处理器(MCU)间的接口电路和MCU。这是一种较早期(1996年前后)的,但已相当实用的器件,可用于汽车的自动制动和悬挂系统中,并且因微加速度计具有自检能力,还可用于安全气囊。从此例中可以清楚看到,微传感器的优势不仅是体积的缩小,更在于能方便地与集成电路组合和规模生产。应该指出的是,采用这种两片的解决方案可以缩短设计周期、降低开发前期小批量试产的成本。但对实际应用和市场来说,单芯片的解决方案显然更可取,生产成本更低,应用价值更高。智能传感器(Smart Sensor)、智能执行器和智能变送器-微传感器(或微执行器,或微变送器)和它的部分或全部处理器件、处理电路集成在一个芯片上的器件(例如上述的微加速度计的单芯片解决方案)。因此智能传感器具有一定的仿生能力,如模糊逻辑运算、主动鉴别环境,自动调整和补偿适应环境的能力,自诊断、自维护等。显然,出于规模生产和降低生产成本的要求,智能传感器的设计思想、材料选择和生产工艺必须要尽可能地和集成电路的标准硅平面工艺一致。可以在正常工艺流程的投片前,或流程中,或工艺完成后增加一些特殊需要的工序,但也不应太多。在一个封装中,把一只微机械压力传感器与模拟用户接口、8位模-数转换器(SAR)、微处理器(摩托罗拉69HC08)、存储器和串行接口 (SPI)等集成在一个芯片上。其前端的硅压力传感器是采用体硅微细加工技术制作的。制备硅压力传感器的工序既可安排在集成 CMOS 电路工艺流程之前,亦可在后。这种智能压力传感器的技术和市场都已成熟,已广泛用于汽车(机动车)所需的各式各样的压力测量和控制单元中,诸如各种气压计、喷嘴前集流腔压力、废气排气管、燃油、轮胎、液压传动装置等。智能压力传感器的应用很广,不局限于汽车工业。目前,生产智能压力传感器的厂商已不少,市售商品的品种也很多,已经出现激烈的竞争。结果是智能压力传感器体积越来越小,随之控制单元所需的外围接插件和分立元件越来越少,但功能和性能却越来越强,而且生产成本降低很快。顺便需要说说的是,在一些中文资料中,尤其是一些产品宣传性材料中,笼统地将Smart Sensor(或device)和Intelligent sensor(或device)都称之为智能传感器,但在欧美文献中是有所差别的。西方专家和公众通常认为,Smart(智能型)传感器比Intelligent(知识型)的智慧层次和能力更高。当然,知识型的内涵也在不断进化,但那些只能简单响应环境变化,作一些相应补偿、调整工作状态的,特别是不需要集成处理器的器件,其知识等级太低,一般不应归入智能器件范畴。相信大多数读者能经常接触到的,最贴近生活的智能传感器可能要算是用于摄像头、数码相机、摄像机、手机摄像中的CCD图像传感器了。这是一种非智能型传感器莫属的情况,因为CCD 阵列中每个硅单元由光转换成的电信号极弱,必须直接和及时移位寄存、并处理转换成标准的图像格式信号。还有更复杂一些的,在中、高档长焦距(IOX)光学放大数码相机和摄像机上装备的电子和光学防抖系统,特别是高端产品中的真正光学防抖系统。它的核心是双轴向或3轴向的微加速度计或微陀螺仪,通过它监测机身的抖动,并换算成镜头的各轴向位移量,进而驱动镜头中可变角度透镜的移动,使光学系统的折射光路保持稳定。微系统(Microsystem)和MEMS(微机电系统)-由微传感器、微电子学电路(信号处理、控制电路、通信接品等)和微执行器构成一个三级级联系统、集成在一个芯片上的器件称之为微系统。如果其中拥有机械联动或机械执行机构等微机械部件的器械则称之为MEMS。MEMS芯片的左侧给出的是制备MEMS芯片需要的基本工艺技术。它的右侧则为主要应用领域列举。很明显,MEMS 的最好解决方案也是选用与硅工艺兼容的材料及物理效应、设计理念和工艺流程,也即采用常规标准的CMOS 工艺与二维、三维微细加工技术相结合的方法,其中也包括微机械结构件的制作。微传感器合乎逻辑的发展延伸是智能传感器,智能传感器自然延伸则是微系统和MEMS,MEMS 的进一步发展则是能够自主接收、分辨外界信号和指令,进而能独立、正确动作的微机械(Micromachines)。现在,开发成功、并已有商业产品的MEMS品种已不少,涵盖各大领域。其中包括全光光通信和全光计算机的关键部件之一的二维、三维MEMS光开关。通过控制芯片上的微反射镜阵列,实现光输入/输出的交叉互联。这是目前全光交换技术的成熟的最佳方案。市场上可买到的MEMS光开关已达1296路,开关转换时间约为20ms。微机械(也称为纳米机械)则尚处于开发试验阶段,但已有许多很重要的实验室产品涌现,如著名的纳米电机、微昆虫、微直升机和潜水艇等。技术产业界普遍认为,它们的开发成功和投入实际应用将对工业技术和生活质量产生深远的影响。

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