乘用车的主动和被动安全技术简析

作者:朱正德 文章来源:大众动力总成(上海)有限公司 发布时间:2011-08-22
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图1  途观SUV配备了多项先进的主动和被动安全技术

当前汽车安全越来越受到人们的关注,各种先进的安全技术,尤其是主动安全技术正在不断被开发和应用。本文结合上海大众的途观(Tiguan)SUV车型,介绍了多种不同的主动和被动安全技术。

安全、节能和环保已被看作是现代汽车中任何一款优秀车型必备的特性。随着安全性越来越受到汽车厂商和消费者的重视,已有更多的先进技术被应用到各种类型的车辆,尤其是现代乘用车中。下面就上海大众的途观(Tiguan)SUV(见图1)的主动和被动安全技术作一简单介绍。

主动安全技术

途观SUV在主动安全技术方面有着明显优势,为国内SUV树立了全新的安全标准。

1.ABS系统

防抱死制动系统(ABS)是一种具有防滑、防锁死等特点的汽车安全控制系统。在制动过程中,当车轮的滑移率在10%~20%时,轮胎与路面间有最大的附着系数,因此为了取得最佳的制动效果,要控制滑移率在这个区间。ABS是在普通制动系统的基础上加装车轮速度传感器、ABS电控单元、制动压力调节装置以及制动电路等组成的系统。上海大众的途观SUV采用了博世公司最新版本的ABS系统(ABS+EBV+MSR)。其电子制动力分配(EBV)通过滑移率调节对后轮施加更大的制动压力,在保证制动稳定性的前提下获得最短的制动距离。发动机阻力转矩控制(MSR)则可以通过CAN总线,采用控制节气门或调整点火时间等方式,提高转矩输出,从而降低发动机转矩,减少滑移率,保证车辆的行驶稳定性。

2.ASR系统

驱动防滑转系统(ASR)是通过调整驱动轮的驱动力来防止驱动轮滑转,因此也称为“牵引力控制系统(TCS)”。汽车在起步、加速或冰雪路面上行驶时,容易出现打滑现象。ASR系统能够根据打滑情况及时适当地减少燃油供给、控制节气门开度或点火时间,通过适时减少驱动力来改善起步与加速的稳定性,减轻驾驶员的操作难度。转弯时,如果突然遇到湿滑路面,驱动轮打滑也容易使车辆向一侧偏移,通过ASR及时减少驱动力,也可以保证行驶稳定性。

3.ESP系统

电子稳定程序(ESP)是在ABS系统和ASR系统的基础上发展起来的,增加了方向盘转角传感器、纵向加速度传感器和横向加速度传感器、横摆角速度传感器等。ESP通过调节车轮的纵向力大小及匹配来控制汽车的横摆运动,使车辆具有良好的操纵性和方向稳定性。例如当转向不足时,ESP主要对行驶曲线内侧的后轮进行制动,产生与转向相同的力矩,稳定车辆的行驶曲线。当转向过度时,ESP主要对曲线外侧的前轮进行制动,平衡即将产生的甩尾倾向。如果这些措施还不足以抵消危险,ESP还将关闭节气门来降低发动机输出功率,最大程度地保证车辆的方向稳定性,提升驾驶安全性。

此外,途观SUV配备的ESP具有转向提示功能,通过电动助力转向系统(EPS)和ESP系统协同合作,当方向打得不足或者过度可能产生危险时,电动助力转向会轻打方向,提示驾驶员及时修正方向,保证车辆安全过关。


图2  途观SUV将被动安全技术引领到全新境界

4.BSW系统

制动盘擦拭除水系统(BSW)是途观SUV首次引入的系统,具备制动盘擦拭除水的功能。当传感器检测到制动盘上有水膜形成时,ESP系统会自动控制极其轻微的制动,通过摩擦片与制动盘间的轻微贴合,在车内人员完全感觉不到的情况下,清除制动盘上的水膜,保证即使在雨天也有良好的制动效果。

5.EPB系统

电子驻车制动系统(EPB)将传统手刹的机械式拉杆变成了简单的电子按钮,只需轻拉或轻按EPB按钮,施加或释放驻车制动的过程就将由电脑控制自动完成。EPB可以在任何情况下响应驾驶员的手动操作,包括车辆行车和停车熄火后。虽然施加过程自动完成,但驻车效果仍然是机械式的,因此即使超长时间停车直至电瓶失效,驻车制动液也不会因为电源的失去而释放。在坡道长时间停车则完全不用担心,起步时,驾驶员可以彻底放心,没有向后溜车的危险。

6.HBA系统

紧急情况下,驾驶员可能因为各种原因,未能迅速地将制动踏板踩到底,从而没有能及时地避免事故的发生。紧急制动辅助系统(HBA)能够实时监控驾驶员踩踏制动踏板的压力和压力变化率,当它发现驾驶员迅速制动从而判断危险发生时,即使驾驶员没有将制动踏板踩到底,系统也会自动将制动力增至最大,缩短紧急情况下的制动距离。

7.TPMS系统

汽车高速行驶时,轮胎故障是突发性交通事故发生的重要原因,而轮胎气压不足或渗漏是造成轮胎故障的重要原因。保持标准的轮胎胎压和及时发现轮胎漏气是防止轮胎事故的关键。轮胎胎压监测系统(TPMS)主要分为基于车轮转速的间接式和基于压力传感器的直接式两类。途观SUV采用的PKA型TPMS,无需安装额外的气压传感器,根据“轮胎漏气将导致转动半径发生改变,从而4个车轮转速会不相同”这一原理,通过监控ABS轮速传感器数据,最多可识别3个车轮的压力,并通过仪表板中的PKA指示灯警告驾驶员。

被动安全技术

途观SUV将被动安全技术引领到全新境界(见图2)。

1.车身的选材和表面处理

途观SUV在全车使用了大量的高性能钢板,在保证刚度的同时为遭遇正面碰撞时提供了吸能;在下部门框、前挡风玻璃上梁及车尾部分使用了特高强度钢板,强化了主体结构;在底部横纵梁、B柱和车顶门框处则采用了超高强度钢板,从而使车体不易变形,确保了剧烈碰撞时车内成员的生存空间,使整车安全性获得大幅度提高。与此同时,通过采取内、外车身双面镀锌处理、内部及底部的热浸镀锌处理,外部金属板的电泳镀锌处理,再配合上海大众完美的6层漆面涂装作业,达到了有效防止锈蚀的效果。

2.先进的结构和工艺

途观SUV采取了独特的零件热成形工艺,整个B柱一次热成形,但强度有所区别。上部强度达到了1300 MPa,相当于超高强度钢板级别,可以有效控制侧面碰撞的变形;下部强度达到550MPa,相当于特高强度钢板级别,能有效吸收侧面碰撞的能量,减少对车内驾乘人员的伤害。途观SUV在车身焊接工序中大量采用了激光焊接技术,这部分总长度达到了13m。由于在车身顶盖和侧围、前后风窗及门框等连接处全部采用了激光焊接一次成形,确保了车身尺的精确性、车身强度和刚性。

3.出于安全考虑的一些结构细节

在被动安全技术方面,主要体现在车辆的设计和生产中,不仅选材要好、结构要好,而且设计应当合理,要考虑得细致入微,如可溃式吸能转向管柱,在车辆发生正面碰撞时自动溃缩,可有效降低对驾驶员的伤害;踏板碰撞保护杆可以在发生剧烈碰撞时,阻挡踏板向驾驶员腿部移动;碰撞自动解锁功能可以在碰撞发生后自动打开门锁,并自动中断燃油供给,方便乘客逃生和车外救助。

除此之外,各种安全带、安全气囊和安全头枕技术也不断地被开发出来或是升级改进,这些被动安全技术成为了车辆发生事故后保护车内人员的重要安全屏障。

其他安全技术

1.汽车主动避撞系统

汽车主动避撞系统利用现代信息技术、传感技术来扩展驾驶员的感知能力,将外界信息(如车速和障碍物距离等)传递给驾驶员,同时根据路况、车况等综合信息辨识是否构成安全隐患。在紧急情况下,该系统能自动干涉驾驶操纵,辅助驾驶员进行应急处理,使汽车能主动避开危险,防止发生相撞事故,保证安全行驶。主动避撞系统由涉及多种传感技术(如雷达、激光雷达和摄像机)的环境识别、状态判断和车辆控制执行等子系统组成,通过不断感知车辆状态及外界环境信息,并将其传递给状态判断子系统,以实现在驾驶员未采取相应正确操作时,自动控制车辆的制动、转向等系统,确保其自身的安全性。

2.夜视辅助系统

夜间行车时,由于车灯照明范围的限制,驾驶员很可能没有发现前面较远处的行人或其他障碍物,从而导致交通事故。国外某款混合动力车配备的夜视系统,能将道路前方的信息显示在仪表板的显示屏上,不仅可以识别夜间道路上的车辆情况,还增加了行人检测功能,能更大限度地避免交通事故的发生。目前比较成熟的夜视辅助系统,如梅赛德斯-奔驰S500配备的Night View Assist,它采用了红外技术,能进一步降低车辆在黑暗行驶情况下的事故风险。

综上,各种安全系统,尤其是主动安全系统是当代先进技术集成化的一种体现,也是今后汽车产业发展的重点方向之一。

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