汽车安全系统的技术及未来发展

刘欣洁 王茂增

摘 要：汽车使用量的增长速度已经超过了道路交通更新和扩展的速度，道路交通安全已经成为一个备受人们关注的话题。据网络数据显示，在中国每年发生的交通事故大约有50万起，死亡人数超过了10万人，由交通事故造成的经济损失达数百亿元。因此，提升改善汽车安全系统的技术，降低交通事故的伤亡率和减少因交通事故给人们带来的经济损失，已是当务之急。

关键词：汽车安全系统;安全技术;智能化;展望

1 引言

中国汽车安全技术主要来源于国外汽车企业的研究成果，大部分是从国外进口的它在中国被广泛使用。目前，我国汽车被动安全领域的研究虽然取得了很大的进步，但是在主动安全领域的研发水平与世界相當比差距还大。本文对汽车主要安全技术的技术原理及发展现状进行了分析，并对其未来发展趋势做了简要的介绍。

2 汽车安全系统技术概述

随着汽车技术的发展以及汽车安全标准的不断完善，汽车安全技术的研究成果在汽车上的应用不断推陈出新，比如最开始应用在汽车车身前部的保险杠、座椅上的安全带，到后来出现的防止汽车紧急制动时抱死的ABS系统、防止驱动轮打滑的ASR系统，到现如今比较先进的应用于行驶过程中的车距报警系统等，汽车安全性能不断提升。

汽车安全系统分为主动安全系统和被动安全系统。其中汽车的主动安全系统是针对汽车在安全事故发生之前，为保证汽车安全工作所采取的一系列设计;而汽車的被动安全系统则是汽车在安全事故发生之后，为保证车内乘客和车外行人安全所采取的一系列设计。

3 汽车主动安全系统技术

3.1 ABS防抱死制动系统

防抱死制动系统（ABS）是汽车主动安全技术应用于汽车上最广泛的装置之一，它作用于汽车紧急制动的时候，可以保证汽车在摩擦力不足的路面紧急制动时车轮不会发生抱死，从而避免汽车陷入危险的状态。

当汽车在路面无滑动行驶时，车轮的中心点速度与车轮与路面接触点速度相同，车轮滑移率为0;当汽车完全抱死时，车轮的角速度为0，车轮滑移率为100%。ABS就是为了防止车轮滑移率为100%而使汽车发生危险的装置。ABS通过控制车轮制动器制动力的大小，从而改变车轮的速度。在一般情况下，ABS控制车轮的滑移率维持在15%～20%，从而使汽车获得最大的制动减速度和最小的制动距离。当ABS开始工作时，安装在车轮上的转速传感器和减速度传感器也开始工作，并把检测信号传输给电控单元ECU，ECU对信号分析处理后，在控制回路中对制动压力调节器发出控制信号，以此来调节制动器制动力，保证汽车制动时获得最佳的制动力。因此，ABS在汽车紧急制动的过程中，特别是在不良路面上制动时，大大提高了汽车的制动性能，避免了危险事故的发生，提高了汽车安全行驶的能力。

3.2 ASR驱动防滑系统

在人们对汽车安全性能要求不断提高的情况下，汽车不仅得在紧急制动时防止车轮抱死，而且在行驶的过程中也得防止驱动轮打滑现象的发生。于是，驱动防滑系统（ASR）应用而生。常在同一汽车上同时装备使用。ASR由轮速传感器、电控单元ECU、执行器等组成，在驱动轮打滑时ASR通过传感器测出车轮转速，当电控系统判断出驱动轮打滑时，立刻减少节气门进气量，降低引擎转速，从而减少动力输出实现对驱动轮的防滑控制。

3.3 ESP车身电子稳定系统

ESP车身电子稳定系统包含ABS及ASR，是这两种系统功能的延伸。因此，ESP称当前汽车防滑装置的最高级形式。ESP车身电子稳定系统是通过传感器将检测汽车行驶状态信息传输给汽车的电子控制器进行计算分析，并将驾驶员操控下的汽车状态指数与预先设定的安全指数进行对比，然后发出指令，对制动压力或发动机输出的转矩进行调节，从而使汽车在运行过程中保持良好的操作性、方向稳定性和安全性。所以ESP系统本身最大的特点就是可以通过传感器实时监测汽车的运动状态，进而对驾驶员的操作进行实时监控。

3.4 EBA紧急刹车辅助系统

EBA作为辅助制动操作系统，可以在ABS防抱死制动系统工作时，提高汽车的刹车制动力。尤其在紧急刹车时，驾驶员不能够迅速踩下制动踏板或提供给制动踏板的力量很弱，汽车电子控制器也能通过传感器传入的信号判断出刹车意图，从而利用辅助操作系统发出强大的制动力。

4 汽车被动安全系统技术

4.1 安全带

在安全带发明至今100多年的时间里，这项基本的被动安全装置挽救了无数人的生命。它可以在汽车发生碰撞事故的时候，通过安全带的弹性约束来避免或减轻乘员与车身之间的相对运动，降低乘员的受伤害程度。随着计算机控制技术和智能技术的发展，安全带越来越智能化，比如装备座椅安全带控制系统的汽车在发生碰撞时，可以通过控制系统控制安全带迅速收紧，缩短安全带起作用的反应时间。

4.2 安全气囊

安全气囊（SRS）的出现是被动安全技术发展的一次变革。安全气囊是与安全带配合使用的装置，它对乘员的保护作用只有在安全带作用的条件下才能完全显现出来。SRS主要由碰撞传感器、ECU、指示灯、气囊组件等组成，其中控制系统ECU可以同时控制座椅安全带的工作。当汽车遭受碰撞时，碰撞传感器开始采集数据，并把数据传输给ECU，且当汽车减速度达到一定值时，ECU控制安全带收紧器点火器点火，同时也控制安全气囊点火器的点火，引爆气囊点火器。于是，在安全带起保护作用的同时，气囊通过膨开吸收碰撞产生的能量，最终保护乘员的安全。

5 未来发展

放眼未来，人工智能技术的应用是未来汽车安全系统智能化的主要发展方向，并结合汽车的主、被动安全技术构成一个相对完整的汽车智能安全系统。该系统可分为人车交流、车车交流和车体感知3部分。人车交流可以实现对驾驶员的驾驶状态实时监控的功能。在安全事故发生之前，该智能系统可以给驾驶员一些警示或根据汽车的行驶状态直接采取相应的安全措施。

参考文献：

[1]张鹏飞.当代汽车安全技术及未来发展趋势[J].智库时代，2017（05）：155+157.

[2]周志立，徐斌，卫尧.汽车ABS原理与结构[M].北京：机械工业出版社，2005：8-15.