当代汽车安全技术及未来发展趋势

2022-10-10

随着中国汽车产业的快速发展, 我国的汽车保有量逐年增长, 随之而来的是较高的交通事故伤亡率的发生。为了减少交通事故的发生或者在交通事故发生的时候保护驾驶员及乘员的安全, 汽车安全技术的研究显得十分重要。我国的汽车安全技术主要来源于国外车企的研究成果, 其中引进的大部分技术在国内都得到广泛应用。目前国内在汽车被动安全领域的研究取得了较大的进展, 但在主动安全领域的研发水平与世界水平相比差距还较大。

一、汽车安全技术的发展

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。本文先从汽车主动安全方面切入, 讲述了主动安全技术在汽车上的主要应用, 接着结合被动安全技术, 最终全方面地阐述了当代汽车安全技术。

(一) 主动安全技术

主动安全技术, 是一种预防交通事故发生的技术, 旨在帮助驾驶员在轻松和舒适的驾驶条件下避免交通事故的发生。虽然车辆在行驶的过程中无法检测到所有的危险工况, 但是采用了主动安全技术的汽车, 却可以在行驶的过程中大大减少甚至避免交通事故的发生, 将交通事故的发生率降至最低, 也从根本上降低了交通事故的危害。目前广泛应用的的主动安全技术有防抱死制动系统、驱动防滑系统和四轮转向控制技术等。

1. 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[1]。

2. 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。ASR与ABS系统有着非常密切的联系, 两个系统互为补充, 经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. 四轮转向控制技术

普通汽车通过方向盘来改变前轮的转动方向, 而装备四轮转向控制的汽车可以实现前后轮都能转向。安装四轮转向控制的皮卡、卡车、SUV等, 其操纵性稳定性得到提升。此外, 四轮转向控制还提高了车辆的挂车能力和燃油经济性。

(二) 被动安全技术

被动安全技术作用于交通事故发生之后, 可通过一些特殊的保护装置来保护乘员的安全。目前, 被动安全技术主要有乘员约束系统 (安全带) 和碰撞减震系统 (安全气囊) 等。

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。

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[2]。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。

二、汽车安全技术的发展趋势

随着社会的进步和科技的发展, 汽车技术也在迅速发展, 未来汽车安全技术也必然会更加完善。具体的发展趋势有:第一、主动安全技术的地位凸显, 其重要性被人们越来越认可。过去被动安全技术的发展一直被重视, 而随着人们安全意识的增强, 主动安全的实现与完善将是未来的目标。第二、随着人工智能、通信技术、自动控制等技术的发展, 汽车安全技术也趋于智能化, 比如自适应巡航控制系统、主动事故预防系统等将成为未来汽车安全发展的主流。第三、虽然汽车主动安全和被动安全作用时间不同, 但它们在保护乘员安全的目的上是一致的, 可以起到相辅相成的作用。未来主动安全与被动安全技术的集成将有一个前景广阔的发展空间[3]。

摘要：随着汽车普及率的不断提高, 汽车在走入千家万户带给人们便利的同时也带给了人们交通事故的困扰, 所以汽车安全技术的研究非常重要。本文介绍了汽车主要安全技术的技术原理及发展现状, 并对其未来发展趋势做了简要的分析。

关键词：汽车,主动安全,被动安全,发展趋势