现代汽车安全技术

采取干预
安全保障体系的构成： 人，车，路(环境)，法规，管理
◼ 简述哈顿矩阵模型，从工作 实际出发，论述如何建立完 善汽车安全保障体系。
第二章 汽车主动安全技术
2.1 ABS-防抱制动系统
◼ 车轮的三种运动状态：滚动，滑动， 边滑边滚
◼ 发展历史： ◼ 火车/飞机－－中高档轿车－－大
型客车－－汽车标准配置 ◼ ABS是目前世界上最成功的汽车电
◼ 事故发生率，发达国家低，发展中国家高 －－香港，南非，德国
1.2 汽车安全技术研究的发展
◼ 预防安 全技术
◼ 图1-1 ◼ 主动安全技术
◼ 事故前 安全技 术
◼ 车况、路况检测 ◼ 改善驾驶视野 ◼ 提高车辆被视让性 ◼ 驾驶员注意力检测
◼ 事故避免系统 ◼ 驾驶操纵性提
高： ABS,ASR,VS C,CCS,AT,4 WS,4WD
◼ 制动时间为 20m/s / 0.9*10=2.2s
◼ 制动距离为 2.2s*20m/s/2=22m
◼ 需要制动器提供最大制动力为：
0.9*10*2000=18000N
◼ 制动器能产生的制动力最大为： 1500/0.25*4=24000N 满足要求 ◼ 无ABS作用时，附着系数取0.7 20m/s / 0.7*10=2.86s 2.86s*20m/s/2=28.6m
◼ 碰撞安 全技术
◼ 安全气囊 ◼ 安全带 ◼ 行人保护 ◼ 吸能车体
◼ 被动安全技术
◼ 抑制安 全技术
◼ 阻燃 ◼ 自动灭火 ◼ 自动报警 ◼ 安全门锁 ◼ 汽车黑匣子
先进安全汽车ASV—21世纪的汽车
行人保护
主动防碰撞
防瞌睡 防酒后驾驶
汽车安全保障体系
◼ 哈顿矩阵模型
× 碰撞前，碰撞时，碰撞后 人员， 车辆， 环境
ω Tb
FXb=Wb
FXb W
r Iddt=FXrb−Tb
ABS单轮模型
理论曲线
附着系数
1
0.9
Fz = 4 KN β = 0°
0.8
v = 60 Km/h
0.7
0.6
0.5
0.4
路面状态从1到6
0.3
0.2
0.1
0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
滑移率
子产品
滑移率与附着系数
◼ 附着系数的意义 ◼ 纵向附着系数（制动附着系数） ◼ 横向附着系数（侧滑附着系数）
◼ 滑移率的定义： ◼ （V-w×r）/v×100％
滑 移
s=uw−rr0w10% 0
率
uw
单纯的滚动 边滚边滑
抱死拖滑
s=0 0s10 % 0 s=10% 0
制动时轮胎的印迹
滑移率 0
如果整车 重量为3t? 如果车速 为100km/h
2.1.2.5 ABS控制技术
制动开始
车轮制动 趋于抱死
部分制动液流出 减小制动压力
车轮抱死 增大制动压力 趋势消除
2.1.2.5 ABS控制技术
控制策略
ABS控制策略
逻辑门限 滑模控制 模糊控制 最优控制
逻辑门限值的控制过程
车轮的减速度 Y
的路况
ABS逻辑门限值控制
滑移率在峰值 获得较大的纵向 附着系数附近波动 和横向力
已知：某车整车质量为2t，制动器最大制动力为1500Nm， 车轮半径为0.25m。求该车的72km/h初速度制动的有 ABS作用和无ABS作用时的最短制动距离。
◼ 该车车速为20m/s，有ABS作用时，附着系数取0.9
100%
制动时的车辆运动分析
◼ 制动力受到地面附着力的限制 ◼ 当左右制动力不一致时会产生偏转力矩
制动跑偏情况
问题： 是不是有了 制动力不平 衡就一定会 产生制动跑 偏？
前轴侧滑受力图
Fj
B uB C
A α
uA
O
பைடு நூலகம்
Fj 离心力
后轴侧滑受力图
uB
Fj
Bα C
A
uA
O
滑移率与附着系数曲线
ABS的作用
ABS构造1
ABS构造2
轮速传感器
◼ 电磁感应式利用电磁感应 原理，将车轮转动的位移 信号转化为电压信号，由 随车轮旋转的齿盘和固定 的感应元件组成。此类传 感器的不足之处在于，传 感器输出信号幅值随转速 而变，低速时检测难，频 响低，高速时易产生误信 号，抗干扰能力差。
◼ 霍尔式利用霍尔半导体元件的霍尔效 应工作。当电流Iv流过位于磁场中的 霍尔半导体层时。电子向垂直于磁场 和电流的方向转移，在半导体横断面 上出现霍尔电压UH，这种现象称之为 霍尔效应。
车轮的角减速度 低于门限值-a
车轮速度 汽车的减速度
参考车速
制动压力保持
N
N
滑移率s
s大于门限值 Y
制动压力增加
车轮角加速 回到+a
制动压力增加
制动压力保持
车轮角加速 回到+Ak
车轮因惯性加速 越过+a越过+Ak
制动压力减小
车轮的角减 速度减小到-a
1）预测控制技术
◼ 只以车轮减速度作为控制参数 减速度测量比较准确，但受转动惯量影响比
◼ 1，防止后轮抱死，提高制动时的 行驶稳定性。
◼ 2，防止前轮抱死，提高制动时的 操纵性。
◼ 3，最大可能利用车轮与地面的附 着，减少制动距离
◼ 4，减少轮胎磨损，减轻驾驶员的 紧张程度
地面制动力、制动器制动力与附着 力之间的关系
制动时车轮动力学方程
-------ABS的控制原理基础
ua
FXb=FZbm
现代汽车安全技术
第一章 绪论
◼ 现代汽车的三大主题：
节能，环保，安全
1.1 汽车交通事故概述
◼ 联合国世界卫生组织（WHO）向安南秘书 长提交的最新报告显示，近几年全球每年 因交通事故造成死亡的人数多达约120 万．另外还有数百万人在汽车事故中受伤 致残。
◼ 直接经济损失5000亿美元
◼ 汽车交通事故，不分高低贵贱，各类时间 地点，随时可能发生---黛安娜王妃
较大 ◼ 只以滑移率作为控制参数 车速测量主要靠估算，精度有限。同时响应
慢，估计外部环境变化能力有限。 ◼ 以车轮减速度和车轮加速度作为控制参数 ◼ 以车轮减速度和车轮加速度，以及滑移率
作为控制参数
预测控制技术的实用化
◼ 1）制动装置的滞后性 ◼ 2）驱动轴的振动
学习控制算法
制动防抱装置(ABS)的基本结构
实际附着系数-滑移率曲线
◆各种路面上的附着系数 与滑移率的关系曲线
◆车速对附着系数与滑移 率的关系曲线的影响
ABS控制滑移率区域
车轮与发动机的转动惯 量对ABS控制的影响
ABS控制的基本思想
车轮运动状态 的重要参数
单独使用时， 不能充分的利 用附着条件
角速度
角减（加）速度
滑移率
单独使用时，不 能适应各种变化