汽车新技术作业

汽车被动（碰撞）安全技术综述

专业：交通工程班级：101

学号：101203004 姓名：徐欣

一、汽车被动安全技术概述

汽车被动安全技术是指一旦事故发生时，保护车辆内部乘员及外部人员使直接损失降到最小的技术。下面是关于被动安全技术的设施：

1.吸能车身

它的作用是在吸收汽车动能的同时减缓车内乘员的移动程度，保证乘员有足够的生存空间。例如，驾驶员部位最容易受到伤害，因此将转向柱设计为可缩进式，碰撞时能折叠一定的距离；前、后保险杠能有吸收动能的要求；车门要有一定的刚度，受撞击后要易于打开；车顶要有一定的刚度，保证翻车后不能被压扁等。

2.安全带

安全带的历史悠久，它的作用是当汽车发生急转弯或正面碰撞、后面碰撞、有角度碰撞以及翻车事故时，约束乘员尽可能保持原有的位置不动，避免与车内坚硬部件发生碰撞并防止乘员从座位上甩出而造成伤害。

汽车上使用的安全带，按固定方式分为两点式、斜挂式、三点式、四点式四种，由织带、安装固定件、卷收器和调节件等部件组成。安全带在交通事故中，对驾驶员和乘员有着重要的保护作用，特别是在高速公路上行车时，其作用更加明显。研究表明：安全带的使用能够减少乘员在碰撞事故中50%的死亡率。

３.安全气囊

安全气囊起步于20世纪80年代后期，90年代开始得到迅速发展。安全气囊的装用，大大降低了碰撞中乘员受伤的风险。

安全气囊主要由传感器、气体发生器、气囊系统等三部分组成，传感器的功能是检测、判断车体所经受的撞击信号，决定是否启动安全气囊；气体发生器的功能是在传感器的控制下根据信号指示产生点火动作，点燃固态燃料并产生气体向气囊充气，使气囊迅速膨胀展开保护乘员；气囊一般装在方向盘毂内紧靠缓冲垫处，其容量约50～90升，做气囊的布料具有很高的抗拉强度，同时气囊设有安全阀，当充气过量或囊内压力超过一定值时会自动泄放部分气体，避免将乘客挤压受伤。安全气囊所用的气体多是氮气或一氧

化碳。

传统安全气囊的设计是在发生正面撞车事故时避免车内乘员的头部、颈部和胸部强烈撞击在仪表盘、方向盘或挡风玻璃上。在后面碰撞、翻车或大多数侧面碰撞的情况下，它不会被引发。随着技术的发展，安全气囊的保护范围将进一步扩大，从现在的前排乘员前方保护扩展到前排乘员的侧面、膝部和后排乘员的前方与侧面以及车外行人。开发出了侧面安全气囊、发动机罩宽幅气囊、车外气囊等。同时，安全气囊已出现智能化，能识别乘员席有无乘员、有无逆向儿童座椅、乘员身材大小、重量，坐姿、是否佩带安全带等，并根据上述信息调整动作，以求最大限度地减少失误和保护乘员。

４.安全头枕

随着高速公路的迅速增加，车辆高速运行的几率不断上升，高速公路上发生最多的是追尾撞车。发生追尾事故时，即使车速较低，也会对背部和颈部造成伤损，而头部所受的这种伤痛通常会折磨人的一生。安全头枕的主要作用是在汽车发生碰撞事故（尤其是受追尾碰撞）时，可抑制乘员头部后倾，以防止或减轻对颈部的损伤。

5.安全玻璃

汽车发生碰撞事故时风窗玻璃的性能如何，对高速行驶的汽车安全性影响较大。汽车安全玻璃一般具有足够大的变形余量和柔性，一方面可保证正常状况下良好的视觉效果；另一方面既能防止碰撞时乘员从窗中飞出，又不致对其头、颈部位造成较严重伤害。安全玻璃可分为强化玻璃和夹层玻璃。

6.儿童安全装置

儿童安全装置主要指儿童安全带和儿童座椅。由于儿童的身材比例与成人不同，并不是成人身材的简单缩小，所以儿童用安全带和儿童安全座椅必须另外进行特殊设计，才能保证儿童的安全。据试验得出的结果显示，一个20kg的儿童，在发生撞击时，其体重可达2t，是根本抱不住的。因此在我国随处可见的儿童不加限制地坐在成人座位上的现象在发生碰撞时是很危险的。而据研究显示，正确使用儿童安全带和儿童座椅可使0～1岁的幼儿死亡率减少69%，1～4岁的儿童死亡率减少47%，5岁以上儿童死亡率减少45%，减少中到重伤50%。

二、汽车被动安全相关技术

（一）、碰撞安全技术

1、ABS本身控制技术的提高。现代防抱死制动系统大多数是电子计算机控制，这也反映了现代汽车制动系统向电子化方向发展。基于滑移率的控制算法容易实现连续控制，且有十分明确的理论指导，但目前制约其发展的主

要问题是生产成本问题，尤其是双参数控制算法的ABS，由于增加了一个测速雷达，结构较为复杂，成本较高。随着体积更小、价格更便宜、可靠性更高的车速传感器的出现，ABS系统中增加车速传感器成为可能，确定车轮滑移率将变得准确而快速。全电制动控制系统BBW(Brake—By—Wire)是未来制动控制系统的发展方向之一。

2、防滑控制系统。防滑控制系统ASR(Aecelerati—On Slip Regulation)或称为牵引力控制系统TCS(TractionControl System)是驱动时防止车轮打滑，使车轮获得最大限度的驱动力，并具有行驶稳定性和方向可控性，减少轮胎磨损和发动机的功耗，增加有效的驱动牵引力。防滑控制系统包括两部分：制动防滑与发动机牵引力控制。

3、ABS／ASR与自动巡航控制装置ACC集成。汽车ACC(Adaptive Cruise Con~o1)装置是近几年迅速发展起来的又一项汽车主动安全技术，它能够让汽车在行驶过程中保持一定的安全车距，能够主动避免碰撞，在很大程度上提高公路交通运输能力。同时，ABS／ASR和ACC都要用到相同的轮速采集系统、制动力调节装置以及发动机调节装置，因此ABS／ASR与ACC的集成，不仅可以提高汽车的整体安全行驶性能，而且可以大大降低生产成本。

4、车辆动力学控制系统。车辆动力学控制系统VDC(Vehicle Dynamics Contro1)是在ABS的基础上通过测量横摆角速度、方向盘转角和侧向加速度对车辆的运动状态进行控制。VDC系统根据油f-j、转向角、制动压力，通过观测器决定车辆应具有的名义运动状态。

5、控制系统总线技术。现代汽车技术迅速发展，汽车的布线系统越来越复杂。因此，需要采用总线结构将各个系统连接起来，实现数据和资源信息实时共享，并可以减少传感器数量。可见系统集成化方向是必然趋势，同时还可以降低整车成本。目前在汽车领域，多使用CAN控制器局域网络(Controller Area Network)用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信协议。

6、在ABS中嵌入电子制动力分配装置EBD(Electronic Brake Force Distribution)，构成了ABS+EBD系统。EBD的功能就是在汽车ABS调节制动压力之前，快速地计算出各个轮胎与路面间的附着力大小，继而调节制动器制动力，达到制动力与附着力相匹配，从而更好地提高车辆制动时的方向稳定性。

7、ESP（Electronic Stability Program）汽车电子稳定性控制程序，是近年来刚刚发展起来的一种电子装置，是对人们熟悉的ABS，TCS功能的继承与进一步扩展，尤其是通过对汽车横摆力矩的控制改进了ABS/TCS在横

向稳定性控制方面的不足，ESP能通过对车上传感器的监测和ECU的计算分析识别出驾驶员的驾驶意图，辅助完成驾驶员的行驶意图，并对可能造成的危险的行驶状态进行干预控制使从而维持车辆的稳定性，避免事故的发生。（二）、碰撞后伤害减轻与防护技术

1、紧急门锁释放机构

当车辆发生碰撞后，为使乘员容易从被撞车辆中出来，车门应容易打开。紧急门锁释放机构的特点是，当碰撞传感器确认已发生碰撞，系统会立即自动地释放没锁

2、事故自动报警系统

事故自动报警系统是今后汽车必备的安全系统，它是在汽车后视镜内安装了一个与移动电话和装车传感器项链的微型摄像机，与智能汽车交通系统和全球卫星自动定位系统相配合，一旦汽车发生事故，将自动向有关安全管理部门和医疗急救部门报警，提供汽车所在位置，事故严重程度、车载人员数、系安全带人数和人员受伤的大致程度等信息，并保持联络，使事故车中的人员得到及时的救护。

3、汽车黑匣子

汽车黑匣子是利用GPS先进技术，依据地理信息管理系统（GIS）及计算机数据库系统形成一套现代化的监控体系。该产品实质上是机动车综合记录仪，它不但具有像飞机黑匣子一样记录事故发生前后的详细数据，帮助有关部门迅速准确地分析事故发生原因的功能，而且还能帮助车辆管理人员和驾驶员，适时监控和分析车辆运行情况，从而加强对车辆的管理，最大限度地减少事故的发生。

三、汽车被动安全技术国内外现状

目前，国际上在汽车被动安全性研究方面，具有几个商品化软件有美国Calspan Corporation 开发的CAL3D软件，荷兰TNO开发的MADYMO软件，美国Livermore软件技术公司LSTC开发的LS、、DYNA3D软件，以及法国的ESI公司的PAM-CRASH软件。根据建模方法和功能的不同，可以将这些软件分为两类：一类是CVS（Crash Victim Simulation）碰撞伤害模拟软件，这一类软件从70年代发展起来，采用多刚体系统动力学理论建模，主要用来模拟碰撞事故中乘员与环境的相互作用，CAL3D和MADYMO就属于这一类；另一类是采用显示有限原理论建模，主要用来描述车身结构的抗撞性，这一类软件是从80年代开始发展起来的，以上LS-DYNA3D和PAM-CRASH为代表。

我国已建成了几个台车碰撞和实车碰撞实验系统，初步具备了汽车被动安全性的实验研究条件。在此基础上，我们认为在汽车被动安全性领域，应

尽快计算机仿真研究。我们不能像美日欧的大汽车制造商那样、采用实车碰

撞实验来提高产品的被动安全性能，我们的轿车工业刚刚起步、还不具备那

样的实力、即使是美日欧的大汽车制造商，为了减少新产品的开发成本，缩

短开发周期，提高产品的竞争力，也采取了实验模拟与计算机仿真相结合的

方法，而且计算机仿真所占的比重逐年上升。

在汽车乘员的计算机仿真研究方面，清华大学于旭光等应用多刚体系统

动力学中的Kane方法，建立了二维人体模型，并对碰撞事故中安全带对人

体的保护作用进行了研究；吉林大学林逸等人，应用R-W方法建立二维和三

维人体模型，并将其应用于碰撞事故中乘员运动学和动力学响应的研究中。

在汽车车身结构抗碰撞性的计算机仿真研究方面，湖南大学钟志华等，在汽

车碰撞中的摩擦力的计算和碰撞接触问题的处理方面，取得了卓有成果。

四、汽车被动安全技术的发展趋势

1、被动安全的发展趋势

将来主被动的安全系统的集成是一股势不可挡的趋势。复杂的整合技术

将近距离雷达、远程雷达、影像传感、转向及翻滚角度传感、稳定控制电子

传感等诸多技术结合在一起，对驾驶环境实施全面监控，集中比较、分析多

方面的数据，在必要时启动最适当的下一级系统，自动地或辅助驾驶者采取

正确的防护措施。集成的主、被动系统能实现更强的安全性能，最大程度地

保护车辆、乘员乃至行人的安全，其价值远远超过了各自独立、互不相干的

防护系统。根据美国TRW汽车集团（TRW Automotive）的技术蓝图，大部分

主、被动汽车安全技术的集成指日可待。

1)儿童安全座椅：国外很多国家都有法律明确规定：儿童乘车时，必须使用儿童乘客约束系统，否则将受到罚款处罚。强制要求使用儿童汽车安全椅国家和地区主要有英国、美国、法国、德国、日本、新加坡、中国台湾、意大利、荷兰、澳大利亚、南非、瑞典等。

而在我国，由于私家车近年来快速增长，刚刚引起各方面对儿童乘车安全性的重视，相应的儿童乘车安全宣传工作及配套标准法规的制定也刚起步。因此，车用儿童座椅的使用、普及还有大量的工作要做行盐雾试验，以考验其抗腐蚀的能力。

2)安全气囊:从总的方面看，我国“排量≤1.6L基本型乘用车”产量占全国基本型乘用车产量的比重，2004年为52.9%，2006年为62.7%，两年间上升了将近10个百分点。由于我国经济型轿车市场价格竞争激烈，厂家对标配安全气囊这种成本比重高的零部件态度谨慎，一些价格非常低的车型，多数不装安全气囊或者选装安全气囊，即使是标配的，也以标配1个安全气囊的车型占了大多数。

由此可见，2004年后，随着我国不带安全气囊或者安装气囊数量不多的经济型轿车比重的增加，结果导致了我国平均每辆车应用安全气囊数量的减少。

随着大家对汽车安全意识的逐步提高，厂家为了给客户提供更高性价比的轿车，安全气囊将是未来经济型轿车在提高安全性能的重要选择。由于目前我国经济型轿车安全气囊安装比率不高，经济型轿车需求规模在不断扩大，汉鼎咨询认为经济型轿车市场存在巨大的发展潜力，是我国汽车安全气囊市场未来重点发展的方向。