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自动检测技术在汽车安全系统中的应用

时间：2009-05-21 09:42:02

关键字：自动检测技术安全系统汽车安全 ECU

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[导读]自动检测技术已广泛地应用于工农业生产、国防建设、交通运输、医疗卫生、环境保护、科学研究和人们的日常生活中，并起到越来越重要的作用，成为国民经济发展和社会进步的一项必不可少的重要基础技术。本文阐述了汽车

自动检测技术已广泛地应用于工农业生产、国防建设、交通运输、医疗卫生、环境保护、科学研究和人们的日常生活中，并起到越来越重要的作用，成为国民经济发展和社会进步的一项必不可少的重要基础技术。本文阐述了汽车用传感器的检测对象和检测原理，并详细介绍了汽车防抱死制动系统和安全气囊系统中相关传感器的具体应用。

1 自动检测技术在汽车安全系统中的应用

1.1 汽车防抱死制动系统(ABS)

随着新交法实施，交通安全越来越受到各方的重视，同时国家也开始颁布一系列强制实行的法规与国家标准对汽车安全性能进行严格的限制。汽车安全装备最基本的主动安全装置——ABS防止车轮抱死机械装置，已经开始强制安装在规定的汽车上。世界上第一台防抱死制动系统ABS(the Anti-lock Brake System)于1950年问世，首先被应用在航空领域的飞机上。从1968年才开始研究在汽车上应用，这是自20世纪80年代后期以来汽车技术的最大成就之一。

ABS是一种具有防滑、防锁死等优点的汽车安全控制系统，既有普通制动系统的制动功能，又能防止车轮锁死，使汽车在制动状态下仍能转向，保证汽车的制动方向稳定性，防止产生侧滑和跑偏，是目前汽车领域最先进、制动效果最佳的制动装置。

ABS由传感器、制动压力调节器和电子控制器三大部分组成。电子控制器又叫电控单元(ElectronicControl Unit，ECU)。测试车轮转数的传感器以及调节转数的控制仪是实现控制目标必不可少的元件，这是车用ABS系统研制的重要理论依据。汽车防抱死制动系统的工作原理如图1所示。

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传感器主要是安装在车轮上的转速传感器，其作用是对车轮的运动状态进行检测，获取车轮转速(速度)信号，发出车轮将被抱死的信号；ECU的主要作用是接受车轮转速传感器送来的脉冲信号，计算出轮速、参考车速、车轮减速度、滑移率等，并进行判断、输出控制指令送给执行器；制动压力调节器是执行器，在接受了电控单元ECU的指令后，驱动调节器中的电磁阀动作，调节制动器的压力，使之增大、保持或减小，实现制动压力的控制功能，使各车轮的制动力满足少量滑动但接近抱死的制动状态，以使车辆在紧急刹车时不致失去方向性和稳定性。通过控制指令调节器降低该车轮制动缸的油压，减小制动力矩，经一定时间后，再恢复原有的油压，不断的这样循环(可达5～10次／s)，始终使车轮处于转动状态而又有最大的制动力矩。

1.2 安全气囊系统

安全气囊由美国人约翰?赫特里特(John Hotrich)发明。1952年，在遭遇一次事故后，他萌发了设计撞车安全装置的想法。安全气囊主要由碰撞传感器、安全气囊控制组件(SRS ECU)、安全气囊组件、安全气囊系统指示灯等主要部件组成。

碰撞传感器安全气囊的关键部分是碰撞传感器，传感器的作用是检测出车辆发生碰撞时的冲击或减速度值，再把信号传递给电子控制系统，判断是否需要打开安全气囊。

ECU 其作用是接收碰撞传感器及其他各传感器输入的信号，判断是否点火引爆气囊，并对系统故障进行自诊断。

安全气囊组件主要由气囊、螺旋弹簧、气体发生器、点火器等组成。气体发生器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。

SRS指示灯用于指示安全气囊的工作状态，当发生异常时，指示灯自动发亮、报警。

安全气囊的基本原理是当碰撞发生时，控制器根据碰撞冲击速度(减速度)信号，识别和判断碰撞的强度，当碰撞强度达到设定条件时，引爆气囊的传感器迅速触动点火器引爆氮气固态粒子，形成迅速膨胀的气袋，以缓冲驾驶员所遭受的冲击力度。

汽车安全气囊有机械式和电子式两大类型。全机械式安全气囊系统的气囊、充气泵、传感器等部件集中装在转向盘内，安全气囊的结构如图2所示。

在电子式安全气囊系统中，当汽车发生碰撞时，根据传感器感应碰撞的程度，并将感应信号送至电控单元ECU，由ECU对碰撞信号进行识别。若是轻度碰撞，气囊不动作；若属于中度至严重程度的碰撞时，ECU则会发出点火器点火的信号，使气囊在极短时间内充气，以保护驾乘人员。电子式安全气囊系统具体工作过程如图3所示。

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在电子式安全气囊系统中，采用双动作双气囊和双安全带预紧器的控制程序框图如图4所示。

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其工作过程的步骤是：首先汽车点火起动，气囊开始工作，CPU等电子电路复位，做好工作准备，然后自检。在碰撞发生后，经CPU判断碰撞速度的大小，并发出不同的控制指令。当碰撞发生时，控制器根据传感器发出的加速度信号，识别和判断碰撞的强度，当碰撞强度达到设计条件的要求时，引爆气囊的传感器迅速触动点火器引爆氮气固态粒子，形成迅速膨胀的气袋，以缓冲前排乘客所遭受的冲击力度，主要保护其头部不受伤害。当然不必紧张，传感器会自动计算所受到碰撞的强烈程度，不会因驾驶员操作不当或汽车遇到小的障碍及较轻的碰撞而导致气囊错误起爆。

2 结语

随着轿车的迅速发展，汽车防抱死制动系统和安全气囊系统发挥着重要的作用，有更多的厂家研制和生产汽车防抱死制动系统和安全气囊系统，其技术越来越先进。需要指出的是，ABS只是制动的辅助系统，可以在制动时帮助驾驶者控制车辆状态，防止车辆在制动中失去转向能力，其中主要操控仍是驾驶者，所以超速驾驶仍会引发事故，而且需要强调的是，系好安全带是安全气囊发挥保护作用的一个重要条件。