汽车安全气囊论文范文

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篇1

该算法是通过测量汽车碰撞时的加速度（减速度），当加速度超过预先设定的阈值就弹出安全气囊。

2)速度变量法

该算法是通过对汽车加速度进行积分从而得到加速度变化量，当加速度变化量超过预先设定的阈值时就弹出安全气囊。

3)加速度坡度法

该方法是对加速度进行求导得到加速度的变化量作为判断是否点火的指标。

4)移动窗积分算法[2]

对加速度曲线在一定时间内进行积分，当积分值超过预先设置的阈值时，就发出点火信号。

1.1移动窗积分算法

下面具体介绍一下移动窗积分算法，选定以下几个观察量作为气囊点火的条件指标。①汽车碰撞时的水平方向加速度（或减速度）ax。ax是直接反映碰撞激烈程度的信号，而且ax在最佳点火时刻的选取中起关键作用。②汽车碰撞时垂直方向的加速度ay，气囊控制系统加入ay对非碰撞信号能起到很大的抗干扰作用，当汽车发生正向碰撞时，ay与ax有很大的不一致性[3]；而当汽车受到路面干扰，例如汽车与较高的台阶直接相撞时，ay与ax有很大的一致性[3]，可以由此来判别干扰信号。

结合这几个量，得出一个判断气囊点火的最佳指标。

需要采样一个时间段（从碰撞开始）ax的值，根据这一系列的值才能判断碰撞的激烈程度.气囊点火控制算法应在发生碰撞后20～30ms内做出点火判断，因为气囊膨胀到最大需要时间大概为30ms[4]，在碰撞初速度为28.4km/h时，人体向前移动5inch到达接触气囊的时间大概为70ms，则目标点火时刻为70－30＝40ms，所以气囊打开应该在碰撞后的40ms时刻，所以算法必须在20～30ms内做出点火决定。这样可以采样碰撞后的20个加速度值（频率是1kHZ）作为算法的输入值。而对于垂直方向也可以如此采样。则可得两组值：ax(1)，ax(2)……ax(20)；ay(1)，ay(2)……ay(20).

移动窗算法中对ax的处理为（1）式：

(1)

图2移动窗口算法示意图

其中t为当前时刻，w为时间窗宽度（采样时间宽度），对ax(t)进行积分，得到指标S(t，w)，当S(t，w)超过预先设定值时，则发出点火信号。

写成离散形式，如式(2)：

(2)

n为当前时间点，k为采样点数，f为采样频率。

加上垂直加速度之后，可以提高对路面干扰的抗干扰能力[3]，形式如式(3)：

(3)

S(n，k，ρ)为双向合成积分量，n，f，k如上定义；ρ为合成因数，表征两个方向加速度在合成算法中的权重。这种算法主要是考虑了汽车碰撞时的加速度因素，当加速度的积分达到一定值的时候，表示汽车的碰撞剧烈程度也到达一定值，会给乘员带来一定伤害。而且这种算法对于判断最佳点火时刻也是很有优势的，经过实验，利用这种算法得出的点火时刻离汽车碰撞的最佳点火时刻（利用摄像得出）仅差几毫秒[2]，符合要求的精度。

但是这种算法也有其不足，例如没有考虑碰撞时的速度以及座位上有没有人的因素，这样当汽车低速运行的时候，还是有可能引起误触发。如果将速度和座位上是否有人的信号引入，则可以进一步减少误触发的机会。

1.2利用数据融合提出的改进算法

由上面的叙述中我们可以知道，移动窗积分算法对于气囊弹出与否进行判断主要是根据积分量S，现在我们对积分量进行一些改造，可以克服上述缺点。具体做法如下，加入以下几个观察量：

（1）汽车碰撞时的水平方向速度v，v可以反映汽车碰撞时乘客的受伤害程度。v越大，乘客的动能就越大，碰撞时受到的伤害就越大。v是判断气囊是否应该打开的最直接的指标。（2）坐位上是否有乘员的信号[5]。坐位上无人时，当发生碰撞则可以不弹出气囊，这样做可以减少误触发的几率，同时避免对其他乘员的伤害。

引入函数，这个函数的波形为：

图3函数波形图

当v超过30km/h的时候，y的值就大于1；反之就小于1。现在普遍采用的标准是，安全带配合使用的气袋引爆车速一般为：低于20km/h正面撞击固定壁时，不应点爆。而在大于35km/h碰撞时，必须点爆。在20km/h和35km/h之间属于可爆可不爆的范围。所以我们取v0＝30km/h为标准点，这样结合上面的移动窗积分算法，提出新的S1，则S1为：

(4)

这样当v>v0时，汽车点火引爆的灵敏度就比原来大了；而v<v0时，点火灵敏度就比原来小了。再引入座位是否有人信号c，有人时c＝1，反之c＝0。

(5)

S''''即为加入了v和c的双加速度合成积分量，其优点是可以减少气囊误触发的几率，更好的保护乘员的安全。

再考虑到v>v0时引爆气囊的灵敏度不需要太大，可以适当调整的系数为1/∏，此时y函数图形如图4。

由图4可看到，采用增加了速度函数的算法后，使到v>v0时的灵敏度适当增加，同时也有效的减少了v<v0（低速）时的误点火几率。这个参数可以通过大量的碰撞实验来确定，使得点火效果最优。

1.3利用模式识别的方法提出的控制算法

上述利用数据融合改进的移动窗控制算法是一种利用直观概念进行设计的方法，采用的是实时计算得出碰撞判决指标，缺点是计算量比较大，控制系统的性能要求较高。如果能够直接根据输入进行点火判断，则计算量会大大减少。

为了减少计算量，使点火控制速度更加迅速，可以采用模式识别的方法。原理如下，在台车碰撞试验中采用第二节中提出的加入了速度函数的改进移动窗算法，对不同的输入（加速度和速度）及其结果进行判断，并将其记录下来，得到一个数据库。再利用模式识别的方法，结合大量的记录，则可以求出某一车型的气囊点火判断的判别函数。然后在实际应用中可以利用判别函数对输入的加速度和速度直接进行判别，对汽车状态（气囊弹出和气囊不弹出）进行分类，从而大大减少计算量。

图4函数波形图

2设计判别函数原理

气囊的弹出(w1)与不弹出(w2)可归结为通过对对象（汽车的碰撞）n组特征观察量（a1，a2....an，v）的判断（这里取汽车碰撞的加速度和速度为特征观察量），从而对x＝[a1，a2....an，v]进行归类。在归类中，我们总是希望错误率最小，所以可以采用基于最小错误率的贝叶斯决策[6]。

通过对上述数据库的统计，我们可以得到气囊弹出的概率P(w1)，从而P(w2)=1－P(w1)。

要对x进行分类，还需要类条件概率密度。p(x|w1)是气囊弹出状态下观察x的类条件概率密度；p(x|w2)是气囊不弹出状态下观察x的类条件概率密度。这样我们可以算出w1和w2的后验概率，如式(6)：

(6)

基于最小错误率的贝叶斯决策规则为：如果P(w1|x)>P(w2|x)，则把x归类于弹出状态w1，反之P(w1|x)<P(w2|x)，则把x归类于不弹出状态。把它设计成分类函数的形式，则可以直接利用分类函数进行判别。如式(7)：

(7)

x是样本向量，w为权向量，w0是个常数。在实际操作中，可以通过上述数据库中大量的样本来计算出w和w0。得出g(x)后，则可以对实际中检测到的一组特征值进行评估，以决定是否引爆气囊。

二维的情况下g(x)的示意图如图5所示。

图5分类函数示意图

如图5所示，分类函数g(x)可以将两种状态（引爆气囊和不引爆气囊）很好地区分开来，实现了对汽车碰撞状态的即时判断。而这种算法只要求系统进行一个查表的运算，大大减少计算量。

3总结

综上所述，移动窗算法对于低速的抗干扰方面存在不足；而加入了速度函数的改进算法，能够适当增加系统在高速时的灵敏度，又能减少低速时的气囊误触发几率，符合现代安全气囊的控制要求；模式识别的控制算法是建立在前面正确的控制算法的基础上，利用大量的历史数据得出判别函数，从而直接对气囊是否弹出进行判断，大大减少计算量。

参考文献

[1]钟志华，杨济匡.汽车安全气囊技术及其应用[J]．中国机械工程，2000年2月第11卷第1-2期

[2]王建群等.汽车安全气囊点火控制算法的研究[J]．汽车工程，1997年第1期

[3]郑维等.双向加速度合成气袋控制算法及其抗路面干扰特性[J].清华大学学报，2003年第43卷第2期

[4]张金换等.汽车安全气袋系统的研究[J]．清华大学学报，1997年第11期第69～72页

[5]尹武良等.一种基于电容传感的乘员感应装置[J].汽车技术，2000年第8期

篇2

中图分类号： U461.91文献标志码： B

0引言

侧面碰撞传感器的主要作用是检测车身上碰撞传感器所在位置的加速度信号，并将信号发送至安全气囊ECU控制单元，由ECU识别加速度信号，并判断是否需要点火.

汽车在行驶过程中，会受到发动机、变速器、传动轴和道路等内部和外界的激励，这些激励的范围几乎覆盖从低频到中高频几乎所有频率.受内部和外界激励的作用，侧碰撞传感器安装点有共振的可能.当发生共振时，安装点会出现较大的振幅，此时侧碰传感器采集到的异常加速度信号会传递给安全气囊ECU，当安全气囊ECU误认为达到碰撞减速度阈值时，会导致安全气囊的误爆，给顾客人身安全和公司财产带来不必要的损失.因此，必须在产品设计阶段对传感器安装位置的频率响应特性进行预测，保证其频率响应特性曲线满足厂家对产品安装位置的要求.[1]利用MSC Nastran频率响应分析功能对某车型碰撞传感器安装点进行仿真分析，以验证其性能能否满足目标要求.

1分析理论

在MSC Nastran频率响应分析中，有两种不同的数值方法供选择：直接法（SOL108）和模态法（SL111）[2]，本文采用模态法对侧碰传感器安装点进行频率响应分析.

模态频率响应分析是主模态分析的扩展.作为推导的第一步，假定x=ξ（ω）eiωt （1）将变量从物理坐标u（ω）转换到模态坐标ξ（ω）.因为很少用到所有的模态，所以上式通常是近似代换.

7结论

通过CAE分析与实测试验的相关性对比研究发现，利用MSC Nastran强大的频率响应分析功能，在设计初期对汽车电子产品固定点进行频率响应分析是可行的，并且可以尽早的验证设计的有效性，为性能设计提供数据支持.

篇3

一、概述

在现代汽车上，电子技术的应用越来越广泛。随着汽车工业与电子工业的不断发展，今天的汽车已经逐步进入了电脑控制的时代。车身电器与电子设备是汽车的重要组成部分，其性能的好坏将直接影响到汽车的动力性、经济性、可靠性、安全性、排气净化及舒适性。计算机技术与电子技术广泛地应用于汽车，几乎已经深入到汽车所有的系统，大大推动了汽车工业的发展。

目前，国际汽车巨头纷纷将更多的电子信息技术设备装备到其整车中，在国外，中高档轿车采用的电子信息设备已经达到30%～50%，在一些高档车上，这个比率还要高。在电子信息技术设备供应商方面，也纷纷将下一个经济增长点定位在汽车电子产业上。摩托罗拉、英特尔、微软、德州仪器、飞利浦、西门子等这些过去为其他行业和产品提供技术支持的厂商，早已经做好了准备，有些产品已经为汽车提供了新的“动力”。

二、电子技术的应用

(一).电子技术在发动机上的应用

发动机电控技术可分为电控汽油喷射、电子点火、怠速控制、废气再循环控制、增压控制、故障自诊断、安全保险、备用控制以及其他控制技术。

1.电子控制喷油装置

在现代汽车上，机械式或机电混合式燃油喷射系统已趋于淘汰，电控燃油喷射装置因其性能优越而得到了日益普及。。电子控制燃油喷射系统是以空燃比作为主要的控制目标。通过电子控制器对各种不同传感器送来的数据进行判断和计算来控制喷油器以一定的油压，正确、迅速地把汽油直接喷入发动机汽缸。电子控制器主要是根据进气量的多少来控制喷油量的。电子控制燃油喷射系统按喷油器的喷射位置不同可以分为单点喷射系统(SPI)和多点喷射系统(MPI)两种。多点喷射系统是每个汽缸安装一个喷油器，而单点喷射系统是整个系统中只有一个或两个喷油器，安装在节气门的上方。与传统的化油器相比，电子控制燃油喷射装置的最大特点是，在获得最大功率的同时，最大限度地节油和净化排气，因此是节约能源，降低排污的有效措施。

2.电子点火装置

微机控制的电子点火系统主要由与点火有关的各种传感器、电子控制器(ECU)、点火电子组件、点火线圈、配电器、火花塞等组成。

其中传感器用来不断地收集与点火有关的发动机工作状况信息，并将收集到的数据输入电子控制器，作为运算和控制点火时刻的依据。电子点火系统中所用的传感器主要有曲轴转角传感器、曲轴转速传感器、曲轴基准位置传感器、进气管负压传感器、爆震传感器、空气流量及进气温度传感器等。其中前两种传感器是用来检测发动机转速信号的，而发动机转速信号是微机用来确定点火提前角的最主要依据。由其他传感器检测得到的数据主要用于对点火提前角和点火时刻进行修正。

图1-1某车型电子点火系统

电子控制器也叫微机控制器，它是电子点火系统的中枢，用来接收传感器收集到的信号，并且在按照一定的程序进行判断、计算后，给电子点火组件输出最佳点火时刻和初级电路导通时间的控制信号。微机控制的电子点火系统则可使发动机在任何工况下都处于最佳的点火时刻，从而更进一步改善发动机的动力性和经济性，降低排气污染。

3.怠速控制装置

怠速控制系统是电控发动机的一个子系统，主要由传感器，ECU及执行机构组成。怠速控制均采用发动机转速反馈法的闭环控制方式，即发动机转速传感器将发动机的实际转速和目标转速进行比较，根据比较的差值确定使发动机达到目标值的控制量，并通过执行机构对发动机怠速转速进行校正。

图1-2某车型怠速控制装置

车速传感器信号和节气门位置传感器信号用于判断发动机是否处于怠速工况，ECU便确认发动机处于怠速工况，并启动怠速控制系统实施怠速控制。冷却液温度传感器信号，空调压缩机接通信号，自动变速器档位信号，蓄电池电压等信号用来确定发动机怠速时的目标转速.不同怠速条件下的目标转速值已预先存储在ECU的存储器中.发动机转速信号作为怠速控制系统反馈信号，用来计算控制量的大小。ECU一般不单独设置，是由燃油喷射系统，点火系统等共用一个，这使系统简单化，提高控制精度。执行机构的作用是调节发动机进气量，实现怠速控制.

4.废气再循环控制装置

汽车发动机作为一个大气污染源，应该采取各种有效措施予以治理和改造。关于汽车发动机排气的控制和净化问题，各国都进行了大量研究工作，研制了不少的技术措施。这些方法大致可分为发动机本身的改进和增加排放净化装置。而由于发动机本身的改进，较难满足日益严格的排放法规和降低成本的要求，因此现代汽车采取了多种排放控制措施来减少汽车的排气污染，如三元催化转换、废气在循环(EGR)、活性碳罐蒸发控制系统等。废气在循环简称为EGR(ExhaustGasRecirculation)系统，是目前用于降低NOx排放的一种有效措施。

图1-3某车型废气再循环控制装置

它是将一部分排气引入近期关于新混合气混合后进入汽缸燃烧，从而实现在循环，并对送入进气系统的排气进行最佳控制。普通电子式废气在循环(EGR)控制系统由废气再循环电磁阀、节气们位置传感器、废气再循环控制阀、曲轴位置传感器、发动机ECU、冷却液温度传感器、启动信号等组成。

5.增压控制装置

发动机中增压系统的安装日渐增多，其目的是为了提高进气效率。电控增压系统的研制开发是增压技术又跨上一个台阶。目前，应用较普遍的是电控废气涡轮增压系统，其由切换阀、动作器、空气冷却器、空气滤清器、ECU、释压电磁阀组成。通常增压器是为了与发动机的低速小负荷工况相匹配的而设计的，当发动机大负荷运行时容易导致增压器超速运行而损坏，为此电控废气涡轮增压系统专门在排气管中废气涡轮使出增加了一旁通气道，由ECU对切换阀的开度大小进行调整。

6.故障自诊断系统

现代轿车发动机的电控系统中，ECU一般都带有故障自诊断系统，自行检测、诊断发动机控制系统各部分的故障。对于传感器，可通过检测器信号是否超出规定范围来直接进行判断；对于执行器，则在起初是电路中增设专门回路来实现监测，对于ECU本身，也有专用程序进行诊断。故障自诊断系统一般由电子控制器(ECU)中的识别故障及故障运行控制软件、故障监测电路和故障运行后被电路等组成。

7.安全保险装置

如果ECM的输入信号不正常，他将按照内存中存储的固定喷油持续时间和固定点火提前角控制发动机，使发动机能够继续维持工作。ECM本身出故障时，装有备用控制系统的发动机能继续对喷油和点火进行控制，使车辆继续行驶。

8.发动机传感器

发动机传感器是指在发动机上使用的传感器。由于电子技术特别是微型计算机的发展，促进了传感器在发动机上的应用，从而也使发动机的整机性能有了极大的提高。发动机电子控制用传感器主要有空气流量传感器、曲轴位置/凸轮轴位置传感器、发动机转速传感器、爆震传感器进气温度传感器、冷却液温度传感器、氧传感器等。发动机电子控制技术的发展与传感器技术的发展是密不可分的。目前发动机传感器的种类越来越多，可靠性和净度不断提高，并向集成化、数字化和智能化方向发展。

二.电子技术在底盘上的应用

1.电控自动变速器

电控自动变速器可以根据发动机的载荷、转速、车速、制动器工作状态及驾驶员所控制的各种参数，经过计算机的计算、判断后自动改变变速杆的位置，从而实现变速器换档的最佳控，即可得到最佳挡位和最佳换挡时间。

图1-4奥迪A4自动变速器

它的优点是加速性能好、灵敏度高、能准确反映行驶负荷和道路条件等。传动系统的电子控制装置，能自动适应瞬时工况变化，保持发动机以尽可能低的转速工作。电子气动换挡装置是利用电子装置取代机械换挡杆及其与变速机构间的连接，并通过电磁阀及气动伺服阀汽缸来执行。它不仅能明显地简化汽车操纵，而且能实现最佳的行驶动力性和安全性汽车维修毕业论文格式汽车维修毕业论文格式。

2.防抱死制动系统(ABS)

该系统是一种开发时间最早、推广应用最为迅速的重要安全性部件。它通过控制防止汽车制动时车轮的抱死来保证车轮与地面达到最佳滑移(15%~20%)，从而使汽车在各种路面上制动时，车轮与地面都能达到纵向的峰值附着系数和较大的侧向附着系统，以保证车辆制动时不发生抱死拖滑、失去转向能力等不安全状况，提高汽车的操纵稳定性和安全性，减小制动距离。驱动防滑系统(ARS)也叫牵引力控制系统(TCS或TRC)是ABS的完善和补充，它可以防止启动和加速时的驱动轮打滑，既有助于提高汽车加速时的牵引性能，又能改善其操纵稳定性。

现代ABS尽管采用的控制方式、方法以及结构形式各不相同，但除原有的传统的常规制动装置外，一般ABS都是由传感器、电子控制器和执行器三大部分组成。其中传感器主要是车轮转速传感器，执行器主要指制动压力调节器。

1、车轮转速传感器

车轮转速传感器是ABS中最主要的一个传感器。车轮转速传感器常简称为轮速传感器，其作用是对车轮的运动状态进行检测，获得车轮转速(速度)信号。

2.电子控制器

ABS的电子控制器(ElectronicControlUnit)，常用ECU表示，简称ABS电脑。它的主要作用是接收轮速传感器等输入信号，计算出轮速、参考车速、车轮减速度功、滑移率等，并进行判断、输出控制指令，控制制动压力调节器等进行工作。另外，ABS电脑还有监测等功能，如有故障时会使ABS停止工作并将ABS警示灯点亮。

3.制动压力调节器

制动压力调节器是ABS中的主要执行器。其作用是接受ABS电脑的指令，驱动调节器中的电磁阀动作(或电机转动等)，调节制动系的压力，使之增大、保持或减小，实现制动系压力的控制功能。

由于ABS是在原来传统制动系统基础上增加一套控制装置形成的，因此ABS也是建立在传统的常规制动过程的基础上进行工作的。在制动过程中，车轮还没有趋于拖死时，其制动过程与常规制动过程完全相同；只有车轮趋于抱死时，ABS才会对趋于抱死的车轮的制动压力进行调节。

通常，ABS只有在汽车速度达到一定程度(如5km/h或8km/h)时，才会对制动过程中趋于抱死的车轮的制动压力进行调节。当汽车速度降到一定程度时，因为车速很低，车轮制动抱死对汽车制动性能的不利影响很小，为了使汽车尽快制动停车，ABS就会自动终止防抱死制动压力调节，其车轮仍可能被制动抱死。

在制动过程中，如果常规制动系统发生故障，ABS会随之失去控制作用。若只是ABS发生故障、常规制动系统正常时，汽车制动过程仍像常规制动过程一样照常进行，只是失去防抱死控制作用。现代ABS一般都能对系统的工作情况进行监测，具有失效保护和自诊断功能，一旦发现影响ABS正常工作的故障时，将自动关掉ABS，恢复常规制动，并将ABS警示灯点亮，向驾驶员发出警示信号，提醒驾驶员及时进行修理。

图1-5ABS系统图

ABS系统制动过程中，ABS电控单元(ECU)3不断地从传感器1和5获取车轮速度信号，并加以处理，分析是否有车轮即将抱死拖滑。如果没有车轮即将抱死拖滑，制动压力调节装置2不参与工作，制动主缸7和各制动轮缸9相通，制动轮缸中的压力继续增大，此即ABS制动过程中的增压状态。如果电控单元判断出某个车轮(假设为左前轮)即将抱死拖滑，它即向制动压力调节装置发出命令，关闭制动主缸与左前制动轮缸的通道，使左前制动轮缸的压力不再增大，此即ABS制动过程中的保压状态。若电控单元判断出左前轮仍趋于抱死拖滑状态，它即向制动压力调节装置发出命令，打开左前制动轮缸与储液室或储能器(图中未画出)的通道，使左前制动轮缸中的油压降低，此即ABS制动过程中的减压状态。ABS系统就是如此循环进行制动的.

3.电子转向助力系统

电子转向助力系统是用一部直流电机代替传统的液压助力缸，用蓄电池和电动机提供动力。这种微机控制的转向助力系统和传统的液压助力系比起来具有部件少、体积小、质量轻的特点，最优化的转向作用力、转向回正特性，提高了汽车的转向能力和转向响应特性，增加了汽车低速时的机动性以及调整行驶时的稳定性。

4.自适应悬挂系统

自适应悬挂系统能根据悬挂装置的瞬时负荷，自动适时调节悬架弹簧的刚度和减震器的阻尼特性，以适应当时的负荷，保持悬挂的既定高度。这样就能够极大地改进车辆行驶的稳定性、操纵性和乘坐的舒适性。

图1-6奥迪A4自适应悬挂系统

在自适应悬挂控制系统配置中，悬架置于车轮和车体之间。此系统不采用气动膜盒，而代之以盘簧和液压缸。液压系统由电子装置控制，该装置对传感器在汽车运转过程中产生的各种信号进行分析。主动悬挂控制系统配有一个能自动测量高度及根据速度调整的装置，当汽车以高速行驶时能缓慢地减低其速度汽车维修毕业论文格式文章汽车维修毕业论文格式出自http：//gkstk.com/article/wk-78500001092730.html，转载请保留此链接！。汽车的水平高度也可通过按钮分两次手动调节。

5.定速巡航自动控制系统

在高速长途行驶时，可采用定速巡航自动控制系统，恒速行驶装置将根据行车阻力自动调整节气门开度，驾驶员不必经常踏油门已调整车速。若遇爬坡，车速有下降趋势，微机控制系统则自动加大节气门开度；在下坡时，又自动关小节气门开度，以调节发动机功率达到一定的转速。当驾驶员换低速档或制动时，这种控制系统则会自动断开。

6.驱动防滑/牵引力控制系统(ASR/TCS)

目前安装ABS的轿车已经相当普遍，但随着对汽车安全性能的要求越来越高，出现了驱动防滑系统(ASR，AccelerationSlipRegulation)，驱动防滑系统又称牵引力控制系统(TCS，TractionControlSystem)，它的作用是当汽车加速时将滑动率控制在一定的范围内，从而防止驱动轮快速滑动。

汽车“打滑”可分为两种情况：一是汽车制动时车轮的滑移，前面已经分析过；二是汽车驱动时车轮的滑转。所谓汽车驱动时车轮的滑转，就当是汽车起步时，尽管驱动轮不停转动，汽车却原地不动的现象。驱动轮滑转有可能引起汽车的侧滑，且损失了发动机的转矩。为了防止驱动轮的滑转，人们在职动防抱死的基础上研制了驱动防滑系统。他的功能为：一是提高牵引力；二是保持汽车的行驶稳定。

7.减震适应系统

减震适应系统是一种全自控系统，可随每个车轮的减震动进行自动调整，以达到各种行驶状态下调顺车身的运动。路面状况、汽车本身，以及驾驶方式等都在监控之下，以随时独立调节各个车轮的减震器设置值，保证最高的舒适性。驾驶人可通过按钮手动选择以舒适为主或以跑车操纵性为主。另一种作为选项的减震适应系统带有电子自动测量高度的悬挂功能，可在高速状态下把汽车自动调低15毫米。控制开关则允许驾驶人以手动方式分两级调低车身水平。减震适应系统的使用，保证开车过程中获得最大的稳定性和安全性，提供最高驾驶舒适性并改善驾驶动感，最大程度减少翻车和侧倾危险，作为选项的自动找平系统可在恶劣路面开车时减少对车身下部的损伤危险，提高稳定性，减少燃耗。

三.车身电子控制技术

1.电动座椅

现代轿车的驾驶者和前部乘员座椅多是电动可调的，所以又称电动座椅。座椅是与人接触最密切的部件，人们对轿车平顺性的评价多是通过座椅的感受作出的。因此电动座椅也是直接影响轿车质量的关键部件之一。

轿车电动座椅以驾驶者的座椅为主。从服务对象出发电动座椅必须要满足便利性和舒适性两大要求，也就是说驾驶者通过键钮操纵，既可以将座椅调整到最佳的位置上，使得驾驶者获得最好的视野，得到易于操纵方向盘、踏板、变速杆等操纵件的便利，还可以获得最舒适和最习惯的乘坐角度。

图1-8奥迪A4电动座椅

现代轿车的电动座椅是由坐垫、坐背、坐枕、骨架、悬挂和调节机构等组成。其中调节机构由控制器、可逆性直流电动机和传动部件组成，是电动座椅中最复杂和最关键的部分。自动座椅电子控制系统由座椅位置传感器、电子控制器ECU和执行机构的驱动电机三大部分组成。位置传感器部分包括座椅位置传感器、后视镜位置传感器、安全带扣环传感器以及方向盘倾斜传感器等；ECU包括输入接口、微机CPU和输出处理电路等；执行机构主要包括执行座椅调整、后视镜调整、安全带扣环以及方向盘倾斜调整等微电机，而且这些电机均可灵活进行正、反转，以执行各种装置的调整功能。另外，该系统还备有手动开关，当手动操作此开关时，各驱动电机电路也可接通，输出转矩而进行各种调整动作。

2.安全气囊

安全气囊系统称为SRS，相对于安全带，安全气囊只是一个辅助保护设备。

图1-9奥迪A4安全气囊系统

安全气囊是用带橡胶衬里的特种织物尼龙制成，工作时用无害的氦气填充。此系统由一个传感器激活，该传感器用于监视碰撞中汽车速度减小的程度。在碰撞发生的早期，安全气囊开始充气，安全充气大约需要0.03秒。安全气囊可以非常快的速度充气十分重要，这能确保当乘客的身体被安全带束缚不动而头部仍然向前行进时，安全气囊能及时到位。在头部碰到安全气囊时，安全气囊通过气囊表面的气孔开始排气。气体的排出有一定的速率，确保让人的身体部位缓慢地减速。由于安全气囊弹开充气的速度可高达320公里/小时，碰撞时如果人的乘坐姿势不正确，将给人带来严重的伤害。

3.电动门窗

电动门窗是指以电为动力是门窗玻璃自动升降的门窗。它是由驾驶员或乘员操纵开关接通门窗升降电动机的电路，电动机产生动力通过一系列的机械传动，使门窗玻璃按要求进行升降。其优点是操作简便，有利于行车安全。

电动门窗主要有升降控制开关、电动机(双向转动永磁电动机)、升降器、继电器等组成，其中电动机一般采用双向转动永磁电动机，通过控制电流方向，使其正反向转动，达到车窗升降功能。

图2-1奥迪A4电动门窗

4.辅助关门系统

辅助关门系统由气动装置、车门传感器组成。装在每个车门锁的传感器会监察车门开合运动的方向。当某个车门手动关闭到车门锁的第一卡合位或稍微超出时，气动辅助关闭装置即被触发，自动将车门拉合到锁定位。减少车门关闭所需的力量，减少车门关闭时产生的噪音，保证车门始终关紧(即使此车门只被关合到门锁的第一卡合位)。

5.自动恒温控制系统/空调

自动恒温控制系统/空调由压缩机、冷凝器、辅助电风扇或入口风扇蒸发器、温度传感器、不含氯氟烃的冷却剂、储蓄罐、温度控制装置、空气内循环开关、循环泵、余热开关等组成。在发动机运转及空调系统工作时，冷却空气由鼓风机以选定的速度和温度送入。与加热系统一样，左侧和右侧的温度可分别调节。如果空调和加热系统同时打开，由于输入的空气已经过除湿并冷却，车窗上不会产生水雾。在这种再加热模式下，空气首先经过冷却(因此成为干燥空气)，然后再加热。在发动机关闭后，发动机余热利用系统(REST)启动，把热发动机的冷却剂抽入热交换器，从而自动控制空气流动和分配。余热利用系统在约30分钟后自动关闭，或者在蓄电池充电量过低时关闭。空调系统降低车内温度并减少湿度，从而提供舒适的车内环境，又能防止车窗水雾，提高驾驶安全。如果拨到空气循环工作模式，系统可防止有味气体进入车内汽车维修毕业论文格式论文。动机余热利用系统允许加热过程中不含发动机噪音和废排气，因此不消耗燃料并可在发动机关闭后继续工作。

图2-2奥迪A4空调系统

6.电子防盗系统

电子防盗系统是为了防止汽车本身火车上的物品被盗所设的系统，它有电子控制的遥控器或钥匙、电子控制电路、报警装置和执行机构等组成。

图2-3奥迪A4防盗装置

汽车防盗装置按其发展过程可分为机械锁防盗装置、机电式防盗装置和电子防盗装置三个阶段。电子式防盗报警器是目前使用较为广泛。它主要靠锁定点火或启动来达到防盗的目的，同时具有防盗和声音报警功能。电子防盗报警器共有四种功能：一是服务功能，包括遥控车门、遥控启动、阻和等；二是警惕提示功能，能触发报警记录(提示车辆从被人打开过车门)；三是报警提示功能，即当有人动车时发出警报；四是防盗功能，即当防盗器处于警戒状态时，切断汽车上的启动电路。

7.汽车卫星导航系统

汽车电子导航系统是在全球定位系统(GPS)的基础上发展起来的新型汽车驾驶辅助设备，是为了解决道路交通的堵塞和拥挤问题而产生的，是一种能接收定位卫星信号，经过微处理器计算出汽车所在精确经度和纬度以及汽车速度和方向，并在显示器上显示出来的一种装置。

图2-4奥迪A4导航系统

驾驶者只要将目的地输入汽车导航系统，系统就会根据电子地图自动计算出最合适的路线，并在车辆行驶过程中提醒驾驶员按照计算的路线行驶。在整个行驶过程中，驾驶者根本不用考虑该走哪条线路就能快捷的到达目的地。

当前的汽车导航系统包括两部分：全球定位系统和车辆自动导航系统。汽车导航设备一般是由GPS天线、集成了显示屏幕和功能按键的主机以及语音输出设备(一般利用汽车音响系统输出语音提示信息)构成的。受车内安装位置的限制，一般汽车导航设备和汽车视像音响合成在一起，因此，一些汽车导航系统又称为DVD导航系统。

四.电子技术在汽车工业上的的发展趋势

在今后的十几年内，推动汽车电子产品发展的动力仍将是汽车安全、节能、环保等的需要。汽车电子系统的发展将主要集中在汽车用局域网系统LANS和处理器CPUS、发动机控制、机-电接口、ABS和行驶控制、电子控制传动系统、抬头显示系统HUDS、声音识别技术、行车导驶系统及多媒体技术和撞击传感技术等方面。

车载局域网将逐步替代单独控制器；车载计算机的处理能力将有显著提高。多媒体显示系统将为驾驶者提供更多的有关信息，包括图像信息。声音识别技术可望在5年内有重大突破，并应用于汽车领域。比CD-ROM存储量大6-7倍的DVD-ROM，将大量用于汽车的导驶系统和多媒体系统。汽车电子系统的成本将进一步大幅下降。

利用总线技术将汽车中各种电控单元、智能传感器、智能仪表等联接起来，从而构成汽车内部局域网，实现各系统间的信息资源共享。根据侧重功能的不同，SAE将总线划分为A、B、C三大类：A类是面向传感器和执行器的一种低速网络，主要用于后视镜调整、灯光照明控制、电动车窗等控制等，目前A类的主流是LIN；B类是应用于独立模块间的数据共享中速网络，主要用于汽车舒适性、故障诊断、仪表显示及四门中央控制等，其目前主流是低速CAN(又称动力CAN)；C类是面向高速、实时闭环控制的多路传输网络，主要用于发动机、ABS和自动变速器、安全气囊等的控制，目前C类主流是高速CAN(又称动力CAN)，但是随着下一代高速、具有容错能力的时间触发方式的“XbyWire”线控技术的发展，将逐渐代替高速CAN在C类网中的位置，力求在未来5—10年之内使传统的汽车机械系统变成通过高速容错通讯总线与高性能CPU相连的百分之百的电控系统，完全不需要后备机械系统的支持，其主要代表有TTP/C和FlexRay.

随着第3代移动通讯技术和计算机网络技术的不断发展，未来汽车正朝着移动力、公室、家庭影院方向发展，为司机和乘客提供进行中的实时通讯和娱乐信息，并把汽车和道路及其它远程服务系统结合起来，构建未来的智能交通系统(1TS)。具体功能：①提供丰富的多媒体设施环境，利用GPS、GSM网络实现导航、行车指南、无线因特网以及汽车与家庭等外部环境的互动

②具备远程汽车诊断功能，紧急时能够引导救援服务机构赶到故障或事故地点。

结束语：

汽车电子化已成为当前的热点，电子信息技术和汽车制造技术逐步走向融合，电子技术不断把音响视频、网际网络、信息引入汽车内。随着未来汽车市场的快速发展和汽车电子价值含量的迅速提高，我国汽车电子产业将形成巨大经济规模效应，成为支持汽车工业发展的一门相对独立新兴支柱产业。

可以预料，随着我国汽车技术的进步，汽车电子新技术必将会得到越来越广泛的应用，国产汽车积极采用电子装置指日可待。虽然要赶上国际汽车的最高水平还有一段路要走，但将来在世界汽车技术尤其是汽车电子技术应用这一领域，我国必定占有一席之地。

参考文献：

[1]台晓虹，申荣卫.汽车ABS技术发展与展望.汽车与配件，2006.18

[2]李炎亮，高秀华，成凯等.汽车电子技术.北京：化学工业出版社，2005.6

[3]汪立亮.现代电子控制系统原理与维修.北京：电子工业出版社，1998.9

[4]德国BOSCH公司著；魏春源等译.汽车电器与电子.北京理工大学出版社，2004.7

篇4

中图分类号：U461.91 文献标志码：A 文章编号：1005-2550（2013）02-0050-03

在车辆发生碰撞时，安全气囊是否起爆是由ECU通过采集车身加速度响应的曲线与寄存器算法中固化的曲线进行对比来判定的。因此ECU采集到的车身加速度信号的准确性对于气囊起爆的控制精度起着至关重要的作用。大部分的气囊ECU都是安装在车身结构上，如果车身安装点结构的动刚度不足，对ECU采集加速度信号就会有干扰，影响信号的质量。目前，绝大部分的气囊ECU厂家对于ECU的安装点动刚度都有相应的要求和标准。在某微车开发过程中，ECU厂家通过对安装点进行锤击法动刚度试验发现，车身结构的动刚度没有达到企业的设计标准，因此需要通过改变车身结构以提高ECU安装点的动刚度。

1 动刚度有限元分析

1.1 有限元模型建模

ECU安装在驾驶室前地板上，车身后部结构对该点的影响甚微，为了缩短分析计算的时间，因此可以截取B柱以前的车身结构进行分析研究，如图1。在模型中约束车身前悬架安装点和截取边界节点的全部平动自由度，并在ECU安装的螺栓孔上方20 mm处的节点上施加X、Y、Z三个方向上的单位载荷100 N，激励的频率范围0～1000 Hz，有限元模型前处理采用Hypermesh软件，车身结构的阻尼比取0.02。

1.2 有限元分析求解

分析计算采用NASTRAN求解器。NASTRAN求解器具有完善的频率响应分析功能，在分析模型中采用直接频率响应法进行求解，输出激励点的位移、速度和加速度。

1.3 动刚度结果后处理

在NASTRAN的计算结果OP2文件中，可以找出激励点随频率变化的位移值，绘制成频响位移曲线。加载的单位激励力为100 N，通过计算激励力和位移的比值即可得到对应频率下动刚度。

如图2所示，德国BOSCH公司对ECU支架X、Y、Z三个方向上的动刚度要求在50～2 000 Hz频域内都不能低于2 000 N/mm（目标线）。原方案计算发现，车身ECU安装点的动刚度（曲线）明显不满足要求，与试验的结论是一致的。

2 车身结构改进

通过有限元分析的结果，发现车身前地板动刚度低的原因主要是：

（1）前地板为0.8 mm的单层钢板，地板垂直方向的刚度很难提高。

（2）前地板上的加强筋形状设计不够合理，在某些频率下，加强筋没有起到加强的作用。

（3）前地板与发动机舱连接的拐角的抗弯刚度不足，在ECU安装点受到X向冲击时，发动机舱挡板不能提供支撑，增加刚度。

根据发现的问题，设计了五种新的加强结构方案，并进行了对比分析。

2.1 方案一

在地板上部增加1.2 mm厚槽型加强板，这可以增加地板与发动机舱挡板之间的抗弯刚度，见图3。但是由于ECU上方设计了水杯托架，这个加强方案受其影响不能设计的太大，因此效果不明显。从分析结果可知，在300 Hz～450 Hz之间，X和Z向的动刚度均低于目标值。

2.2 方案二

在方案一的基础上将前地板通道的形状进行优化，以增加前地板的刚度。通过计算发现安装点Z向的动刚度有了明显的提高，基本达到了设计要求，但是X向的动刚度仍然不足，该方案不能满足要求。

2.3 方案三

设计了一个新的支架用于连接地板和圆管梁。前地板下方有一根圆管梁，刚度比地板要大。在地板和圆管梁之间增加连接件可以提高地板的刚度。通过有限元分析发现，前地板动刚度仍然低于目标值。

2.4 方案四

在前地板ECU安装处增加0.7 mm厚的加强板。但是效果并不理想，动刚度只有略微的改善。

2.5 方案五

基于前四种方案，设计了一个组合型的结构，既连接前地板和圆管梁，也增加前地板局部的料厚，这样一来可以把前几种方案的改进效果叠加在一起，通过分析计算，效果非常明显，前地板ECU安装点在X、Y、Z三个方向的动刚度都达到了设计要求的目标值。

3 结论

本文通过有限元分析方法，对安全气囊ECU安装点动刚度进行了分析计算，并对安装点的结构进行了改进设计，方案五的结构动刚度有了明显的提升，达到了设计要求。最后的验证试验也表明安装点结构的改进是有效的。

参考文献：