汽车新技术突破

汽车新技术突破

ABS、TCS、VDC等汽车行驶主动安全技术

一、技术概述

防抱死制系统（Anti-Lock Braking System简称ABS）是一种防止制动过程车轮抱死的汽车主动安全装置。ABS系统在制动过程中通过传感器感知车轮与路面的滑移，由电控单元做出判断，并通过电磁阀组成的作动器，调整制动力的大小，使轮胎滑移率保持在一个理想的范围，来保证车辆制动时有较大的纵向制动和抗侧向外力的能力，防止可能发生的后轮侧滑，甩尾，前轮跑偏，提高汽车在制动过程中的方向稳定和转向操纵的能力，并能提高附着系数利用率，缩短制动距离，减少轮胎磨损。

牵引力控制系统（Traction Control System简称TCS）是ABS基础上的扩展。当汽车在恶劣路面行驶时，通过控制发动机扭矩、驱动轮制动力矩、差速器锁死等，控制车轮上的驱动力，防止车轮打滑，取得最好的驱动牵引效果。

车辆行驶动力学调整系统（Vehicle Dynamic Control 简称VDC，德国BOSCH公司又称之为Electronic Stability Program 简称ESP），是在ABS和TCS的基础上，增加汽车转向行驶时横向摆动的角速度传感器，通过ECU控制内外、前后车轮的驱动力和制动力，确保汽车行驶的横向动力学稳定状态。VDC的开发成功使所有的工作状态下都能对驾驶员提供主动有效的行驶安全保证。

二、现状及国内外发展趋势

ABS在国外从80年代开始得到广泛的应用。到目前已是一种较成熟的技术，90年代初发展到TCS，近两年发展到VDC。技术发展有下列趋势：

继续提高系统的集成度，减少体积和重量；

在原来基础上开发和改进传感器，如零频率响应轮速传感器、横摆动角速度传感器等；

进一步提高电磁阀的响应速度；

进一步开发适应复杂情况的控制软件，能够对汽车瞬态运动状况进行精确定量分析、计算和控制；

随着微电子技术的发展，采用16位CPU或32位芯片，并使整车电子控制系统从分散到集成。

国内的应用研究工作起于80年代后期，开始气制动系统的开发研制发展到液制动系统。技术上目前在样车上初步实现ABS防抱死功能，但在软件功能和硬件质量方面与目前国外先进水平有较大差距。

汽车安全气囊等被动安全乘员保护技术

一、技术概述

汽车被动安全乘员保护技术主要包括：

汽车安全带新技术：三点式安全带是汽车正面碰撞事故、翻车事故中最有效的保护装置，改进安全带性能的新技术仍在不断发展，主要有：卷收器在保留原有敏感方式（带感和车感）的同时，开发了织带夹紧装置、织带预紧装置、吸能织带、可充气式的安全带等。

安全气囊系统技术：安全气囊系统包括传感器（含ECU）、气体发生器、气囊组件。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，主要类型有电子式、机电式和机械式，技术难度在于判断的准确性（软件能适应各种复杂情况）、响应的快速性（20毫秒能完成判断，发出信号）、产品的可靠性（失误率ppm级）。

气体发生器的功能是在传感的控制下向气袋充入高压气体，使气袋展开保护乘员，它要保证适当的充气速度（时间－压力曲线）做到既快又柔和。随着技术的发展，安全气囊已出现智能化，能识别前排乘员席有无乘员、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。 侧面碰撞保护气囊：随着侧面碰撞试验法规的推行，促进了侧面碰撞安全气囊系统的开发。与正面碰撞相比，侧面碰撞安全气囊具有反应速度快、乘员缓冲空间小，保护区域面积大的特点。

二、现状及国内外发展趋势

欧美国家正面碰撞安全气囊技术已经相当成熟，美国现已进入法规强制性安装阶段。目前，传感系统智能化趋势很明显，传感系统的感测范围从撞击能量判断扩展到多因素智能判断，把乘员的信息也综合考虑进去，使乘员保护系统更安全、更经济。智能型安全气囊系统将于2000年成为成熟产品。

目前侧撞气囊正在市场上兴起，二十一世纪初，安全气囊的保护范围将从现在的前排乘员前方、侧面保护扩展到前排乘员的膝部和后排乘员的前方与侧面。

国内目前正在开展研究开发工作，预计主要可能采取合资或引进技术消化吸收的方式。

汽车电子控制自动变速箱技术

一、技术概述

自动变速箱技术主要有以下三种型式：

AT（传统的液力自动变速器），它由液力变矩器、行星齿轮减速机构（3－4挡）和电子自动控制装置组成，这项技术已有50年的历史，随着不断改进更加成熟，目前在北美的普及率达到90％，在日本达到70％，出于驾驶习惯，在欧洲的普及率只有30％，但在逐渐提高。这项技术的难点在于加工精度要求高，设备投资大（至少数亿美元），生产批量大（至少几十万台），否则价格就偏高，目前在我国是空白，但投资建设有一定难度。

CVT（无级变速器），是于80年代末期推出的产品，尚未真正商品化，目前仍处于发展期，装车率仅占1％。它是由组合式V形钢带和一组V型槽轮构成传动系统，V型槽轮的轴向变化带来钢带在轮上的径向变化，形成了可变化的传动比。此项技术的主要难度在于钢带和V型槽轮的设计、制作。

AMT（电控机械式自动变速器），在原有的机械变速箱的基础上，由电子控制单元根据行驶状况，模拟优秀司机选挡规律，驱动一套液压系统或步进电机进行离合和换挡。这项技术的难度在于模拟司机换挡规律包括离合器控制软件的开发和电控单元、液压驱动系统硬件的开发与可靠性。

二、现状及国内外发展趋势

AT已经经历50年的发展历史，技术相当成熟，目前大批量生产的是电控四档，约占64％，三档仅占36％，今后的发展方向是包括发动机和变速器在内的动力系统统一控制，技术水平将进一步提高。

CVT是80年代末出现的新技术，目前已基本成熟，产业化水平在逐步提高，预计随着技术的更加成熟，今后主要是在小型轿车上会有较大的发展。

AMT国际上也有所研究，并在重型车上有一定数量的应用，但数量不大，并在前途上不被看好。

目前国内尚未在国产车上装自动变速器，也没有生产厂家。一汽红旗、上海别克有装AT自动变速器的计划，但因投资大，近期难以在国内生产，但国内的研究开发工作也在进行。

AMT的开发工作正在进行，吉林工业大学和上海大众对桑塔纳2000自动变速器的开发工作取得了一定成果，有一等的产业化前景。夏利轿车AMT的开发工作也将进行，如取得成功，到2000年后也将产业化。

CVT国内也在开展前期研究工作，2000年前后会有样机。

汽车悬架的电子控制技术

一、技术概述

汽车的悬架特性是由弹簧和阻尼元件的特性决定的。汽车行驶的平顺性和操纵稳定性对于悬架构成了一对矛盾，平顺性要求弹簧－阻尼系统较软，而操纵稳定性，特别是转向时不侧倾，制动时不点头又要求弹簧－阻尼系统较硬，传统的悬架（弹簧和阻尼系统）是矛盾的折衷。悬架的电子控制技术为更好地解决这一问题找到了办法。

二、现状及国内外发展趋势

发达国家1985年前后半主动悬架技术趋于成熟，福特公司和日产公司首先在轿车上应用，能根据汽车的行驶状况或根据超声波识别的路面情况，通过电磁阀液压系统，改变阻尼，在几十毫秒中消除路面不平引起的振动。BOSCH公司还磁力弹簧技术。

进入90年代，丰田、奔驰、通用等大公司，均在轿车产品中采用了半主动悬架技术。LOTUS、日产等公司还开发出了全主动悬架技术，但因成本昂贵，且消耗动力，目前尚未批量生产。目前国内尚未有汽车产品采用此项技术，北京理工大学、同济大学等单位开展了一些研究工作。

汽车电子控制四轮驱动与四轮转向技术

一、技术概述

汽车电子控制四轮驱动技术（4 Wheels Driving System 4WD）

汽车的驱动力来源于轮胎对地面的附着，四轮驱动充分利用了车轮对地面的附着，当然会获得好的驱动性能。但因转向时各轮的转弯半径不同，车轮转动的速度也就不同（内外、前后），四个轮不能通过刚性传动系统连接，必须在左右两轮间，在前后驱动轴间设置差速器。带来的问题是四个轮的驱动力受与地面摩擦力最小的轮的限制，需要再设置差速锁。汽车电子控制四轮驱动技术是通过传感器感知四个轮路面的情况，通过微电脑进行分析判断，通过电磁阀驱动，改变黏液偶合器的特性，在前后驱动轴之间，在左右轮上分配驱动力。

汽车电子控制四轮转向技术（4 Wheels Steering System 4WS ）

汽车在行驶中转向时，由于受恻向力的作用，前轮有不足转向的特性，后轮有过度转向的倾向。后者会引起汽车失去转向行驶的稳定性，车速越高问题越明显，甚至出现侧滑翻车。

解决措施一般是通过使后轮在与前轮相同的方向转动1－2度角进行补偿。电子控制四轮转向技术是通过传感器感知前轮的转速、方向盘转角、车身的偏转等，通过微电脑处理，由伺服马达驱动后轮转向，响应时间在几十毫秒内。

二、现状及国内外发展趋势

汽车电子控制四轮驱动与四轮转向技术近年来发展很快，四轮驱动已经在高档轿车上装用，如德国大众的奥迪、帕萨特、高尔夫等，四轮转向在日本的日产、马自达、美国的各公司的轿车上都有应用。并且这两项技术在不断发展，今后在更多的轿车上会大批量装用。

目前国内尚未有汽车产品采用此面技术，也没有深入开展此项技术的研究，应该迅速起步开展有关研究工作。

汽车电动助力转向技术

一、技术概述

电动助力转向系统是把电动机的驱动力传递给转向轴或齿条，进行转向助力的机构。

该系统由转向扭矩传感器、车速传感器、控制器、电动机、离合器和减速机构组成。比起传统的液压助力转向，它的优点是：系统中的电机只在需要转向助力时才工作，汽车大部分时间正常行驶时电机并不工作，这样能量消耗很小，而传统的液压助力转向系统由液压泵及管路和油缸组成，为保持压力，不论是否需要转向助力，系统总要处于工作状态，能耗较高。据估计，电动助力转向只是液压助力转向能耗的1／2，前者比后者使整车油耗下降3％。

二、现状及国内外发展趋势

汽车电动助力转向技术近年来发展很快，美国德尔福等国际上大的汽车零部件公司，都已开发出产品，并在一些车上装用。但目前这种产品的价格较高，可靠性较差，有关零部件公司都将对它的研究作为研究开发工作的重点，预计很快会成为大批量应用的成功产品。 目前国内尚未有汽车产品采用此项技术，也没有深入开展此项技术的研究，应该迅速起步开展有关研究工作。

汽车车内环境控制技术

一、技术概述

80年代汽车内环境的控制主要靠机械式调整，空调制冷剂R12对大气环境有破坏作用。随着技术的发展和环境保护的要求，车内环境的控制系统有了根本的改变，主要体现在：

车内气候控制系统：能够有效地控制车内空气的温度、湿度、洁净度等。空调制冷剂不含氟氯碳化物，不对大气造成破坏；车外新鲜空气的导入和车内空气自循环，经过空气微滤网，可过滤微小尘埃和花粉等颗粒物，以保证车内空气质量；双层中空隔热玻璃，可有效地保温、保湿和消除集雾现象；自动冷暖空调系统，可进行定时开关控制，还可自动给座椅预热等。

座椅自动记忆调节系统：符合人体工程学的设计，高度、倾斜度、软硬度可无级调整，对不同的乘坐者，按记忆快速调整。

驾驶信息平视显示：车速等仪表信息，在驾驶员面前的玻璃上显示，不必低头（Heading-up Display）。

中央控制门锁与防盗报警系统：开车和停下锁车时自动关闭和锁上全部门窗，撞车事故发生时门锁自动打开，车外开锁远红外遥控，智能化的防盗报警系统。