汽车安全系统的研究方法_汽车安全系统的研究方法有哪些

1.360年度汽车安全报告：两种新型攻击模式引关注

2.为什么现代汽车安全技术让修车变得复杂？

3.汽车ABS系统的原理及维修

　1952年Hetrick发明了他自己之称为“汽车安全气垫”的装置，用来减轻急刹车或正面碰撞带来的严重伤害。这是一种纯机械装置。用于使气囊膨胀的压缩空气贮存在一个压力容器中，连接着弹簧的质量块用来感应汽车的减速度。当质量块产生位移时，能打开一个阀使压力空气从压力容器中冲出来，以使气囊膨胀。气囊可装在方向盘中、手套箱门上、仪表板上部以及前排座椅的靠背。

早期的空气囊主要用于与其它安全装置一起防止飞机着陆时与地面的碰撞。1960年，安全气囊技术开始在原有的基础上研制并转为民用。

60年代末,美国高速公路交通安全委员会(NHTSA)开始建议制定一个可选择的安全气囊法则,鼓励汽车厂商去发展安全气囊。

70年代,美国通用、福特,德国奔驰，日本丰田等汽车公司以及美国MORTON公司、TRW公司、德国TEMIC公司、ICT研究院、日本DAICEL公司、瑞典AUTOLIV公司等均开始投入大量资金和人力研究与发展安全气囊,其中1971年5月德国的一个研究小组成功地将火箭推进技术应用于汽车安全气囊。这些综合力量使安全气囊的研究与发展进入了一个全新的发展阶段。

1984年,美国高速公路交通安全委员会(NHTSA)在著名的“联邦汽车安全标准”中的208条款《乘员碰撞保护》(FederalMotorVehiclSafetyStandard208,简称FMVSS208)中增加了安装气囊的要求,这为安全气囊的发展和使用提供了一个明确的法则及指导方向。FMVSS208条款是汽车安全气囊发展史上的一个重要的里程碑。此后,欧洲也颁布了ECER94法规,紧接着日本丰田、本田,美国福特、克莱斯勒,德国宝马,瑞典富豪等汽车公司纷纷开始销售配有安全气囊的汽车。

20世纪90年代后期,美国、欧共体、日本已正式立法在汽车上配置安全气囊,双气囊已成为绝大多数主流轿车的标准件。

安全气囊由美国人约翰?赫特里特（John?Hotrich）发明。他是一位自学成才的阿宾夕法尼亚州工程师。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。在这次事故中，约翰为躲避一个障碍物而猛打方向盘进行制动，他和妻子都用手臂本能地保护坐在前座中间位置上的女儿。这次事故后他意识到必须要有一个良好的方法来保护乘员，两周之后他绘好了设计图纸交给了代理人，这份图纸确定了今天安全气囊的雏型。1953年8月18日，他获得了"汽车缓冲安全装置"的美国专利。

安全气囊从1952年就取得了专利，但在应用推广中经历了几上几下的波折，足足走过了30多年的漫长路途。直至1984年，汽车碰撞安全标准(FMVSS208)在美国经多次被废除后又重新被认可并开始实施，其中规定从1995年9月1日以后制造的轿车前排座前均应装备安全气囊，同时还要求1998年以后的新轿车都装备驾驶者和乘客用的安全气囊，自此才确认了安全气囊的作用。如今，这个在当年颇具创意性的发明已转为千百万个产品，种类也发展为正面气囊、侧面气囊、安全气帘等等。各国生产的中高级轿车，大多数都装有安全气囊，有些轿车已将安全气囊列入必装件。在国内，随着CMVDR294碰撞安全法规的开始实施，国内消费者对汽车被动安全性能的要求也越来越高，但目前除了极少数高级车装备了侧面气囊之外，大部分车型还只是安装了正面气囊。

安全气囊在近几年得到了飞速的发展，价格大幅度下降，装备了安全气囊的轿车也从过去的中高级轿车向中低级轿车发展。同时，有些轿车前排安装了乘客用的安全气囊（即双安全气囊规格），乘客用的安全气囊与驾车者用的安全气囊相似，只是气囊的体积要大些，所需的气体也多一些而已。进入90年代以来，安全气囊的安全性能已被人们普遍接受，并被视为一种现代化和高档次的安全装置。了解安全气囊的工作原理及注意事宜对我们更好的保护自己有很重要的作用，但对于驾驶员来说，安全驾驶才是第一位的，这是任何先进的安全装置都无法替代的。

1.2国内汽车安全气囊的发展

我国对汽车安全气囊的研究起步较晚。上个世纪80年代末我国的一些汽车碰撞安全和军工专家才开始关注汽车安全气囊的研究和发展。

随着世界汽车进军我国，我国的汽车工业迎来了前所未有的发展契机。1992年，我过自行研制的FS-01安全气囊通过撞车试验。我国的政策法规也对我国汽车工业的发展提供了良好的发展空间。

在我国“九五”规划期间和“十五”规划中,国家经贸委和汽车行业将安全气囊列为我国汽车零配件三大重点发展项目(电子喷油系统、防抱死制动系统和安全气囊系统)之一,尤其是在1999年10月28日,国家机械工业局发布《关于正面碰撞乘员保护的设计规则》(CMVDR294)。这个设计规则明确提出对汽车乘员在发生汽车碰撞时的安全标准。所述的安全要求。CMVDR294的发布间接地对汽车配置安全气囊提出了新的要求,这无疑是中国安全气囊发展史上的一个进步,同时也对安全气囊的研究与发展指明了正确的方向和注入了新的活力。

在十多年的研究与发展过程中,国内许多大学与事业公司的研究与产品已初具基础,其中部分研究与技术已接近国际水平。清华大学的黄世霖等人在汽车碰撞实验研究中,系统地研究了多种国产汽车中安全气囊的匹配技术对汽车安全气囊的点火控制模拟、汽车碰撞的过程模拟和实验验证以及有关软件在汽车安全气囊系统设计中的应用等方面作了大量工作,对国内的汽车安全气囊研究具有重要的指导作用。

坐落在锦州经济技术开发区的锦恒公司是国内唯一一家具有自主知识产权的汽车安全气囊生产企业，其生产能力和所占市场份额在国内最大。锦恒公司建有国内一流的研发中心，实验室通过了国家CNAL认证，具有正面碰撞、角度碰撞、柱撞、侧面撞等实车碰撞试验能力和台车试验能力。公司的主要碰撞、检测设备和组装生产线均由国外引进，技术装备水平国内领先。他们通过引进美国公司的安全气囊生产技术，开发出填补国内空白的机械式安全气囊产品；与一汽汽研所共同承担了国家“九五”汽车电子产品攻关计划，开发出具有独立知识产权的电子式安全气囊产品。目前，该公司共为国内20多个汽车生产厂家的30多个车型研发、配套安全气囊，已形成单班年产20万套安全气囊总成、120万只气囊、15万只饰盖的生产能力，是国内同行业中首家实现为整车配套的企业。近年，他们还与国际著名的安全气囊供应商签订加工安全气囊零部件的协议，产品将走向欧洲、北美等国家。

2000年以来，我国安全气囊市场需求平均每年都有超过200%的速度在增长，到2004年我国安全气囊市场总配套量接近400万套。目前，国内生产安全气囊企业有近20家，2004年产量超过200万套，安全气囊的国产化率超过50%。国内安全企业的生产和配套市场基本上分外资企业和国产企业两大阵营。外资企业主要以Autoliv、Plast、Takawa、Mobis等为代表，国内80%以上的安全气囊由他们生产，外资企业占据着我国安全气囊的中高端配套市场。国产企业主要是以锦州锦恒、东方久乐、上海比亚迪等为代表，他们国内安全气囊的产量只占15%左右，主要在一些国产化的经济型乘用车有所配套。我国安全气囊在经历安全气囊的进口高峰后，进口安全气囊的高速增长是势头已经跌落，2005年上半年已经出现进口负增长。目前，进口安全气囊在国内配套市场所占比重不到一半。2004年底开始，跨国安全气囊企业相继在中国投资气囊组件的生产，加强了安全气囊上游零部件本地化供应配套的能力。到2007年，我国80%以上的安全气囊组件将实现本地化生产。目前，我国安全气囊零部件ECU、气体发生器、气袋、布料的国内采购率只有5%左右，气囊组件配套还有很大的发展空间。

1.3国内安全气囊的评价

尽管我国安全气囊的研究与发展已初具基础和规模,但是离世界先进水平还相距甚远,这些差距主要包含安全气囊法规、撞车实验系统、安全气囊的设计、制造和测试等方面。事实上,我国的撞车实验系统还不能完全满足美国FMVSS208条款的技术要求;其次在安全气囊方面,我们还缺少关键技术的自主知识产权;此外,传感器、气体发生器和气囊的技术规范及检测还未达到一个令人满意的状态。因此，我们业内人士还要付出艰辛的努力！

1.4汽车安全气囊的发展趋势

汽车安全系统是汽车电子领域增长最快的一部分。汽车的安全设计在整车设计中所占的比例也越来越大。汽车安全性分为主动安全和被动安全两种，主动安全系统旨在提高车辆行驶的稳定性，防范事故于未然。被动安全系统是事故发生后开始起作用，以减缓事故严重程度。汽车安全气囊属于被动安全系统。我国2000年实施了CMVDR294《关于正面碰撞乘员保护的设计规则》，该法规等效于欧洲ECER94法规。最近，我国的侧面碰撞法规已经开始实施，这将对我国车辆的碰撞安全性能和驾乘人员保护系统提出更高的要求。汽车安全法规体系的不断完善，将带动中国汽车电子市场的发展。据预测，2009年前排乘客侧面保护气囊的安装率将会是2006年的2倍，侧气帘的安装率将是2006年的4倍。

随着科技的发展和人们对汽车安全重视程度的提高，汽车安全技术中的安全气囊技术近年来也发展得很快，智能化、多安全气囊是今后整体安全气囊系统发展的必然趋势。

新的技术可以更好地识别乘客类型，采取不同的保护措施。系统采用重量、红外、超声波等传感器来判断乘客与仪表板远近、重量、身高等因素，进而在碰撞时判断是否点爆气囊、采用1级点火还是多级点火、点爆力有多大，并与安全带形成总体控制。通过传感器，气囊系统还可以判断出车辆当前经历的碰撞形式，是正面碰撞还是角度碰撞，侧面碰撞还是整车的翻滚运动，以便驱动车身不同位置的气囊，形成对乘客的最佳保护。网络技术的应用也是安全气囊系统的发展方向。在汽车网络中，有一种应用面比较窄，但是非常重要的网络即Safe-By-Wire。Safe-By-Wire是专门用于汽车安全气囊系统的总线，Safe-By-Wire技术旨在通过综合运用多个传感器和控制器来实现安全气囊系统的细微控制。

Safe-By-WirePlus总线标准是由汽车电子供应商和部件供应商如飞利浦、德尔福等公司提出。与整车系统常用的CAN、FlexRay等总线相比，Safe-By-Wire的优势在于它是专门面向安全气囊系统的汽车LAN接口标准。为了保证系统在汽车出事故时也不受破坏，Safe-By-Wire中嵌入有多重保护功能。比如说，即使线路发生短路，安全气囊系统也不会因出错而起动。Safe-By-Wire技术将会在汽车安全气囊系统中获得广泛的应用。

汽车安全气囊作为一种设想提出来后到今天成为必需的安全装备在汽车上广泛应用已经过了整整半个世纪的历程。安全气囊有效地减小了在汽车碰撞事故中乘员的伤亡，它的保护效果在汽车安全研究领域得到广泛的认识和高度重视。随着汽车安全气囊的普遍推广应用，安全气囊系统的各关键技术环节均成为汽车安全研究领域的重点。

当前安全气囊新技术的开发研究可以概括为向着气囊的智能化、小型化、多样化、无污染的方向发展。

（1）安全气囊的智能化

传统的正面碰撞安全气囊系统是根据前座乘员的常规乘座位置和气囊的理想点火时刻为原则设计的。但是在实际的汽车碰撞事故中，影响气囊保护性能的因素很多，例如乘员的身高和体重、乘员相对于方向盘河南机电高等专科学校毕业论文7或仪表板的位置、碰撞的剧烈程度等等。不同的碰撞条件及乘员和乘员的位置的变化会导致乘员不是在最佳时刻与气囊接触，从而降低对乘员的保护效果。为了充分发挥安全气囊的保护效果，自适应式或称为智能型安全气囊的概念也就应运而生。近年来，智能型安全气囊的研究致力于开发一种能够最大限度地保护乘员的安全气囊系统。这种气囊系统能够在汽车碰撞的一瞬间根据碰撞条件和乘员状况来调节气囊的工作性能。智能型气囊的关键技术之一是先进的传感系统和电子运算系统，它们在事故发生的短暂时刻内能够提供可靠的碰撞环境的信息。这些信息包括汽车碰撞的剧烈程度，碰撞的方位，乘员的身材、体重、位置，乘员是否系有安全带。智能气囊系统根据原有探测的信息作出判决怎样调节和控制气囊的工作性能，使气囊能充分发挥其保护效果。

(2)安全气囊的小型化

缩小安全气囊总成的体积是当前发展的趋势之一。新型发生器工作时，压缩气体从气罐中喷出充满气袋。这种发生器气体产生率高，因而尺寸小，便于安装布置。

(3)环境保护型安全气囊

采用压缩气体的气体发生器对人体无毒害，且易于回收处理，没有环境污染的问题。

(4)安全气囊的多样化

驾驶员和前座乘员安全气囊已成为轿车生产中的标准设备，作为正碰撞事故中的安全措施。侧面碰撞气囊正在迅速发展。不同设计形式的侧碰撞气囊可分别安装在坐椅靠背外侧、车门中部、车身中立柱、车身顶部与车门交界部位。这些安装在不同部位的侧碰撞气囊可分别起到保护乘员头部、胸部和臀部的作用。

正在研制的新型保护气囊还有以下5种：

①安装在转向盘下方膝垫部位的安全气囊可保护下脚正碰撞中免受伤害。

②安装在制动踏板下的安全气囊以保护脚和踝关节在正碰撞中免受伤害。

③安装在前座椅靠背上的安全气囊以保护后座乘员。

④安装在汽车发动机罩下的安全气囊，保护行人。

⑤安装在前挡风玻璃边框的安全气囊以减少行人在汽车碰撞事故中头部的损伤。

2.1汽车安全气囊的组成

驾驶员处的安全气囊是存放在方向盘衬垫内，因此，当您看见方向盘上标有"SRS"或"Airbag"字样，就可知此车装有安全气囊。安全气囊系统主要由传感器、微处理器、气体发生器和气囊等主要部件组成。传感器和微处理器用以判断撞车程度，传递及发送信号；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。气囊装在方向盘毂内紧靠缓冲垫处，其容量约50至90升不等，做气囊的布料具有很高的抗拉强度，多以尼龙材质制成，折叠起来的表面附有干粉，以防安全气囊粘着在一起在爆发时被冲破；为了防止气体泄漏，气囊内层涂有密封橡胶；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；气囊中所用的气体多是氮气。

Srs中电控系统中的传感器，按其功能可分为碰撞强度传感器和防护碰撞传感器；而碰撞强度传感器按其安置位置又可分为包括左前碰撞传感器，右前碰撞传感器和中央碰撞传感器的前碰撞传感器和中心碰撞传感器两种。

碰撞传感器和防护碰撞传感器串连在一起，其功能都是检测车辆发生碰撞时的惯性力或减速度值，并把信号传输给srs的ecu。所不同的是，碰撞强度传感器是用来检测车辆发生碰撞时所受碰撞的激烈程度，其信号是供系统的控制单元判断是否引爆点火剂而使气体发生剂给气囊充气；而防护碰撞传感器则是防治碰撞强度传感器短路而导致安全气囊误膨开，其信号是供控制单元判断是否发生碰撞。

ECU为一独立安装的控制系统，它不与其他系统的控制单元合用，其功能是接受个传感器发来的信号并判断是否引爆使气囊膨开。

2.2安全气囊系统的分类

1.按引爆方式分类

按引爆方式分类，安全气囊系统可分为机械控制式和电子控制式两类。机械控制是安全气囊系统机械控制是安全气囊系统不需要电源，电子电路和电路配线，其全部零件都组装在转向盘装饰盖板的下面，检测碰撞动作和引爆点火剂都是利用机械装置的动作来完成的。目前，这种类型的安全气囊很少使用。

（1）电子控制是安全气囊系统电子控制式安全气囊系统是目前普遍采用的一种安全气囊系统。这种类型的传感器是利用碰撞传感器来检测碰撞信号并把信号发送到安全气囊系统的控制单元，控制单元根据碰撞传感器发送来的信号由在其内部预先设置的程序不断不得进行数学计算和逻辑判断，当判断结果是发生碰撞时，srs的ecu便立即发出点火指令引爆点火剂，点火剂引爆时所产生的大量热量使叠氮化钠药片的气体发生剂分解，产生大量的氮气使气囊膨开。

(2)目前日本的本田公司的雅阁，市民，丰田公司的凌志，皇冠，佳美，日产公司的尼桑星球，瑞士沃尔沃公司的850,960，美国福特公司的林肯城市，通用公司的凯迪拉克，国产轿车的红旗世纪星，奥迪a6，帕萨特b5，捷达王以及高尔夫等轿车采用的都是电子控制式安全气囊系统。

2.按安全气囊数量分类

按安全气囊数量分类可分为单安全系统，双安全气囊系统和多安全气囊系统。

（1）单安全气囊系统单安全气囊系统，只是在驾驶员侧的转向盘中安装拉一个安全气囊。

（2）双安全气囊系统近几年生产的轿车大多都采用拉双安全气囊系统，即在驾驶员侧和前座乘员侧各安装了一个安全气囊，如本田雅阁，市民，丰田佳美，马自达626,929，福特林肯城市及国产的奥迪a6等轿车均采用的是双安全气囊系统。由于前座乘员在汽车发生碰撞时的危险性比驾驶员的要大，所以前座乘员侧的安全气囊的尺寸通常比较大，并与驾驶员侧的安全气囊同时起作用。

（3）多安全气囊系统多安全系统是指在车上安装了3个或3个以上的安全气囊。例如，瑞典沃尔沃850,960，通用的别克，上海大众帕萨特轿车等。

3.按保护类型分类按保护类型分类

安全气囊系统可分为驾驶员用安全气囊，前排成员安全气囊，防侧撞安全气囊和后座成员用安全气囊。

（1）驾驶员用安全气囊驾驶员用安全气囊是汽车最广泛采用的安全气囊，他在车辆发生碰撞时对驾驶员起保护作用。这种气囊分为美式和欧式两种，并安装在转向盘中。美式安全气囊的设计原则是嘉定驾驶员未系座椅安全带时车辆发生碰撞，为了更好的保护驾驶员，所以气囊体积较大，约60升。欧式安全气囊则是假定驾驶员系上安全带时车辆发生碰撞，这时由于安全带已起保护作用，所以其体积较小，通常约为40升。

（2）前排成员用安全气囊前排成员用安全气囊也分为欧式，美式两种。由于前排成员在车内的位置不固定，所以设计的安全气囊的体积也较大，以保证在发生撞车时成员免受伤害。通常美式前排成员用安全气囊体积约为160升，欧式前排成员安全气囊设计约为75升。

（3）防侧撞安全气囊根据使用要求的不同，防侧撞安全气囊可以安装在车门上横梁中，车门内板中或座椅侧面。安装在车门上横梁中的防侧撞安全气囊，用以保护乘员的头部，安装在车门板内的防侧撞安全气囊和安装在座椅侧面的防侧撞安全气囊，用以保护乘员的胸部和心，肺脏等重要器官。由于空间的限制，通常防侧撞安全气囊的体积都较小，安装在车门板内的安全气囊体积通常为35~40升，而安装在座椅侧面的安全气囊体积仅为12升左右。

（4）后排座成员用安全气囊

近年来，由于对后排座成员的安全防护的重视，所以在后排座椅上不仅安装了安全带，而且还在前排座椅的后面安装了保护后排座成员的安全气囊。

后排座成员安全气囊在结构上同其他安全气囊基本相同，其体积通常可达100升。在车辆发生碰撞并引爆后，安全气囊便在后排座乘员与前排座椅间形成一个防护气垫，从而达到对后排座成员的保护作用。

2.3汽车安全气囊的工作原理

当车辆发生碰撞时，安全气囊控树模块快速对信号做出处理，确认发生碰撞的严重程度已超出安全带的保护能力，便迅速释放气囊，使乘员的头、胸部直接与较为柔软有弹性的气囊接触，从而通过气囊的缓：中作用减轻乘员的伤害。一般说来，轻微的碰撞不会打开安全气囊，只有在车辆正面一定角度范围内才是打开安全气囊的有效碰撞范围，后碰、侧碰、翻转都不会引发安全气囊打开。需要强调的是，安全气囊只是辅助，在不系安全带的状况下，安全气囊不但不能对乘员起到防护作用，还会对乘员有严重的杀伤力。安全气囊的爆发力是惊人的，足以击断驾驶者的颈椎。因此，系好安全带是安全气囊发挥保护作用的一个重要条件。

早期的安全气囊为机械式安全气囊系统，现在国内外气囊厂家主要采用的是电子式安全气囊系统。基本型安全气囊系统包含了驾驶员、乘员正面保护安全气囊及安全带预紧装置。

电子式安全气囊系统特点是由传感器感知车辆运动情况，由MCU监控并作出判断，判断当前的事件是否是严重碰撞事件，如果是严重碰撞事件则驱动气囊展开，保护驾乘人员的安全。安全气囊作用过程为：碰撞发生后0～20ms内传感器将信号输送到中央电子控制器（ECU），ECU判断后确认是严重碰撞则引发气体发生器，在20～60ms内高温、高压气体（氮气）经过滤冷却进入气袋，气袋张开形成气垫，将乘员与车内装备隔开，60～100ms后气袋排气孔打开，气囊泄气并收缩。气体的阻尼作用吸收了碰撞的能量，缓解了气囊对乘员头部和脸部的压力，乘员陷入较柔软的气囊中，使得乘员得到保护。最后气体全部从排气孔排出，气囊瘪下。为安全气囊系统基本装车形式，图中DAB是驾驶员气囊，PAB是乘员气囊，PSB是安全带预紧装置。

由于安全气囊系统属于汽车安全部件，它所采用的电子器件均有较高的特殊性能要求，需要精度高、可靠性好、抗干扰能力强等特点。

常规安全气囊的电子控制系统包括加速度传感器和MCU等。当前国内外气囊厂家常用的安全气囊传感器为微机电系统（MEMS）传感器，MEMS传感器的感应范围比较宽，可以感应1G到100G值的加速度，感应方向可从单轴向到三轴向，在正面、侧面、垂直三个方向感应汽车碰撞过程中的加速度变化，并输出模拟信号。

安全气囊控制要求MCU运算能力强、I/O口充足等，从可靠性角度考虑，需要使用汽车级的具有一些特殊功能模块的MCU。根据系统性能的不同要求使用的MCU有8位、16位，对于更复杂的系统，许多气囊系统供应商已经采用了32位的高性能。

现代安全气囊系统由碰撞传感器，缓冲气囊，气体发生器及控制块等组成。气体发生器。安全气囊系统要求气体发生器能够在较短的时间内（30ms左右）产生大量的气体充满气囊，产生的气体必须对人体无害，且不能温度太高，同时要求气体发生器有很高的可靠性和稳定性。气体发生器主要有：压缩气体式、烟火式和混合式三种型式。混合式气体发生器是压缩气体式和烟火式相结合的发生器，也是目前广泛应用一种气体发生器。控制装置。一般集成在微计算机中。当汽车发生碰撞事故时，电控装置接收多个传感器传来的车身不同位置的减速信号，经过反复不断的分析、比较、计算，决定是否发出点火信号。要求控制装置能够在复杂的碰撞情况下作出非常准确的判断，点火时刻也必须精确控制。

虽然安全气囊在结构上会有所不同，但其工作原理基本一致。汽车行驶过程中，传感器系统不断向控制装置发送速度变化（或加速度）信息，由控制装置（中央控制器）对这些信息加以分析判断，如果所测的加速度、速度变化量或其它指标超过预定值（即真正发生了碰撞），则控制装置向气体发体发生器发出点火命令或传感器直接控制点火，点火后发生爆炸反应，产生N2或将储气罐中压缩氢气释放出来充满碰撞气袋。乘员与气袋接触时，通过气袋上排气孔的阻尼吸收碰撞能量，达到保护乘员的目的。

安全气囊根据安装的位置及保护对象不同，主要分为：对驾驶员进行保护的气囊，装在方向盘内，防止驾驶员与转向盘、仪表板及前挡风玻璃发生碰撞；对前排乘员进行保护的气囊，装在仪表板内，防止乘员与仪表板、前挡风玻璃发生碰撞；对后排乘员进行保护的气囊，一般安装在前排座椅的靠背上后部或头枕内部，防止乘员与前排座椅发生碰撞。由于后排乘员受到的伤害程度较轻，后座椅安全气囊一般只在高级轿车上使用。

汽车的安全气囊内有叠氮化钠、或硝酸铵等物质。当汽车在高速行驶中受到猛烈撞击时，这些物质会迅速发生分解反应，产生大量气体，充满气囊。

新型安全气囊加入了可分级充气或释放压力的装置，以防止一次突然点爆产生的巨大压力对人头部产生的伤害，特别在乘客未佩戴安全带的时候，可导致生命危险。具体形式有：

①分级点爆装置，即气体发生器分两级点爆，第一级产生约40%的气体容积，远低于最大压力，对人头部移动产生缓冲作用，第二级点爆产生剩余气体，并且达到最大压力。总的来说，两级点爆的最大压力小于单级点爆。这种形式，压力逐步增加。

②分级释放压力方式，囊袋上开有泄压孔或可调节压力的孔，分为完全凭借气体压力顶开的方式或电脑控制的拉片Tether。这种方式，一开始压力达到设定极限，然后瞬时释放压力，以避免过大伤害。

360年度汽车安全报告：两种新型攻击模式引关注

据外媒报道，英国兰卡斯特大学（Lancaster?University）的一名研究人员Christopher?Nemeth博士将进行突破性的AI研究，以改变AI在自动驾驶汽车和网络安全中的运用。

（来源：兰卡斯特大学）

随着技术的进步，以简单和成本低廉的方式收集大量数据这一需求日益增长，以利用这些数据在能源消耗等广泛应用领域带来显著效益。而AI研究的一个关键挑战是从这些数据源中提取有意义的价值，从而做出可信和可理解的决策。Christopher?Nemeth博士旨在开发一个从数据收集到决策制定的端到端框架，以解释数据、建模、以及决策不确定性，从而提供具有广泛用途的、透明的、可解释的决策工具。

Nemeth博士表示，“这项研究将开发出新的AI工具，能够从复杂的数据中自动收集更深层次的信息。我们的研究将带来新的方法，评估自动驾驶汽车安全性，并开发新的AI系统，以提高网络安全。”

该研究项目名为“可伸缩和可计算学习方法概率算法（(PASCAL)）”，为释放AI创新和技术发展的巨大潜力提供了新方法。该概率算法将不断发展，可提供与日常生活中日益庞大和复杂的数据源相关的深入和重要的理解。

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

为什么现代汽车安全技术让修车变得复杂？

汽车网络信息安全问题越来越成为备受关注的话题。

近日，360公司正式发布了《2019智能网联汽车信息安全年度报告》，该报告从智能网联汽车网络安全发展趋势、新型攻击手段、汽车安全攻击事件、汽车安全风险总结和安全建设建议等方面对2019年智能网联汽车信息安全的发展做了梳理。

值得注意的是，该报告指出，在2019年车联网出现了两种新型攻击方式，一种是基于车载通信模组信息泄露的远程控制劫持，另一种则是基于生成式对抗网联（GSN）的自动驾驶算法攻击。其中，通信模组则是导致批量控车发生的根源。

“新四化”带来的新挑战

自2018年以来，汽车市场销量就一直呈现负增长。数据显示，2019年，我国汽车产销分别是2572.1万辆和2576.9万辆，同比下降7.5%和8.2%，但产业下滑幅度有所收窄。

也正是基于此背景，以“电动化、共享化、智能化、网联化”为核心的“新四化”成为行业发展共识。随着新四化不断推进，汽车原本几千上万数量的机械零部件，逐渐被电机电控、动力电池、整车控制器等在内的“三电”系统所取代。

其中，汽车电子电气架构也随之发生着颠覆性的变革，最突出的表现就在于从分布式架构逐步演进为域集中式架构或中央集中式架构。

具体来说，电子电器架构从分布式向集中式演变，未来软硬件也将会解耦，硬件不再被某一特定功能所独享，这也意味着，一点汽车软件被黑客破解劫持，那么共享的硬件将会面临非法调用、恶意占用等威胁。并且，未来关键ECU的功能整合程度会进一步提高，代码量的增加就会导致漏洞随之增长，一旦ECU自身遭到破解，黑客将劫持更多的控制功能。

另外，集中式架构中的中央控制网关称为车辆与外界沟通的重要通信组件，如果自身存在代码漏洞，被黑客利用就会导致车辆无法提供服务。

此外，集中式架构中的中央控制模版承担了主要功能的实现，如特斯拉Model?3的中央计算模块（CCM）直接整合了驾驶辅助系统（ADAS）和信息系统（IVI）两大域，以及外部连接和车内通信系统域功能?

集中式架构中的中央控制模块承担了主要功能的实现，例如特斯拉?Model?3?的中央计算模块?(CCM)?直接整合了驾驶辅助系统?(ADAS)?和信息系统?(IVI)?两大域，以及外部连接和车内通信系统域功能。

Model?3内部的通信是由以太网总线串联，其在规避了CAN总线攻击的同时，却也带来了新的安全问题，如容易遭受跨?VLAN攻击，拒绝服务攻击等。而外部的通信包括车辆将直接与TSP服务器进行连接，如果身份认证、数据包防篡改、防重放等防护手段不够牢固，则面临批量远程控制车辆的威胁。

虽然说中央集中式的电子电气架构将算力向中央、云端集中，降低了自动化系统的成本，打破了高级别自动驾驶?方案的算力瓶颈。但与此同时，自动驾驶算法，如特斯拉自研的FSD芯片上运行的神经网络图像识别算法等的安全性也成为了业界关注的重点。

新型攻击方式

前文有所言，在此次报告中，360还披露了其发现的两种新型攻击方式。一种是基于车载通信模组信息泄露的远程控制劫持，另一种则是基于生成式对抗网联（GSN）的自动驾驶算法攻击。

基于车载通信模组信息泄露的远程控制劫持这一攻击方式，是通过TCU的调试接口或者存储模块获取到APN的联网信息和TSP日志信息，然后通过连接ESIM模块与车厂的TSP服务器进行通信。

据介绍，APN是运营商给厂商建立的一条专有网络，因为私网APN是专网，安全级别很高，直接接入到车厂的核心交换机上，绕过了网络侧的防火墙和入侵检测系统的防护。但是，?一旦黑客通过私有APN网络渗透到车厂的内部网络，则可实施进一步的渗透攻击，实现远程批量控制汽车。

在此前一次演讲中，360Sky-Go的安全研究人员发现中国国内大部分自主品牌汽车，均使用私有APN连接车控相关的TSP后端服务器。通过ISP?拉专线可以在一定程度上保护后端服务器的安全，但与此同时也给后端服务器带来了更多的安全风险。

原因在于，由于私有APN的存在，TSP虽然不会暴露于公网，但却导致了TSP的安全人员忽视了私有网络和TSP本身的安全问题，同时私有网络内没有设置严格的安全访问控制，过度信任T-Box，?使得T-Box可以任意访问私有网络内部资产。

同时，很多不必要的基础设施服务也暴露于APN私网内，将引发更多安全风险。因此，一旦黑客获取到智能汽车的T-Box通讯模块，即可通过通讯模块接入车厂私有网络，进而攻击车厂内网，导致TSP沦陷。?

基于生成式对抗网联（GSN）的自动驾驶算法攻击的发生则是源于在深度学习模型训练过程中，缺失了对抗样本这类特殊的训练数据。在目前深度学习的实际应用中，通过研究人员的实验证明，可以通过特定算法生成相应的对抗样本，直接攻击图像识别系统。因此，当前的神经网络算法仍存在一定的安全隐患，值得引起我们的注意。

除了这两种新型攻击方式之外，还有一种攻击方式值得我们注意，就是数字钥匙。

据介绍，数字车钥匙可用于远程召唤，自动泊车等新兴应用场景，这种多元化的应用场景也导致数字钥匙易受攻击。原因在于，数字车钥匙的“短板效应”显著，身份认证、加密算法、密钥存储、数据包传输等任一环节遭受黑客入侵，则会导致整个数字车钥匙安全系统瓦解。目前常见的攻击方式是通过中继攻击方式，将数字车钥匙的信号放大，从而盗窃车辆。

未来智能汽车的安全

在手机行业，从传统功能机升级换代到智能机，一直伴随着的就是网络信息安全问题，即使在现如今智能手机如此发达的时期，也不可避免的出现网络现象。

与手机行业相似的是，传统功能车升级换代到智能网联车，其势必也将会面临网络信息安全问题。然而，汽车不比手机，手机被网络黑客攻击，最多出现的就是财产损失。但汽车一旦被黑客攻击或劫持，很有可能会出现严重的交通事故。

基于此，360在报告中提出了5点建议：

第一、建立供应商关键环节的安全责任体系，可以说汽车网络安全的黄金分割点在于对供应商的安全管理。“新四化”将加速一级供应商开发新产品，届时也会有新一级供应商加入主机厂采购体系，原有的供应链格局将被重塑。供应链管理将成为汽车网络安全的新痛点，主机厂应从质量体系，技术能力和管理水平等多方面综合评估供应商。

第二、推行安全标准，夯实安全基础。2020?年，将是汽车网络安全标准全面铺开的一年。根据ISO21434等网络安全标准，在概念、开发、生产、运营、维护、销毁等阶段全面布局网络安全工作，将风险评估融入汽车生产制造的全生命周期，建立完善的供应链管理机制，参照电子电器零部件的网络安全标准，定期进行渗透测试，持续对网络安全数据进行监控，并结合威胁情报进行安全分析，开展态势感知，从而有效地管理安全风险。

第三、构建多维安全防护体系，增强安全监控措施。被动防御方案无法应对新兴网络安全攻击手段，因此需要在车端部署安全通信模组、安全汽车网关等新型安全防护产品，主动发现攻击行为，并及时进行预警和阻断，通过多节点联动，构建以点带面的层次化纵深防御体系。

第四、利用威胁情报及安全大数据提升安全运营能力。网络安全环境瞬息万变，高质量的威胁情报和持续积累的安全大数据可以帮助车企以较小的代价最大程度地提升安全运营能力，从而应对变化莫测的网络安全挑战。

第五、良好的汽车安全生态建设依赖精诚合作。术业有专攻，互联网企业和安全公司依托在传统IT领域的技术沉淀和积累，紧跟汽车网络安全快速发展的脚步，对相关汽车电子电气产品和解决方案有独到的钻研和见解。只有产业链条上下游企业形成合力，才能共同将汽车网络安全提升到“主动纵深防御”新高度，为“新四化”的成熟落地保驾护航。

未来汽车安全问题势必是多种多样的，而对此只有产业链上下游共同努力，才能防范于未然。

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

汽车ABS系统的原理及维修

高速公路安全保险协会（IIHS）调查发现，包括高端摄像头和雷达技术使汽车维修变得复杂，最终导致在维修后问题增加了。自安全带问世以来，汽车安全已经取得了长足的进步。由于ABS、安全气囊和一系列先进的驾驶辅助技术，现代汽车和卡车比过去安全得多。

虽然这些技术使汽车更安全，但在维修方面却很困难，至少很复杂。美国高速公路安全保险协会(IIHS)最近对高科技汽车的车主进行了一项调查。调查揭示了现代汽车维修的复杂性，因为包括高端摄像头和雷达技术

高级驾驶辅助系统(ADAS)使汽车维修变得复杂

毫无疑问，这些先进的驾驶员辅助功能极大地提高了车辆的安全性。根据IIHS的研究，表明前方碰撞预警和自动紧急制动、盲点检测和后视镜大幅减少了碰撞事故。但是，当车辆在发生严重或轻微事故后被送进修理厂时，事情就变得复杂了。而且，它们也不便宜,一个简单的前玻璃就换将花费不到250美元。

根据原厂标准维修和校准安全技术是一项挑战

虽然大多数车主在维修时都进行了校准，但随着维修频率的增加，我们认为可能没有正确地进行维修。挡风玻璃的维修，需要对防撞传感器和摄像头进行校准。原始设备制造商坚持在传感器拆卸、更换或重新安装时对系统进行校准。

IHS建议汽车制造商发布负担得起的、集中的维修和校准规范数据库。这些说明应提供给所有技术人员，以便将来的维修保持流畅和无麻烦。

应该买车祸后修理了驾驶辅助技术的车吗？

不得不说，修复这些先进的驾驶辅助功能并不是一个便宜或简单的过程。亚历山德拉·穆勒表示:“许多车主后来在技术上遇到了问题，有些人说他们不得不多次修理相同的功能。绝大多数人表示，他们会再次购买配备该技术的汽车，大多数人对自付费用感到满意”。总而言之，这些系统是为安全而设计的，并已被证明可以减少车祸和相关伤害。

随着技术的成熟和原始设备制造商对细微差别进行微调，维修最终应该会变得不那么贵和压力。如果你能确保正确地进行修复，那么购买一辆修理了驾驶辅助功能的汽车就没有真正的风险。

ABS是一项在80年代末才兴起应用的新技术，现在已经成为一般轿车的必装件了。 据统计，汽车突然遇到情况发刹车时，百分之九十以上的驾驶者往往会一脚将刹车踏板踩到底来个急刹车，这时候的车子十分容易产生滑移并发生侧滑，即人们俗称的“甩尾”，这是一种非常容易造成车祸的现象。造成汽车侧滑的原因很多，例如行驶速度，地面状况，轮胎结构等都会造成侧滑，但最根本的原因是汽车在紧急制动时车轮轮胎与地面的滚动摩擦会突然变为滑动摩擦，轮胎的抓地力几乎丧失，此时此刻驾驶者尽管扭动方向盘也会无济于事。针对这种产生侧滑现象的根本原因，汽车专家就研制出车用ABS这样一套防滑制动装置。

汽车防抱死制动系统有许多类型，现在常见是四通道ABS系统和三通道ABS类型。这些类型的防抱死制动系统的传感器通过检测车轮的转速以调整液压来防止车轮抱死。

有人以为汽车装配 ABS就以为开车可以随意性，盲目开快车也不怕，这是非常错误的认识。汽车安装了ABS在制动的效果方面比没有安装 ABS理想，这是肯定的，但ABS也只能在一定的条件下，才能充分发挥它的作用。例如在湿滑的道路上突然刹车，ABS系统可以使驾驶员能够保持车辆行驶平稳，在较短的距离内将汽车刹住。但在不湿滑的路面上，一般不能缩短刹车距离，但可以减少和避免“甩尾”现象。路面的测试研究表明，在沙石路或其他松软的路面上，ABS系统甚至会增大车辆的刹车距离，因为刹车距离的长短与路面的摩擦系数和轮胎有关。因此，为了有效减小刹车距离，许多汽车上都安装有EBD（Electric Brakeforce Distribution），中文译“电子制动力分配”。EBD在ABS动作之前巳经根据车辆载荷平衡了车轮的地面抓地力，对后轮的制动力进行合理分配，可以有效地缩短汽车制动距离，实际上起到ABS的增补功能。因此许多汽车都有“ABS＋EBD”的装置，改善和提高ABS的功效。

现在汽车装配的ABS是一种电控装置，它只能机械地按照巳经编制好的程序来执行动作。如果驾驶者不了解ABS的功能，很可能事与愿违。汽车制动时ABS用点刹方式可以防止车辆在制动时丧失转向能力，起到控制车辆制动状态时的作用。但根本起到操纵作用是驾驶者，当驾驶者在紧急情况下猛踩制动踏板的同时又急扭方向盘（许多经验不足或惊慌失措者的本能动作往往是急扭方向盘）。如果车辆没有安装ABS导致制动系统抱死，对方向盘的过激反应就不会起作用，此时驾驶者不能通过方向盘来控制车辆移动的方向；但如果安装了ABS系统让驾驶者能够控制方向盘，那么在慌乱的情况下对方向盘的过激反应就会使情况变得更糟。由于突然急扭方向盘，往往会令汽车突然产生侧滑而发生事故。美国高速公路安全管理协会（NHTSA）通过测试认为，安装有ESP对驾驶者控制车辆可以有很大帮助。ESP（电控行驶平稳系统，英文全称Electronic Stabilty Program）包含ABS及ASR，是这两种系统功能上的延伸，它能防止车轮在制动时抱死和在启动时打滑。ESP不断地测检车辆的行驶状态，当发生紧急情况时它会迅速反应，通过液压调节器调节每个车轮的制动压力和干预发动机的牵引力，以降低车辆的侧滑危险。有研究表明，ESP能使交通事故降低50%。ABS防抱死系统专题：从ABS到ASR、ESP

10前年，如果轿车安装有ABS（防抱死制动系统），不但说明该车的安全性能出类拔萃，而且档次也相当高级。今天，安装ABS的轿车已经相当普遍，经济型车也安装有ABS。随着对汽车安全性能的要求越来越高，一些中、高档级的轿车已经不满足于ABS，还安装了ASR（驱动防滑系统，又称牵引力控制系统）或者ESP（电控行驶平稳系统），使汽车的安全性能进一步提高。

ASR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。它的功能一是提高牵引力；二是保持汽车的行驶稳定。行驶在易滑的路面上，没有ASR的汽车加速时驱动轮容易打滑；如是后驱动的车辆容易甩尾，如是前驱动的车辆容易方向失控。有ASR时，汽车在加速时就不会有或能够减轻这种现象。在转弯时，如果发生驱动轮打滑会导致整个车辆向一侧偏移，当有ASR时就会使车辆沿着正确的路线转向。

汽车的牵引力控制可以通过减少节气门开度来降低发动机功率或者由制动器控制车轮打滑来达到目的，装有ASR的汽车综合这两种方法来工作，也就是ABS／ASR形式。

1 轮速传感器、2 液压调节器、3 控制单元（CPU）、4 电控油门装置、5 节气门

装有ASR的车上，从油门踏板到汽油机节气门（柴油机喷油泵操纵杆）之间的机械连接被电控油门装置所取替。当传感器将油门踏板的位置及轮速信号送至控制单元（CPU）时，控制单元就会产生控制电压信号，伺服电机依此信号重新调整节气门的位置（或者柴油机操纵杆的位置），然后将该位置信号反馈至控制单元，以便及时调整制动器。

ESP（电控行驶平稳系统，英文全称Electronic Stabilty Program）包含ABS及ASR，是这两种系统功能上的延伸。因此，ESP称得上是当前汽车防滑装置的最高级形式。

ESP系统由控制单元及转向传感器（监测方向盘的转向角度）、车轮传感器（监测各个车轮的速度转动）、侧滑传感器（监测车体绕垂直轴线转动的状态）、横向加速度传感器（监测汽车转弯时的离心力）等组成。控制单元通过这些传感器的信号对车辆的运行状态进行判断，进而发出控制指令。

有ESP与只有ABS及ASR的汽车，它们之间的差别在于ABS及ASR只能被动地作出反应，而ESP则能够探测和分析车况并纠正驾驶的错误，防患于未然。ESP对过度转向或不足转向特别敏感，例如汽车在路滑时左拐过度转向（转弯太急）时会产生向右侧甩尾，传感器感觉到滑动就会迅速制动右前轮使其恢复附着力，产生一种相反的转矩而使汽车保持在原来的车道上。当然，任何事物都有一个度的范围，如果驾车者盲目开快车，现在的任何安全装置都难以保证其安全。

将来ASR等将变得如同ABS一样普及，因为ABS、ASR及ESP包含着技术及性能上的贯通。有专家认为在一定的范围内ASR等装置有取替4轮驱动的可能。例如轿车，过去人们认为提高轿车行驶性能最好是采用4轮驱动，可是与4轮驱动相比，ASR等装置更适合轿车。这是因为4轮驱动结构复杂成本高，增加车重而且耗油，而ASR等装置结构简单安装方便，在一般城镇道路上使用效果并不差。

ABS防抱死系统专题：ABS系统的布置形式

ABS防抱死系统专题：ABS系统的布置形式

ABS系统的布置形式

ABS系统中，能够独立进行制动压力调节的制动管路称为控制通道。

如果对某车轮的制动压力可以进行单独调节，称这种控制方式为独立控制；如果对两个(或两以上)车轮的制动压力一同进行调节，则称这种控制方式为一同控制。在两个车轮的制动压力进行一同控制时，如果以保证附着力较大的车轮不发生制动抱死为原则进行制动压力调节，称这种控制方式为按高选原则一同控制；如果以保证附着力较小的车轮不发生制动抱死为原则进行制动压力调节，则称这种控制方式为按低选原则一同控制。

按照控制通道数目的不同，ABS系统分为四通道、三通道、双通道和单通道四种形式，而其布置形式却多种多样。

四通道ABS

为了对四个车轮的制动压力进行独立控制，在每个车轮上各安装一个转速传感器，并在通往各制动轮缸的制动管路中各设置一个制动压力调节分装置(通道)。

由于四通道ABS可以最大程度地利用每个车轮的附着力进行制动，因此汽车的制动效能最好。但在附着系数分离(两侧车轮的附着系数不相等)的路面上制动时，由于同一轴上的制动力不相等，使得汽车产生较大的偏转力矩而产生制动跑偏。因此，ABS通常不对四个车轮进行独立的制动压力调节。

三通道ABS

四轮ABS大多为三通道系统，而三通道系统都是对两前轮的制动压力进行单独控制，对两后轮的制动压力按低选原则一同控制。

按对角布置的双管路制动系统中，虽然在通往四个制动轮缸的制动管路中各设置一个制动压力调节分装置，但两个后制动压力调节分装置却是由电子控制装置一同控制的，实际上仍是三通道ABS。由于三通道ABS对两后轮进行一同控制，对于后轮驱动的汽车可以在变速器或主减速器中只设置一个转速传感器来检测两后轮的平均转速。

汽车紧急制动时，会发生很大的轴荷转移(前轴荷增加，后轴荷减小)，使得前轮的附着力比后轮的附着力大很多(前置前驱动汽车的前轮附着力约占汽车总附着力的70%—80%)。对前轮制动压力进行独立控制，可充分利用两前轮的附着力对汽车进行制动，有利于缩短制动距离，并且汽车的方向稳定性却得到很大改善。

双通道ABS

双通道ABS在按前后布置的双管路制动系统的前后制动管路中各设置一个制动压力调节分装置，分别对两前轮和两后轮进行一同控制。两前轮可以根据附着条件进行高选和低选转换，两后轮则按低选原则一同控制。

对于后轮驱动的汽车，可以在两前轮和传动系中各安装一个转速传感器。当在附着系数分离的路面上进行紧急制动时，两前轮的制动力相差很大，为保持汽车的行驶方向，驾驶员会通过转动转向盘使前轮偏转，以求用转向轮产生的横向力与不平衡的制动力相抗衡，保持汽车行驶方向的稳定性。但是在两前轮从附着系数分离路面驶入附着系数均匀路面的瞬间，以前处于低附着系数路面而抱死的前轮的制动力因附着力突然增大而增大，由于驾驶员无法在瞬间将转向轮回正，转向轮上仍然存在的横向力将会使汽车向转向轮偏转方向行驶，这在高速行驶时是一种无法控制的危险状态。

双通道ABS多用于制动管路对角布置的汽车上，两前轮独立控制，制动液通过比例阀(P阀)按一定比例减压后传给对角后轮。

对于采用此控制方式的前轮驱动汽车，如果在紧急制动时离合器没有及时分离，前轮在制动压力较小时就趋于抱死，而此时后轮的制动力还远未达到其附着力的水平，汽车的制动力会显著减小。而对于采用此控制方式的后轮驱动汽车，如果将比例阀调整到正常制动情况下前轮趋于抱死时，后轮的制动力接近其附着力，则紧急制动时由于离合器往往难以及时分离，导致后轮抱死，使汽车丧失方向稳定性。

由于双通道ABS难以在方向稳定性、转向操纵能力和制动距离等方面得到兼顾，因此目前很少被采用。

单通道ABS

所有单通道ABS都是在前后布置的双管路制动系统的后制动管路中设置一个制动压力调节装置，对于后轮驱动的汽车只需在传动系中安装一个转速传感器，如下图。

单通道ABS一般对两后轮按低选原则一同控制，其主要作用是提高汽车制动时的方向稳定性。在附着系数分离的路面上进行制动时，两后轮的制动力都被限制在处于低附着系数路面上的后轮的附着力水平，制动距离会有所增加。由于前制动轮缸的制动压力未被控制，前轮仍然可能发生制动抱死，所以汽车制动时的转向操作能力得不到保障。

但由于单通道ABS能够显著地提高汽车制动时的方向稳定性，又具有结构简单、成本低的优点，因此在轻型货车上得到广泛应用。

ABS防抱死系统专题：从ABS到ASR、ESP

ABS防抱死系统专题：从ABS到ASR、ESP

10前年，如果轿车安装有ABS（防抱死制动系统），不但说明该车的安全性能出类拔萃，而且档次也相当高级。今天，安装ABS的轿车已经相当普遍，经济型车也安装有ABS。随着对汽车安全性能的要求越来越高，一些中、高档级的轿车已经不满足于ABS，还安装了ASR（驱动防滑系统，又称牵引力控制系统）或者ESP（电控行驶平稳系统），使汽车的安全性能进一步提高。

ASR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。它的功能一是提高牵引力；二是保持汽车的行驶稳定。行驶在易滑的路面上，没有ASR的汽车加速时驱动轮容易打滑；如是后驱动的车辆容易甩尾，如是前驱动的车辆容易方向失控。有ASR时，汽车在加速时就不会有或能够减轻这种现象。在转弯时，如果发生驱动轮打滑会导致整个车辆向一侧偏移，当有ASR时就会使车辆沿着正确的路线转向。

汽车的牵引力控制可以通过减少节气门开度来降低发动机功率或者由制动器控制车轮打滑来达到目的，装有ASR的汽车综合这两种方法来工作，也就是ABS／ASR形式。

1 轮速传感器、2 液压调节器、3 控制单元（CPU）、4 电控油门装置、5 节气门

装有ASR的车上，从油门踏板到汽油机节气门（柴油机喷油泵操纵杆）之间的机械连接被电控油门装置所取替。当传感器将油门踏板的位置及轮速信号送至控制单元（CPU）时，控制单元就会产生控制电压信号，伺服电机依此信号重新调整节气门的位置（或者柴油机操纵杆的位置），然后将该位置信号反馈至控制单元，以便及时调整制动器。

ESP（电控行驶平稳系统，英文全称Electronic Stabilty Program）包含ABS及ASR，是这两种系统功能上的延伸。因此，ESP称得上是当前汽车防滑装置的最高级形式。

ESP系统由控制单元及转向传感器（监测方向盘的转向角度）、车轮传感器（监测各个车轮的速度转动）、侧滑传感器（监测车体绕垂直轴线转动的状态）、横向加速度传感器（监测汽车转弯时的离心力）等组成。控制单元通过这些传感器的信号对车辆的运行状态进行判断，进而发出控制指令。

有ESP与只有ABS及ASR的汽车，它们之间的差别在于ABS及ASR只能被动地作出反应，而ESP则能够探测和分析车况并纠正驾驶的错误，防患于未然。ESP对过度转向或不足转向特别敏感，例如汽车在路滑时左拐过度转向（转弯太急）时会产生向右侧甩尾，传感器感觉到滑动就会迅速制动右前轮使其恢复附着力，产生一种相反的转矩而使汽车保持在原来的车道上。当然，任何事物都有一个度的范围，如果驾车者盲目开快车，现在的任何安全装置都难以保证其安全。

将来ASR等将变得如同ABS一样普及，因为ABS、ASR及ESP包含着技术及性能上的贯通。有专家认为在一定的范围内ASR等装置有取替4轮驱动的可能。例如轿车，过去人们认为提高轿车行驶性能最好是采用4轮驱动，可是与4轮驱动相比，ASR等装置更适合轿车。这是因为4轮驱动结构复杂成本高，增加车重而且耗油，而ASR等装置结构简单安装方便，在一般城镇道路上使用效果并不差。

转速传感器

转速传感器的功用是检测车轮的速度，并将速度信号输入ABS的电控单元。下图所示为转速传感器在车轮上的安装位置。

目前，用于ABS系统的速度传感器主要有电磁式和霍尔式两种。

电磁式转速传感器结构

它由永磁体2、极轴5和感应线圈4等组成,极轴头部结构有凿式和柱式两种。

齿圈6旋转时，齿顶和齿隙交替对向极轴。在齿圈旋转过程中，感应线圈内部的磁通量交替变化从而产生感应电动势，此信号通过感应线圈末端的电缆1输入ABS的电控单元。当齿圈的转速发生变化时，感应电动势的频率也变化。ABS电控单元通过检测感应电动势的频率来检测车轮转速。

电磁式轮速传感器结构简单、成本低，但存在下述缺点：一是其输出信号的幅值随转速的变化而变化。若车速过慢，其输出信号低于1V，电控单元就无法检测；二是响应频率不高。当转速过高时，传感器的频率响应跟不上；三是抗电磁波干扰能力差。目前，国内外ABS系统的控制速度范围一般为15～160km/h，今后要求控制速度范围扩大到8～260km/h以至更大，显然电磁感应式轮速传感器很难适应。

霍尔轮速传感器

霍尔轮速传感器也是由传感头和齿圈组成。传感头由永磁体，霍尔元件和电子电路等组成，永磁体的磁力线穿过霍尔元件通向齿轮。

霍尔轮速传感器具有以下优点：其一是输出信号电压幅值不受转速的影响。；其二是频率响应高。其响应频率高达20kHz，相当于车速为1000km/h时所检测的信号频率；其三是抗电磁波干扰能力强。因此，霍尔传感器不仅广泛应用于ABS轮速检测，也广泛应用于其控制系统的转速检测。

如果ABS的指示灯亮，最好到该车型的指定维修点检测，不要到一般的维修店修理，因为一般的维修店几乎没有专业的ABS维修人员，而且市场上很少有ABS的配件。

ABS车轮传感器及齿圈均安装在各个车轮上，所以要经常保持传感器探头及齿圈的清洁，防止有泥污、油污特别是磁铁性物质沾附在其表面，从而导致传感器失效或输给计算机的信号错误而影响ABS系统的正常工作。所以有时ABS指示灯亮，可以自己清理其表面，ABS就能恢复正常。

据专家介绍，指示灯亮时，有不同的闪动频率，不同的闪动频率（称之为代码）代表不同的故障。汽车的ABS说明书上都有解码程序。如某轻型客车闪灯时，测出代码为2.4,就是指右后调节器进所电磁阀线圈、电缆出现断路或短路。如果是断路，只要把传感器插件接触好，就如电器插座松了接上一样简单，ABS就正常了。如果是短路，就需更换传感器、控制阀或调节器。不存在“修理”一说，只能是更换零件。

另外，轮速传感器探头与齿圈之间的间隙一般为0.75mm。轮子轴承轴间间隙过大会直接影响ABS的正常工作，这时就需要调整。

ABS系统的检修

ABS系统检修的基本内容包括故障诊断与检查、故障排除与修理、定期保养与维护。根据ABS的特点，具有一些特殊的检查、诊断和修理方法。

（一）诊断与检查的基本内容

特定的诊断与检查可及时发现ABS系统中的故障，是维修中非常重要的部分。对于不同的车型，甚至同一系列不同年代生产的车型，检查的方法和程序都会有所不同，这一点只要比较相应的维修手册便可知道。但是ABS系统基本诊断与检查方法的内容是不变的，它们一般包括如下4个步骤：

（1）初步检查

（2）故障自诊断

（3）快速检查

（4）故障指示灯诊断

通常情况下，只要按照上述4个步骤进行诊断与检查，就会迅速找到ABS系统的故障点。故障自诊断是汽车装用电控单元后给修理人员提供的快速自动故障诊断法，在整个诊断与检查中占有极为重要的地位，在后面将集中介绍自诊断方法。

（二）修理的基本内容

通过诊断与检查后，一旦准确地判断出ABS系统中的故障部位，就可以进行调整、修复或换件，直到故障被排除为止。修理的步骤通常如下。

（1）泄去ABS系统中的压力。

（2）对故障部位进行调整、拆卸、修理或换件，最后进行安装。这一切必须按相应的规定进行。

（3）按规定步骤进行放气。

如果是车轮速度传感器或电控单元有故障，可以不进行第一和第三步骤，只需按规定进行传感器的调整、更换即可，ABS电控单元损坏只能更换。

（三）ABS维修的注意事项

（1）ABS系统与普通制动系统是不可分的，普通制动系统一出现问题，ABS系统就不能正常工作。因此，要将二者视为整体进行维修，不能只把注意力集中于传感器、电控单元和液压调节器上。

（2）ABS电控单元对过电压、静电非常敏感，如有不慎就会损坏电控单元中的芯片，造成整个ABS瘫痪。因此，点火开关接通时不要插或拔电控单元上的连接器；在车上进行电焊之前，要戴好防静电器（也可用导线一头缠在手腕上，一头缠在车体上），拔下电控单元上的连接器后再进行电焊；给蓄电池进行专门充电时，要将电池从车上拆卸下来或摘下蓄电池电缆后再进行充电。

（3）维修车轮速度传感器时一定要十分小心。卸时注意不要碰伤传感器头，不要用传感器齿圈当做撬面，以免损坏。安装时应先涂覆防锈油，安装过程中不可敲击或用蛮力。一般情况下，传感器气隙是可调的（也有不可调的），调整时应使用非磁性塞卡，如塑料或铜塞卡，当然也可使用纸片。

（4）维修ABS液压控制装置时，切记要首先进行泄压，然后再按规定进行修理。例如制动主缸和液压调节器设计在一起的整体ABS，其蓄压器存储了高达18000kPa的压力，修理前要彻底泄去，以免高压油喷出伤人。

（5）制动液要至少每隔两年要换一次，最好是每年更换一次。这是因为DOT3乙二醇型制动液的吸湿性很强，含水分的制动液不仅使制动系统内部产生腐蚀，而且会使制动效果明显下降，影响ABS的正常工作。注意不要使用DOT5硅酮型制动液，更换和存储的制动液以及器皿要清洁，不要让污物、灰尘进入液压控制装置，制动液不要沾到ABS电控单元和导线上。最后要按规定的方式进行放气（与普通制动系统的放气有所不同）。

二、ABS系统的诊断与检查

（一）初步检查

初步检查是在ABS系统出现明显故障而不能正常工作时首先采取的检查方法，例如ABS故障指示灯亮着不熄，系统不能工作。检查方法如下：

（1）检验驻车制动（手刹）是否完全释放。

（2）检查制动液液面是否在规定的范围之内。

（3）检查ABS电控单元导线插头、插座的连接是否良好，连接器及导线是否损坏。

（4）检查下列导线连接器（插头与插座）和导线的连接或接触是否良好：

①液压调节器上的电磁阀体连接器；

②液压调节器上的主控制阀连接器；

③连接压力警告开关和压力控制开关的连接器；

④制动液液面指示开关连接器；

⑤四轮车速传感器的连接器；

⑥电动泵连接器。

（5）检查所有的继电器、保险丝是否完好，插接是否牢固。

（6）检查蓄电池容量（测量电解液比重）和电压是否在规定的范围内；检查蓄电池正、负极导线的连接是否牢靠，连接处是否清洁。

（7）检查ABS电控单元、液压控制装置等的接地（搭铁）端的接触是否良好。

（8）检查车轮胎面纹槽的深度是否符合规定。

如果用上述方法不能确定故障位置，就可转入使用故障自诊断。

（二）ABS系统故障征兆模拟测试方法

在ABS系统故障检测与诊断中，若是单纯的元件不良，可运用电路检测方式诊断。如果属于间歇性故障或是相关的机械性问题，则需要进行模拟测试以及动态测试。

1、模拟测试方法

（1）将汽车顶起，使4个车轮均悬空。

（2）起动发动机。

（3）将换挡操纵手柄拨到前进挡（D）位置，观察仪表板上的ABS故障指示灯是否点亮。若ABS故障指示灯亮，表示后轮差速器的车速传感器不良。

（4）如果ABS故障指示灯不亮，则转动左前轮。此时ABS故障指示灯若点亮，则表示左前轮车速传感器正常；反之，ABS故障指示灯若不亮，即表示左前轮车速传感器不良。

（5）右前轮车速传感器测试方法与左前轮车速传感器测试方法相同。

该模拟测试，系根据ABS ECU中逻辑电路的车速信号差以及警示电路特性，便于检测车速传感器的故障而设置的。

2、动态测试方法

（1）使汽车在道路上行驶至少12km以上。

（2）测试车辆转弯（左转或右转）时，ABS故障指示灯是否会点亮。若某一方向ABS故障指示灯会亮，则表示该方向的轮胎气压不足，也可能是轴承不良、转向拉杆球头磨损，减振器不良或车速传感器脉冲齿轮不良。

（3）将汽车驶回，在ABS ECU侧的“ABS电源”和“电磁阀继电器”端子间接上测试线和万用表（置于电压档）。

（4）再进行道路行驶，在制动时注意观察“ABS电源”端和搭铁间的电压，应在11.7～13.5V之间；而“电磁阀继电器端子与搭铁间的电压，亦应在10.8V以上。前者主要是观察蓄电池电源供应情况，后者主要是观察电磁阀继电器的接点好坏。

（三）ABS系统故障诊断表

在进行ABS系统故障检测与诊断时，应根据ABS系统的工作特性分析故障现象和特征，在故障征兆确认后，根据维修资料的说明有目的进行检测与诊断。为便于检测与诊断查找ABS系统的故障，必须首先了解ABS系统各主要部件在车上的安装位置。

1、ABS系统的故障现象

由ABS系统的工作原理可知，在ABS系统工作过程中，会出现一些与传统经验相背离的情况，有些是ABS系统的正常反应，而不是故障现象，应加以区别，例如：

①发动机起动后，踩下制动踏板，制动踏板会有可能弹起，这表示ABS系统已发挥作用；反之，发动机熄火，踩下制动踏板，踏板会有轻微下沉现象，这表示ABS系统停止工作，这些都是正常现象。

②当踩下制动踏板后，同时转动转向盘，即可感到轻微的振动，这并非故障。因为在车辆转向行驶时，ABS系统工作循环开始，会给车轮带来轻微的振动，继而传递到转向盘上形成振感。

③汽车行驶制动时，制动踏板不时地有轻微的下沉现象，这是因为道路表面附着系数变化而引起的正常现象，并非故障。

④高速行驶时，如果急转弯，或是在冰雪路面上行驶时，有时会出现ABS故障指示灯点亮的情况，这说明在上述工况中出现了车轮打滑现象，而ABS系统产生保护动作，这同样也不是故障现象。

ABS系统可能出现的故障有：紧急制动时，车轮被抱死；在驾驶过程中，或者放开手制动器时，ABS操作故障操作指示灯点亮；制动效果不佳，或ABS操作不正常等。

2、ABS系统故障诊断表

ABS系统各类常见故障的检查内容、检查部位和检查方法如表1-1所示。另外，通过观察仪表板上ABS故障指示灯的闪烁规律，也可以对ABS系统发生的故障进行粗略的诊断。

ABS系统常见故障诊断表

故障类型检查内容及顺序故障位置及检查调整

紧急制动时，车轮被抱死ABS故障指示灯点亮按故障代码处理

拉起手制动杆，ABS故障指示灯不亮检查：（1）手制动开关；（2）制动开关；（3）ABS故障指示灯灯泡

查看故障代码显示器，有代码显示ECU的PL端子和ABS故障指示灯之间断路

打开点火开关，3s后，检查电磁控制阀是否有响声（检查时不可踩下制动踏板）检查ECU的+B端子和车身之间是否有电压，没有电压则为电路故障，否则查看ECU的E1端子是否搭铁

在正、负极之间电压低于12V蓄电池故障，更换或充电

踩下制动踏板后，在ECU的STR和E端子之间没有8～14V电压检查：（1）ABS故障指示灯