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欧洲商用车最新技术之一:详解辅助驾驶系统

发布时间: 2012年10月29日 11:16 | 进入复兴论坛 | 来源: 中国卡车网

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技术创新是汽车发展的永恒主题。近年来,笔者一直在跟踪汽车技术的发展及应用趋势,研究发现,最近5年汽车产业领域超过90%的技术创新都与汽车智能化系统相关,智能技术正在成为汽车技术的研发应用重点。可以预测,汽车智能化将是汽车技术发展进程中的一次革命,是夺取未来汽车市场制高点的最有效手段之一。

为了追求商用车的高性能,世界各国商用车企业,特别是欧洲商用车巨头在汽车智能技术的研究和应用上取得了前所未有的成绩,目前,在欧洲奔驰第四代Actros系列、曼新款TGX系列、沃尔沃新款FH系列和斯堪尼亚新款R系列等重卡旗舰产品上,智能技术已渗透到改善经济性、动力性、安全性、舒适性和操控性的各个领域,其中在改善安全性和舒适性方面尤为突出。

一、改善安全性方面的智能技术

1.1 智能避撞系统

智能避撞系统首先解决的问题是汽车之间的安全距离。汽车与汽车之间超过了这个安全距离,智能避撞系统不仅能自动报警,而且能自动采取制动措施。

目前测定汽车之间安全距离的方法有三种:超声波测距、微波雷达测距和激光测距。超声波测距就是利用其反射特性,超声波发生器发射出40KHz超声波遇到障碍物后产生反射波,超声波接收器接收到发射波信号,并将其转换成电信号;微波雷达测距就是利用目标对电磁波反射来发现目标并测定其位置;激光测距的工作原理与微波雷达测距相似。而具体的测距方式有连继波和脉冲波两种。

(1)超声波汽车倒车智能避撞系统

其利用超声波回声测距的原理,测量车后一定距离内的物体,这种新型避撞系统可以及时显示车后障碍物的距离和方位,显示范围为0.5m-9.9m,当距离大于2m时显示车后障碍物的方位;当距离小于2m时,除了显示其方位外,还可按照三段距离分别给出三种报警信号,以警示司机三种不同程度的紧急状态,使司机据此作出相应措施,防止事故的发生。

(2)微波雷达智能避撞系统

其通过对电磁波发射后遇到障碍物反射的回波进行不断检测和计算,经过分析判断,对构成危险的目标按程度不同进行报警,控制车辆自动减速,直到自动刹车。

该系统的主要功能有:测速测距;对前方100m内危险目标提供声光报警;兼备汽车黑匣子功能;自动巡航系统;紧急情况下自动刹车。装有该系统的汽车上了高速公路以后,驾驶员就可以启动车上的避撞雷达。雷达选定好跟随的汽车以后,被跟随的汽车就成了后面汽车的目标车,无论是加速、减退,还是停车、启动,后面的汽车都能在瞬间之内予以模仿。如果前面的汽车在行驶一段时间之后,不再适合于自己的目标车,驾驶员可以重新选择另一辆目标车。

(3)激光雷达智能避撞系统

其主要功能是防追尾碰撞。该系统结构包括发光部、受光部、计算车间距离的激光雷达、信号处理电路、显示装置、车速传感器等组成。激光镜头使脉冲的红外激光束向前方照射,并利用汽车后部分反光镜的反射光通过受光装置检测其距离,使用汽车反光镜,检测距离约为100m,最大检测宽度3.5m以上。控制部分微机进行下列运算和发出执行信号:本车车速、前方行驶车辆车速和车间距离、根据车间距离和安全车间距离的比较发出警报声和报警灯闪烁、自动刹车,同时显示装置可在仪表盘上进行距离数值显示。

目前主要采用扫描式激光雷达,其不但可测出前方车的距离,而且其横向位置也可以检测出来。随着此项技术的进一步发展,可使扫描角度达到360°。如果在车辆四角设置类似的扫描式激光雷达,那么车辆四周的障碍物都可以测出。

1.2 智能制动系统

智能制动系统是一种高级形式的EBS(电子控制制动系统),是近几年在ABS与ASR的基础上发展起来的,并且是集ABS与ASR控制功能于一体的电控制动系统,它是由一些传感器和控制装置组成。EBS主要用于改善载货汽车,特别是重型载货车的制动性能。

奔驰第四代Actros系列重卡采用的Telligent?智能制动系统,其能根据车辆负载与ABS和ASR配合自动分配和控制制动力,它的坡道驻车功能使得过去的坡道溜车或熄火现象成为历史。

1.3 智能轮胎

汽车智能轮胎是在轮胎内装有传感器和计算机芯片。它们能自动监控并调节轮胎的行驶温度和气压,使轮胎在不同条件下都能保持最佳的运行状况,既提高了安全系数又节省了开支。更先进的智能轮胎还能在探测出结冰的路面后变软,使牵引力更好;在探测出路面的潮湿程度后,还能自动改变轮胎的花纹,以防打滑。

1.4 智能安全气囊

智能安全气囊是在普遍安全气囊的基础上增设传感器和与之相配套的计算机软件而成。其重量传感器能根据重量感知是大人还是小孩;其红外线传感器能根据热量探测座椅上是人还是物体;其超声波传感器能探明乘员的存在和位置等。计算机的软件则能根据乘客的身体、体重、所处的位置和是否系安全带以及汽车碰撞速度及碰撞程度等及时调整气囊的膨胀时机、膨胀速度、膨胀程度,使安全气囊对乘客提供最合理和最有效的保护。

1.5 智能夜视系统

该系统主要在晚间使用,当能见度低到一定程度时系统自动打开。其主要利用红外线技术能将黑暗变得如同白昼,使驾驶员在黑夜里看得更远更清楚。夜视系统的结构由两部分组成:一部分是红外摄像机,另一部分是挡风玻璃上的光显示系统。装上这种夜行器后,司机通过光显示系统可像白天一样看清路况。当两车交会时,它可以大大降低前方汽车前灯强光对司机视觉的不良剌激,还可以提高司机在雾中行车的辨别能力。为看清车后的情况,研制人员又研制出一种新型后视镜,当后方车的大灯照在前方车的后视镜上时,自动感应装置可随之让液晶玻璃反光镜表面反光柔和,从而使驾驶者不眩目。

1.6 司机分神智能监视系统

这是一种装在汽车仪表盘上的监视系统。它能利用目光跟踪技术判断司机是否在注意路况,在司机打磕睡时及时发出提醒。这种监视系统采用两个摄像机,可持续不断地观察司机的面部,包括耳朵、鼻子和下巴的方位,据此来计算眼情所处的位置,追踪其眼白和虹膜的状态。然后这一系统将当前虹膜的形状与计算机模型对比,分析司机的视线方向,判断司机是否注意路面。

1.7 智能黑匣子

汽车智能黑匣子能客观地记录机动车辆发生车祸前司机的操作过程,有效地提供驾驶员在事故发生前作出的种种反应。据称,交通事故处理部门安装这种系统后,可随时对穿行在各条公路上的所有汽车进行实时监控,一旦发生车祸,离事故发生地点最近的交通事故处理中心可以在几秒钟之内获取撞车时的驾驶速度、车内乘客伤亡情况等信息。

这种黑匣子与普遍烟盒差不多大,构件包括可以储存、收集和传输数据的蜂窝电话装置和外部的保险装置。车祸发生后,黑匣子会自动打开,利用传感器记录下汽车的行驶速度以及出车祸时汽车的撞击位置,然后将这些信息传输给中央通信系统。黑匣子内部嵌有全球定位系统,该系统负责数据处理与传输功能。

1.8 车联网系统

车联网系统,是指利用先进传感技术、网络技术、计算技术、控制技术、智能技术,对道路和交通进行全面感知,实现多个系统间大范围、大容量数据的交互,对每一辆汽车进行交通全程控制,对每一条道路进行交通全时空控制,以提供高交通效率和交通安全为主的网络与应用。目前,车车通信与安全控制、车路通信与安全控制是汽车车联网技术发展要攻克的难关。

无须质疑,车联网系统是汽车技术发展的必然趋势,专家预测,车联网发展的实际应用阶段将在2020年左右到来。

除上述智能安全系统外,笔者在最近发表的欧洲重型载货车安全技术的发展现状中重点介绍的EDB(电子制动力分配装置)、ESP(车身电子稳定程序,又称电控行驶平稳系统)、ACC(自适应巡航控制装置)、LKS(车道保持系统)、DAS(疲劳警告支持系统)等等,均属于智能安全技术的范畴,在此不再赘述。

二、改善舒适性方面的智能技术

2.1 智能悬架

智能悬架系统由电子装置控制,可根据路面情况,调节悬架弹性元件的钢度和减振器的阻力,使振动和冲击迅速消除。此外,智能悬架还可以自动调节车身的离地高度,即使汽车在崎岖的路面上行驶也不会出现路面障碍,从而使驾乘人员倍感平稳和舒适。

2.2 智能侧倾控制系统

作为完全空气弹簧支承式侧卸车的选装配备,智能侧倾控制系统通过对减震器的电子控制,不断使减震特性适应当时的行驶状态、车辆载荷和路面状况,从而在货物运输中提高车辆的舒适性、安全性和装载物的缓冲水平。

2.3 智能空调

智能空调系统能根据外界气候条件,按照预先设定好的指标对车内的温度、湿度、空气清洁度进行分析、判断,及时自动打开制冷、加热、去湿及空气净化装置并调节出适宜的车内空气环境。

三、改善动力性、经济性方面的智能技术

3.1 动力传动系统一体化智能控制系统

汽车动力传动系统一体化智能控制是指应用电子技术和自动变速理论,以电子控制单元(ECU)为核心,通过液压执行机构控制离合器的分离和接合、选换档操作,并通过电子装置控制发动机的供油实现起步、换档的自动操纵。其基本的控制思想是:根据驾驶员的意图(加速踏板、制动踏板、操纵手柄等)和车辆的状态(发动机转速、输入轴转速、车速、档位),依据适当的控制规律(换档规律、离合器接合规律等),借助于相应的执行机构(离合器执行机构、选换档执行机构)和电子装置(发动机供油电子控制装置)对车辆的动力传动系(发动机、离合器、变速器)进行联合操纵和控制,最终实现整车动力性和经济性的最优化。目前,该系统正在研究发展阶段。

3.2 智能换档系统

目前,智能换档系统在欧洲奔驰、斯堪尼亚的高端重卡产品上已投入应用,一些旗舰产品上甚至作为标准配置。

斯堪尼亚重卡的智能换档系统(ScaniaOpticruise)采用全自动换档模式,拥有自动离合器和经典的离合器踏板两种配置供选择。自动离合器应用电动液压离合控制,可实现最精准的换档。

该系统从多方面惠及驾驶员和运营商。它不仅提高了驾驶舒适性,使驾驶员在驾驶时不必总是关注发动机转速并改换档位,从而能将更多注意力集中于车辆操控和路面状况,而且,驾驶员能快速熟悉和适应这种自动换档系统,以更加稳定和更具效率的方式驾驶。即便是没接受过培训的驾驶员,也能很快熟悉操作并大幅节约油耗。另外,该智能换档系统还可以减少离合器和其他传动元件的磨损,延长使用寿命。

斯堪尼亚智能换档系统是市场上第一款自动变速系统,在推出后的数年时间里进行了多次改进。它与离合器配合还具有以下特点:

(1)新款斯堪尼亚智能换档系统引入了全新自动离合器控制系统,从而可为客户提供全自动换档系统和离合踏板两种选择。

(2)自动离合器拥有高精电子控制系统,即使没有离合器踏板也能实现精确换档。

(3)精确控制模式能提供超精细的离合器控制、加速反应和更顺畅的发动机控制。

(4)自动离合器在换档时将离合器与动力系统暂时分离,换档更为快捷、顺畅。

(5)综合电子保护设备能将离合器的磨损降至最低。

3.3 智能发动机管理系统

智能发动机管理系统是在柴油机电控系统的基础上发展起来的新技术,它以柴油机转速和负荷作为反映柴油机实际工况的基本信号,参照由试验得出的柴油机各工况相对应的喷油量和喷油定时及MAP图来确定基本的喷油量和喷油定时,然后根据各种因素(如水温、油温、大气压力等)对其进行各种补偿,从而得到最佳的喷油量和喷油正时,然后通过执行器进行控制输出。最终保证柴油机燃油经济性和动力性达到最佳的平衡。

3.4 智能车队远程管理系统

2011年4月21日,在上海国际车展上,梅赛德斯-奔驰卡车首次在中国展出了FleetBoard-智能车队远程管理系统,这一开创性的管理系统旨在最大程度地提高车队生产率及货运车辆的经济效率。

FleetBoard通过卫星定位技术,使管理者对车辆信息和驾驶员操作行为进行实时跟踪,可大幅改善车辆燃油经济性,并将物流订单、配送流程和企业内部的ERP系统及库存信息系统相结合,实现共享信息最大化,从而提高物流效率。

目前Fleetboard作为标装配置安装在奔驰第四代ACTROS系列重卡上,试验证明,Fleetboard至少能使油耗下降5%,最好的情况下甚至可以下降15%。目前的Fleetboard版本还带有一种经济性模式EcoSupport,能够对停车状态进行分析,并给出改善建议。EcoSupport安装在旅行计算机中,驾驶员可随时删除。

四、改善驾驶员操控性方面的智能技术

4.1 GPS全球导航系统

GPS(GlobLpilotsystem)全球导航系统也称全球卫星定位系统。它是依靠地球周围的24颗定位卫星,不断的对地面发射三维位置、三维速度的电子信息,然后通过地球上安装的相应的接收设备接收到这些信息,并用中转帧继续设备进行分析,从而判定发射提供信息的物体所处方位的一种定位系统。

GPS的主要功能大致有以下几个方面:

(1)实时显示汽车在预先制定的电子地图中的位置、行驶速度,以及与目的地之间的距离。输入目的地后自动生成一条去目的地的最佳行驶路线,并在转弯时用语言提醒用户,使用户去任何地方都不用问路,便可直接到达。

(2)随时可查询沿途的酒店、商店、加油站、修理厂、车站、码头等,为用户提供方便。

(3)可在汽车遭遇抢劫后,在指定范围内停止发动机的运行,并把汽车所处的位置报告警察。

(4)停车后可用其播放音乐或VCD。

GPS导航系统主要由两部分组成,一部分是由安装在原车上的GPS接收机和显示设备组成;另一部分是由计算机控制中心组成。两者之间通过定位卫星进行联系。

4.2 智能驾驶系统

汽车智能驾驶系统相当于机器人,能代替人驾驶汽车。它主要通过安装在前后保险杠及两侧的红外线摄像机,对汽车前后左右的一定区域进行不停的扫描和监视,车内计算机、电子地图、光化学传感器等对红外钱摄像机传来的信号进行分析计算,并根据道路交通信息管理系统传来的交通信息,代替人的大脑发出指令,指挥执行系统操作汽车。

4.3 智能钥匙

商用车智能钥匙能发射出红外线信号,既可打开车门,也可以打开燃油加注孔盖。更先进的智能钥匙则像一张信用卡,当司机触到车门把手时,中央锁控制系统便开始工作,并发射一种无线查询信号,智能钥匙作出正确反应后,车锁会自动打开。同时,只有当中央处理器感到钥匙卡在汽车内时,发动机才会启动。

4.4 智能保养系统

该系统不断记录运行状态的各种重要数据,利用这些数据计算磨损速度,并以此提示距离下次保养的剩余里程,它不仅使润滑液和磨损件得到充分利用,而且减少了保养所需的停车时间,有利于提高车队管理效率;该系统还可以记录驾驶员的操作错误情况,便于人员诊断故障原因。早在上世纪九十年代末期,智能保养系统就是奔驰Actors重卡的标准装备。

责任编辑:李晶

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