中国汽车安全技术的现状与展望

ISSN1674-8484CN11-5904/U汽车安全与节能学报,2011年,第2卷第2期JAutomotiveSafetyandEnergy,2011,Vol.2No.203/12111—121中国汽车安全技术的现状与展望赵福全，吴成明，潘之杰，刘卫国，刘巍（吉利汽车研究院，杭州311228）摘要：面对中国交通事故伤亡率高的现状，企业、学校、研究机构都加大了对汽车安全技术研究开发的投入，加快了安全技术研发能力的提升和产品化进程。自主品牌汽车C-NCAP五星高分的获得标志着中国被动安全技术的飞跃性发展。进一步开展对行人保护、后排乘员保护、防后碰鞭打保护以及骑自行车人保护等被动安全研究的同时，主动安全系统、预碰撞系统、智能化汽车网络系统的研究开发已经成为关注的热点，更高层次的乘员、车和环境等相关主被动安全技术的统合协调，将推动零碰撞零伤亡汽车安全理念的实现。国家级研究开发及产业化大课题的设立、法规标准的建立和完善将会成为汽车安全技术快速发展的动力。关键词：汽车安全；主动安全系统；行人保护；防后碰鞭打保护；预碰撞安全；智能化交通系统中图分类号：U491.6StatusandprospectofautomotivesafetytechnologyinChinaZHAOFuquan,WUChengming,PANZhijie,LIUWeiguo,LIUWei（GeelyAutomotiveResearchInstitute,Hangzhou311228,China）Abstract:InvestmentsofautomotivesafetytechnologyhavesubstantiallybeenincreasedduetoheavycasualtyintrafficaccidentinChina.IttherebyacceleratestheimprovementofR&Dcapabilityofsafetytechnologyandcommercializationprocess.Thefactthatthedomestic-brandvehicleshaveachievedC-NCAP5-starratingmarksagreatleapforwardintermsofpassivesafetytechnologyinChina.Theresearchofpassivesafetyisfurtherperformedwithregardtopedestrianprotection,rear-rowpassenger’sprotection,whiplashprotectionandcyclistprotection.Meanwhile,theresearchanddevelopmentofactivesafety,pre-crashsafetyandintelligentautomotivenetworksystemhavebecomethefocuses.Theperfectcombinationofhighlevelactiveandpassivesafetytechnologyregardingtopassenger,vehicleandenvironmentwillpromotetheaccomplishmentofsafetyphilosophyofzerocrashandzerocasualty.Thesubjectestablishmentofstate-leveldevelopmentandindustrialization,andregulationsconstitutionandperfectionthereofwillbecomethedrivingforceofrapidgrowthofautosafetytechnology.Keywords:automotivesafety;activesafety;pedestrianprotection;whiplashprotection;pre-crashsafety;intelligenttransportsystems收稿日期/Received：2011-04-14基金项目/Sportedby：浙江省汽车安全技术重点实验室资助项目(2009E10013)第一作者/Firstauthor：赵福全（1963－），男（汉），辽宁,吉利汽车研究院院长。E-mail:[e-mail]近几年随着中国汽车工业的高速发展，中国已超越美国成为世界第一大汽车产销国，2010年中国汽车产销分别为1826万辆和1807万辆，汽车产销双双超过1800万辆，蝉联全球第一[1]。中国汽车保有量突破7000万辆达到了新的高峰，不断增长的汽车交通事故所造成的大量人员伤亡，成为中国面临的首要难题。为减少交通事故伤亡率、提高汽车乘员保护能力，汽车安全技术逐渐成为中国汽车产业最重要的研究方向之一。引进先进汽车安全技术和加大自主研发力度是中国汽车产业必须经历的过程。汽车安全与节能学报1122011年第2卷第2期1 中国汽车安全的现状随着中国社会的进步、人民安全意识的提高，中国产生的交通事故在逐年减少，但交通事故伤亡率的不断增长体现出中国汽车安全整体水平较低（见图1），虽然在汽车产销和保有量上有很大突破，中国汽车安全技术的发展仍然比较落后。新产品的研发投入以提升国内汽车安全零部件的整体效能。消费者、主机厂、供应商之间相互影响有效地刺激了国内汽车安全技术和产业化的进步。2 中国汽车安全技术的研究与发展中国汽车安全技术主要来源于世界著名品牌汽车企业与国际汽车零部件供应商所带来的研究成果，其中大部分的技术已经在国内得到广泛应用。日欧美的汽车品牌提供了比较成熟的整车安全集成理念，大量的安全零部件则由奥托立夫、博世、德尔福、TRW以及江森等历史悠久且具有强大研发实力的零部件生产商进行开发。目前国内引进了比较成熟的被动安全技术并用于新的车型，中国各大研发机构也在国际的基础上进行了汽车安全相关方向的深入研究，被动集成技术有了突破性的进展。但是在开发先进汽车安全技术尤其是主动安全技术方面与国际先进水平的差距仍然非常明显。2.1主动安全技术主动安全技术，又称预防安全技术，是指在轻松和舒适的驾驶条件下帮助驾驶员避免事故的技术。主动安全技术主要包括底盘主动安全技术、安全预警技术和综合安全技术等，整个主动安全技术的发展伴随着信息技术及电子技术的发展，如图2所示。底盘主动安全技术主要以底盘控制技术为核心，最终采用底盘部件执行安全相关控制。其应用最早始于制动防抱死系统（anti-lockedbrakingsystem,ABS），特别是1995年随着电子稳定性控制系统（electronicstabilitycontrol,ESC）投入市场，底盘主动安全技术进入到快速发展的阶段，后续诸如自适应巡航控制系统(adaptivecruisecontrol,ACC)及碰撞缓解制动系统（collisionmitigationbrakesystem,CMBS）等主动安全系统先后研发成功，底盘主动安全技术已经由单纯制动控制技术向集成转向控制发展。安全预警技术通过对危险情况识别并对驾驶员进行预警提示。随着视觉技术应用的发展，以视觉传感器为代表安全预警系统被广泛应用，其中车道偏离预警系统(lanedeparturewarning,LDW）及盲点监测预警系统等已经大量应用于豪华汽车上。随着汽车电子技术及传感器技术的发展，特别是通信技术在汽车上的应用，使汽车主动安全技术正朝着多功能、集成化方向发展，而与被动安全技术及3G通讯网络的结合后，集主被动于一体的综合安全技术成为未来汽车安全技术的发展方向。199619971998199920002001200220032004200520062007年份事故伤亡率事故数/次，伤亡数/万人20082009001.02.020406080100事故次数事故伤亡率受伤人数死亡人数图1交通事故次数、伤亡人数及伤亡率汽车工业发展100多年以来，汽车安全技术在不断的进步之中，特别是在20世纪80年代后期汽车安全技术越来越受到全球的重视。欧洲经济委员会(EconomicCommissionforEuropean，ECE)及欧洲经济共同体(EuropeanEconomicCommunity，EEC)的ECE/EEC法规、欧洲新车评价规程（EuropeanNewCarAssessmentProgram，Euro-NCAP）、全球技术法规（Globaltechnicalregulations，GTR）以及美国联邦机动车安全标准（FederalMotorVehicleSafetyStandardsandRegulations，FMVSS）中汽车安全相关内容突出了全球汽车产业在这一方面所取的成果。中国汽车技术研究中心于2006年引进了NCAP新车评价体系，并根据中国国情制定了适合于自己的中国新车评价规程C-NCAP评价体系，揭开了中国汽车安全技术飞速发展的序幕。国内消费者从以往的只重外表不重质量的观点逐渐转变为以车辆的安全性能为选购的首要标准，C-NCAP对汽车安全性能的星级评价能够帮助消费者更加直观地鉴别车辆的安全性能，正因为有这样的第三方评价机构，有力地促进了国内汽车企业在汽车安全技术研发和安全配置上加大投入力度，不仅为了达到国家的法律法规标准，而是更深层次地去挖掘和满足消费者的安全需求。中国整车的安全性能要求逐步提高，对汽车零部件质量的要求也越来越高，安全零部件供应商积极引进国际先进技术并加大113赵福全，等：中国汽车安全技术的现状与展望2.1.1底盘主动控制技术汽车主动安全控制通常是通过底盘主动安全控制实现其执行功能。其中电子制动控制是底盘主动控制技术应用最广泛的技术之一。电子稳定性控制系统（ESC）在底盘主动安全控制技术中具有里程碑地位。如图3所示，电子稳定性控制系统通过传感器探测的数据比较驾驶员操作意图和汽车实际运行状态，并通过差速制动方式对车辆施加补偿横摆力矩，控制车辆的转向特性变化，提高侧向稳定性，进而减少交通事故数量。美国高速公路交通安全署(NationalHighway196019701980199020002010202020302040制动防抱死年份（1978）电子稳定性控制（1995）自适应巡航（1998）碰撞缓解制动系统（2003）道路限速（1972）安全气囊（1981）碰撞避免系统盲点监测系统（2005）侧安全气囊（1995）车道偏离预警（2001）变线辅助系统交通阻塞预警被动安全技术主动安全技术综合安全技术城市安全系统低高智能安全系统前排安全带（1976）智能约束系统安全性能图2汽车主动安全路线图图3电子稳定性控制系统结构方向转角传感器侧向加速度传感横摆角度速度传感器轮速传感器真空助力器液压控制单元发动机管理单元汽车安全与节能学报1142011年第2卷第2期TransportationSafetyAdministration,NHTSA)在分析美国7个州1997年到2004年的交通事故数据发现：电子稳定性控制系统可以减少34%乘用车单车事故以及59%的运动型多功能车(sportsutilityvehicle,SUV)单车事故[2]。在美国，2012年以后生产销售的乘用车要求必须装配电子稳定性控制系统。诸如电子稳定性控制系统（electronicstabilitycontrol，ESC）、电动助力转向技术（electricalpowersteering,EPS）及侧倾稳定性控制系统（rollstabilitycontrol,RSC）等底盘主动控制系统已经提高了车辆的安全性能，但是各个系统彼此孤立，并没有实现安全性能的最大化。而底盘一体化控制系统，通过融合制动、转向及悬架主动控制技术，通过各个系统的层级控制实现车辆安全控制的最优化。图4为丰田公司车辆动力学管理（vehicledynamicsintegratedmanagement,VDIM）系统功能图，底盘一体化控制