汽車安全新技術(shù)論文(2)
汽車安全新技術(shù)論文
汽車安全新技術(shù)論文篇二
汽車照明安全節(jié)能新技術(shù)
[摘要] 汽車照明系統(tǒng)對(duì)汽車安全起到了主動(dòng)預(yù)防作用，無論是白天還是夜晚，汽車外部照明和內(nèi)飾照明都起到了十分重要的作用，同時(shí)考慮節(jié)能環(huán)保的要求，出現(xiàn)了很多汽車照明安全節(jié)能新技術(shù)，本文介紹了包括疝氣燈、LED燈、光纖照明、智能車燈，還有自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)和前照燈自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)等先進(jìn)的前照燈安全技術(shù)。
[關(guān)鍵詞] 汽車照明;安全;節(jié)能
引言
近年來，汽車的各種技術(shù)不斷發(fā)展，人們也越來越關(guān)注汽車的安全性。汽車的安全性是由汽車安全系統(tǒng)來保證的。汽車安全系統(tǒng)是一個(gè)整體概念，照明、制動(dòng)、避震器、保險(xiǎn)帶和安全氣囊等多個(gè)子系統(tǒng)都屬于這個(gè)整體，并在運(yùn)行中相互配合。其中照明系統(tǒng)對(duì)行車安全能起到關(guān)鍵的主動(dòng)預(yù)防作用。汽車照明主要影響駕駛員視野的清晰度，而駕駛視野的清晰度對(duì)行車安全有直接影響，據(jù)統(tǒng)計(jì)，道路表面狀況、交通環(huán)境以及車流情況等信息80%以上通過視覺獲取。這些信息的獲取若在白天很容易，但在夜晚或惡劣氣候條件下將十分困難。汽車夜間行駛發(fā)生事故的概率是白天的2～3倍，因此照明質(zhì)量的優(yōu)劣, 直接影響著夜間的行車安全。所以汽車設(shè)計(jì)要充分考慮汽車照明系統(tǒng)的安全性，為車輛行駛提供必要的保證?，F(xiàn)在已經(jīng)是汽車照明安全的新時(shí)代。汽車外部照明對(duì)汽車安全性的保證如此的至關(guān)重要，無論是白天還是黑夜都要照明系統(tǒng)發(fā)揮作用，現(xiàn)在人在車內(nèi)的時(shí)間也越來越多，車內(nèi)的昏暗照明已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人的需求。所以解決照明系統(tǒng)的節(jié)約用電、降低制造和維修的成本以及綠色環(huán)保等問題都是現(xiàn)在各個(gè)汽車生產(chǎn)商努力思考和改進(jìn)的地方，汽車照明系統(tǒng)在進(jìn)入安全時(shí)代的同時(shí)也進(jìn)入了節(jié)能的新時(shí)代。
1 汽車照明系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀
汽車照明系統(tǒng)隨著汽車技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，目前很多技術(shù)已經(jīng)很成熟并且應(yīng)用于很多汽車上，下面來介紹各個(gè)汽車照明安全節(jié)能的新技術(shù)。
1.1 疝氣燈
傳統(tǒng)的汽車車燈采用的是鹵鎢光源，能給汽車提供的照明亮度是非常有限的，從而也影響了汽車的安全行駛，還有一個(gè)缺點(diǎn)就是傳統(tǒng)的鹵素汽車車燈壽命短，而且內(nèi)部含有一定量的汞元素，既不節(jié)能也不環(huán)?！，F(xiàn)今出現(xiàn)了很多新類型的汽車車燈來替代傳統(tǒng)的鹵素?zé)簟?/p>
飛利浦照明在2004年6月推出了世界上第一只汽車用綠色無汞氙氣前照燈[1]，自此以疝氣作為光源的疝氣燈在汽車照明領(lǐng)域中不斷發(fā)展并且到現(xiàn)在已經(jīng)得到大量應(yīng)用。疝氣燈簡(jiǎn)稱HID(High Intensity Discharge)燈，它的最大魅力就是它的安全性。這主要是因?yàn)镠ID 燈帶來的多重光束會(huì)比鹵素?zé)舾h(yuǎn)更寬、強(qiáng)度更大，近光設(shè)置更有效。在黑夜里，特別是車輛行駛在郊區(qū)，氙氣大燈能大幅提高車前方的照明，照亮路邊的標(biāo)志和歧路，對(duì)行車安全的重要性是毋庸置疑的。而且，同樣瓦數(shù)的HID的亮度大約是鹵素?zé)舻?～3 倍，射程也更遠(yuǎn)更寬，提高了夜間行車的安全性。在能量的使用方面，一般車輛上鹵素大燈每小時(shí)需要耗電60W左右，而一些HID氙氣大燈在安定器的穩(wěn)定運(yùn)作下，平均只需要35W，大大低于通常的鹵素?zé)簟ID可明顯減輕車輛電力系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，達(dá)到了節(jié)能的要求。氙氣燈是利用電流刺激氣體發(fā)光，基本上不會(huì)產(chǎn)生過高溫，所以只要其中氙氣沒用完就可以正常的發(fā)光，不易損壞。據(jù)一項(xiàng)研究顯示，就算品質(zhì)再高的鹵素?zé)襞?，壽命最多也就?00 h，而一般的HID，壽命最少也有3 000 h，在正常用車情況下，HID可以用上5～6 a。HID不易損壞而且壽命長，滿足了對(duì)汽車照明節(jié)能的要求。
2008年，在美國和歐洲開始流行一種新型前霧燈，也是無汞疝氣燈的一種，它采用 24W 的光源，不僅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)單，只有2個(gè)零件，采用普通的PC(聚碳酸酯)材料，生產(chǎn)工藝難度降低，合格率提高，而且燈具材料成本低，安裝簡(jiǎn)便，總成本大大降低。最為重要的，這款燈具產(chǎn)品的重量非常輕，比我們常見的產(chǎn)品要輕200 q。該產(chǎn)品的壽命是其他產(chǎn)品的3倍，對(duì)那些夜間開車時(shí)總是喜歡開前霧燈來輔助提高亮度的駕駛員來說是個(gè)非常好的選擇[2]。無汞疝氣燈是指用鋅等無害物質(zhì)來替代汞，使其更加環(huán)保[3]。無汞燈的最大好處是氙氣充氣氣壓提高到比含汞燈大1倍，并將啟動(dòng)電流增大到3.2 A，使燈的啟動(dòng)速度達(dá)到了快速的要求[4]，從而節(jié)約了能源。可以看出，疝氣燈既能提供高亮度保證安全，同時(shí)也是非常節(jié)能的產(chǎn)品，是目前和未來汽車照明系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用的車燈。
當(dāng)然，疝氣燈的應(yīng)用是需要一定條件的。由于疝氣燈對(duì)燈具的設(shè)計(jì)精度要求相對(duì)比較高，不能自行改裝，如果達(dá)不到配光要求會(huì)造成光污染，這就要求增大市場(chǎng)上疝氣燈原配車的數(shù)量，與此同時(shí)帶來的成本問題就是現(xiàn)在急需解決的問題。
1.2 LED燈
LED 是一種利用電子發(fā)光原理制成的半導(dǎo)體器件,它可直接將電能轉(zhuǎn)化為可變光，具有發(fā)光效率高、壽命長、耗電少、體積小等特點(diǎn)，被稱為21 世紀(jì)的“汽車綠色照明光源”[5]。從制造工藝上講，生產(chǎn)LED 光源所使用的材料不含重金屬，與其他光源相比發(fā)光效率可以提高20%以上。LED 的壽命很長，平均無故障工作時(shí)間為10 萬h，并且LED 屬于實(shí)心封裝的固體光源，其抗振動(dòng)性也是其他光源無法比擬的，從這些優(yōu)勢(shì)來看，LED無疑是節(jié)能環(huán)保的首選，正是由于這一點(diǎn)，LED燈在汽車內(nèi)飾照明中也得到了廣泛應(yīng)用，奧迪A8 可選裝的帶環(huán)境照明的照明套件就是這種應(yīng)用的典型的例子[6]。由于LED燈的節(jié)能性非常好，其還應(yīng)用于城軌車輛的照明系統(tǒng)中[7]。
LED 作為汽車照明光源不僅兼具環(huán)保性，更重要的是保證安全可靠性。例如2008年在奧迪研發(fā)的一種遠(yuǎn)光燈便能讓駕駛者在夜間行車時(shí)，不會(huì)因?yàn)闊艄膺^亮而使迎面而來的車輛司機(jī)暫時(shí)爆盲。通過改變燈光的分步，使這種技術(shù)得以實(shí)現(xiàn): 一套電子系統(tǒng)不停地對(duì)任何正在接近的車輛的距離進(jìn)行測(cè)試，以確保在不刺激到對(duì)面車輛駕駛者的同時(shí)，對(duì)前方道路進(jìn)行最理想的照明，比如，當(dāng)在城市中行駛時(shí)，內(nèi)飾燈光會(huì)更亮一些;而在鄉(xiāng)村道路上行駛時(shí)，燈光則會(huì)自動(dòng)變暗，以免影響車外的視野[8]。實(shí)現(xiàn)這種功用的車燈就是用LED燈制造的。
LED的安全性更主要的是體現(xiàn)在它的快速反應(yīng)能力方面，在真人實(shí)車試驗(yàn)中，同一個(gè)人在時(shí)速80 km的情況下開始剎車，觀看LED 燈會(huì)比白熾燈反應(yīng)速度快，提前4～5 m實(shí)現(xiàn)全車制動(dòng)。這種突出的快速反應(yīng)能力應(yīng)用在尾燈中，可以極大地提高駕駛者的安全[8]。
由于LED的成本問題，前些年這種燈只局限在像銳志、皇冠、凱迪拉克、速騰、榮威等中高檔轎車上，但發(fā)展到現(xiàn)在，很多中低檔車也應(yīng)用LED燈。
2010年，汽車制造商在一級(jí)方程式賽車上率先采用并欣然接受LED燈作為尾燈、剎車燈和白天行車燈[9]。由此，LED燈的安全性和節(jié)能性是顯而易見的。
LED燈發(fā)展的越來越快，但仍有需要改進(jìn)的地方。最大挑戰(zhàn)就是LED的自熱問題，這個(gè)問題如果得以解決，不但會(huì)是照明達(dá)到更好的效果，成本也會(huì)相應(yīng)降低。提高LED照射廣度，同時(shí)降低外界環(huán)境對(duì)其影響，相信這些方面是當(dāng)今和未來LED研究的重點(diǎn)，如果解決將大大促進(jìn)LED的發(fā)展。
1.3 光纖照明
光纖技術(shù)具有光電分離、降低能耗和綠色環(huán)保、安全可靠、可重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)，目前也應(yīng)用在汽車照明系統(tǒng)中。在傳統(tǒng)的汽車照明系統(tǒng)中，光都是通過將電能轉(zhuǎn)換成光能直接得到的，光與電是分不開的。但電有一定的危險(xiǎn)性，所以很多場(chǎng)合都希望光與電分開，排除各種隱患，確保照明的安全性。而光纖照明正好可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，使光源與照明裝置成功分離，如此一來不僅便于汽車電器產(chǎn)品的模塊化研究，同時(shí)也易于產(chǎn)品的更換和維修[10]。目前，主要應(yīng)用于汽車前照燈和前霧燈上。光纖照明的這種光電分離的優(yōu)勢(shì)聯(lián)合其柔性傳輸，使其不僅應(yīng)用于汽車前照燈和前霧燈上，還可以運(yùn)用到汽車內(nèi)外飾上，為汽車提供大面積、高質(zhì)量的室內(nèi)外照明，從而大大提高了汽車的安全性、舒適性和新穎性。例如閱讀燈的多點(diǎn)照明、迎賓踏板的背景亮化、儀表盤的輪廓勾勒、車身內(nèi)部裝飾等[10]。
1.4 智能車燈
汽車的智能化促進(jìn)了汽車車燈的智能化，為了確保汽車照明的安全性，2008年奧迪就在努力創(chuàng)造一種能夠自行思考并提前做出反映的智能車燈[6]。飛利浦的有些汽車安裝了疝氣燈的車主呼叫系統(tǒng)，也是一種智能化照明系統(tǒng)，這種系統(tǒng)能使疝氣燈發(fā)揮更大的安全優(yōu)勢(shì)[1]。2006年，奧迪研究了主動(dòng)式旋轉(zhuǎn)頭燈，使前燈光束形狀隨周圍環(huán)境的變化而變化。同時(shí)也已經(jīng)出現(xiàn)了一種智能化前照燈系統(tǒng)――動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)彎燈，它的特點(diǎn)是在不同的轉(zhuǎn)彎半徑下, 該前照燈能夠在水平±150°之內(nèi)擺動(dòng), 這使得轉(zhuǎn)彎時(shí)近光燈照亮區(qū)域幾乎擴(kuò)大了1倍,以幫助駕車者能夠更好更快地適應(yīng)彎道路況。當(dāng)轉(zhuǎn)彎半徑為 190 m時(shí),普通前照燈可以照亮前方彎道30 m左右處, 而動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)彎燈可以將照亮彎道區(qū)域再延長25 m左右。在激活遠(yuǎn)光燈功能時(shí), 動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)彎燈同樣發(fā)揮作用[11]。
1.5 白天行車燈
白天行車燈簡(jiǎn)稱DRL，是為白天行駛安全而照明的，這種燈明顯地降低了交通事故的發(fā)生數(shù)與傷亡率。在歐洲許多國家尤其是北歐的國家，DRL 是強(qiáng)制要求執(zhí)行的，加拿大及美國也要求執(zhí)行[12]。
1.6 前照燈技術(shù)
汽車照明系統(tǒng)中前照燈系統(tǒng)對(duì)汽車安全的影響最大，下面談幾種先進(jìn)的汽車前照燈技術(shù)。
1.6.1自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)
夜晚行車的人都有這樣的體會(huì)，在漆黑的夜晚，路上的視線死角遠(yuǎn)比白天多。特別是在沒有路燈又有許多彎道的路上，駕駛者的視線被限制在大燈光束照射的直線范圍內(nèi)，對(duì)于彎路中突然出現(xiàn)的人或物，多半也只能聽天由命。美國高速公路安全保險(xiǎn)協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，夜晚發(fā)生交通事故的概率是白天的 1～1.5 倍，20%以上的致命交通事故發(fā)生在午夜至清晨六點(diǎn)，但這個(gè)時(shí)段的車流量?jī)H占全天的2.4%。這項(xiàng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)不僅反映了黑夜為駕駛員帶來的危險(xiǎn)，行人同樣因汽車照明的欠缺而處于險(xiǎn)境之中[13]。為了改變這種情況，提高照明的安全性，一種自動(dòng)轉(zhuǎn)向前照燈應(yīng)運(yùn)而生。
汽車自動(dòng)轉(zhuǎn)向前照燈又叫自適應(yīng)轉(zhuǎn)向大燈系統(tǒng)。它能夠根據(jù)汽車方向盤角度、橫擺角速度和車速，不斷對(duì)大燈進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，適應(yīng)當(dāng)前的轉(zhuǎn)向角，保持燈光方向與汽車的當(dāng)前行駛方向一致，以確保對(duì)前方道路提供最佳照明并對(duì)駕駛員提供最佳可見度，從而增強(qiáng)了黑暗中駕駛的安全性。在路面無(弱)燈或多彎道的路況中，擴(kuò)大駕駛員的視野，在對(duì)面來車時(shí)提前提醒駕駛。自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)中有一個(gè)很重要的部分――操作檢測(cè)系統(tǒng)，它是用來實(shí)現(xiàn)前照燈照明方向自動(dòng)調(diào)整所必須的。早在2006年，這項(xiàng)技術(shù)已有專利[14]。
1.6.2汽車前照燈自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)
在夜晚行車時(shí)， 路況變化、裝載量的變化、制動(dòng)和加速控制等情況都會(huì)引起車身傾斜角度發(fā)生變化， 進(jìn)而使近光燈的光束傾角發(fā)生變化， 這樣很有可能會(huì)造成迎面來車的駕駛員視距喪失或者產(chǎn)生強(qiáng)烈眩目感， 產(chǎn)生安全隱患。汽車前照燈自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)就是解決這個(gè)問題的一項(xiàng)技術(shù)。該系統(tǒng)工作時(shí)， 會(huì)根據(jù)車輛負(fù)載的變化自動(dòng)調(diào)整HID前照燈的投射俯仰角度， 確保其投射高度在合適的范圍內(nèi)， 既達(dá)到良好的照明效果， 又不會(huì)對(duì)迎面車輛的駕駛員造成眩目， 有效地保障了行車的安全[15]。
為了保證夜間會(huì)車的安全,汽車前照燈必須具有正確的光束照射方位角。國標(biāo)GB 7258-2004機(jī)動(dòng)車安全運(yùn)行技術(shù)條件中規(guī)定:機(jī)動(dòng)車近光燈和左遠(yuǎn)光燈的光束水平照射方位角向左偏差不得大于58.4′,前照燈其余光束的水平照射方位角偏差不得大于2. 0°。前照燈光束照射方位角的檢測(cè)是汽車安全性能檢測(cè)的必檢項(xiàng)目之一，所以目前發(fā)展的汽車前照燈測(cè)量誤差修正系統(tǒng)[16]是必要而且重要的。這種技術(shù)可以大大保證光束照射方位角測(cè)量的準(zhǔn)確性，從而保證汽車行駛的安全性。
2 結(jié)語
在提倡安全節(jié)能的今天，汽車照明系統(tǒng)也到了安全節(jié)能的新時(shí)代，而且有了上述的發(fā)展。各種技術(shù)在照明系統(tǒng)中的應(yīng)用使照明系統(tǒng)日益完善。當(dāng)然，考慮到成本問題以及技術(shù)的成熟度問題，還是要有很多改進(jìn)才能將這些技術(shù)普及到中低檔汽車以及貨車和客車上，而為社會(huì)帶來更大利處。比如降低LED車燈的成本、解決LED自熱問題、提高自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)的技術(shù)和智能車燈的完善等這些問題都是未來需要解決的問題。但汽車照明系統(tǒng)越來越先進(jìn)、越來越安全環(huán)保節(jié)能、越來越人性化這是毋庸置疑的，安全節(jié)能這個(gè)趨勢(shì)是其發(fā)展的必然。
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