車輛安全系統

作者:Yuchi   |   2014 / 11 / 13

文章來源:股感知識庫   |   圖片來源:股感知識庫


在發展初期,汽車的研發重點放在機械的運行與控制上,但隨著技術進步,車輛性能、速度的增加,車輛的碰撞可能對人體造成的傷害越來越大,行車安全也逐漸受到重視。

人們對車輛安全的觀念一直在進化,最基本的遵守交通規則:不超速、不酒駕、保持車距等等基礎的安全駕駛觀念是駕駛人必須做到的自律,但往往我們無法控制其他駕駛人的行為,又或者因為人類視覺盲點限制、疲勞駕駛、駕駛者突然的身體不適、車子突發性的爆胎、故障等等因素造成難以避免的碰撞意外。使用者對行車安全的渴望成為促進汽車電子廠商研發的最佳催化劑,發展出現在市面上車款所搭載的各種汽車安全系統。

主動安全vs.被動安全

汽車安全系統根據是否為預防性質,分為主動安全與被動安全兩種。被動安全發展較早,主要在碰撞發生時,減緩駕駛人與乘客所受到的傷害,例如安全氣囊,但這並無法減少事故發生的機率,因此又發展出「預防」事故發生的主動安全系統,有效減少碰撞事故的發生。接下來透過具體了解這些安全系統的運作原理與可達到的防護效果來感覺其可能獲得的市場重視。

主動安全

預防危險發生的「主動安全」科技泛指在車輛意外發生之前,可以幫助駕駛人避免事故發生的車輛安全科技。其實「預防」的觀念並非創新,但隨著電子科技的進步及持續的觀念推廣,這樣的概念直到近年才得到較完整的實現。

在各種主動系統中,較早發展,目前已得到大量應用的是ABS防鎖死煞車系統、TCS循跡防滑控制系統及ESC電子車身穩定系統。

ABS防鎖死煞車系統

一般情況,在駕駛人踩煞車後,轉動中的車輪轉速會慢慢減低,但在緊急狀況時,駕駛人若瞬間強力踩煞車,很可能因為慣性法則造成車子持續前進,但車輪鎖死不動的情況,此時駕駛即使轉動方向盤,也無法有效控制車子。防鎖死煞車系統(Antilock Brake System, ABS)運用車輪感測器進行偵測,當偵測到輪胎鎖死時,會減少煞車的制動力,預防車輪鎖死,進而保持對車輛的操控,提高煞車時的安全性。1978年,Bosch首度將ABS應用在汽車上,經過這些年的發展,各家廠牌也都多有改良,例如VOLVO提供具有液壓煞車輔助與預警煞車功能的ABS系統,就是具備多項煞車功能的整合性產品。

TCS循跡防滑控制系統

循跡防滑控制系統(Traction Control System, TCS)是比ABS更進一步的裝置,在1986年由Bosch首度引入車內配備。ABS解決在煞車時造成的車輪空轉,而TCS則是特別著重於避免車輛起步或加速時易造成的打滑或車輪空轉。

同樣透過車輪速度感測器做監控,當車輛行經濕滑或其他特殊路面時,若發現車輪的轉速異常,TCS會改變引擎點火時間或控制供油系統來調節動力輸出,或針對該輪進行煞車減緩打滑,以維持車輛行進的軌跡,使其符合駕駛人的操作方向。

圖片來源:Bosch官網

ESC電子穩定控制系統

電子穩定控制系統(Electronic Stability Control, ESC)是比上述所提的ABS和TCS系統更細膩的控制系統,透過密集頻繁的偵測確認(1秒25次)與積極地介入分別控制每一個輪胎,讓車身在行駛時維持更穩定的狀態。

ESC運用方向盤轉角感測器(Steering Angle Sensor)偵測方向盤的轉動角度,當系統發現車輛無法做到充分轉彎時,系統可透過內側後輪煞車,達到輔助轉彎;再搭配使用偏航率感測器(Yaw Rate Sensor)偵測車輛的偏航情形。當系統發現偏航過度時,會使外側前輪煞車來抑制偏航過度。

因此當需要閃避障礙物的緊急狀況發生時,ESC可以協助閃避障礙物接著回到正軌,有效避免車體翻覆意外。


圖片來源:Bosch官網

從主動安全循序發展出的三項系統可感覺其運作過程除了加強駕駛人的車輛控制,更主動、自動進行車輛穩定作業,不單只是加入電子化更邁向智慧。

除此以外,往後陸續發展的適應性巡航系統、夜視系統、適應性頭燈系統、車道偏離警示系統及各國政策所大力推動的TPMS胎壓監測系統也都是屬於主動安全系統的範疇。各國車輛安全法規的推動,是安全系統的積極採用及與技術發展的最主要推動力。

各國車輛安全法規表格

被動安全

被動安全的觀念比主動安全來的要早,一般大眾都很熟悉,像安全帶與安全氣囊將乘客固定在位置上,車體潰縮區則是透過吸收碰撞力量,在車輛發生意外時,保護駕駛人及乘客的安全,減緩碰撞對肢體帶來的傷害。以下看看這幾項設計:

安全氣囊

安全氣囊的正式名稱是輔助約束系統(Supplement Restraint System, SRS),常被稱為Airbag。當車體感測到一定程度以上的撞擊發生時, ECU會立刻發出訊息,啟動安全氣囊的充氣裝置,讓安全氣囊可以瞬間膨脹達到保護作用,這一切過程只需費時0.03秒。

針對駕駛座、副駕駛座設計不同大小、形狀的安全氣囊,再加上前座膝部專用、側邊防護安全氣囊、氣簾,可能在一輛車裡的安全氣囊數可多達十個。再根據實際撞擊的來源方向以及力道,引發不同位置的安全氣囊做彈出保護。

預縮式安全帶

<>一般乘客並不會像賽車選手般對安全戰戰兢兢,無時無刻將安全帶束到最緊,但為了讓一般人乘客在緊急狀況發時生得到一定程度的保護,預縮式安全帶就得上場了。預縮式安全帶會在撞擊發生時會自動將乘員緊緊的綁在座位上,並且在撞擊發生後立刻適度地放鬆,避免過緊的安全帶束力對胸部造成傷害。精確且細微的動作與反應,兼顧了駕駛人的舒適與安全保護。

認識各種智慧主、被動安全系統的運作原理並了解其防護效能,可以讓駕駛人及其他乘客更充分運用其功能,再搭配正確的駕駛觀念,將能有效進一步提升行車安全。而隨著科技的進步,車輛安全科技也持續進化,除了上述系統外,目前最新正在積極發展的先進駕駛輔助系統(ADAS)更是市場焦點,下篇將介紹ADAS系統,看這整合多項功能的全面性系統如何運作並開啟無人駕駛的可能性。

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Yuchi
宅女一枚,放空時間和思考時間一樣多,相信知識的累積與連結可以帶來強大力量!
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