福特汽车新安全技术介绍?

福特汽车公司是世界上最大的汽车制造商之一,旗下品牌众多,汽车技术的研发更是首屈一指。在其发展过程中,公司一直非常重视汽车安全,开发了多种安全技术,以避免或减少乘员受伤。介绍了福特汽车公司的一些汽车安全技术,从中可以看出汽车安全技术的发展趋势。

1主动安全技术

主动安全系统是指通过提前采取预防措施来防止交通事故的安全系统。有望以最彻底的方式减少交通事故中的人员伤亡。这项技术是下一代汽车安全性的尖端技术之一。

1.1眼车科技

沃尔沃的EyeCar概念车可以使每一个驾驶员的眼睛处于相同的相对高度,确保道路和周围车道的一览无余,以及最佳的能见度。这项技术还可以提供特定的驾驶环境。

EyeCar概念车采用的新技术包括:

a)眼睛位置传感器可以确定驾驶员眼睛的位置,然后据此确定和调整座椅的位置;

b)电机自动将座椅提升至最佳高度,为驾驶员提供掌握路况的最佳视野;

c)电机自动调节方向盘、踏板、中控台甚至地板的高度,以提供尽可能舒适的驾驶位置;

d)一些创新设计,如重新排列的B柱,可以减少驾驶员视野中的“盲区”;

e)结构改进有助于将碰撞力拉离乘员,从而提高碰撞安全水平。

EyeCar通过使用电动座椅,自动将不同体型驾驶员的眼睛调节到同一高度,解决了视野问题。同时可以调节方向盘、刹车和油门踏板、地板和中控台,形成自己的自适应驾驶环境。同时,B柱经过重新设计,从驾驶员的视线中移除。因为汽车驾驶员接收到的90%以上的最关键信息,一般都是通过眼睛观察从车外获得的。因此,这种改进对汽车的安全性具有重要意义。

1.1.1眼睛位置传感器

沃尔沃EyeCar使用两种不同的技术来确定驾驶员的眼睛位置。第一种依靠人眼特有的反射率,第二种利用人体的含水量。

EyeCar的主控系统包括眼睛识别技术。其中,位于挡风玻璃上部装饰面板中的摄像机扫描驾驶员的座位区域,以找到代表驾驶员面部的图案,然后扫描驾驶员的面部,以确定其眼睛的位置,然后找出每只眼睛的中心。完成这三步不到1s。

摄像机的眼睛传感器和计算机将这些反射的位置与编程模板进行比较,并提升座椅,直到驾驶员处于最佳高度。然后调整制动踏板和油门踏板、转向柱、中控台和地板,使其与驾驶员座椅高度相匹配,形成适合个性化要求的驾驶环境。

该系统还允许驾驶员微调踏板和方向盘的位置,以获得最佳舒适性,并完全符合人体工程学。

第二种技术是在天花板上安装一个电容传感器来测量座位上方的电场。当一个人坐在驾驶座上时,人体的含水量会改变周围的电场。传感器通过测量这种变化来检测到驾驶员头部的距离。因为不同的人眼睛和头部之间的距离很小,所以可以通过调整座椅位置,使头部距离天花板7.62cm来获得最佳的观察位置。

EyeCar其他设施的设计也考虑了与这些新技术的互动。它将之前布置在仪表盘上的控制装置移到控制台上,通过方向盘按钮或根据人体工程学设计的语音指令进行控制。这意味着手臂较短的司机不再需要伸展手臂来操作空调或音频控制。安全带安装在座椅的靠背中,因此它可以在各种座椅高度下提供最佳的保护和舒适性。

1.1.2其他提高安全性的设计。

EyeCar眼睛位置固定系统能为各种体形的驾驶员提供最佳的前向视野和仪表板最佳视角。B柱的创新设计消除了横向视野的障碍。同时,它还提高了对侧翻和侧面碰撞的保护。由于座椅位置固定,其结构可以作为侧面冲击力的卸载通道,将冲击力导入车顶结构,避开乘员。

EyeCar其他元件的设计考虑了碰撞时的安全性。可调节踏板经过了重新设计,以减少正面碰撞时踏板束缚或脚踝从踏板上脱落造成的伤害。转向柱还可以在水平方向伸缩,增加了驾驶者的减速空间。

1.2 CamCar技术

林肯领航员汽车采用CamCar技术,有助于提高驾驶员的感知能力。多个铅笔大小的摄像头和三个可切换的视频显示屏为驾驶员提供前后视线,不仅可以方便停车时的操作,还可以提高拥挤交通中的驾驶安全性。

CamCar的技术特点包括:

a)安装在汽车两侧的前视摄像系统使驾驶员能够绕过大型车辆,提前看到隐蔽地点的汽车或行人。在典型的驾驶场景中,当在拥挤的交通中左转时,驾驶员可以更容易地看到对面的车辆。

b)横向后视摄像头提供了更宽的侧视图。摄像头的覆盖范围比传统后视镜更广,尤其是对于相邻车道。

c)安装在汽车后部并呈扇形排列的四个微型摄像机可以获得汽车后部的全景。图像是电子合成的,具有变焦和160广角能力。

d)“night eye”相机可以在汽车倒车时在低照度下工作,即使在接近黑暗的情况下,它也可以在汽车后面的近距离内提供小图像。

1.2.1车载显示屏

CamCar的仪表板配备了三个视频显示屏,一个中央显示屏和两个侧面附加显示屏。显示的图像可以根据具体情况而改变,从而为驾驶员提供最重要的信息。汽车的真实环境对显示屏提出了特殊的问题。传统的电视显示器太刺眼了。一些平板显示器在寒冷天气下无法满足要求,对视角过于敏感。为了解决这些问题,福特的研究人员推出了一种新的展示模式。这种无眩光薄显示屏具有响应速度快、无虚边、可从各个角度观看、允许温度变化范围极宽等优点。

1.2.2前向摄像系统

大多数人认为一般驾驶中的“盲点”是位于驾驶员左肩正后方侧车道的区域。但如果司机开在大货车或面包车后面,司机无法顾及的盲区就大很多。这个视线被挡住了,可能是严重的安全隐患。例如,司机可能看不到从路边下来的行人或从两边挤进来的车辆。在这种情况下左转可能是一次痛苦的经历。

CamCar摄像头系统使用两个铅笔大小的前向摄像头,安装在汽车的两侧,以提供障碍物周围的视图。覆盖角度可达22°,相当于300m距离116m宽视场。

仪表板上的两个额外的显示屏一般显示侧面的向后视图,但如果驾驶员想绕过障碍物并了解前方的情况,他可以按下一个按钮,将显示切换到两个前方摄像头拍摄的画面,这样驾驶员就可以在弯道周围看到前方的东西。

1.2.3增强侧视图

CamCar摄像机系统的第二部分由两个后向摄像机组成,它们持续提供相邻车道的后向视野。它的覆盖范围比传统的后视镜要广得多。这样司机就可以在变道前监控来车。这种后视几乎没有盲点。

后向摄像头和前向摄像头一样,有铅笔那么大,安装在车的侧面,类似于侧视镜。图像显示在仪表板中央显示屏的两个附加显示屏上。它的镜头可以提供更广阔的视野,而不会过多扭曲距离感。每侧摄像机的覆盖角度为49°。

1.2.4车辆后方全景

CamCar的后视功能通过安装在汽车后部的四个微型摄像头的精确设计得以增强。四个摄像头呈扇形展开,以四个独立的图像捕捉汽车后面广阔区域的路况。

这些图像被发送到一个复杂的计算机程序中进行比较和叠加,然后合成一个无缝的全景图。总覆盖角度可以达到160,比一般的后视镜要宽很多。

在特别长的车内,传统的后视镜可能会因为离后窗玻璃太远而产生“隧道错觉”。同样,现代汽车后排使用的深色隐私玻璃也影响后视镜的形象。全景摄像头成功解决了所有这些问题,但同时也损害了隐私玻璃固有的优势,有利于散热和保密。

1.2.5夜视摄像头

当CamCar的驾驶员打开倒车视野时,中央显示屏切换到NightEye弱光摄像头显示。这种摄像机可以在白天或极暗的光照下提供靠近汽车后部区域的详细图像,从而安全地操作汽车。这个夜眼视频图像比司机通过后窗看到的要详细得多。它使驾驶员能够估计与后保险杠附近物体的距离。与感应距离的停车辅助系统不同,这款摄像头可以显示障碍物。

所有这些技术和其他一些技术可以结合起来,为司机提供汽车及其周围风景的鸟瞰图。此外,研究人员还在探索应用于所有摄像机的创新性夜眼低照度技术,以彻底消除头灯和其他明亮光源造成的眩光。因此,高科技摄像机可能构成综合防撞系统的基础。

1.3传感车技术

在交通事故中,发生碰撞的行人占了很大比例。马自达SensorCar概念车使用的碰撞预警系统技术主要是为了减少追逐和伤害行人的事故,这对未来事故预防的进步具有重要意义。

SensorCar概念车采用的新技术包括:

a)安装在棚架上的激光雷达装置监测车前人员的动作,如果检测到有人走进车中线,就会点亮仪表盘上的警示灯,使前扬声器发声,甚至鸣喇叭;

b)安装在后保险杠中用于监测后方交通情况的传感器由计算机程序控制,以确定是否存在碰撞的可能性;

c)当追尾即将发生时,追尾预警系统启动安全带电动预紧器,自动收紧安全带,最大限度降低对系安全带乘员的伤害危险。该系统还会点亮仪表板上的警告图标,并通过后扬声器发出警报。

1.3.1行人安全

行人事故在交通事故中占很大比例。例如,在印度,行人死亡占交通死亡的40%以上,另外40%是其他非汽车(如自行车或轻骑)司机的死亡。在日本,行人死亡占交通事故死亡的28%,而自行车和摩托车骑手占另外的365,438+0%。事故分析表明,人车相撞事故的一个主要原因是驾驶员没有看到行驶方向的行人,或者看到行人时来不及刹车。

SensorCar采用的设计思路是为驾驶员提供预警,从而避免发生碰撞。马自达的SensOECar使用主动传感器来监控汽车前方的行人交通,当它检测到有人进入汽车的行驶路线时,它会发出警告,提醒司机采取必要的措施。

SensorCar使用安装在网格上的激光雷达设备来扫描汽车前面的行人。它发出一束光束,击中行人后反射回传感器,然后对反射波进行分析。

该系统可以检测到距离汽车45米的穿着黑色衣服的行人,穿着白色衣服的行人反射率更高,检测距离可以达到60米。它还可以将人与类似的无生命静态物体区分开来,如树木或电线杆。

如果系统确认行人将进入2米宽的汽车通道,并有发生事故的可能性,它将响汽车内的报警蜂鸣器,并打开仪表板上的警示灯。

如果汽车的速度和行人之间的距离表明需要紧急制动以避免碰撞,SensorCar也会鸣喇叭。

1.3.2防撞

在SensorCar的后保险杠上,每隔60mm安装两个传感器,持续监控周围的交通状况。像行人传感器一样,这种传感器也将其数据发送到一台特殊的计算机进行分析。电脑对比其他车的距离、接近角、速度,判断是否有与他们相撞的可能。

如果系统确认可能发生严重碰撞,可以通过后扬声器发出报警声,同时点亮警告图标,提醒驾驶员注意危险。

如果接近汽车的速度大到需要紧急制动,SensorCar就会判断即将发生碰撞。此时电动卷收器会立即收紧前排座椅腰部和肩部安全带,使驾驶员和前排乘客紧贴座椅靠背和头枕,减少被追尾时的向后移动距离。事故研究表明,当乘员头部与头枕的距离在10mm以内时,颈部受伤的可能性会大大降低。因为预张紧器是电动的,所以它可以自动复位以便重复使用。

此外,SensorCar还配备了自动头枕调节系统,利用乘员的重量将头枕调节到最佳位置。

行人报警器通过汽车的后扬声器发出警告声,向驾驶员指示危险的方向。

只要发动机在运转,无论汽车是静止还是行驶,该系统都可以工作。在交通繁忙的时候,汽车经常会首尾相接,因此消除误报警非常重要。比如有车从旁边车道追上来就不会发生追尾。虽然系统会密切监视这种情况,但除非认为事故必然会发生,否则不会启动安全响应。如果后面的车辆跟过来,做好突然加速的准备,第一时间挤进去。在这种情况下,可能会发生事故,此时,SensorCar安全系统将启动碰撞报警并打开肩带张紧电机。

2被动安全技术

根据公路交通安全管理局的估计,自20世纪80年代应用以来,安全气囊已经在美国挽救了数万人的生命。

福特汽车公司进一步扩展了被动安全的概念。

a)正在研究的发动机罩安全气囊是在初始碰撞中保护行人的一种方式。这种安全气囊可以为中等身高及以上的成人提供腿部和臀部保护,为身材矮小的成人和儿童提供胸部和头部保护;

b)前安全气囊可在挡风玻璃底部提供二次保护,有助于降低行人在初始碰撞中被甩在车内壁上的头部受伤风险;

c)研究人员发现,虽然铝和钢的性质不同,但通过采用适当的设计和技术,包括变形程度和参数吸收,可以实现与钢相同的耐撞性。减轻重量后,大型车辆与较小的汽车发生碰撞时会有更好的兼容性。

2.1外部安全气囊

福特汽车公司的行人安全车采用了两个新颖的安全气囊,可以在碰撞中保护行人。这两个气囊中的一个是机罩气囊;一个是前安全气囊。两者结合可以减少最常见的行人伤亡。

发动机罩安全气囊开始在保险杠上方和旁边展开。碰撞前由碰撞预警传感器激发,在50-75 ms内完成充气,充气后的气囊约为1371mm宽,558mm高,127mm厚。在前照灯之间展开,从保险杠的上表面向上延伸至发动机罩表面上方。安全气囊的折叠方式和截面设计保证了安全气囊在展开时能够符合汽车前端的轮廓。

如果没有安全气囊覆盖,格栅棚和发动机罩的下部区域可能会对中等身高或以上的成人和儿童造成胸部和头部伤害。

发动机罩气囊保持充气的时间可以达到几秒,而车内气囊保持充气的时间不超过100 ms..

发动机罩安全气囊还可以在特殊形式的车对车碰撞中为乘客提供保护。当汽车侧面被另一个部件撞击时,车内乘员的头部可能会被汽车引擎盖擦伤。此时,引擎盖安全气囊可以为这一危险部位提供缓冲。

前安全气囊系统的作用是提供二次碰撞保护,防止乘员被甩到引擎盖上后被挡风玻璃底部撞击。该系统包括两个安全气囊,每个从汽车的中心线延伸到一侧的a柱。每个前安全气囊宽约686mm,高305mm,厚127mm。在传感器检测到行人和保险杠之间的初始碰撞后,安全气囊被触发。

在行人翻转引擎盖滚向挡风玻璃的时间内,安全气囊充气大约需要100ms。充气后,两个安全气囊会沿着挡风玻璃下部完全覆盖左右a柱之间的整个车宽,不仅覆盖挡风玻璃底部,还会覆盖雨刮器摆轴、引擎盖支架等致命的“硬点”。但是,安全气囊不会完全挡住驾驶员的视线。

因为前气囊使用的碰撞传感器比较简单,所以预计会比引擎盖气囊更早投产。发动机罩气囊的碰撞警告检测相当复杂,正在进行广泛的研究,以确定启动两个气囊系统的最佳方式。

2.2使用铝,较轻的重量提供了与钢相同的结构强度。

福特P2000轻量化铝原型车的开发团队特意多做了几个底盘进行碰撞测试,验证安全性是否能达到预期。

福特工程师通过长期测试证明,只要采用适当的设计和制造工艺,铝就可以像钢一样满足联邦碰撞测试标准。

对新型P2000铝合金汽车的工程分析表明,它能够实现其安全目标。早期的1994铝合金车已经过测试,证明符合所有安全要求。在正面碰撞测试中,按照政府测试的要求,该车以56 km/h的速度与静态刚性护栏发生碰撞,结果显示1994铝合金车的耐撞性不亚于传统钢制车,在某些地方甚至优于传统钢制车,完全超过美国公路交通安全管理局的标准要求。

制造

在铝汽车的大规模生产中有许多重要问题需要解决。铝的质量强度比高,但延展性比钢差,不能使用点焊或其他方便连接的传统装配技术。

铝的合金种类很多。汽车设计师可以为特定的应用选择最好的材料。福特汽车公司的铝制汽车使用各种铝合金来提供所需的耐撞性、抗下垂性和可加工性。

需要进一步改进,以开发适合大规模生产铝制汽车的装配技术。事实上,到目前为止,所有的汽车制造商都只是在小批量生产铝汽车,有些铝汽车采用的是空间框架结构,不适合大批量生产。因此,未来对铝合金汽车的研究将集中在如何提高制造和装配技术上。福特汽车公司通过对一些选定产品(如铝发动机罩)的长期试验,确认铝可能成为制造汽车车身、车架和结构件的安全材料。

2.3捷豹艺术

捷豹全新的自适应约束技术系统(ARTS)使用一系列传感器来监测驾驶员的座椅位置、安全带的使用、前排乘客的质量和位置、碰撞发生时的碰撞强度和碰撞力的方向,然后根据具体的碰撞特征来调整每个前排乘客安全气囊的展开。该系统可以进一步减少因安全气囊展开不当造成的伤害,尤其是对较小的前排乘客。

其主要技术包括:

a)座椅滑轨中的电子传感器负责测量驾驶员座椅的前后位置;司机和前排乘客安全带扣内的传感器负责监测乘客是否系安全带;位于前横梁和汽车侧面的碰撞传感器测量碰撞的强度。对于副驾驶座位,还有一个质量传感器,用来监测座位上是否有人;

b)每个传感器将信息传递给系统的中央处理器,中央处理器控制安全带的预紧动作和两级前安全气囊的展开。能在10ms内反应;

c)根据碰撞强度和乘员数据,前安全气囊可以高能量或低能量展开;

d)副驾驶座位无人时,乘客安全气囊不会展开,以节省维修费用;

e)驾驶员安全气囊以星形折叠方式折叠,径向展开,进一步减少驾驶员靠近方向盘的伤害;

f)超声波传感器用于检测前排乘客的准确座位位置。如果前排乘客没有处于正常的乘坐位置,相应的安全气囊将被禁止展开,从而减少安全气囊造成的伤害。

2.4儿童安全

汽车的后搁板、天花板或地板上都有固定点,用来固定上系带或拉带,以限制儿童座椅的运动。

先进的连接系统可用于标准的儿童座椅,因此座椅框架可快速可靠地连接到汽车结构中的金属杆上。该系统可以提供极其可靠和方便的刚性固定点。

后排儿童安全座椅系统中的座椅安装和拆卸非常方便。安全座椅框架成为汽车结构的一部分,保证了儿童座椅的连接不会出现错误。

对于年龄太大不能使用婴儿座椅但又不能舒适使用成人腰肩式安全带的儿童,可以使用增高座椅,这样安全带更合适。

2.5防侧翻安全系统

防侧翻安全系统使用先进的侧气囊和传感器,防止乘客在侧翻事故中被甩出。这些侧安全气囊将从天花板上展开,覆盖大部分侧窗玻璃。当监测汽车侧倾率和加速度的传感器确认它很快就会翻车时,安全气囊就会被触发。新的安全气囊技术可以保持安全气囊充气6s,从而在漫长的翻车过程中提供持续的保护,安全气囊可以为前两排座椅的乘员提供覆盖保护。

2.6 AdvanceTrac系统

AdvanceTrac系统可以提高车辆在恶劣行驶条件下或驾驶员误判路况时的稳定性。该系统监测驾驶员的操作(如转向、油门和制动)以及相应的车辆响应(侧倾、横向加速轮速)。当检测到有失控的东西时,它会根据需要制动一个或多个车轮,以恢复控制。

3其他安全技术

3.1救援车技术

据统计,事故发生后,相关部门接到事故报告一般需要5分钟以上。研究表明,在碰撞发生后1分钟内,通过碰撞自动通知系统向相关部门发送报告,每年可以挽救多达3000条生命。

福特汽车公司的RescueCar技术可以在碰撞事故发生后立即向相关部门报告,并在前往现场的途中转发伤员的重要信息。

其主要技术包括:

A)RescueCar系统能在严重碰撞事故后自动呼叫事故救援调节中心,并基于全球定位卫星(GPS)数据报告汽车的准确位置;

b)救援人员在到达事故现场之前,获取了汽车乘员数量、乘坐位置、安全带使用情况、安全气囊展开情况等信息,以便做好相应准备;

c)车辆姿态(倾覆或侧翻)数据也提交给救援人员,为救援工作做准备;

d)关于碰撞力的数据和车内现场的照片可以使医疗救援人员对可能的伤害类型有所准备;

e)由于医院得到了事故报告,掌握了伤员人数,可以提前准备好合适的急救室,也为尽快开始合适的治疗争取了时间,从而挽救了生命。

如果RescueCar的事故分析和通讯装置能达到和安全气囊一样的普及程度,就能大大提高抢救伤者的速度和质量,每年挽救数万人的生命。同时,它自动提供的碰撞数据也可以帮助设计师在现实条件下设计出更安全的汽车。

3.1.1数据记录

当RescueCar检测到碰撞时,一系列数据记录器开始收集关于碰撞位置和程度的重要信息。然后通过手机网络将关键信息发送到紧急救援中心。

RescueCar由福特金牛座汽车改装而成,配备了福特汽车公司的个人安全系统。它包含一个传感器,可以测量碰撞的能量和方向,如正面、背面或侧面碰撞,这些都是确定受伤情况的重要因素。它可以记录力的方向,以获得事故的准确描述。

乘客的伤害与碰撞力的大小和方向密切相关。即使是修复受损汽车的专家,如果仅仅依靠汽车的结构损坏,也往往难以确定碰撞的方向。但是这个传感器系统可以及时将这个关键信息提供给救援中心。

RescueCar配备了微型摄像机,负责拍摄车内的事故现场,并发送到救援中心。这张黑白照片可以填补信息空白,为救援人员提供车上乘客数量、安全带使用情况及其在车内准确位置的准确数据。当救援人员不得不截车救伤者时,知道伤者的确切位置意义重大。

一组传感器,包括全球定位卫星(GPS)接收器,可以帮助引导救援人员到达事故现场。RescueCar可以广播事故发生后的确切位置、行驶方向甚至姿态,以便救援人员在到达现场前做好相应准备。

3.1.2呼救

RescueCar可以自动将与碰撞有关的所有数据发送到事故救援中心和当地创伤医疗中心,并在救援人员和伤员之间建立语言联系,以便救援人员在到达现场之前能够迅速做出反应并有时间做好准备。也有助于医院救护人员更快地对具体事故的典型伤情进行诊断和处理。

自动呼救功能优于现有的远程通讯系统,可以保证伤员不必等到有人发现事故后才能得到救助。这在农村或者晚上特别有用,将近一半的交通事故死亡都发生在这种情况下。现有的系统只有在安全气囊展开时才会被激活,而RescueCar系统可以在严重事故中被激活。

RescueCar系统可以通过车主的普通手机发送碰撞数据。医院和救援中心将通过调制解调器从普通电话线接收信息,然后在PC上显示事故相关信息。RescueCar也可以根据个人喜好设置,车主可以禁用自己不喜欢的功能。比如,如果你对隐私有顾虑,你可以关掉车里的摄像头。