奔馳S級(jí)預(yù)安全系統(tǒng)增強(qiáng)版介紹

◆文/福建 林宇清

一、概述

乘員預(yù)安全系統(tǒng)增強(qiáng)版(PRE-SAFEPLUS)如圖1所示，可提前識(shí)別危急行駛狀況，在必要時(shí)啟用安全系統(tǒng)作為預(yù)防性措施，降低車輛乘員傷害的風(fēng)險(xiǎn)。為此，預(yù)安全系統(tǒng)不斷評(píng)估來自ESP系統(tǒng)和制動(dòng)輔助系統(tǒng)增強(qiáng)型(BASPLUS)等系統(tǒng)的傳感器數(shù)據(jù)，并因此檢測(cè)過度轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)向不足或緊急制動(dòng)等現(xiàn)象。如果識(shí)別到緊急行駛狀況，那么該系統(tǒng)就會(huì)在幾分之1秒內(nèi)啟動(dòng)相應(yīng)措施，這些措施可使安全帶和氣囊在發(fā)生碰撞時(shí)提供其最佳保護(hù)效果。

圖1 PRE-SAFE功能

二、部件概覽

預(yù)安全系統(tǒng)(PRE-SAFE)能夠在即將發(fā)生追尾的情況下預(yù)先為乘員提供保護(hù)，該功能由電控車輛穩(wěn)定行駛系統(tǒng)(ESP)控制單元啟用，為了更好的了解該功能，為便于了解，首先介紹該系統(tǒng)涉及的主要部件。

1.ESP控制單元

ESP控制單元(圖2)該控制單元位于發(fā)動(dòng)機(jī)艙的左側(cè),控制自適應(yīng)制動(dòng)、電控穩(wěn)定程序(ESP)、電子制動(dòng)力分配(EBD)、防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)、防加速打滑控制(ASR)、制動(dòng)輔助系統(tǒng)(BAS)等功能。它實(shí)際是一種牽引力控制系統(tǒng),通過分析各傳感器(如:輪速傳感器)的信號(hào)，然后向ABS、ASR等發(fā)出糾偏指令，維持車輛動(dòng)態(tài)平衡,確保在各種狀況下保持最佳的穩(wěn)定性。在轉(zhuǎn)向或不足過度的情形下，穩(wěn)定效果更加明顯，如后驅(qū)汽車出現(xiàn)轉(zhuǎn)向過多時(shí)，后輪容易失控而甩尾，ESP便會(huì)通過慢剎外側(cè)的前輪的方式來穩(wěn)定車輛，從而校正行駛方向。

圖2 ESP控制單元

2.電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)

電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(圖3)位于底盤處，由齒輪齒條式轉(zhuǎn)向機(jī)、扭矩傳感器(A91b1)、電子促動(dòng)馬達(dá)(A91m1)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)控制單元(N68)組成。其中，N68是CAN網(wǎng)絡(luò)用戶，讀取A91b1和CAN信號(hào)，然后據(jù)此促動(dòng)A91m1，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力功能。

3.儀表盤

儀表盤(圖4)通過CAN網(wǎng)絡(luò)通信，將其他控制單元傳來的信息通過多功能顯示屏顯示相應(yīng)的指示燈和提示或警告信息，必要時(shí)還會(huì)通過揚(yáng)聲器提醒駕駛員。

圖3 電動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)

圖4 儀表盤

4.發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元

發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(圖5)位于發(fā)動(dòng)機(jī)艙的駕駛員側(cè)，讀取各傳感器的信號(hào)，控制發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)工況，并通過CAN網(wǎng)絡(luò)與外界通信。

圖5 發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元

5.轉(zhuǎn)向柱控制單元

轉(zhuǎn)向柱控制單元(圖6)讀取集成的各開關(guān)和轉(zhuǎn)向角傳感器的信號(hào)，并通過FlexRay總線接收和傳送CAN信息。

圖6 轉(zhuǎn)向柱模塊

6.雷達(dá)傳感器

雷達(dá)傳感器分別為位于前保險(xiǎn)杠上的近距雷達(dá)傳感器B29/2、B29/3和散熱器前部的遠(yuǎn)距雷達(dá)傳感器B29，3個(gè)傳感器能夠相互獨(dú)立地測(cè)量各物體(例如車輛)的距離和速度，然后將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)(圖7、圖8)傳送至雷達(dá)傳感器控制單元。其中B29/2、B29/3根據(jù)短脈沖原理檢測(cè)近距離區(qū)域內(nèi)的物體,最大檢測(cè)范圍為30m；B29根據(jù)脈沖調(diào)制多普勒雷達(dá)概念工作,監(jiān)測(cè)車輛前方200m范圍內(nèi)的物體。

圖7 前雷達(dá)傳感器

圖8 雷達(dá)傳感器位置

7.雷達(dá)傳感器控制單元

雷達(dá)傳感器控制單元(圖9)位于行李箱內(nèi)左側(cè)壁上，是近距離和遠(yuǎn)距離雷達(dá)以及A40/13的物體和車道數(shù)據(jù)的評(píng)估和運(yùn)算單元。

圖9 雷達(dá)傳感器控制單元

8.碰撞預(yù)防輔助系統(tǒng)控制單元

A90-碰撞預(yù)防輔助系統(tǒng)控制單元(圖10)位于散熱器中間，集成了雷達(dá)傳感器和控制單元，雷達(dá)傳感器基于25GHz脈沖多普勒原理工作，用于獨(dú)立測(cè)量車距和車速，探測(cè)范圍為0至80m,探測(cè)角度為30°±8°；控制單元收讀取傳感器及其他控制單元傳來的信息，綜合評(píng)估碰撞風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，然后輸出視覺和聲訊警告信息的請(qǐng)求，必要時(shí)啟用預(yù)防性安全系統(tǒng)措施的要求。

圖10 A90位置

三、功能介紹

為更好的理解PRESAFEPLUS功能，借助相應(yīng)的原理圖來進(jìn)一步說明，在圖11中CAN總線和LIN總線都具有雙向性,即能傳輸又能接收信息。N73作為中央網(wǎng)關(guān)構(gòu)成了不同CAN網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)接口，即不同CAN網(wǎng)絡(luò)之間的通信需要借助N73來確定信號(hào)優(yōu)先權(quán)和轉(zhuǎn)換為CAN信號(hào)類型。這樣，該系統(tǒng)可通過以下幾個(gè)方面進(jìn)行了解:

1.感測(cè)車輛狀態(tài)功能

ESP控制單元(圖11)不僅評(píng)估車輪轉(zhuǎn)速、車輛的自然動(dòng)態(tài)(橫向加速度和縱向加速度)、轉(zhuǎn)向角的變化來確定車輛的當(dāng)前狀態(tài)，而且還評(píng)估來自不同駕駛輔助系統(tǒng)的“自動(dòng)制動(dòng)”信號(hào)和對(duì)面物體的相對(duì)速度信號(hào)，據(jù)此確定是否觸發(fā)PRESAFE功能。對(duì)于裝配駕駛輔助組件增強(qiáng)版(代碼P20的車輛，雷達(dá)傳感器控制單元通過懸掛系統(tǒng)FlexRay將“自動(dòng)制動(dòng)”信號(hào)或相對(duì)速度傳輸?shù)紼SP控制單元；對(duì)于裝配碰撞預(yù)防輔助系統(tǒng)增強(qiáng)版(代碼258)的車輛，碰撞預(yù)防輔助控制器單元通過外圍設(shè)備控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)、電子點(diǎn)火開關(guān)和懸掛系統(tǒng)FlexRay將“自動(dòng)制動(dòng)”信號(hào)傳輸?shù)紼SP控制單元。

在下列情況下ESP觸發(fā)預(yù)防性安全系統(tǒng)：

(1)緊急制動(dòng)，駕駛員快速踩下制動(dòng)踏板，表示驚慌下的反應(yīng)。

(2)完全制動(dòng)，駕駛員的減速請(qǐng)求大大高于物理上可能的車輛減速(如水路打滑、結(jié)冰或下雪)，防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)做出強(qiáng)力制動(dòng)干預(yù)。

(3)嚴(yán)重轉(zhuǎn)向過度，車尾急甩，并且ESP控制單元做出強(qiáng)力穩(wěn)定性干預(yù)。

(4)嚴(yán)重的轉(zhuǎn)向不足，車輛在前輪處產(chǎn)生一定時(shí)間的推力，ESP控制單元進(jìn)行強(qiáng)烈的穩(wěn)定性干預(yù)。

(5)側(cè)風(fēng)穩(wěn)定技術(shù)，從特定車道漂移，與強(qiáng)ESP?穩(wěn)定干預(yù)相關(guān)。

圖11 通信框圖

(6)緊急轉(zhuǎn)向移動(dòng)：車輛在高速行駛時(shí)的快速轉(zhuǎn)向移動(dòng)，表示駕駛員驚慌下的反應(yīng)，暗示駕駛員沒有能力處理該狀況。

(7)二次事故，一次事故后引發(fā)的其他事故。

此外，在裝配駕駛輔助組件(代碼23P)或駕駛輔助組件增強(qiáng)版(代碼P20)或主動(dòng)制動(dòng)輔助(代碼258)的車輛中，ESP控制單元還將觸發(fā)以下功能：

(1)通過BASPLUS(制動(dòng)輔助系統(tǒng)增強(qiáng)版)進(jìn)行強(qiáng)力制動(dòng)支持，駕駛員在雷達(dá)支持的周圍環(huán)境評(píng)估基礎(chǔ)上發(fā)起強(qiáng)力制動(dòng)支持申請(qǐng)，應(yīng)對(duì)識(shí)別到的縱向碰撞危險(xiǎn)。

(2)通過PRE-SAFE制動(dòng)功能進(jìn)行自動(dòng)制動(dòng)，在雷達(dá)輔助的周圍環(huán)境評(píng)估基礎(chǔ)上，當(dāng)識(shí)別到線性交通流中存在碰撞風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，通過PRE-SAFE制動(dòng)功能進(jìn)行車輛減速。

(3)盲點(diǎn)輔助系統(tǒng)的自動(dòng)路線校正，在雷達(dá)輔助的周圍環(huán)境評(píng)估基礎(chǔ)上，當(dāng)盲點(diǎn)區(qū)域中出現(xiàn)車輛發(fā)生側(cè)向碰撞的風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，通過制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行重要的路線校正干預(yù)。

(4)在前面/后面/側(cè)面碰撞物體檢測(cè)，在雷達(dá)輔助的周圍環(huán)境評(píng)估基礎(chǔ)上，識(shí)別即將發(fā)生的碰撞情形。

ESP控制單元根據(jù)ESP模式和變速器模式的變化來修改PRE-SAFE功能的觸發(fā)閾值，為此，主機(jī)通過用戶界面控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(CAN)、電子點(diǎn)火開關(guān)和底盤FlexRay將選定的ESP模式和變速器模式請(qǐng)求發(fā)送至ESP控制單元。

圖12 ESP通信

2.前部可逆安全帶拉緊器

在危險(xiǎn)情況下，可逆式安全帶緊急拉緊器(圖13)通過電機(jī)收緊安全帶的方式減少安全帶松弛。為了優(yōu)化傳統(tǒng)防護(hù)裝置的保護(hù)效果，駕駛員和前排乘客被固定在座椅中。根據(jù)情況，安全帶以不同的力量或速度被張緊。在采用PRE-SAFE措施后，安全帶帶身會(huì)再次變得松弛(除非發(fā)生翻滾現(xiàn)象)。

ESP控制單元將有關(guān)PRE-SAFE狀態(tài)和等級(jí)的信息通過底盤FlexRay、電子點(diǎn)火開關(guān)和用戶界面控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(CAN)發(fā)送至可逆式安全帶緊急收緊器。輔助防護(hù)系統(tǒng)控制單元將碰撞信號(hào)(發(fā)生翻滾事故時(shí))通過用戶界面控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至可逆式安全帶緊急收緊器。為拉緊座椅安全帶，相應(yīng)的緊急拉緊器會(huì)促動(dòng)集成式馬達(dá)。

圖13 可逆式安全帶緊急拉緊器

3.安全帶調(diào)節(jié)

圖14 安全帶調(diào)節(jié)

安全帶調(diào)節(jié)功能(圖14)通過電機(jī)收緊安全帶的方式減小前排座椅和后排外側(cè)座椅安全帶存在的松弛度，并在安全帶鎖舌插入相應(yīng)的安全帶鎖扣時(shí)被觸發(fā)。安全帶鎖銷插入鎖扣的情況通過相應(yīng)座椅安全帶鎖扣開關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行記錄。輔助防護(hù)裝置控制單元直接讀取各安全帶鎖扣開關(guān)的狀態(tài)，并通過用戶界面控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)將其發(fā)送至雙向安全帶緊急拉緊器。為拉緊座椅安全帶，相應(yīng)的拉緊器會(huì)促動(dòng)集成式馬達(dá)，這會(huì)以恒定的速度張緊安全帶，直至安全帶松弛度減小。

4.關(guān)閉側(cè)窗

關(guān)閉側(cè)窗時(shí)留有一點(diǎn)縫隙，確保在發(fā)生潛在事故情況下其他物體不能進(jìn)入車內(nèi)以及車內(nèi)乘員的肢體(例如手臂)不能伸出車外，這還可以快速驅(qū)散高溫熔化技術(shù)防護(hù)裝置產(chǎn)生的煙霧顆粒。ESP控制單元通過底盤FlexRay、電子點(diǎn)火開關(guān)和車內(nèi)控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)將PRE-SAFE狀態(tài)的相關(guān)信息和調(diào)節(jié)請(qǐng)求發(fā)送至左前車門控制單元、右前車門控制單元、左后車門控制單元、右后車門控制單元等四個(gè)控制單元。

在使用PRE-SAFE關(guān)閉側(cè)窗時(shí)自動(dòng)防夾功能啟用，任何已啟用的自動(dòng)開啟或手動(dòng)設(shè)置都將中斷。此外，如有必要，關(guān)閉過程可反向操作。PRE-SAFE設(shè)置會(huì)持續(xù)著，直至側(cè)窗到達(dá)預(yù)防性安全系統(tǒng)位置和發(fā)生碰撞。

5.關(guān)閉全景式滑動(dòng)天窗

在采取PRE-SAFE措施前，如果天窗已沿升起方向打開，那么它將由PRE-SAFE完全關(guān)閉；如果天窗沿著滑動(dòng)方向打開，那么天窗會(huì)關(guān)閉并留有一定縫隙。這不僅可以確保在發(fā)生潛在事故時(shí)其他物體不會(huì)進(jìn)入車內(nèi)，車內(nèi)駕駛員和乘客的肢體(例如手臂)也不會(huì)伸出車外，還可以快速驅(qū)散防護(hù)裝置產(chǎn)生的煙霧顆粒。

ESP控制單元將有關(guān)PRESAFE狀態(tài)的信息和調(diào)節(jié)請(qǐng)求通過底盤FlexRay、電子點(diǎn)火開關(guān)和車內(nèi)控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至全景式滑動(dòng)天窗控制單元。在天窗關(guān)閉時(shí)，自動(dòng)防夾功能啟用，任何已啟用的自動(dòng)移動(dòng)或手動(dòng)設(shè)置都將中斷。在必要情況下，關(guān)閉過程可逆向操作。

6.顯示故障信息

如果可逆式安全帶收緊器或檢測(cè)到故障，那么儀表盤將顯示適當(dāng)?shù)男畔?。PRE-SAFE的其他部件的故障不作為該系統(tǒng)的故障顯示。雙向安全帶緊急拉緊器通過用戶界面控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)將顯示故障信息的請(qǐng)求發(fā)送至儀表盤。

7.終止預(yù)安全系統(tǒng)功能

一旦當(dāng)前形勢(shì)被評(píng)估為不再危險(xiǎn)且車輛減速度小于0.3g，那么PRE-SAFE停用。為此，ESP控制單元從底盤FlexRay獲取有關(guān)PRE-SAFE狀態(tài)的信息。

如果尚未達(dá)到PRE-SAFE位置，則前排乘客座椅的調(diào)節(jié)會(huì)被取消。關(guān)閉側(cè)車窗或天窗(代碼413)不會(huì)被取消。在到達(dá)預(yù)防性安全系統(tǒng)位置前，自動(dòng)關(guān)閉功能繼續(xù)工作。