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【测姿测向】汽车电子惯性器件解决方案(一)

新闻发布人:xzkj123 新闻发布时间:2010-09-14 22:26:24

汽车电子用加速度传感器汇总

加速度传感器由于在汽车工业中的广泛应用而发展最快,加速度传感器主要用于汽车安全气囊、防抱死系统、车身电子稳定系统、动力车身控制系统等安全性能方面。由于安全性越来越成为汽车制造商的卖点,这种附加系统也越来越多。

安全气囊

自20世纪70年代出现以来至今,安全气囊系统有了很大的发展,目前乘客/前排安全气囊已经在全球范围内成为新生产汽车的标准配置。根据市场报告,在一些新产品特性的推动下,如保护头部、胸部及膝盖的侧面气囊以及智能乘客检测系统等,到2010年,全球总的安全气囊应用数量将达到1.8亿个。为了达到政府或碰撞试验机构的最高安全性要求,当前高端汽车上用于探测碰撞的加速度传感器的数量已经达到6个,并且仍有增加趋势。而加速度传感器的设计者们也正在采用新材料及新技术来保持整个安全气囊系统的市场竞争力。

配备在汽车的安全气囊上用于碰撞检测。可以提供加速度计的厂商如下:

  • 美国飞思卡尔半导体
  • 英飞凌
  • ADI
  • VTI
  • Measurement Specialist


防抱死制动系统ABS

ABS是英文Antilock Braking System的缩写,意思是防抱死制动系统,它与传统的制动系统协同工作,是一种安全、有效的制动辅助系统。

它的主要作用是防止在制动过程中车轮抱死(即停止滚动),从而保证驾驶员在制动时还能控制方向,在某些情况下,如在湿滑路面上还能减小制动距离。对于未装备ABS的车辆,驾驶员可以通过点刹制动踏板人为地防止车轮抱死,但这对驾驶员的操作技能要求太高,一般人很难做到。

ABS系统通过电脑自动控制制动系统的油压,驾驶员只需踩住制动踏板不动,系统就能自动地快速地调节制动力,在获得最大制动效能的同时,防止车轮抱死。

汽车制动时,ABS通过安装在汽车上的车速传感器、减速传感器或各车轮上的轮速传感器,监测汽车的行驶速度、车轮的转速、加速度或减速度。微处理器根据这些传感器的信号,计算出汽车的瞬时滑移率和汽车加速或减速度是否达到控制门限值,以决定增大、保持或降低制动轮缸内制动液的制动压力,随即发出指令使执行机构及时调整制动压力,保持所有车轮有10%~15%的理想滑移率,即车轮始终维持在微弱滑移的状况下制动,防止车轮被完全制动抱死。

车身电子稳定系统(ESP)

车辆稳定系统是一种更为先进的车辆安全防护系统,据德国调查,加装车辆稳定系统可减少50%的车辆事故。很多人可能只知道名词,却并不了解其含义。而且由于不同车系的原故,名词也各有不同。

其实车辆稳定系统的核心是增加了一个惯性传感器,并且通过惯性传感器测量车辆回转的角速率和加速度或倾角。然后通过ECU对某个车轮发出控制指令,以保证正常的安全行驶。

车辆稳定系统有很多不同的叫法,其实质大同小异。主要有以下不同的名词:

ESP:Electronic Stability Program电子稳定程序。

ESC:Electronic Stability Control电子稳定程序控制系统。

VDC:Vehicle Dynamic Control车辆动态控制。

VSC:Vehicle Stability Control车身稳定性控制系统。

RSC:Roll Stability Control防侧翻稳定控制。

DSC:Dynamic Stability Control 动态稳定控制系统。

ESP以ABS制动防抱死系统为基础,通过外围的传感器收集方向盘的转动角度、侧向加速度等信息,这些信息经过微处理器加工,再由液压调节器向车轮制动器发出制动指令,来实现对侧滑的纠正。特别是在转弯时,即侧向力起作用时,ESP使车辆稳定并保持安全行驶。而ABS和TCS仅仅在纵方向上起作用。ESP不仅用到了ABS和TCS的所有部件,还包含了一个集成有侧向加速传感器的横摆角速度传感器和方向传感器。

ESC从功能上讲相当于ABS(防抱死刹车系统)、EBD(电子制动力分配)、TCS(牵引力控制系统)、AYC(主动偏转控制)等多种功能的集合,它能自动更正转向过度与转向不足,并能通过比较驾驶员行驶方向的意图与汽车的实际方向,使汽车保持在正确路线上行驶。当探测到偏差时,ESC对每个车轮进行独立制动,同时减少引擎扭矩,帮助驾驶员保持对汽车的控制。ESC实际上是一种可分别或同时制动四个车轮的制动系统,这是技术再高的驾驶者也做不到的。

VDC是在ABS和TCS的基础上,增加汽车转向行驶时横向摆动的角速度传感器,通过ECU控制内外、前后车轮的驱动力和制动力,确保汽车行驶的横向动力学稳定状态。VDC的开发成功使所有的工作状态下都能对驾驶员提供主动有效的行驶安全保证。该系统主要应用了车轮转速传感器、方向盘转角传感器、横摆角速度传感器、侧向加速度传感器、车轮位移传感器。

VSC会随时检测车辆的行驶状态,当车辆在转弯过程中处于转弯过度临界状况的时候,系统会自动降低发动机的动力输出,且前外侧车轮会刹车来产生一向外的力量,将车辆拉回正常的行驶状态;而如果车辆将要出现转向不足的情形的时候,也是降低发动机动力输出,根据转向不足的程度对后轮施加刹车,让车辆恢复正常的行驶路径。

RSC防翻滚稳定控制系统使用回转传感器,驾驶员进行急转弯或者快速转向时,以下操作会在瞬间完成:系统记录车辆倾斜角度变化的速度;根据此速度,计算倾斜的最终角度以确定翻滚的风险程度;若存在翻滚的危险,即激活制动系统以稳定车辆;从而为驾驶者赢得时间,以使其从容应对、处理险情。

DSC为加速防滑控制或循迹控制系统的进一步延伸, 能确保车子在转弯时仍能拥有最佳的循迹性, 以确保行车的稳定性, 该系统为了要使车子在转弯时仍有好的循迹性, 配有更先进的侦测及控制配备, 如有能侦测车轮转速外, 还有侦测方向盘转动的幅度 、车速、以及车子的侧向加速度, 根据以上所侦测到的资讯, 来判断车轮在转弯过程中是否打滑的危险, 如果会有打滑的危险或已经打滑, 则电脑马上会命令制动油压控制系统将打滑的车轮进行适当的制动作用, 或者是以减少喷油量、延迟点火的方式来降低引擎力量的输出, 达到了轮胎在各种行驶条件下防止打滑的现象, 进而使车辆无论在起动加速、再加速、转弯等过程都能获得好的循迹性。

从上可以看出,这些系统除了已有的转速传感器和方向盘转角传感器外,均需要一个能测量车体回转的传感器来测量回转的角速度或角速率,有些还要补充测量车辆的横向及纵向线加速度。这就引出了惯性传感器的问题。

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图1所示为汽车ESP的构成示意图,其电子部件主要包括电子控制单元(ECU)、方向盘传感器、纵向加速度传感器、横向加速度传感器、横摆角速度传感器、轮速传感器等。

MEMS技术(微机电加工系统)的发展,尤其是它的高性价比给车辆稳定系统带来了可能和实现。西安中星测控有限公司利用先进的MEMS技术,根据国内外厂商的要求研发了两款针对车辆稳定控制的车用陀螺和稳定器,以满足不同客户的需求。

CS-ARAS内含一个角速率陀螺和一个线加速度,可以同时测量车体回转角速率和横向或纵向线加速度(根据安装方向)。

CS-A2LAS稳定器内含一个角速率传感器和两轴线加速度传感器,可以同时测量横向或纵向加速度及车体回转的角速度,并且取得了三个国家专利,产品出口芬兰、意大利和以色列。

在汽车行驶过程中,因外界干扰,比如行人、车辆或环境等突然变化,驾驶员采取一些紧急避让措施,使汽车进入不稳定行驶状态,即出现偏离预定行驶路线或翻转趋势等危险状态。装置ESP的汽车能在极短的几毫秒时间内,识别并判定出这种汽车不稳定的行驶趋势,通过智能化的电子控制方案,让汽车的驱动传动系统和制动系统产生准确响应,及时恰当地消除汽车这些不稳定的行驶趋势,使汽车保持行驶路线和预防翻滚,避免交通事故的发生。

ESP系统是汽车主动安全措施的巨大突破,它通过控制事故发生的可能性来实现安全行车,使汽车在极其恶劣的行车环境中确保行驶的稳定性和安全性。

动力车身控制系统(Dynamic Body Control)

对于多用途运动车(SUV)和其他质心较高的汽车,动力车身控制系统可最大程度地提高转向稳定能力,同时汽车行驶舒适感增强。在汽车越野行驶时,车桥通过相互配合来获得更好的牵引性能。动力车身控制系统使用1~2个主动式平衡杆模块,通过对平衡杆施加可调节的预加载荷来防止汽车转弯时发生左右摇晃。当汽车车身要发生倾斜时,加速度计监测到汽车侧滑倾向,将信号传到控制系统ECU,ECU指令向平衡杆执行器通入压力油,压力油产生力的大小根据加速度计监测到的汽车横向加速度大小和汽车产生摇晃的时间来确定。

湖北天门信正科技依靠多年的行业积累,已经与国内外知名惯性传感生产企业建立良好的合作关系,立足国内,为国内用户提供高性价比的汽车电子惯性传感器产品。包括MEMS加速度计、MEMS陀螺仪、惯性测量单元、倾角传感器等。

下面是可以提供的部分产品列表,供客户查询:

(欢迎行业内人士来电索取详细资料)

  • 美国飞思卡尔半导体汽车用加速度传感器系列产品
  • 英飞凌系列产品
  • ADI系列产品
  • VTI汽车专用加速度计系列产品
  • MEAS系列碰撞测试加速度计产品
  • 德国Sherbrone Schaevitz系列产品

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