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汽車(chē)走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)，安全愈加顯的重要。駕乘人員的安全和所用車(chē)輛的電子系統(tǒng)是否先進(jìn)密切相關(guān)。安全氣囊ABS（Anti-lock Break system）系統(tǒng)已是大家十分熟悉的常規(guī)安全保護(hù)系統(tǒng)。車(chē)輛穩(wěn)定系統(tǒng)是一種更為先進(jìn)的車(chē)輛安全防護(hù)系統(tǒng)，據(jù)德國(guó)調(diào)查，加裝車(chē)輛穩(wěn)定系統(tǒng)可減少50%的車(chē)輛事故。很多人可能只知道名詞，卻并不了解其含義。而且由于不同車(chē)系的原故，名詞也各有不同。 其實(shí)車(chē)輛穩(wěn)定系統(tǒng)的核心是增加了一個(gè)慣性傳感器，并且通過(guò)慣性傳感器測(cè)量車(chē)輛回轉(zhuǎn)的角速率和加速度或傾角。然后通過(guò)ECU對(duì)某個(gè)車(chē)輪發(fā)出控制指令，以保證正常的安全行駛。 車(chē)輛穩(wěn)定系統(tǒng)有很多不同的叫法，其實(shí)質(zhì)大同小異。主要有以下不同的名詞： ESP：Electronic Stability Program電子穩(wěn)定程序。 ESC：Electronic Stability Control電子穩(wěn)定程序控制系統(tǒng)。 VDC：Vehicle Dynamic Control車(chē)輛動(dòng)態(tài)控制。 VSC：Vehicle Stability Control車(chē)身穩(wěn)定性控制系統(tǒng)。 RSC：Roll Stability Control防側(cè)翻穩(wěn)定控制。 DSC：Dynamic Stability Control 動(dòng)態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)。 ESP以ABS制動(dòng)防抱死系統(tǒng)為基礎(chǔ)，通過(guò)外圍的傳感器收集方向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度、側(cè)向加速度等信息，這些信息經(jīng)過(guò)微處理器加工，再由液壓調(diào)節(jié)器向車(chē)輪制動(dòng)器發(fā)出制動(dòng)指令，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)側(cè)滑的糾正。特別是在轉(zhuǎn)彎時(shí)，即側(cè)向力起作用時(shí)，ESP使車(chē)輛穩(wěn)定并保持安全行駛。而ABS和TCS僅僅在縱方向上起作用。ESP 不僅用到了ABS和TCS的所有部件，還包含了一個(gè)集成有側(cè)向加速傳感器的橫擺角速度傳感器和方向傳感器。 ESC從功能上講相當(dāng)于ABS(防抱死剎車(chē)系統(tǒng))、EBD(電子制動(dòng)力分配)、TCS(牽引力控制系統(tǒng))、AYC(主動(dòng)偏轉(zhuǎn)控制)等多種功能的集合，它能自動(dòng)更正轉(zhuǎn)向過(guò)度與轉(zhuǎn)向不足，并能通過(guò)比較駕駛員行駛方向的意圖與汽車(chē)的實(shí)際方向，使汽車(chē)保持在正確路線上行駛。當(dāng)探測(cè)到偏差時(shí)，ESC對(duì)每個(gè)車(chē)輪進(jìn)行獨(dú)立制動(dòng)，同時(shí)減少引擎扭矩，幫助駕駛員保持對(duì)汽車(chē)的控制。ESC實(shí)際上是一種可分別或同時(shí)制動(dòng)四個(gè)車(chē)輪的制動(dòng)系統(tǒng)，這是技術(shù)再高的駕駛者也做不到的。 VDC是在ABS和TCS的基礎(chǔ)上，增加汽車(chē)轉(zhuǎn)向行駛時(shí)橫向擺動(dòng)的角速度傳感器，通過(guò)ECU控制內(nèi)外、前后車(chē)輪的驅(qū)動(dòng)力和制動(dòng)力，確保汽車(chē)行駛的橫向動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定狀態(tài)。VDC的開(kāi)發(fā)成功使所有的工作狀態(tài)下都能對(duì)駕駛員提供主動(dòng)有效的行駛安全保證。該系統(tǒng)主要應(yīng)用了車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器、方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器、橫擺角速度傳感器、側(cè)向加速度傳感器、車(chē)輪位移傳感器。 VSC會(huì)隨時(shí)檢測(cè)車(chē)輛的行駛狀態(tài)，當(dāng)車(chē)輛在轉(zhuǎn)彎過(guò)程中處于轉(zhuǎn)彎過(guò)度臨界狀況的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出，且前外側(cè)車(chē)輪會(huì)剎車(chē)來(lái)產(chǎn)生一向外的力量，將車(chē)輛拉回正常的行駛狀態(tài)；而如果車(chē)輛將要出現(xiàn)轉(zhuǎn)向不足的情形的時(shí)候，也是降低發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出，根據(jù)轉(zhuǎn)向不足的程度對(duì)后輪施加剎車(chē)，讓車(chē)輛恢復(fù)正常的行駛路徑。 RSC防翻滾穩(wěn)定控制系統(tǒng)使用回轉(zhuǎn)傳感器，駕駛員進(jìn)行急轉(zhuǎn)彎或者快速轉(zhuǎn)向時(shí)，以下操作會(huì)在瞬間完成：系統(tǒng)記錄車(chē)輛傾斜角度變化的速度；根據(jù)此速度，計(jì)算傾斜的最終角度以確定翻滾的風(fēng)險(xiǎn)程度；若存在翻滾的危險(xiǎn)，即激活制動(dòng)系統(tǒng)以穩(wěn)定車(chē)輛；從而為駕駛者贏得時(shí)間，以使其從容應(yīng)對(duì)、處理險(xiǎn)情。 DSC為加速防滑控制或循跡控制系統(tǒng)的進(jìn)一步延伸, 能確保車(chē)子在轉(zhuǎn)彎時(shí)仍能擁有最佳的循跡性, 以確保行車(chē)的穩(wěn)定性, 該系統(tǒng)為了要使車(chē)子在轉(zhuǎn)彎時(shí)仍有好的循跡性, 配有更先進(jìn)的偵測(cè)及控制配備, 如有能偵測(cè)車(chē)輪轉(zhuǎn)速外, 還有偵測(cè)方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的幅度、車(chē)速、以及車(chē)子的側(cè)向加速度, 根據(jù)以上所偵測(cè)到的資訊, 來(lái)判斷車(chē)輪在轉(zhuǎn)彎過(guò)程中是否打滑的危險(xiǎn), 如果會(huì)有打滑的危險(xiǎn) 或已經(jīng)打滑, 則電腦馬上會(huì)命令制動(dòng)油壓控制系統(tǒng)將打滑的車(chē)輪進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹苿?dòng)作用, 或著是以減少?lài)娪土俊⒀舆t點(diǎn)火的方式來(lái)降低引擎力量的輸出, 達(dá)到了輪胎在各種行駛條件下防止打滑的現(xiàn)象, 進(jìn)而使車(chē)輛無(wú)論在起動(dòng)加速、再加速、轉(zhuǎn)彎等過(guò)程都能獲得好的循跡性。 從上可以看出，這些系統(tǒng)除了已有的轉(zhuǎn)速傳感器和方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器外，均需要一個(gè)能測(cè)量車(chē)體回轉(zhuǎn)的傳感器來(lái)測(cè)量回轉(zhuǎn)的角速度或角速率，有些還要補(bǔ)充測(cè)量車(chē)輛的橫向及縱向線加速度。這就引出了慣性傳感器的問(wèn)題。 MEMS技術(shù)（微機(jī)電加工系統(tǒng)）的發(fā)展，尤其是它的高性?xún)r(jià)比給車(chē)輛穩(wěn)定系統(tǒng)帶來(lái)了可能和實(shí)現(xiàn)。西安中星測(cè)控有限公司利用先進(jìn)的MEMS技術(shù)，根據(jù)國(guó)內(nèi)外廠商的要求研發(fā)了兩款針對(duì)車(chē)輛穩(wěn)定控制的車(chē)用陀螺和穩(wěn)定器，以滿(mǎn)足不同客戶(hù)的需求。CS-ARAS內(nèi)含一個(gè)角速率陀螺和一個(gè)線加速度，可以同時(shí)測(cè)量車(chē)體回轉(zhuǎn)角速率和橫向或縱向線加速度（根據(jù)安裝方向）。CS-A2LAS穩(wěn)定器內(nèi)含一個(gè)角速率傳感器和兩軸線加速度傳感器，可以同時(shí)測(cè)量橫向或縱向加速度及車(chē)體回轉(zhuǎn)的角速度，并且取得了三個(gè)國(guó)家專(zhuān)利，產(chǎn)品出口芬蘭、意大利和以色列。 CS-ARAS系列車(chē)用慣性傳感器是西安中星測(cè)控有限公司自主研制的，用于測(cè)量角速率和加速度。CS-ARAS系列車(chē)用陀螺儀屬于低精度陀螺儀和加速度計(jì)的一種。主要用于高可靠性的汽車(chē)電子，也可用于天線穩(wěn)定﹑攝像﹑機(jī)器人等系統(tǒng)。 CS-ARAS系列車(chē)用傳感器的角速率陀螺儀依據(jù)諧振器陀螺原理工作。兩個(gè)多晶硅敏感結(jié)構(gòu)，每一個(gè)含有一個(gè)高頻振動(dòng)的框架，這個(gè)框架被靜電式地驅(qū)動(dòng)而諧振，形成了必要的速度元件。框架的兩個(gè)外端組成一個(gè)電容敏感結(jié)構(gòu)，以敏感有角速率時(shí)產(chǎn)生的科里奧利運(yùn)動(dòng)并產(chǎn)生電信號(hào)，該電信號(hào)被輸送到放大級(jí)和解調(diào)級(jí)，從而輸出正比于角速率的電信號(hào)。 CS-ARAS系列車(chē)用傳感器的加速度計(jì)是建造在硅晶片頂部的表面MEMS多晶硅結(jié)構(gòu)。多晶硅簧片懸浮在晶片表面的結(jié)構(gòu)，并提供一個(gè)克服加速度感應(yīng)力的阻力。用包含兩個(gè)獨(dú)立的固定板和一個(gè)與運(yùn)動(dòng)質(zhì)塊相連的中央板形成的差動(dòng)電容器機(jī)構(gòu)來(lái)測(cè)量比例于加速度的多晶硅結(jié)構(gòu)的偏轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生電壓輸出信號(hào)。 1 主要技術(shù)條件 供電 輸入電壓 15±0.25 VDC 輸入電流 ≤30mA 陀螺儀性能 測(cè)量范圍 ±100°/s；±75°/s 零偏(在25℃時(shí)) 2.5±0.1V 輸出電壓(在25℃時(shí)) 0.5 ～4.5V 非線性度 0.5﹪FS 分辨率 ≤0.1°/s 啟動(dòng)時(shí)間 ≤35ms 帶寬 ≥40Hz 噪聲 ≤10mV 加速度計(jì)性能 測(cè)量范圍 ±1.8g 零偏(在25℃時(shí)) 2.5±0.1V 標(biāo)度因數(shù) 1000±120 mV/g 非線性度 0.5﹪FS 分辨率 1mg 啟動(dòng)時(shí)間 ≤35ms 帶寬≥40Hz 噪聲≤5mV 工作環(huán)境 使用溫度－45℃—＋85℃ 儲(chǔ)存溫度－55℃—＋100℃ 沖擊 2000g 重量體積 重量 150克 尺寸 見(jiàn)外形尺寸圖 外形尺寸及產(chǎn)品圖 CS-A2LAS穩(wěn)定器由西安中星測(cè)控有限公司自行研制，它使用在自動(dòng)車(chē)輛穩(wěn)定系統(tǒng)中，同時(shí)對(duì)于很多多軸自動(dòng)模式的商業(yè)應(yīng)用也是一個(gè)很好的傳感器。 2 技術(shù)指標(biāo)： 輸出形式：模擬輸出； 供電電壓：5±0.05V； 溫度范圍：－40℃～85℃； 啟動(dòng)時(shí)間：＜35ms; 沖擊: 1000g; 角速率傳感器主要指標(biāo)： 量程：±75 °/S 刻度因數(shù)：25±2.5（mV∕°/S）； 帶寬：＞20Hz； 零偏：2.5±0.1V； 非線性度：≤0.5％FS 零偏的溫度變化量：±4°/S； 加速度敏感度：0.2°/S/g; 加速度傳感器主要指標(biāo)： 量程：1.5g； 刻度因數(shù)：265 mV∕g； 帶寬：＞20Hz； 零偏：2.5±0.1V； 非線性度：≤0.2％FS 外形尺寸: CS-ARAS和CS-A2LAS考慮車(chē)輛的電磁干擾情況，均作了抗電磁干擾設(shè)計(jì)。同時(shí)根據(jù)不同的系統(tǒng)要求來(lái)滿(mǎn)足客戶(hù)的個(gè)性化需求。除了模擬信號(hào)輸出外，最近還開(kāi)發(fā)了Can總線輸出，外型也可根據(jù)客戶(hù)要求制作。 CS-ARAS車(chē)用陀螺和國(guó)外公司的同類(lèi)產(chǎn)品具有相似的功能，已在歐洲某型號(hào)的重卡上小量試用，同時(shí)在國(guó)內(nèi)某特種車(chē)輛上應(yīng)用并且獲得了良好的評(píng)價(jià)。 CS-A2LAS穩(wěn)定器滿(mǎn)足ESP或ESC的要求，正在國(guó)內(nèi)數(shù)所高校和研究所測(cè)試，相信可以滿(mǎn)足要求。 不同的系統(tǒng)名稱(chēng)由不同的汽車(chē)制造商或汽車(chē)電子制造商提出并命名和使用。從功能上講ESP、ESC、VSC和DSC相差無(wú)幾。德國(guó)博世和奔馳公司采用ESP 系統(tǒng)；美國(guó)大陸、TRW、德?tīng)柛t采用ESC系統(tǒng)；日本豐田公司采用VSC系統(tǒng)，其中廣州豐田09款凱美瑞G系列即是；DSC系統(tǒng)由德國(guó)寶馬品牌采用，而沃爾沃則把其稱(chēng)為DSTC系統(tǒng)。這些系統(tǒng)均可采用西安中星測(cè)控有限公司推出的一只CS-A2LAS穩(wěn)定器或兩只CS-ARAS車(chē)用陀螺即可。 VDC系統(tǒng)由日本日產(chǎn)公司采用，德國(guó)博世早期將該系統(tǒng)也稱(chēng)為VDC；沃爾沃如XCPO越野車(chē)和JAGVAR品牌采用RSC系統(tǒng)。這種適合于高附著系數(shù)路面，主要用于防側(cè)翻。VDC和RSC系統(tǒng)均可采用西安中星測(cè)控公司推出的CS-ARAS車(chē)用陀螺即可。 |
