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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)輛的電子系統是否先進(jìn)密切相關(guān)。安全氣囊ABS（Anti-lock Break system）系統已是大家十分熟悉的常規安全保護系統。車(chē)輛穩定系統是一種更為先進(jìn)的車(chē)輛安全防護系統，據德國調查，加裝車(chē)輛穩定系統可減少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)輛穩定系統的核心是增加了一個(gè)慣性傳感器，并且通過(guò)慣性傳感器測量車(chē)輛回轉的角速率和加速度或傾角。然后通過(guò)ECU對某個(gè)車(chē)輪發(fā)出控制指令，以保證正常的安全行駛。 車(chē)輛穩定系統有很多不同的叫法，其實(shí)質(zhì)大同小異。主要有以下不同的名詞： ESP：Electronic Stability Program電子穩定程序。 ESC：Electronic Stability Control電子穩定程序控制系統。 VDC：Vehicle Dynamic Control車(chē)輛動(dòng)態(tài)控制。 VSC：Vehicle Stability Control車(chē)身穩定性控制系統。 RSC：Roll Stability Control防側翻穩定控制。 DSC：Dynamic Stability Control 動(dòng)態(tài)穩定控制系統。 ESP以ABS制動(dòng)防抱死系統為基礎，通過(guò)外圍的傳感器收集方向盤(pán)的轉動(dòng)角度、側向加速度等信息，這些信息經(jīng)過(guò)微處理器加工，再由液壓調節器向車(chē)輪制動(dòng)器發(fā)出制動(dòng)指令，來(lái)實(shí)現對側滑的糾正。特別是在轉彎時(shí)，即側向力起作用時(shí)，ESP使車(chē)輛穩定并保持安全行駛。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從功能上講相當于A(yíng)BS(防抱死剎車(chē)系統)、EBD(電子制動(dòng)力分配)、TCS(牽引力控制系統)、AYC(主動(dòng)偏轉控制)等多種功能的集合，它能自動(dòng)更正轉向過(guò)度與轉向不足，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(xiàn)上行駛。當探測到偏差時(shí)，ESC對每個(gè)車(chē)輪進(jìn)行獨立制動(dòng)，同時(shí)減少引擎扭矩，幫助駕駛員保持對汽車(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，這是技術(shù)再高的駕駛者也做不到的。 VDC是在A(yíng)BS和TCS的基礎上，增加汽車(chē)轉向行駛時(shí)橫向擺動(dòng)的角速度傳感器，通過(guò)ECU控制內外、前后車(chē)輪的驅動(dòng)力和制動(dòng)力，確保汽車(chē)行駛的橫向動(dòng)力學(xué)穩定狀態(tài)。VDC的開(kāi)發(fā)成功使所有的工作狀態(tài)下都能對駕駛員提供主動(dòng)有效的行駛安全保證。該系統主要應用了車(chē)輪轉速傳感器、方向盤(pán)轉角傳感器、橫擺角速度傳感器、側向加速度傳感器、車(chē)輪位移傳感器。 VSC會(huì )隨時(shí)檢測車(chē)輛的行駛狀態(tài)，當車(chē)輛在轉彎過(guò)程中處于轉彎過(guò)度臨界狀況的時(shí)候，系統會(huì )自動(dòng)降低發(fā)動(dòng)機的動(dòng)力輸出，且前外側車(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)輛將要出現轉向不足的情形的時(shí)候，也是降低發(fā)動(dòng)機動(dòng)力輸出，根據轉向不足的程度對后輪施加剎車(chē)，讓車(chē)輛恢復正常的行駛路徑。 RSC防翻滾穩定控制系統使用回轉傳感器，駕駛員進(jìn)行急轉彎或者快速轉向時(shí)，以下操作會(huì )在瞬間完成：系統記錄車(chē)輛傾斜角度變化的速度；根據此速度，計算傾斜的最終角度以確定翻滾的風(fēng)險程度；若存在翻滾的危險，即激活制動(dòng)系統以穩定車(chē)輛；從而為駕駛者贏(yíng)得時(shí)間，以使其從容應對、處理險情。 DSC為加速防滑控制或循跡控制系統的進(jìn)一步延伸, 能確保車(chē)子在轉彎時(shí)仍能擁有最佳的循跡性, 以確保行車(chē)的穩定性, 該系統為了要使車(chē)子在轉彎時(shí)仍有好的循跡性, 配有更先進(jìn)的偵測及控制配備, 如有能偵測車(chē)輪轉速外, 還有偵測方向盤(pán)轉動(dòng)的幅度、車(chē)速、以及車(chē)子的側向加速度, 根據以上所偵測到的資訊, 來(lái)判斷車(chē)輪在轉彎過(guò)程中是否打滑的危險, 如果會(huì )有打滑的危險 或已經(jīng)打滑, 則電腦馬上會(huì )命令制動(dòng)油壓控制系統將打滑的車(chē)輪進(jìn)行適當的制動(dòng)作用, 或著(zhù)是以減少?lài)娪土�、延遲點(diǎn)火的方式來(lái)降低引擎力量的輸出, 達到了輪胎在各種行駛條件下防止打滑的現象, 進(jìn)而使車(chē)輛無(wú)論在起動(dòng)加速、再加速、轉彎等過(guò)程都能獲得好的循跡性。 從上可以看出，這些系統除了已有的轉速傳感器和方向盤(pán)轉角傳感器外，均需要一個(gè)能測量車(chē)體回轉的傳感器來(lái)測量回轉的角速度或角速率，有些還要補充測量車(chē)輛的橫向及縱向線(xiàn)加速度。這就引出了慣性傳感器的問(wèn)題。 MEMS技術(shù)（微機電加工系統）的發(fā)展，尤其是它的高性?xún)r(jià)比給車(chē)輛穩定系統帶來(lái)了可能和實(shí)現。西安中星測控有限公司利用先進(jìn)的MEMS技術(shù)，根據國內外廠(chǎng)商的要求研發(fā)了兩款針對車(chē)輛穩定控制的車(chē)用陀螺和穩定器，以滿(mǎn)足不同客戶(hù)的需求。CS-ARAS內含一個(gè)角速率陀螺和一個(gè)線(xiàn)加速度，可以同時(shí)測量車(chē)體回轉角速率和橫向或縱向線(xiàn)加速度（根據安裝方向）。CS-A2LAS穩定器內含一個(gè)角速率傳感器和兩軸線(xiàn)加速度傳感器，可以同時(shí)測量橫向或縱向加速度及車(chē)體回轉的角速度，并且取得了三個(gè)國家專(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控有限公司自主研制的，用于測量角速率和加速度。CS-ARAS系列車(chē)用陀螺儀屬于低精度陀螺儀和加速度計的一種。主要用于高可靠性的汽車(chē)電子，也可用于天線(xiàn)穩定﹑攝像﹑機器人等系統。 CS-ARAS系列車(chē)用傳感器的角速率陀螺儀依據諧振器陀螺原理工作。兩個(gè)多晶硅敏感結構，每一個(gè)含有一個(gè)高頻振動(dòng)的框架，這個(gè)框架被靜電式地驅動(dòng)而諧振，形成了必要的速度元件�？蚣艿膬蓚�(gè)外端組成一個(gè)電容敏感結構，以敏感有角速率時(shí)產(chǎn)生的科里奧利運動(dòng)并產(chǎn)生電信號，該電信號被輸送到放大級和解調級，從而輸出正比于角速率的電信號。 CS-ARAS系列車(chē)用傳感器的加速度計是建造在硅晶片頂部的表面MEMS多晶硅結構。多晶硅簧片懸浮在晶片表面的結構，并提供一個(gè)克服加速度感應力的阻力。用包含兩個(gè)獨立的固定板和一個(gè)與運動(dòng)質(zhì)塊相連的中央板形成的差動(dòng)電容器機構來(lái)測量比例于加速度的多晶硅結構的偏轉，從而產(chǎn)生電壓輸出信號。 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(xiàn)性度 0.5﹪FS 分辨率 ≤0.1°/s 啟動(dòng)時(shí)間 ≤35ms 帶寬 ≥40Hz 噪聲 ≤10mV 加速度計性能 測量范圍 ±1.8g 零偏(在25℃時(shí)) 2.5±0.1V 標度因數 1000±120 mV/g 非線(xiàn)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穩定器由西安中星測控有限公司自行研制，它使用在自動(dòng)車(chē)輛穩定系統中，同時(shí)對于很多多軸自動(dòng)模式的商業(yè)應用也是一個(gè)很好的傳感器。 2 技術(shù)指標： 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： 量程：±75 °/S 刻度因數：25±2.5（mV∕°/S）； 帶寬：＞20Hz； 零偏：2.5±0.1V； 非線(xiàn)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： 量程：1.5g； 刻度因數：265 mV∕g； 帶寬：＞20Hz； 零偏：2.5±0.1V； 非線(xiàn)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計。同時(shí)根據不同的系統要求來(lái)滿(mǎn)足客戶(hù)的個(gè)性化需求。除了模擬信號輸出外，最近還開(kāi)發(fā)了Can總線(xiàn)輸出，外型也可根據客戶(hù)要求制作。 CS-ARAS車(chē)用陀螺和國外公司的同類(lèi)產(chǎn)品具有相似的功能，已在歐洲某型號的重卡上小量試用，同時(shí)在國內某特種車(chē)輛上應用并且獲得了良好的評價(jià)。 CS-A2LAS穩定器滿(mǎn)足ESP或ESC的要求，正在國內數所高校和研究所測試，相信可以滿(mǎn)足要求。 不同的系統名稱(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。德國博世和奔馳公司采用ESP 系統；美國大陸、TRW、德?tīng)柛t采用ESC系統；日本豐田公司采用VSC系統，其中廣州豐田09款凱美瑞G系列即是；DSC系統由德國寶馬品牌采用，而沃爾沃則把其稱(chēng)為DSTC系統。這些系統均可采用西安中星測控有限公司推出的一只CS-A2LAS穩定器或兩只CS-ARAS車(chē)用陀螺即可。 VDC系統由日本日產(chǎn)公司采用，德國博世早期將該系統也稱(chēng)為VDC；沃爾沃如XCPO越野車(chē)和JAGVAR品牌采用RSC系統。這種適合于高附著(zhù)系數路面，主要用于防側翻。VDC和RSC系統均可采用西安中星測控公司推出的CS-ARAS車(chē)用陀螺即可。 |
