一種慣性傳感器在車(chē)輛穩(wěn)定系統(tǒng)中應(yīng)用

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A(yíng)BS(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(xiàn)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A(yíng)BS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(yíng)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?、延遲點(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(xiàn)加速度。這就引出了慣性傳感器的問(wèn)題。