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如何防止汽車側(cè)滑和翻車?利用加速度計提高傾角測量精度


時間:2018-03-14 編輯:夏立
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本文旨在探討如何用組合器件一類的加速度計提高傾角測量的精度。在乘用車上,電動駐車制動器(EPB)被用于使汽車在平坦的分級道路上保持靜止。這是通過用一個單軸或雙軸加速度計測量傾角來實現(xiàn)的。一般做法是將一個X軸/Y軸或Z軸低g加速度計裝在EPB控制單元中一個專門的模塊中。

現(xiàn)在,越來越多的汽車配有ESC(電子穩(wěn)定控制)功能,在單個芯片中集成了組合式低g加速度計和陀螺儀。這樣做是為了防止汽車側(cè)滑和翻車;如今,ESC功能已經(jīng)成為世界各國或地區(qū)法律的強制要求。如果通過組合器件(單芯片、組合式加速度計和陀螺儀)實現(xiàn)傾角測量,則不必在車上安裝一個獨立的EPB模塊,結果可以大幅降低汽車的成本。由于組合器件通常用于ESC,所以并未針對傾角檢測優(yōu)化,并且通過組合器件測量傾角時,測量精度有時無法達到要求。由于組合器件是XY軸或XYZ軸,所以通常用X軸進行傾角測量,EPB模塊中的部分傳統(tǒng)型低-g加速度計使用的是Z軸,因為它是垂直安裝在發(fā)動機艙里的。檢測軸應該與重力垂直,才能取得更高的精度——我們稍后會討論這一點。


圖1. X軸和Z軸加速度計的安裝示意圖。


對于汽車中的傾角測量,評估精度是非常重要的。不妨想像,您的車停在絕對平坦的地面,因此,加速度計計算的傾角應該是0°。如果您的車停在斜坡上,就應該精確地檢測出傾角,以便正確地激活剎車系統(tǒng)。


圖2. X軸檢測傾角測量示意圖。


因此


其中:

AOUT 為加速度計的輸出,單位為g。

θ 為斜坡的傾角,單位為度。


圖3. sin θ對θ隨θ增大而下降的靈敏度。


由于sin θ是一個非線性函數(shù),所以,AOUT與θ之間的關系是非線性 的,在接近零時其線性度處于最佳狀態(tài),即其此時具有最佳的測量精度。隨著θ的增大,測量精度下降。這正是檢測軸應與重力垂直的原因,因為道路坡度將接近零

對于汽車傾角測量,不必在全斜坡坡度的條件下考慮系統(tǒng)?,F(xiàn)實世界中,道路上的絕大多數(shù)斜坡坡度不會超過30°。我們只需要分析在±30°的范圍內(nèi)分析貢獻因素的精度即可。

影響系統(tǒng)級測量精度的貢獻因素有多個:

靈敏度誤差和初始絕對失調(diào)

非線性度

與初始絕對失調(diào)的總失調(diào)變化

噪聲

靈敏度誤差和初始絕對失調(diào)

靈敏度誤差

靈敏度是對輸入-輸出測得的傳遞函數(shù)的斜率,通常為+1g和–1g。靈敏度誤差為器件間的靈敏度偏差。例如,有些加速度計的最大靈敏度為3%。


關鍵詞:加速度計 測量 ESC 電動駐車制動器    瀏覽量:2813

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