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一起了解MEMS傳感器在汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用


  來源: 傳感器專家網(wǎng) 時(shí)間:2020-06-08 編輯:儀器儀表WXF
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在全球范圍內(nèi),有關(guān) ESC的標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)制定工作正在積極推進(jìn)中。在聯(lián)合國“世界車輛法規(guī)協(xié)調(diào)論壇”“1998年協(xié)定書”的框架下,有關(guān)“輕型汽車電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)”全球技術(shù)法規(guī) (GTR) 于2008年制定完成并獲得WP29批準(zhǔn) (即GTR8) 。美國、歐美、日本、澳大利亞、韓國等在內(nèi)的國家和地區(qū)已經(jīng)或正在將ESC作為強(qiáng)制安裝的安全裝置。作為“1998年協(xié)定書”簽署國,中國從2007年開始全面參與ESC全球技術(shù)法規(guī)的協(xié)調(diào)進(jìn)程,結(jié)合國內(nèi)ESC產(chǎn)品開發(fā)、應(yīng)用和試驗(yàn)?zāi)芰μ岢隽巳舾商岚?,并正在制定相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)。


電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)(EPB)


EPB (電子駐車制動(dòng)系統(tǒng),Electronic Parking Brake) 取代了傳統(tǒng)的基于機(jī)械杠桿和鏈條的駐車制動(dòng)裝置,為駕駛員提供了更有效的停車輔助。并且由于取消了主副駕駛位之間的駐車制動(dòng)桿,駕駛席周圍的空間便能得到更有效的利用。EPB系統(tǒng)可根據(jù)車體縱向的傾斜度不斷調(diào)整剎車力度。僅需按下儀表盤上相應(yīng)的按鈕,剎車就會(huì)被鎖定; 在車輛啟動(dòng)和加速時(shí),剎車將自動(dòng)解鎖。


該系統(tǒng)還能夠?qū)Φ退贍恳隣顟B(tài)下的車輛進(jìn)行輔助控制,防止車輛在坡上自然下滑。該系統(tǒng)與距離傳感器系統(tǒng)信號對接后,甚至可以在狹窄區(qū)域內(nèi)完成平行停車。如果與發(fā)動(dòng)機(jī)防盜系統(tǒng)整合,便可形成一套最為可靠的防盜機(jī)制。該系統(tǒng)內(nèi)的傳感器實(shí)際測量起點(diǎn)通常是在±3°以內(nèi); 對應(yīng)的重力加速度值大約為50mg.這剛好與車輛在整個(gè)使用壽命和溫度范圍內(nèi)的偏移穩(wěn)定性要求相吻合。系統(tǒng)內(nèi)部傳感器的頻率范圍按要求盡量保持最低,上限不超過10-50Hz.


防抱死制動(dòng)系統(tǒng) (ABS)


在四輪驅(qū)動(dòng)的車輛中,由于每個(gè)車輪都可能會(huì)打滑,所以ABS系統(tǒng)所需的車身速度和車輪速度參數(shù)無法通過傳感器來測量。因此車輛的加/減速度信息只能通過對前后方向加速度的測量來獲得。ABS系統(tǒng)的加速度傳感器除了能夠以獨(dú)立元件或集成在印制電路板上的形式裝入ABS控制器外,還能安裝在其他的傳感器類中。


ABS系統(tǒng)使用的加速度傳感器的測量范圍通常在1~2G (G為重力加速度) 。在檢測溫度范圍和車輛使用壽命內(nèi)誤差偏移能夠始終低于100mg的狀態(tài)。該傳感器的檢測軸的方向必須為車輛的前后方向。Murata Electronics Oy的加速度傳感器可以滿足各種傳感器單元和印制電路板貼裝情況下的應(yīng)用。



電子控制式懸架系統(tǒng) (ECS)


電子控制式懸架系統(tǒng) (ECS) 的主要用途是根據(jù)行駛速度、路面狀況、轉(zhuǎn)向情況、變速狀態(tài)等信息以及不同的駕駛條件調(diào)節(jié)懸掛系統(tǒng),為駕駛者提供良好的操作穩(wěn)定性和乘坐舒適度。ECS系統(tǒng)為用戶呈現(xiàn)從平穩(wěn)舒緩到高速暢快的多種駕駛體驗(yàn)。駕駛者僅需按下選擇按鈕就能在運(yùn)動(dòng)型、普通型和舒適型駕駛模式間自由切換。


ECS系統(tǒng)內(nèi)部的加速度傳感器可用于檢測車體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),有時(shí)還用于檢測前輪垂直方向的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。用于檢測車體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的兩個(gè)加速度傳感器被安裝在前減震器與彈簧頂部固定點(diǎn)附近。而靠近輪轂的加速度傳感器則是被裝在減震器和車輪彈簧附近區(qū)域。這樣一來,就能夠通過兩組傳感器的測量數(shù)據(jù)計(jì)算出車體與車輪的垂直距離差。在更先進(jìn)的輪轂傳感器系統(tǒng)中,加速度傳感器則被距離傳感器替代,用于直接測量車輪與車體之間的距離。


另外,在許多ECS系統(tǒng)中,車輛的中部或后部還額外裝有一個(gè)用于檢測車輛顛簸的加速度傳感器。能夠略微消除車體在加速或減速時(shí)的傾斜。


空氣懸架系統(tǒng)如今被應(yīng)用于包括運(yùn)動(dòng)型多功能車 (SUV) 在內(nèi)的大多數(shù)中高檔、豪華型車輛??赏ㄟ^調(diào)節(jié)車體邊角處氣罐內(nèi)的空氣體積來修正懸架設(shè)置。該系統(tǒng)通常包括1個(gè)特殊的氣體壓縮機(jī),1到2個(gè)氣體儲備罐,4個(gè)由空氣彈簧和傳統(tǒng)減震器構(gòu)成的減震單元,2到5個(gè)獨(dú)立的加速度傳感器,以及電子控制單元 (ECU) 。由于空氣懸架系統(tǒng)對中小型車輛來說較為昂貴,通常會(huì)使用以油取代空氣的懸架系統(tǒng)。盡管調(diào)節(jié)油量的系統(tǒng)價(jià)格較低,但是無法達(dá)到空氣式懸架系統(tǒng)的高效性和舒適度。油量的調(diào)節(jié)由特殊的電子閥門來實(shí)現(xiàn),該系統(tǒng)中會(huì)使用3到5個(gè)獨(dú)立的加速度傳感器。


防翻滾穩(wěn)定性控制系統(tǒng)(ARC)


作為車輛穩(wěn)定性控制的一部分,車輛防翻滾穩(wěn)定性控制系統(tǒng) (ARC) 通常被整合進(jìn)電子穩(wěn)定控制系統(tǒng) (ESC) 或懸架系統(tǒng)。防翻滾控制能夠在啟動(dòng)剎車裝置或平衡桿的異常動(dòng)作時(shí),防止車體發(fā)生大幅度的搖晃。在將ARC系統(tǒng)整合到ESC系統(tǒng)中時(shí),需要額外使用一個(gè)用于檢測車輛前后方向加速度的加速度傳感器 (測量范圍為1~2g) 。


當(dāng)該系統(tǒng)被用于SUV或越野車等車身整體較高或懸架位置較高的車輛時(shí),有時(shí)也會(huì)被設(shè)計(jì)成一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)。此時(shí),需將一個(gè)獨(dú)立型傳感器安裝在車的頂部,另一個(gè)則裝在下方地板處相應(yīng)的位置。


引擎防震系統(tǒng)


引擎和變速箱的防震控制如今正吸引業(yè)內(nèi)人士越來越多的關(guān)注。其中一個(gè)重要的原因是新一代的引擎能夠在無需滿負(fù)荷運(yùn)作時(shí),通過關(guān)閉部分氣缸來節(jié)省燃料。


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