電子制動(dòng)輔助系統(tǒng)的傳感器解決方案

即使在自動(dòng)駕駛汽車問世之前，毫無(wú)疑問，先進(jìn)的汽車應(yīng)用正在將驅(qū)動(dòng)器從駕駛員手中奪走 - 尤其是當(dāng)基于傳感器的系統(tǒng)確定即將發(fā)生高速碰撞時(shí)。汽車制造商越來(lái)越多地試圖減輕潛在致命事故的一個(gè)領(lǐng)域是自動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)。

研究表明，近一半的駕駛員沒有快速踩剎車，而且強(qiáng)度足以阻止緊急情況下的車輛。因此，自動(dòng)制動(dòng)結(jié)合了先進(jìn)的駕駛員輔助系統(tǒng)和電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)（ESC），可在不可避免的碰撞時(shí)減慢車輛速度并降低碰撞的嚴(yán)重程度。通過(guò)結(jié)合前視雷達(dá)和視頻系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，自動(dòng)制動(dòng)可在有或沒有駕駛員干預(yù)的情況下工作，從而提供完整，準(zhǔn)確，實(shí)時(shí)的前方道路圖像。當(dāng)這些數(shù)據(jù)表明即將發(fā)生撞擊并且駕駛員的轉(zhuǎn)向和制動(dòng)干預(yù)不足以避免碰撞時(shí)，一旦駕駛員接合制動(dòng)器，就會(huì)立即自動(dòng)施加制動(dòng)壓力以提供最大制動(dòng)助力。最終動(dòng)作實(shí)現(xiàn)為全ABS制動(dòng)，確保最大程度地降低速度。

最近在新聞中 ¹ 是一款全新的“防撞車”，正在寶馬公司工作。該車具有主動(dòng)輔助系統(tǒng)，該系統(tǒng)允許車輛進(jìn)入另一車輛的特定范圍內(nèi)，然后自動(dòng)接管駕駛員的制動(dòng)。使用激光傳感器，系統(tǒng)可以有效地掃描車輛周圍360度，并在車輛撞到任何靜止物體之前自動(dòng)輕柔地制動(dòng)。

它的工作方式與自動(dòng)減速的巡航控制系統(tǒng)不同當(dāng)你在前面的車上關(guān)閉太快時(shí)車輛：BMW測(cè)試車中的傳感器跟蹤墻壁，柱子和其他靜止物體，不斷維護(hù)和更新周圍區(qū)域的數(shù)字地圖。該公司已經(jīng)證明，如果你在墻壁上驅(qū)動(dòng)其主動(dòng)輔助汽車全油門，系統(tǒng)將使車輛在沒有駕駛員接觸制動(dòng)器的情況下遠(yuǎn)離撞擊。

寶馬現(xiàn)在正在努力擴(kuò)展系統(tǒng)以包括移動(dòng)物體，這是一項(xiàng)更加困難的任務(wù)，因?yàn)樗婕暗?a href="http://srfitnesspt.com/v/tag/2562/" target="_blank">算法不僅要顯示行人或汽車的位置，還要顯示它們的位置。

<寶馬遠(yuǎn)非孤身一人。豐田也剛剛宣布擴(kuò)大其自動(dòng)制動(dòng)技術(shù)的可用性，并將提供現(xiàn)有雷克薩斯和SUV車型的低成本版本，以在2017年底之前提供這些制動(dòng)功能。豐田的制動(dòng)輔助系統(tǒng)（圖1顯示了有無(wú)車輛的反應(yīng)和制動(dòng)時(shí)間）此功能）根據(jù)施加在制動(dòng)踏板上的力以及駕駛員踩踏板的速度來(lái)檢測(cè)嘗試的緊急制動(dòng)。當(dāng)系統(tǒng)識(shí)別出突然制動(dòng)時(shí)，它會(huì)給制動(dòng)器增加額外的壓力。在制動(dòng)輔助期間釋放腳時(shí)，制動(dòng)力會(huì)減輕并輕松調(diào)節(jié)制動(dòng)。

圖1：自動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)加強(qiáng)制動(dòng)來(lái)支持駕駛員力量和改善反應(yīng)時(shí)間。 （由豐田公司提供）

與大多數(shù)技術(shù)一樣，隨著使用量的增加，價(jià)格下降 - 預(yù)計(jì)系統(tǒng)價(jià)格將從現(xiàn)在的2000美元或更高的高端車輛降至300美元至650美元之間對(duì)于低成本版本。

同樣，梅賽德斯制動(dòng)輔助技術(shù)使用駕駛員踩下制動(dòng)踏板的速度感應(yīng)緊急制動(dòng)，并立即應(yīng)用最大可用功率提升。它可以通過(guò)消除人類不能足夠快地剎車的傾向來(lái)減少停車距離。除自動(dòng)制動(dòng)外，梅賽德斯的PRE-SAFE系統(tǒng)還采用了傳感器網(wǎng)絡(luò)（其中許多已經(jīng)為車輛中的其他安全系統(tǒng)提供服務(wù)），以檢測(cè)出即將發(fā)生事故的某些情況，例如極端打滑。然后收緊前排座椅安全帶，調(diào)整前排座椅和乘客座椅，甚至可以關(guān)閉車窗和天窗，以便更好地為乘客做好準(zhǔn)備，從而獲得更有效的約束系統(tǒng)效果。

目前，大多數(shù)防撞系統(tǒng)都是可選包的一部分，但好消息是標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備類別的可用性正在增長(zhǎng)。根據(jù)公路損失數(shù)據(jù)研究所 ² ，2014年車型特征數(shù)據(jù)庫(kù)中超過(guò)20％的車型提供了具有自動(dòng)制動(dòng)能力的前防撞系統(tǒng)，兩年前的可用性翻了一番。 2014年近40％的車型提供前碰撞警告，超過(guò)51％的車型提供前碰撞警告作為標(biāo)準(zhǔn)或可選功能，但只有27％將其與自動(dòng)制動(dòng)相結(jié)合。

當(dāng)聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì) ³ （UNECE）裁定這些系統(tǒng)從今年開始對(duì)新型重型車輛強(qiáng)制執(zhí)行時(shí)，該技術(shù)得到了推動(dòng)。

傳感器示例

雖然存在許多制動(dòng)技術(shù)，但它們都依賴于傳感器輸入的形式。來(lái)自激光器，雷達(dá)或視頻數(shù)據(jù)的傳感器輸入決定了車輛路徑中物體的存在。一個(gè)重要因素是車輛的速度差異與要避免的物體的速度相比。當(dāng)速度差很大時(shí)，碰撞更加確定，這些系統(tǒng)將自動(dòng)激活制動(dòng)器。

英飛凌科技TLE4921-5U差分霍爾效應(yīng)傳感器（圖2）提供高靈敏度優(yōu)越的穩(wěn)定性，特別適用于鐵磁齒輪的轉(zhuǎn)速檢測(cè)和定時(shí)應(yīng)用，如防抱死制動(dòng)系統(tǒng)。 IC提供數(shù)字信號(hào)輸出，其頻率與旋轉(zhuǎn)速度成比例。

圖2：英飛凌差分霍爾效應(yīng)傳感器廣泛應(yīng)用于汽車應(yīng)用，包括自動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)。 （由英飛凌提供）

如前所述，自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)也開始使用自動(dòng)制動(dòng)。這些系統(tǒng)能夠測(cè)量領(lǐng)先車輛的速度并匹配它。它們還可以通過(guò)減少油門，降檔以及最后啟動(dòng)制動(dòng)器來(lái)降低速度。

謳歌，梅賽德斯 - 奔馳和沃爾沃采用自動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)作為多種車型的標(biāo)準(zhǔn)配置;最后一家汽車制造商使用先進(jìn)的自動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)作為沃爾沃S60，S80和XC60的標(biāo)準(zhǔn)配置。

緊急制動(dòng)系統(tǒng)也可以通過(guò)輪胎爆胎啟動(dòng)，從而制動(dòng)壓力從液壓動(dòng)力源傳遞到每個(gè)輪缸。利用車輛的橫擺率信號(hào)，緊急自動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)的控制器判斷操作條件并調(diào)節(jié)每個(gè)輪缸中的壓力幅度。在這種情況下，可以使用ADI公司的ADXRS620偏航率陀螺儀等傳感器（圖3）。

圖3：ADI公司的ADXRS620專門針對(duì)發(fā)生輪胎爆胎時(shí)的自動(dòng)制動(dòng)問題 - 這是必要的，特別是對(duì)于無(wú)人駕駛的未來(lái)。 （由ADI公司提供）

ADXRS620是一款汽車級(jí)陀螺儀，100％引腳，封裝，溫度和功能與該公司的工業(yè)級(jí)ADXRS652陀螺儀兼容。輸出信號(hào)RATEOUT是與圍繞垂直于封裝頂面的軸的角速率成比例的電壓。相對(duì)于提供的參考電源，輸出是比例的。外部電容設(shè)置帶寬。操作需要其他外部電容器。提供溫度輸出用于補(bǔ)償技術(shù)。兩個(gè)數(shù)字自測(cè)輸入以機(jī)電方式激勵(lì)傳感器，以測(cè)試傳感器和信號(hào)調(diào)理電路的正常運(yùn)行。應(yīng)用包括汽車用慣性測(cè)量單元。

當(dāng)然，有許多傳感器和傳感器類型可以組合起來(lái)提供自動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)。例如，ADI公司的ADIS16364慣性系統(tǒng)包括一個(gè)三軸陀螺儀和三軸加速度計(jì)。每個(gè)傳感器都有自己的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償公式，可提供準(zhǔn)確的傳感器測(cè)量。用于平臺(tái)穩(wěn)定和控制和導(dǎo)航應(yīng)用，所有必要的運(yùn)動(dòng)測(cè)試和校準(zhǔn)都是工廠生產(chǎn)過(guò)程的一部分，減少了系統(tǒng)集成時(shí)間。緊密的正交對(duì)齊簡(jiǎn)化了導(dǎo)航系統(tǒng)中的慣性框架對(duì)齊。 SPI和寄存器結(jié)構(gòu)為數(shù)據(jù)收集和配置控制提供了簡(jiǎn)單的接口。這款緊湊型模塊大約為23 mm×23 mm×23 mm，提供靈活的連接器接口，可實(shí)現(xiàn)多種安裝方式選擇。

總之，新技術(shù)正在集成到車輛中的系統(tǒng)中。一段時(shí)間大多數(shù)汽車制造商目前在部分型號(hào)上提供自適應(yīng)巡航控制或防碰撞系統(tǒng)，它只是在它們無(wú)處不在的短時(shí)間內(nèi)，加入了無(wú)數(shù)的技術(shù)，旨在通過(guò)協(xié)助駕駛員或從手中取出輪子來(lái)拯救生命完全是人類

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參考文獻(xiàn)

1. 寶馬“防撞車”
2. 公路損失數(shù)據(jù)研究所
3. 聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)（UNECE）