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利用速度、G Sensor实时监测行车信息 达到车辆制动安全设计

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ESP电控模块必须自车体取得大量行车信息,判断最佳动力输出、动力转换、煞车反应,维持车身稳定行驶。
ESP电控模块必须自车体取得大量行车信息,判断最佳动力输出、动力转换、煞车反应,维持车身稳定行驶。

现今的汽车设计,已经不是仅以动力中枢的引擎为开发核心,不只是加入大量的电子控制设计,电子系统提供大量主?被动安全设计,构筑更安全的行车保护,以往已安全监控角色居多的电控系统,也必须肩负安全的辅助设计,车用电控系统的设计难度也益加趋于复杂...

根据一般的行车数据显示,有超过7成的行车碰撞事件,是发生在低速运行的状态下,尤其是塞车、走走停停的壅塞行车时段,人们在驾驶汽车时就容易因为低速精神松懈,反而容易出现小碰撞。

VOLVO Pedestrian AirBag,可在行人车嫌碰撞避免直接撞击A柱或挡风玻璃,减低行人致死率。Volvo

VOLVO Pedestrian AirBag,可在行人车嫌碰撞避免直接撞击A柱或挡风玻璃,减低行人致死率。Volvo

Volvo S40已推出概念新颖的Pedestrian Airbag安全选配套件。Volvo

Volvo S40已推出概念新颖的Pedestrian Airbag安全选配套件。Volvo

重型摩托车也开始导入汽车级的ABS煞车防锁死系统,图为Kawasaki Ninja ZX-10R前轮配置ABS系统。Kawasaki

重型摩托车也开始导入汽车级的ABS煞车防锁死系统,图为Kawasaki Ninja ZX-10R前轮配置ABS系统。Kawasaki

另外,在高速行驶的状况下,往往会碰到长途驾驶的开车情境,驾驶因疲劳造成的驾驶反应趋缓问题,也容易造成驾驶车辆的安全疑虑。

汽车电控科技加持 安全性加分

针对行车安全开发的众多车用传感技术,已经渐渐能在各种新车上发现,有了这些电子防护系统辅助驾驶操控车辆,对驾驶、同车人员,甚至路上的行人、车辆,都能达到主动介入、强化运行安全的设计目的,而不是仅有基本的Airbag system、ABS(Anti-lock braking system),而是有大量以传感系统为判断基础的EBD(Electric Brake-force Distribution)、ESP(Electronic Stability Program)等安全设计,透过对汽车稳定或煞停的高效率管控,达到提升行车安全之目的。

以AirBag的产品来说,主要是传感车身碰撞后实时启动气囊充气,藉由充气的气囊缓冲避免驾驶与乘客不会与车内A/B柱、方向盘等碰撞而受伤,而AirBag的系统效能必须能准确判断一般碰撞或是严重碰撞,避免轻微误判为启动AirBag时机,而启动气囊的速度也必须在几mSec下完成系统作动,必须传感器与ECU(Electronic control unit)快速反馈才能满足系统设计目标。

而AirBag仅保护车主、乘客的观念也逐渐改变,VOLVO即推出Pedestrian AirBag设计,这种气囊保护的对象为受汽车正面撞击的行人,而气囊在传感到车前冲撞后会迅速小幅开启引擎盖、同时令预置引擎盖下的Pedestrian AirBag快速充气覆盖车前A柱与前挡风玻璃下2/3面积,避免行人受冲击后遭前挡风玻璃与A柱二次撞击致死。

ABS防锁死煞车系统的原理,基本上即为解决一般用车人若遭遇紧急行车问题时,大多会采取重踩煞车亟欲令车辆停止的惯性反应,对驾驶而言遭遇危险状况急踩煞车相当常见,但急煞的结果却会造成车轮锁死反而让车辆的重量与惯性超越了车轮与地面的摩擦力,这会令车辆出现打滑、失控甚至翻覆。

因为ABS改善的煞车问题,为相当常见的驾驶问题,尤其常发生在操驾技术一般的常人,因此目前车辆搭载ABS电控系统已经相当常见,成为一种行车安全必备电子系统。ABS系统作动原理相当单纯,即在车主重踩煞车时、在车轮尚未出现锁死前短暂释放煞车卡钳再快速恢复卡钳的制动力,透过往复的作动令车辆避免打滑,但这只是一般运行的概略叙述,而完成整套ABS动作运行,必须经一连串的传感与动作运作才能达成设计功能目标。

以ABS系统来说,不同车种、品牌采行的系统会略有不同,而前驱、后驱或四轮驱动的车种,还搭配前置或后置引擎,系统架构会略有差异。以前驱的TOYOTA采行的AISIN系统,此为前轮驱动车型,在ABS系统下包含液压调节器总成的刹车总泵、4组车速传感器、ABS电脑系统等模块,而若是后轮驱动的车型,车速传感器会置放在变速箱输出轴上,置于四轮驱动的车型,即较前轮驱动车型新增重力传感器(G sensor),此又称为线性加速度计(Accelerometer),可提供速度及位移额外传感信息,供ABS系统参考实时产生对应作动。

当车辆行驶在路面时,ABS电脑即进行个传感器的信息接收,如车速传感器的速度数值(四驱车辆会额外多出G传感器的数值),当车辆的车速感知器传送给电脑为减速信息时,ABS电脑即进行液压调节器调节,透过煞车总泵总成里的电磁阀控制各轮的煞车油管之管道油压,制动四轮煞车力道。

除TOYOTA采行的AISIN系统外,另有AP(Automobile Products)、Bendix、Bosch等,大多设计为透过车速传感搭配煞车现况进行ABS是否作动的基础,而作动方式为透过煞车液压控制个煞车单元,进行每秒4至10次的液压调整,达到均衡四轮煞车力道之目的,而其中作动顺畅与精确关键,即在撷取参考数据的精确度与ABS电脑的作动处理效率。

ESP、EBD、EBA的作动方式

行车安全的煞车部分,除了目前几乎已经成为标准配备的ABS外,其实在中、高端车款大多会搭载的ESP(Electronic Stability
Program)、EBD(Electric Brake-force Distribution)、EBA(Electronic Brake Assist),也是相当重要的安全系统,其中也运用大量车辆传感技术。

ESP、EBD、EBA大致上都有个共同点,与ABS概念一样,都是跟「煞车」的制动力有关,技术的出发点为保障车主安全为前提。

ESP电子稳定技术,可以透过车身的各个监控传感器让行车电脑掌握汽车行驶状态,在行驶中实时对车辆行驶状况同步分析,行驶中由行车电脑向车辆的ABS防锁死系统、ASR驱动防滑系统发出煞车校正指令,同时主动向一或多组车轮施加煞车制动力,以达到保持行车方向处于正常车道顺畅运行,避免车辆出现过度转向或转向不足的行车问题。

一般车厂大多以ESP来称电子稳定系统,不同的车厂有其技术简称,有VCA、DSG、VSA或DSTC等,尤其是车辆出现侧滑现象时,ESP必须在即短时间判断采取对应操作措施,透过制动系统、引擎管理系统、变速箱等功能连动,同时来进行行车状态的控制,透过重点性的煞车、动力输出、动力转换等项目来改善侧滑反应,让车辆不致于产生失控。

EBD(电子制动力分配)则是配合ABS防锁死系统同步运行的煞车制动辅助系统,通常会以ABS+EBD功能协同运作,而EBD作用在于,当车辆进行煞停时,左?右轮胎会因行驶路面的摩擦系数差异,让车身出现侧滑、侧翻等可能问题,而EBD系统能快速计算与分析轮胎与地面的摩擦系数,实时调整煞车制动装置来让对应的制动力取得有效的摩擦力,再搭配ABS防锁死系统来让车辆不致于因错误转向造成事故。

EBA则可称作BA或BAS,为煞车辅助系统。其实EBA的存在相当简单,因为当车主遭遇行车状况时,通常第一反应是重踩煞车,期待车辆可以在最短时间内煞停至完全静止,但实际的状况可能因驾驶踩踏煞车的力道不够造成煞车距离过长,而EBA可针对车辆行驶现况条件搭配驾驶目前操驾行为进行实时分析,当传感出现煞车力道不足时,系统随即快速补强车辆制动力、实时停车,避免因制动力不足造成车辆追撞。

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