傳感器在汽車制動控制系統(tǒng)的應(yīng)用

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上傳感器在汽車制動控制系統(tǒng)的應(yīng)用摘要：車用傳感器是汽車電子技術(shù)領(lǐng)域研究的核心內(nèi)容之一, 本文介紹了車用傳感器在汽車底盤控制系統(tǒng)中的種類及應(yīng)用。關(guān)鍵詞： 汽車 傳感器 制動1 前言自從汽車問世以來, 制動系統(tǒng)在車輛行車和駐車的安全方面扮演著至關(guān)重要的角色。近年來, 隨著車輛技術(shù)的進步和汽車行駛速度的提高, 這種重要性表現(xiàn)得越來越明顯。車用傳感器技術(shù)作為促進汽車電子化發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一承擔了重要的角色,已廣泛用于發(fā)動機、底盤和車身等各個系統(tǒng)中，隨著對車輛安全性要求的不斷提高, 對ABS用車輪速度傳感器的需求也不斷地擴大。2 制動控制系統(tǒng)的歷史最原始的制動控制是駕駛員操縱一組

2、簡單的機械裝置向制動器施加作用力, 實現(xiàn)對汽車的制動作用。由于那時的車輛的重量比較小, 速度比較低, 機械制動也能滿足車輛制動的需要, 但隨著汽車自身重量的增加, 助力裝置對機械制動器來說已顯得十分必要。于是開始出現(xiàn)了真空助力裝置。 隨著科學技術(shù)的發(fā)展及汽車工業(yè)的發(fā)展, 尤其是軍用車輛及軍用技術(shù)的發(fā)展, 車輛制動有了新的突破, 液壓制動是繼機械制動后的又一重大突破。到20 世紀50 年代, 液壓助力制動器開始在制動系統(tǒng)中應(yīng)用。120 世紀30 年代后期, 隨著電子技術(shù)的發(fā)展, 世界汽車技術(shù)領(lǐng)域最顯著的成就是ABS 防抱死制動系統(tǒng)(an t ilock b rak ing system )2的使

3、用和推廣。ABS 集微電子技術(shù)、精密加工技術(shù)、液壓控制技術(shù)為一體, 是機電一體化的高技術(shù)產(chǎn)品。它的使用大大提高了汽車的主動安全性和操縱性。汽車制動防抱死系統(tǒng)（ABS）由輪速傳感器（齒圈、傳感器）、控制模塊和液壓裝置三部分組成。3 底盤應(yīng)用傳感器概況與作用速度傳感器監(jiān)測車輪的轉(zhuǎn)速, 是ABS防抱死系統(tǒng)最重要的一個傳感器, 汽車上常用磁電式傳感器與霍爾式傳感器來檢測車速。每一車輪上均有一個車速傳感器。它以齒輪(脈沖環(huán))切割感應(yīng)線圈磁力線方式, 將磁場變化的感應(yīng)信號(交流脈沖)傳送到ECU(電子控制裝置)上, ECU又用傳感器的轉(zhuǎn)速信號確定什么時候需要進行抱死控制。若ECU把來自車輪速度傳感器的AC

4、 （交流電）信號頻率作對比后探測到車輪轉(zhuǎn)速銳減, 這就表明會被抱死。4 磁電式和霍爾式傳感器的工作原理41磁電式傳感器的工作原理磁電式傳感器一般由傳感頭和齒圈組成，而傳感頭主要由永磁體、磁極和感應(yīng)線圈組成（其結(jié)構(gòu)見圖1）。 利用電磁感應(yīng)原理工作的, 即: 當閉合回路中的磁通量發(fā)生變化時, 回路中就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢, 其大小與磁通量的變化率有關(guān), 即:式中: E: 感應(yīng)電動勢 N: 導(dǎo)電回路中線圈的匝數(shù): 穿越線圈磁通量的變化率。圖1 磁電式轉(zhuǎn)速傳感器結(jié)構(gòu)而當齒圈的齒頂與傳感器的極軸端部相對應(yīng)時, 極軸端部與齒圈之間的空氣間隙最小, 磁阻也最小, 通過感應(yīng)線圈的磁通量最大。當齒圈隨同車輪轉(zhuǎn)動時,

5、齒圈的齒頂和齒隙就交替地與傳感器極軸頂部相對, 傳感器感應(yīng)線圈周圍的磁場隨之發(fā)生強弱交替變化, 在感應(yīng)線圈中就會感應(yīng)出交變電動勢, 其頻率與齒圈的齒數(shù)和轉(zhuǎn)速成正比,42霍爾式傳感器的工作原理霍爾式傳感器也是由傳感頭和齒圈組成, 但其傳感頭由永磁體、霍爾元件和電子電路等組成。將霍爾元件其置于一磁場中,當在與磁場垂直的方向上加上一控制電流, 則在與磁場垂直的方向上會產(chǎn)生霍爾電壓?；魻栐a(chǎn)生的霍爾電壓U 的大小為:式中: I: 控制電流 e0: 電子電荷量 B: 磁感應(yīng)強度 d: 半導(dǎo)體的厚度 n: 電子濃度。如圖2( a) 所示, 當齒圈轉(zhuǎn)到兩個齒都與霍爾元件對正時, 永磁體傳到霍爾元件的磁力線

6、分散, 磁場較弱, 輸出的霍爾電壓較小； 如圖2( b) 所示, 當齒圈轉(zhuǎn)到一個齒與霍爾元件對正時, 永磁體傳到霍爾元件的磁力線集中, 磁場較強, 輸出的霍爾電壓較大。齒圈轉(zhuǎn)動過程中, 使得通過霍爾元件的磁力線密度發(fā)生變化, 從而引起霍爾電壓的變化, 霍爾元件將輸出一準正弦波電壓,此信號由電子電路轉(zhuǎn)換成表中的脈沖電壓。圖2 霍爾傳感器工作原理5 結(jié)束語由磁電式傳感器的原理可知, 當轉(zhuǎn)速較慢時,輸出變量也很小, 由此可見磁電式傳感器不適用于很小車速的測量, 即磁電式傳感器的低速特性不好。由霍爾原理可知, 霍爾傳感器的輸出電壓U 與被測物體的運動速度無關(guān), 因此它的高、低速特性都很好, 若用其測量

7、物體的轉(zhuǎn)速, 其下限速度可以接近于0，上線速度從理論上講可以不受限制, 即它可以滿足工程中各種運行速度的測量。正因為如此, 汽車上的車速傳感器大多采用霍爾式傳感器。另外汽車電子制動控制系統(tǒng)將與其他汽車電子系統(tǒng)融合在一起成為綜合的汽車電子控制系統(tǒng), 未來的汽車中就不存在孤立的制動控制系統(tǒng), 各種控制單元集中在一個ECU 中, 并將逐漸代替常規(guī)的控制系統(tǒng), 實現(xiàn)車輛控制的智能化。參考文獻：1 鄭家杰,孟春玲,張力 汽車制動控制系統(tǒng)的技術(shù)進展 北京工商大學學報(自然科學版) 2005年9月2 Sch inkelM. A nt i2lock brak ing cont ro l using a sliding mode like app roach J . P roceedings of the Americ