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速度傳感器

日立開發出毫米波雷達絕對速度傳感器技術

發布日期:2022-10-09 點擊率:58

  日立制作所開發出了使用毫米波雷達的小型絕對速度(準確地說是對地速度)傳感器。絕對速度傳感器能夠以非接觸方式測量相對于地面的速度,因此在四輪鎖死狀態下也可獲得速度。此外還開發出了轉彎時與方向盤操舵量聯動、適當實施制動,提高舒適性的制動控制技術。

  該傳感器向地面照射76GHz頻帶的毫米波,并接收其反射波。根據多普勒效應生產的頻率差來測量車輛的對地速度。目標是將成本控制到與ABS(防抱死系統)的轉速傳感器相同的水平,力爭2011年前后達到實用水平。

  目前的車輛通過測量和比較四輪的轉速,當檢測到四輪中只有一個輪的轉速下降時,就會判斷為這一車輪開始被鎖死。但隨著打滑的車輪增至兩個、三個,車速的測量難度就會加大。如果四輪都出現打滑情況,就會失去參照基準,系統會變得不知所措。

  通過使用此次的新型傳感器,即使在四輪鎖死狀態下,也可測量速度。可應用于穩定車輛動作的控制等領域。

  新開發的傳感器通過將毫米波雷達的收發電路和天線集成到一枚芯片上實現了小型化。包括天線在內,收發部分的芯片為2.7×。收發芯片與透鏡等組合的傳感器元件為6.5×4.4×,車載單元的試制品為53×71×65mm。

  原來的車載毫米波雷達用于前方車輛追蹤功能以及預防碰撞安全系統,要求具備可對前方100m處的車輛進行檢測的性能。而新型傳感器則限定用于車速測量目的,因此采用了電波向數m處的地面照射的簡單原理。

  新型傳感器與原來的毫米波雷達相比簡化了功能,實現了對發送電路和接收電路的整合。另外,原來的毫米波雷達為了防止高頻信號在傳感器元件內部發生共振,采用了基于金屬及陶瓷的專用模塊結構。新型傳感器是通過與家電半導體同樣的樹脂封裝。

  為了能夠高效接收由地面反射的毫米波,還采用了樹脂制成的球狀透鏡。該公司表示,通過上述小型化和樹脂化設計,可大幅降低傳感器的制造成本。

  新型傳感器不僅能夠用于車輛控制,而且還可在易滑路面發揮縮短制動距離的作用。比如,在用于ABS時,可將車輪的鎖死控制在最低限度,從而實現制動距離的縮短。

  將新型傳感器安裝到車輛上實際測量的結果表明,誤差控制在了約2%,與光學式測量儀器為同等水平。另外還證實,在砂礫、鋪裝及積雪等道路上也具有良好的實用性能。

  為了降低毫米波雷達的成本,業界曾研究過將高頻電路的材料從現在的砷化鎵(GaAs)換成硅(Si)及硅鍺(SiGe)。此次的傳感器仍然使用傳統的砷化鎵,采取了不同于更換材料降低成本的措施。

  日立著眼于加加速度(加速度的時間變化率)這一最接近乘客能否感到搖晃的參數,開發出了加加速度最小的制動操作控制技術。采用該技術時,轉向最終還是由駕駛員來操控,是一種根據操舵速度實施適當制動的控制。定位于面向將來的線控制動的手段。

  追求舒適的制動控制

  新型制動控制是通過分析熟練駕駛員的駕駛狀況實現的。使用該控制,在轉彎時可減少駕駛員向前及猛然橫向移動的情況,使舒適性得以提高。另外,還可減少無用的制動,提高燃效。而且車輛姿態穩定,安全性也得到增強。 通過對熟練駕駛員及技術一般的駕駛員的駕駛特點進行比較,日立將著眼點放在了轉向與制動的關系上。

  熟練駕駛員通常在進行轉向操縱的同時實施制動。這時就會向駕乘者同時施加橫向和前后方向的加速度,從而使駕乘者頭部的運動軌跡象劃圓圈一樣。此時除了前后的加加速度較小之外,加速度也是前后和橫同時施加的,因此駕乘者的舒適性較高。

  而技術一般的駕駛員則不同,在轉彎時很難使制動和轉向操作的時機合拍。因此,前后和左右的加速度是在不同時機發生的,降低了乘坐的舒適性。

 


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