Panasonic -什么是ESC？ 一項(xiàng)防止車輛打滑并提高駕駛時(shí)穩(wěn)定性的技術(shù)～
出處：維庫(kù)電子市場(chǎng)網(wǎng) 發(fā)布于：2024-08-07 15:34:21 | 441 次閱讀
ESC（Electronic Stability Control）是一項(xiàng)用于提高汽車操控穩(wěn)定性的技術(shù)。它可以防止車輪打滑（車輪停止旋轉(zhuǎn)而在路面上滑動(dòng)）并輔助駕駛員將車輛保持在預(yù)期的方向。通過(guò)這種功能，在彎道或易滑的公路上提高車輛的穩(wěn)定性，降低事故風(fēng)險(xiǎn)。我們將在本消息中就ESC的功能和系統(tǒng)配置進(jìn)行解說(shuō)，同時(shí)對(duì)構(gòu)成的電子零部件進(jìn)行介紹。
PART01
什么是ESC？
ESC是ABS (Anti-lock Braking System 防抱死剎車系統(tǒng))、TCS (Traction Control System 牽引力控制系統(tǒng))、偏航控制(Yaw Control)三者組合而成的技術(shù)。通過(guò)集成姿態(tài)穩(wěn)定、防滑和剎車輔助功能，可以期望提高車輛的穩(wěn)定性。具體而言，基于各種感測(cè)信息，分別控制安裝在4個(gè)車輪上的剎車來(lái)進(jìn)行細(xì)微的姿態(tài)控制。特別是在易滑的路況條件、或需要緊急規(guī)避操作的情況下，有助于降低事故風(fēng)險(xiǎn)。
圖1 ESC的作用
PART02
ABS與ESC的區(qū)別
ABS和ESC雖然相似卻有所不同。ABS的主要目的是在緊急剎車時(shí)防止車輪鎖死。它能在剎車時(shí)保持車輛的操控性，并減少打滑，但無(wú)法控制側(cè)滑旋轉(zhuǎn)。
相比沒(méi)有ABS的情況，可以縮短制動(dòng)距離，車輛的側(cè)滑旋轉(zhuǎn)無(wú)法得到控制。
4個(gè)車輪的每個(gè)剎車以不同的壓力進(jìn)行控制，斷續(xù)控制輪胎的旋轉(zhuǎn)以免鎖死。通過(guò)改變每個(gè)剎車的壓力來(lái)抑制車輛的側(cè)滑旋轉(zhuǎn)。
相比沒(méi)有ESC的情況，可以縮短制動(dòng)距離，
車輛的側(cè)滑旋轉(zhuǎn)可以得到控制。
關(guān)于市場(chǎng)和設(shè)備的趨勢(shì)
ABS和ESC已被安裝在眾多的車輛上，隨著車輛數(shù)量的增加，預(yù)計(jì)今后安裝數(shù)量仍將繼續(xù)增加。從設(shè)備角度看，為了進(jìn)一步提高車輛的行駛性能，需要設(shè)法實(shí)現(xiàn)剎車控制的高精度化。此外，為了延長(zhǎng)續(xù)航里程，還需對(duì)設(shè)備進(jìn)行小型化，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的冗余化等進(jìn)化以確保安全性。為了實(shí)現(xiàn)這些“高精度化”、“小型化/輕量化”和“冗余化”，電子零部件方面需要解決損耗增加（發(fā)熱、電力消耗）和耐熱性等課題。
關(guān)于ESC的電路配置
總體配置
收發(fā)器：用來(lái)與外部進(jìn)行通信的元器件或者電路（CAN通信）。
MCU（微機(jī)）：進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和判斷、馬達(dá)、剎車壓力閥門(mén)的控制。
DC/DC轉(zhuǎn)換器：為MCU、收發(fā)器提供電源。
馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路：馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電源。
閥門(mén)驅(qū)動(dòng)電路：剎車壓力閥門(mén)驅(qū)動(dòng)電源。
馬達(dá)：控制整個(gè)液壓系統(tǒng)的壓力。
圖3 ESC的總體配置
個(gè)別電路及組件
收發(fā)器I/F
在收發(fā)器電路中，使用兩根線纜與外部設(shè)備（CAN、Ethernet等）進(jìn)行通信。此時(shí)，如果靜電噪聲從通信線路混入，則可能會(huì)導(dǎo)致收發(fā)器IC故障。因此，收發(fā)器電路中作為用來(lái)預(yù)防靜電噪聲的措施通常嵌入片式壓敏電阻器。
使用部件
ESD噪聲去除
片式壓敏電阻器
藉由具有廣泛容量特性的產(chǎn)品陣容，在保持電路通信品質(zhì)的同時(shí)，為抑制靜電(ESD)噪聲做出貢獻(xiàn)。
片式壓敏電阻器藉由其8~250pF的容量特性，支持從低速到高速的通信速度。
圖4 在收發(fā)器中使用的零部件
DC/DC轉(zhuǎn)換器
DC/DC轉(zhuǎn)換器主要由FET、線圈、電容器構(gòu)成。為了去除輸入部的噪聲和使得輸出部平滑，通常使用導(dǎo)電性聚合物混合鋁電解電容器，為了進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，通常使用車載用功率電感器，為了進(jìn)行電壓測(cè)量，通常使用貼片電阻 (高精度貼片電阻)。
使用部件
噪聲去除、開(kāi)關(guān)/平滑
導(dǎo)電性聚合物混合鋁電解電容器
藉由大容量、低ESR和高紋波性能，為電路的小型化/大功率化（低電壓和大電流）做出貢獻(xiàn)。
藉由支持高頻的容量特性，為去除電路的高頻開(kāi)關(guān)化中所產(chǎn)生的廣帶寬和高頻率噪聲做出貢獻(xiàn)。
電壓轉(zhuǎn)換
車載用功率電感器
藉由金屬磁性材料的低損耗和大電流性能，為電路的小型化/大功率化（低電壓和大電流）做出貢獻(xiàn)。
藉由損耗特性的高頻化（低ACR），為抑制電路的高頻開(kāi)關(guān)化損耗做出貢獻(xiàn)。
電壓測(cè)量
貼片電阻器
?。ǜ呔荣N片電阻器）
藉由薄膜結(jié)構(gòu)的電阻值公差、低TCR性能，為電路輸出特性的高精度控制化做出貢獻(xiàn)
圖5 在DC/DC轉(zhuǎn)換器中使用的零部件
馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路
在馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路中，通過(guò)多個(gè)開(kāi)關(guān)元件來(lái)進(jìn)行電壓的轉(zhuǎn)換。由于開(kāi)關(guān)時(shí)的輸入電壓變動(dòng)會(huì)導(dǎo)致噪聲，所以使用線圈和電容器來(lái)構(gòu)成噪聲濾波器。此外，通過(guò)令開(kāi)關(guān)元件On/Off來(lái)執(zhí)行轉(zhuǎn)換操作，但由于元件On/Off時(shí)會(huì)產(chǎn)生噪聲，因此在柵極端子上配置電阻器來(lái)抑制驅(qū)動(dòng)噪聲。
使用部件
噪聲去除/平滑
導(dǎo)電性聚合物
混合鋁電解電容器
藉由大容量、低ESR和高紋波性能，為電路的小型化/大功率化（低電壓和大電流）做出貢獻(xiàn)。
藉由支持高頻容量特性，為去除電路的高頻開(kāi)關(guān)化所產(chǎn)生的寬帶和高頻率噪聲做出貢獻(xiàn)。
噪聲去除/平滑
車載用功率電感器
藉由金屬磁性材料的低損耗和大電流性能，為電路的小型化/大功率化（低電壓和大電流）做出貢獻(xiàn)。
藉由損耗特性的高頻化（低ACR），為抑制電路的高頻開(kāi)關(guān)化損耗做出貢獻(xiàn)。
開(kāi)關(guān)元件柵極驅(qū)動(dòng)噪聲抑制
貼片電阻器
(小型高功率貼片電阻器)
藉由獨(dú)特的電阻器圖案、電極結(jié)構(gòu)等實(shí)現(xiàn)小型高功率化，為電路的小型化做出貢獻(xiàn)。
圖6 在馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路中使用的零部件
閥門(mén)驅(qū)動(dòng)電路
這是一個(gè)用來(lái)令驅(qū)動(dòng)閥門(mén)的電磁閥ON/OFF的電路。該電路由電磁閥、浪涌保護(hù)用二極管以及用于控制電磁閥ON/OFF的FET組成。由于FET的ON/OFF操作時(shí)會(huì)產(chǎn)生噪聲，因此在柵極端子上配置電阻器來(lái)抑制驅(qū)動(dòng)噪聲。
使用部件
開(kāi)關(guān)元件柵極驅(qū)動(dòng)噪聲抑制
貼片電阻 (小型高功率貼片電阻)
藉由獨(dú)特的電阻圖案、電極結(jié)構(gòu)等實(shí)現(xiàn)小型高功率化，為電路的小型化做出貢獻(xiàn)。
圖片圖7 在閥門(mén)驅(qū)動(dòng)電路中使用的零部件
PART01
什么是ESC？
ESC是ABS (Anti-lock Braking System 防抱死剎車系統(tǒng))、TCS (Traction Control System 牽引力控制系統(tǒng))、偏航控制(Yaw Control)三者組合而成的技術(shù)。通過(guò)集成姿態(tài)穩(wěn)定、防滑和剎車輔助功能，可以期望提高車輛的穩(wěn)定性。具體而言，基于各種感測(cè)信息，分別控制安裝在4個(gè)車輪上的剎車來(lái)進(jìn)行細(xì)微的姿態(tài)控制。特別是在易滑的路況條件、或需要緊急規(guī)避操作的情況下，有助于降低事故風(fēng)險(xiǎn)。
圖1 ESC的作用PART02
ABS與ESC的區(qū)別
ABS和ESC雖然相似卻有所不同。ABS的主要目的是在緊急剎車時(shí)防止車輪鎖死。它能在剎車時(shí)保持車輛的操控性，并減少打滑，但無(wú)法控制側(cè)滑旋轉(zhuǎn)。
而ESC則旨在防止車輛滑移和打滑，確保駕駛員能按照預(yù)期控制車輛。這一功能在彎道或不穩(wěn)定的路面上將會(huì)提高車輛的穩(wěn)定性。與ABS的不同之處在于，可以控制車輛的側(cè)滑旋轉(zhuǎn)。
相比沒(méi)有ABS的情況，可以縮短制動(dòng)距離，車輛的側(cè)滑旋轉(zhuǎn)無(wú)法得到控制。
4個(gè)車輪的每個(gè)剎車以不同的壓力進(jìn)行控制，斷續(xù)控制輪胎的旋轉(zhuǎn)以免鎖死。通過(guò)改變每個(gè)剎車的壓力來(lái)抑制車輛的側(cè)滑旋轉(zhuǎn)。
相比沒(méi)有ESC的情況，可以縮短制動(dòng)距離，
車輛的側(cè)滑旋轉(zhuǎn)可以得到控制。
關(guān)于市場(chǎng)和設(shè)備的趨勢(shì)
ABS和ESC已被安裝在眾多的車輛上，隨著車輛數(shù)量的增加，預(yù)計(jì)今后安裝數(shù)量仍將繼續(xù)增加。從設(shè)備角度看，為了進(jìn)一步提高車輛的行駛性能，需要設(shè)法實(shí)現(xiàn)剎車控制的高精度化。此外，為了延長(zhǎng)續(xù)航里程，還需對(duì)設(shè)備進(jìn)行小型化，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的冗余化等進(jìn)化以確保安全性。為了實(shí)現(xiàn)這些“高精度化”、“小型化/輕量化”和“冗余化”，電子零部件方面需要解決損耗增加（發(fā)熱、電力消耗）和耐熱性等課題。
關(guān)于ESC的電路配置
總體配置
收發(fā)器：用來(lái)與外部進(jìn)行通信的元器件或者電路（CAN通信）。
MCU（微機(jī)）：進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和判斷、馬達(dá)、剎車壓力閥門(mén)的控制。
DC/DC轉(zhuǎn)換器：為MCU、收發(fā)器提供電源。
馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路：馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電源。
閥門(mén)驅(qū)動(dòng)電路：剎車壓力閥門(mén)驅(qū)動(dòng)電源。
馬達(dá)：控制整個(gè)液壓系統(tǒng)的壓力。
閥門(mén)：控制各剎車的壓力調(diào)節(jié)閥。
圖3 ESC的總體配置
個(gè)別電路及組件
收發(fā)器I/F
在收發(fā)器電路中，使用兩根線纜與外部設(shè)備（CAN、Ethernet等）進(jìn)行通信。此時(shí)，如果靜電噪聲從通信線路混入，則可能會(huì)導(dǎo)致收發(fā)器IC故障。因此，收發(fā)器電路中作為用來(lái)預(yù)防靜電噪聲的措施通常嵌入片式壓敏電阻器。
使用部件
ESD噪聲去除片式壓敏電阻器
藉由具有廣泛容量特性的產(chǎn)品陣容，在保持電路通信品質(zhì)的同時(shí)，為抑制靜電(ESD)噪聲做出貢獻(xiàn)。
片式壓敏電阻器藉由其8~250pF的容量特性，支持從低速到高速的通信速度。
圖4 在收發(fā)器中使用的零部件DC/DC轉(zhuǎn)換器
DC/DC轉(zhuǎn)換器主要由FET、線圈、電容器構(gòu)成。為了去除輸入部的噪聲和使得輸出部平滑，通常使用導(dǎo)電性聚合物混合鋁電解電容器，為了進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，通常使用車載用功率電感器，為了進(jìn)行電壓測(cè)量，通常使用貼片電阻 (高精度貼片電阻)。
使用部件
噪聲去除、開(kāi)關(guān)/平滑導(dǎo)電性聚合物混合鋁電解電容器
藉由大容量、低ESR和高紋波性能，為電路的小型化/大功率化（低電壓和大電流）做出貢獻(xiàn)。
藉由支持高頻的容量特性，為去除電路的高頻開(kāi)關(guān)化中所產(chǎn)生的廣帶寬和高頻率噪聲做出貢獻(xiàn)。
電壓轉(zhuǎn)換
車載用功率電感器
藉由金屬磁性材料的低損耗和大電流性能，為電路的小型化/大功率化（低電壓和大電流）做出貢獻(xiàn)。
藉由損耗特性的高頻化（低ACR），為抑制電路的高頻開(kāi)關(guān)化損耗做出貢獻(xiàn)。
電壓測(cè)量
貼片電阻器
?。ǜ呔荣N片電阻器）
藉由薄膜結(jié)構(gòu)的電阻值公差、低TCR性能，為電路輸出特性的高精度控制化做出貢獻(xiàn)
圖5 在DC/DC轉(zhuǎn)換器中使用的零部件馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路
在馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路中，通過(guò)多個(gè)開(kāi)關(guān)元件來(lái)進(jìn)行電壓的轉(zhuǎn)換。由于開(kāi)關(guān)時(shí)的輸入電壓變動(dòng)會(huì)導(dǎo)致噪聲，所以使用線圈和電容器來(lái)構(gòu)成噪聲濾波器。此外，通過(guò)令開(kāi)關(guān)元件On/Off來(lái)執(zhí)行轉(zhuǎn)換操作，但由于元件On/Off時(shí)會(huì)產(chǎn)生噪聲，因此在柵極端子上配置電阻器來(lái)抑制驅(qū)動(dòng)噪聲。
使用部件
噪聲去除/平滑導(dǎo)電性聚合物
混合鋁電解電容器
藉由大容量、低ESR和高紋波性能，為電路的小型化/大功率化（低電壓和大電流）做出貢獻(xiàn)。
藉由支持高頻容量特性，為去除電路的高頻開(kāi)關(guān)化所產(chǎn)生的寬帶和高頻率噪聲做出貢獻(xiàn)。
噪聲去除/平滑
車載用功率電感器
藉由金屬磁性材料的低損耗和大電流性能，為電路的小型化/大功率化（低電壓和大電流）做出貢獻(xiàn)。
藉由損耗特性的高頻化（低ACR），為抑制電路的高頻開(kāi)關(guān)化損耗做出貢獻(xiàn)。
開(kāi)關(guān)元件柵極驅(qū)動(dòng)噪聲抑制
貼片電阻器
(小型高功率貼片電阻器)
藉由獨(dú)特的電阻器圖案、電極結(jié)構(gòu)等實(shí)現(xiàn)小型高功率化，為電路的小型化做出貢獻(xiàn)。
圖6 在馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路中使用的零部件閥門(mén)驅(qū)動(dòng)電路
這是一個(gè)用來(lái)令驅(qū)動(dòng)閥門(mén)的電磁閥ON/OFF的電路。該電路由電磁閥、浪涌保護(hù)用二極管以及用于控制電磁閥ON/OFF的FET組成。由于FET的ON/OFF操作時(shí)會(huì)產(chǎn)生噪聲，因此在柵極端子上配置電阻器來(lái)抑制驅(qū)動(dòng)噪聲。
使用部件
開(kāi)關(guān)元件柵極驅(qū)動(dòng)噪聲抑制貼片電阻 (小型高功率貼片電阻)
藉由獨(dú)特的電阻圖案、電極結(jié)構(gòu)等實(shí)現(xiàn)小型高功率化，為電路的小型化做出貢獻(xiàn)。
圖片圖7 在閥門(mén)驅(qū)動(dòng)電路中使用的零部件
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