横摆角速度传感器原理

底盘│车辆横摆角速度（Yaw Rate）估算（上）_搜狐汽车_搜狐网 (sohu.com)

前言

如果单纯解释ESP 系统的工作逻辑，那很简单。ESP 系统接受来自方向盘转角传感器的角度信号，结合车速信号，算出该车在该车速、方向盘转角下应有的车身yaw值（中心转向）。将该Yaw值作为参考，与车身Yaw-G传感器检测出的车身真实Yaw值进行对比，判断是过度还是不足进而决定哪一侧的轮胎加压以纠正。

 Yaw 是横摆角，而横摆角对时间微分，我们就得到了横摆角速度 Yaw-Rate

一般Yaw-G 传感器输出就是两个加速度（纵向、侧向）还有一个横摆角速度Yaw-rate（也叫偏航率）。 

这一套理论看起来很容易理解，但下面我先提一下问题：

1 Yaw-G 传感器发出的Yaw-rate 真实吗？如何校验？

2 通过方向盘转角和车速，计算出的整车参考Yaw-rate能真实反映车辆应有的Yaw值吗？

带着这些问题，我们开始今天的讨论。我们先看Yaw-G的校验算法，我们知道，车辆在弯道内前后轮的外侧车轮转速都大于内侧车轮，所以利用轮速差我们可以估算出车横摆角速度（偏航率）。

1）轮速差估算横摆角速度，为方便起见，我们列出适用于前后轮的通用公式。

Yaw-rate1=（外侧轮速-内测轮速）/轮距*cos车轮转角

关于这个公式的推导过程，如下图所示（抱歉，为了节省时间，直接手绘上图了）。

如果我们套入前轮，估算Yaw-rate就是

Yaw-rate1=（wf1-wf2）*Rr/(A*cos(a))

相同的操作，我们也可以带入后轮，因为后轮没有转向角，所以cos(a) 等于1 ，但通常情况下，更愿意取驱动轮的轮速差来估算。

用这种方法可以使用最少传感器的情况下估算出车辆的横摆角，但这里我们不得不面对一个问题，比如在高G 的工况，比如沥青路上急转向，由于侧向加速度引起重量转移会导致内外侧车轮的滚动半径差异（外侧受压变小，内侧载荷减小而变大），这样的结果使得通过轮速估算的横摆角存在了偏差，所以通常情况下还要根据侧向加速的值对上面的横摆角进行修正。

Yaw-rate1=Yaw-rate1 X K

2）侧向加速度-车速法，由于通过四个轮速能计算出车辆前进速度，而侧向加速度则是通过yaw-G 传感器获得，通过两个物理量，我们也可以估算出横摆角速度。

Yaw-rate2=侧向加速度/纵向车速

同样，关于这个公式的来历，也进行一次推导。如下图所示

 

3）第三种就是Yaw-G 传感器通过惯性测量而发出的车辆质心的Yaw-rate。而Yaw-G

传感器又分集成式和独立式，独立式Yaw-G传感器安装在车身质心附近，通过串口实时发送ax/ay以及Yaw-rate给ESP 模块。

 而集成式则直接将加速度芯片贴在了ESP 电控模块PCB 板上。