汽車電子穩(wěn)定程序esp系統(tǒng)論文

本科生畢業(yè)論文本科生畢業(yè)論文題題 目目: :汽車電子穩(wěn)定程序控制汽車電子穩(wěn)定程序控制 ESPESP 系統(tǒng)系統(tǒng)學(xué)生姓名學(xué)生姓名: : 專專 業(yè)業(yè): : 班班 級(jí)級(jí): : 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師: : 2011 年 01月摘摘 要要汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng)或動(dòng)態(tài)偏航穩(wěn)定控制系統(tǒng)(Electronic Stability Program，ESP)是防抱死制動(dòng)系統(tǒng)ABS、驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)ASR、電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)EBD、牽引力控制系統(tǒng)TCS和主動(dòng)車身橫擺控制系統(tǒng)AYC(Active Yaw Contr01)等基本功能的組合，是一種汽車新型主動(dòng)安全系統(tǒng)。該系統(tǒng)是德國博世公司(BOSCH)和梅塞德斯一奔馳(MERCEDESBENZ)公司聯(lián)合開發(fā)的汽車底盤電子控制系統(tǒng)。汽車電子穩(wěn)定程序控制系統(tǒng)除了具有ABS和TCS的功能之外，更是一種智能的主動(dòng)安全系統(tǒng)，它通過高度靈敏的傳感器時(shí)刻監(jiān)測(cè)車輛的行駛狀態(tài)，并通過計(jì)算分析判定車輛行駛方向是否偏離駕駛員的操作意圖，識(shí)別出危險(xiǎn)情況，并提前裁決出可行的干預(yù)措施使車輛恢復(fù)到穩(wěn)定行駛狀態(tài)。汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng)（ESP）能夠糾正汽車的各種不穩(wěn)定行駛狀態(tài)，提高汽車線內(nèi)行駛的穩(wěn)定性，縮短在彎道或濕滑路面上緊急制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)距離。為了提高車輛的動(dòng)力學(xué)性能，還可以在ESP轉(zhuǎn)向功能的基礎(chǔ)上繼續(xù)引入諸如可調(diào)減震器、主動(dòng)穩(wěn)定性控制和可調(diào)彈簧等的電子底盤控制系統(tǒng)。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：ESPESP 主動(dòng)安全系統(tǒng)主動(dòng)安全系統(tǒng) ABSABS 電子控制電子控制 目目 錄錄緒 論.1第一章 ESP 電子穩(wěn)定系統(tǒng)簡(jiǎn)介 .31.1 ESP 電子穩(wěn)定系統(tǒng)概念 .31.2 ESP 的功能與組成 .31.3 ESP 工作原理與工作過程 .6第二章 汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng)分析.92.1 ESP 系統(tǒng)的控制原理 .92.2 ESP 系統(tǒng)特點(diǎn)和性能 .92.3 ESP 系統(tǒng)的應(yīng)用 .102.4 ESP 系統(tǒng)的可靠性 .112.5 汽車底盤電子控制系統(tǒng)的發(fā)展 .112.6 新一代 ESP .12第三章 第二代汽車電子穩(wěn)定程序 ESPII .133.1 ESPII 的系統(tǒng)及組件 .133.2 ESP轉(zhuǎn)向控制功能 .143.3 系統(tǒng)集成控制 .16結(jié) 束 語.18參考文獻(xiàn).19致 謝.20緒緒 論論20世紀(jì)80年代，日本鈴木公司首次開發(fā)出電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Electrical Power Steering，簡(jiǎn)稱EPS)，在此之后，日本的大發(fā)汽車公司、三菱汽車公司及本田汽車公司均研制出適合各自車型的EPS。日本精工已成為世界最大的EPS生產(chǎn)廠，占全球的30%，日本光洋2006年已達(dá)到800萬套，日本豐田從2003年開始批量生產(chǎn)P-EPS，年產(chǎn)已上100萬套，美國的Delphi公司、TRW公司已經(jīng)成功開發(fā)出EPS系統(tǒng)，大大促進(jìn)了EPS技術(shù)的發(fā)展。經(jīng)過近20年的發(fā)展，EPS技術(shù)日趨完善，其應(yīng)用范圍從最初的微型轎車配套向負(fù)荷較大的中、高檔型轎車配套發(fā)展。國外生產(chǎn)的中低檔小型、微型汽車大都備配了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器，在部分中檔轎車和高級(jí)轎車上已經(jīng)得到應(yīng)用，在中型車輛和重型車輛的應(yīng)用也已處于研究階段。2006年EPS的市場(chǎng)占有率已達(dá)到30。2006年，國內(nèi)汽車產(chǎn)銷均超過500萬，目前國內(nèi)開發(fā)的EPS主要針對(duì)16排量以下的中小型汽車，而16排量以下的汽車約占70左右，因此市場(chǎng)潛力巨大。當(dāng)前國內(nèi)實(shí)際安裝EPS的汽車已達(dá)到15，主要是昌河北斗星、哈飛路寶等，轎車有廣州本田飛渡、上海大眾途安、長(zhǎng)安雨燕、一汽天津花冠30、一汽大眾開迪及鄭州日產(chǎn)MPV旅行車，這些廠家都在尋求國產(chǎn)化合作伙伴。批量安裝國產(chǎn)EPS的車型有：愛迪爾車、新雅圖轎車及吉利轎車；小批安裝國產(chǎn)EPS的車型有天津夏利、雙環(huán)S6“小貴族”汽車；正在試裝EPS的車型有：天津夏利X121轎車、福瑞達(dá)面包車、奇瑞QQ轎車及楊子皮卡等車型。一汽轎車也準(zhǔn)備安裝國產(chǎn)電動(dòng)轉(zhuǎn)向器，正在尋求有實(shí)力的合作伙伴。重慶長(zhǎng)安鈴木、長(zhǎng)安福特準(zhǔn)備在其生產(chǎn)的新車型中試裝電動(dòng)轉(zhuǎn)向器。研制EPS的廠家和科研院所已有好幾十家，其中科研院所有清華大學(xué)、北京理工大學(xué)、天津大學(xué)、吉林大學(xué)及重慶大學(xué)等。傳統(tǒng)的汽車轉(zhuǎn)向器廠家有湖北恒隆、南京標(biāo)準(zhǔn)件廠、杭州萬向集團(tuán)、重慶馳騁、天津津豐、浙江萬達(dá)、浙江雙輝劍、杭州世寶、躍進(jìn)汽車轉(zhuǎn)向器公司及豫北光洋等廠家。但由于EPS為機(jī)電一體的高科技產(chǎn)品，傳統(tǒng)的汽車轉(zhuǎn)向器廠家缺乏控制器開發(fā)方面的電子專家；而科研院所重于理論研究，缺乏實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和批生產(chǎn)建線的能力，因而EPS研制進(jìn)展較慢。第一章第一章 ESP 電子穩(wěn)定系統(tǒng)簡(jiǎn)介電子穩(wěn)定系統(tǒng)簡(jiǎn)介1.11.1 ESPESP 電子穩(wěn)定系統(tǒng)概念電子穩(wěn)定系統(tǒng)概念ESP是電子穩(wěn)定程序(Electronic Stability Programme)的簡(jiǎn)稱。屬于車輛的主動(dòng)安全，人們也可稱之為動(dòng)態(tài)駕駛控制系統(tǒng)。ESP以ABS制動(dòng)防抱死系統(tǒng)與ASR牽引力控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，增加方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、側(cè)向加速度傳感器等信息，通過對(duì)車輪制動(dòng)器和發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)側(cè)滑的糾正。因此，ESP整合了ABS和ASR的功能，并大大拓展了其功能范圍。1.21.2 ESPESP 的功能與組成的功能與組成1.2.1 ESP 的功能的功能ESP能保證在轉(zhuǎn)向狀態(tài)下車輛的穩(wěn)定性(橫向)，避免車輛產(chǎn)生側(cè)滑。ESP能以25次秒的頻率對(duì)駕駛員的行駛意圖和實(shí)際行駛情況進(jìn)行檢測(cè)，在轉(zhuǎn)向狀態(tài)下，能自動(dòng)根據(jù)車輛的狀態(tài)，有針對(duì)性地單獨(dú)制動(dòng)各個(gè)車輪，或控制發(fā)動(dòng)機(jī)、自動(dòng)變速器的狀態(tài)使車輛保持穩(wěn)定行駛。ABS是在制動(dòng)的狀態(tài)下保持車輛的穩(wěn)定性，避免車輪抱死；TCS(ASR)是在起步或加速的狀態(tài)下保持車輛的穩(wěn)定性,避免車輪打滑。1躲避前方突然出現(xiàn)的障礙物緊急制動(dòng)，猛打方向盤，車輛有轉(zhuǎn)向不足傾向。ESP工作，增加左后輪制動(dòng)壓力，車輛按照轉(zhuǎn)向意圖行駛?；謴?fù)正常的行駛路線，車輛有轉(zhuǎn)向過度的傾向，在左前輪施加制動(dòng)力。車輛保持穩(wěn)定。2在急轉(zhuǎn)彎車道上高速行駛車輛有甩尾傾向。自動(dòng)在右前輪上施加制動(dòng)力。車輛保持穩(wěn)定。車輛有甩尾傾向。自動(dòng)在左前輪上施加制動(dòng)力。車輛保持穩(wěn)定。3在地面附著力不同路面行駛車輛表現(xiàn)出轉(zhuǎn)向不足的趨勢(shì)，即將跑偏。ESP發(fā)揮作用，增加后右輪制動(dòng)力的同時(shí)，降低發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩。從濕滑路面駛?cè)敫稍锫范?，車輛保持穩(wěn)定。1.22 ESP 的組成的組成BOSCH和IrI-r為兩個(gè)ESP的生產(chǎn)廠家，他們ESP的設(shè)計(jì)原理和基本結(jié)構(gòu)是相同的，不同的是組成元件，在備件使用上應(yīng)注意其對(duì)應(yīng)系統(tǒng)。1 1 ESP組成(見圖1)：2 2ESP主要部件(見圖2)：圖2 ESP主要部件(1)ESP控制單元：為保障系統(tǒng)的可靠性，在系統(tǒng)中有兩個(gè)處理器，兩個(gè)處理器用同樣的軟件處理信號(hào)數(shù)據(jù)。并相互監(jiān)控比較?？刂茊卧霈F(xiàn)故障，駕駛者仍可做一般的制動(dòng)操作，但ABSEBSASRESP功能失效。(2)方向盤轉(zhuǎn)角傳感器：G85位于轉(zhuǎn)向燈開關(guān)和方向盤之間。向控制單元傳送方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度，測(cè)量的角度為正負(fù)720度，對(duì)應(yīng)方向盤轉(zhuǎn)4圈。無該傳感信號(hào)車輛無法確定行駛方向，ESP失效。(3)組合傳感器：組合傳感器包括橫向加速度傳感器G200和偏轉(zhuǎn)率傳感器G202，集中在一個(gè)艙盒內(nèi)，位于副儀表臺(tái)內(nèi)煙灰缸下方，此處為整車的重心位置。a橫向加速度傳感器：確定車輛是否受到使車輛發(fā)生滑移作用的側(cè)向力以及側(cè)向力的大小。無該信號(hào)控制單元將無法計(jì)算出車輛的實(shí)際行駛狀態(tài)ESP功能失效。b偏轉(zhuǎn)率傳感器：確定車輛是否沿垂直軸線發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，并提供轉(zhuǎn)動(dòng)速率。沒有橫擺率測(cè)量值，控制單元無法確定車輛是否發(fā)生轉(zhuǎn)向ESP功能失效。(4)制動(dòng)壓力傳感器：通知控制單元制動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)際壓力，控制單元相應(yīng)算出作用在車輪上的制動(dòng)力和整車的縱向力大小。如果ESP正在對(duì)不穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，控制單元將這一數(shù)值包含在側(cè)向力計(jì)算范圍之內(nèi)。沒有制動(dòng)力壓力信號(hào)系統(tǒng)無法計(jì)算出正確的側(cè)向力，故ESP失效。(5)ASRESP按鈕開關(guān)：按下該按鈕，ESP功能關(guān)閉。通過再次按該按鈕，ESP功能重新激活。重新啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)該系統(tǒng)也可自動(dòng)激活。當(dāng)ESP調(diào)整工作正在進(jìn)行或在超過一定的車速。系統(tǒng)將不能被關(guān)閉。為從深雪或松軟地面前后擺動(dòng)駛出，有意讓驅(qū)動(dòng)輪打滑以擺脫被陷狀態(tài)；帶防滑鏈行駛；在車輛處于功率測(cè)試狀態(tài)下行駛。出現(xiàn)故障后ESP無法關(guān)閉，組合儀表上的ESP警報(bào)燈有警報(bào)顯示。(6)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)液壓泵：由于液壓控制單元回油泵設(shè)計(jì)的改進(jìn)，已能滿足工作需要，所以現(xiàn)已取消動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)液壓泵。(7)回油泵：?jiǎn)渭?jí)、雙級(jí)。(8)液壓控制單元：制動(dòng)分泵通過液壓控制單元的電磁閻控制，通過制動(dòng)分泵的人口閥和出口閥的控制，建立了三個(gè)工作狀態(tài)：建壓；保壓；卸壓。當(dāng)電磁閥功能出現(xiàn)不可靠故障，整體系統(tǒng)關(guān)閉。1.31.3 ESPESP 工作原理與工作過程工作原理與工作過程1ESP工作原理：ABSTCS系統(tǒng)就是要防止在車輛加速或制動(dòng)時(shí)出現(xiàn)我們所不期望的縱向滑移。而ESP就是要控制橫向滑移。他是各種工況下的一個(gè)主動(dòng)安全系統(tǒng)，處理各種異常情況，減輕駕駛員的精神緊張及身體疲勞。只要ESP識(shí)別出駕駛員的輸入與車輛的實(shí)際運(yùn)動(dòng)不一致，它就馬上通過有選擇的制動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)干預(yù)來穩(wěn)定車輛。ESP首先通過方向盤轉(zhuǎn)角傳感器及各車輪轉(zhuǎn)速傳感器識(shí)別駕駛員轉(zhuǎn)彎方向(駕駛員意愿)。ESP通過橫擺角速度傳感器，識(shí)別車輛繞垂直于地面軸線方向的旋轉(zhuǎn)角度及側(cè)向加速度傳感器識(shí)別車輛實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向。ESP對(duì)危急駕駛情況作出反應(yīng)前，必須獲得兩個(gè)問題的應(yīng)答(見圖3)圖3 ESP動(dòng)作程序圖4 ESP工作過程工作過程 車輛轉(zhuǎn)向 行駛狀態(tài) 受制動(dòng)車輪 目的 第一階段 制動(dòng)/向左 不足轉(zhuǎn)向 左后輪 前輪保留側(cè)向力有效保證車輛的轉(zhuǎn)向第二階段 向右 不足轉(zhuǎn)向 右前輪 保證后軸的最佳側(cè)向力，后軸車輪自由轉(zhuǎn)動(dòng)第三階段 向左 過度轉(zhuǎn)向 左前輪 為防止車輛出現(xiàn)甩尾，為限制前軸側(cè)向力的建立，在特殊危險(xiǎn)情形下這個(gè)車輪將強(qiáng)烈制動(dòng)第四階段 中間 穩(wěn)定 無 在所有不穩(wěn)定行駛狀態(tài)被校正后，ESP結(jié)束調(diào)整工作2ESPESP制動(dòng)油路控制過程(見圖5)調(diào)節(jié)控制閥 制動(dòng)分泵（e）調(diào)節(jié)高壓閥 回油泵（f）部件組成：入口閥（c） 動(dòng)態(tài)液壓泵（g）出口閥（d） 制動(dòng)助力器（h）建壓： ESP進(jìn)行控制凋整動(dòng)態(tài)液壓泵(g)開始從制動(dòng)液儲(chǔ)液罐中向制動(dòng)管路輸送制動(dòng)液在制動(dòng)分泵和回油泵內(nèi)很快建立制動(dòng)壓力，回油泵開始輸送制動(dòng)液使制動(dòng)壓力進(jìn)一步提高。保壓： 入口閥關(guān)閉，出口閥也保持關(guān)閉。制動(dòng)壓力不能卸壓。回油泵停止工作，高壓閥關(guān)閉。卸壓： 控制閥反向打開在出13閥打開時(shí)，入13閥保持關(guān)閉。制動(dòng)液通過制動(dòng)主缸返回儲(chǔ)液罐.圖5 ESPESP制動(dòng)油路控制過程第二章第二章 汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng)分析汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng)分析2.12.1 ESPESP 系統(tǒng)的控制原理系統(tǒng)的控制原理由汽車行駛理論可知，控制汽車的力（牽引力、制動(dòng)力及轉(zhuǎn)向力等）來自于地面的反作用力，此反作用力的極限值等于車輪與地面間的附著力，若行駛中汽車所需的控制力大于該附著力，則汽車將失去控制。汽車行駛在一定的路面上，車輪與路面間的附著系數(shù)一定，其與路面間的附著力也一定。車輛的牽引力（或制動(dòng)力）與側(cè)向力的合力不得大于附著力，否則車輛將失去穩(wěn)定性。顯然，牽引力（或制動(dòng)力）若增大，則路面可提供的側(cè)向力減小。當(dāng)滑移率A=0時(shí)，車輪與路面間不打滑，側(cè)向附著狀態(tài)最佳；而A=1時(shí)，車輪與地面間純滑動(dòng)，側(cè)向附著狀況最差，不能控制車輛轉(zhuǎn)向。ESP系統(tǒng)通過直接控制作用在4個(gè)車輪上的制動(dòng)力或牽引力，間接改變車輪受到的側(cè)向力及汽車受到的橫擺力矩，使汽車的運(yùn)動(dòng)方向得到修正。2.22.2 ESPESP 系統(tǒng)特點(diǎn)和性能系統(tǒng)特點(diǎn)和性能2.2.1 ESP 系統(tǒng)的特點(diǎn)系統(tǒng)的特點(diǎn)（1）實(shí)時(shí)監(jiān)控。ESP是一個(gè)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，它每時(shí)每刻都在監(jiān)控駕駛者的操控、路面反應(yīng)和汽車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并不斷向發(fā)動(dòng)機(jī)和制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出指令。( 2 ) 主動(dòng)干預(yù)。ABS/EBD等系統(tǒng)在起作用時(shí)，系統(tǒng)對(duì)駕駛者的操控起一定干預(yù)作用,但它不能調(diào)控發(fā)動(dòng)機(jī),而ESP則是主動(dòng)調(diào)控發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速并可調(diào)整每個(gè)車輪的制動(dòng)力（四通道系統(tǒng)），以修正汽車的過度轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)向不足。（3）事先提醒。ESP具有實(shí)時(shí)警示功能，當(dāng)駕駛者操作不當(dāng)和路面異常時(shí)，它會(huì)在主動(dòng)干預(yù)的同時(shí)用警告燈警示駕駛者。2.2.2 ESP 系統(tǒng)的功能系統(tǒng)的功能奔馳公司關(guān)于ESP系統(tǒng)適用性和可靠性檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果表明,ESP系統(tǒng)在汽車行駛的各種工況下都能起到良好效果,如彎道行駛、急速繞過障礙等。ESP系統(tǒng)不僅可提高汽車在干燥路面上行駛時(shí)的穩(wěn)定性，還可以在路面附著性較差（如結(jié)冰、濕滑及碎石等）時(shí)起作用。在上述不利狀況下，車輪與路面之間的附著力降低，汽車容易發(fā)生側(cè)滑和跑偏，失去方向穩(wěn)定性，甚至在急轉(zhuǎn)彎時(shí)發(fā)生翻車事故。這時(shí)ESP系統(tǒng)干預(yù)駕駛操作，精確控制各車輪的受力以穩(wěn)定車輛。在過去幾年中，多家世界著名汽車廠商和研究機(jī)構(gòu)對(duì)ESP的有效性進(jìn)行了科學(xué)研究。結(jié)果表明，裝備ESP系統(tǒng)的汽車可以減少80%由側(cè)滑引起的交通事故，而且可有效降低42%的行車事故（并非因駕駛員受其他路人的影響而失去對(duì)車輛控制而引起的交通事故）。雖然ESP系統(tǒng)是汽車主動(dòng)安全技術(shù)中堪稱里程碑式的突破,但它并不是車輛自動(dòng)駕駛系統(tǒng),不能因?yàn)槭褂昧薊SP系統(tǒng),駕駛員就粗心大意,ESP系統(tǒng)并不能在任何情況下都能保持汽車的行駛穩(wěn)定性。2.32.3 ESPESP 系統(tǒng)的應(yīng)用系統(tǒng)的應(yīng)用奔馳公司是第一個(gè)在其轎車上使用ESP系統(tǒng)的汽車制造商，該系統(tǒng)的首次亮相是在1995年，目前，德國已有超過70% 的新注冊(cè)車輛配備了ESP。博世公司的研究表明，2005年，歐洲大約40%的新注冊(cè)車輛配備了ESP。在高檔車上，ESP已成為標(biāo)準(zhǔn)配置，在中檔車上的裝配率也迅速提高，在緊湊型車上裝配率稍低。在美國和日本，ESP的裝配率也迅速提高。美國政府要求所有汽車必須在2011年9月前配備防止傾翻的電子穩(wěn)定控制裝置。這將是繼安全帶之后的又一項(xiàng)重大強(qiáng)制性措施。在中國，ESP的裝配率還較低，目前，僅在高檔豪華車上較常見，而中高檔的幾款銷量領(lǐng)先的車型（如帕薩特、 馬自達(dá)6等）都沒有配置ESP，甚至連寶馬3系和5系、奧迪A4和A6都未將ESP作為其標(biāo)準(zhǔn)配置。2.42.4 ESPESP 系統(tǒng)的可靠性系統(tǒng)的可靠性梅塞德斯一奔馳公司從1994年起就對(duì)ESP系統(tǒng)進(jìn)行了適用性和可靠性的全面驗(yàn)證試驗(yàn)。在微機(jī)控制系統(tǒng)的ROM中，預(yù)先儲(chǔ)存的控制程序中的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)數(shù)據(jù)，應(yīng)該來源于大量的實(shí)車測(cè)試數(shù)據(jù)。但由于在沒有安全保障的情況下的實(shí)車試驗(yàn)，有可能造成無法彌補(bǔ)的安全事故后果，因此標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)數(shù)據(jù)的取得，采用了模擬器。模擬器內(nèi)輸入了大量的通過實(shí)驗(yàn)采集的數(shù)據(jù)，可以仿真出很多復(fù)雜的路面狀況和駕駛過程。再通過80位梅塞德斯轎車車主用模擬器進(jìn)行時(shí)速為100kmh的模擬路面駕駛試驗(yàn)，得到各種不同性能的汽車在各種駕駛過程中的響應(yīng)。模擬器檢測(cè)手段既安全，又可以得到很多實(shí)車試驗(yàn)無法測(cè)量的數(shù)據(jù)。比如，在試驗(yàn)場(chǎng)的4個(gè)轉(zhuǎn)彎處，用模擬器模擬路面突然結(jié)冰的情況，這將使車輪和路面之間的附著力在幾米的路程內(nèi)減少70以上。如果轎車沒有ESP系統(tǒng)，則78的駕駛員不能將他們的汽車穩(wěn)定在冰雪路面上，還可能遭受汽車連續(xù)3次翻轉(zhuǎn)造成的傷害。有了ESP系統(tǒng)，所有參加過模擬測(cè)試的駕駛員都能避免汽車翻轉(zhuǎn)事故的發(fā)生。2.52.5 汽車底盤電子控制系統(tǒng)的發(fā)展汽車底盤電子控制系統(tǒng)的發(fā)展2.5.1 集成底盤管理系統(tǒng)集成底盤管理系統(tǒng)隨著電子技術(shù)特別是大規(guī)模集成電路和微型電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，汽車的電子化程度越來越高。汽車的底盤系統(tǒng)也改變了以往那種完全依靠液壓或氣壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)來傳遞力的機(jī)械式結(jié)構(gòu)，開始步入電子伺服控制(By-wke，操縱裝置與執(zhí)行器之間靠電信號(hào)聯(lián)系而非機(jī)械的連接)階段，底盤綜合控制系統(tǒng)也已開始出現(xiàn)。先進(jìn)的底盤電子控制系統(tǒng)優(yōu)化了車輪與地l面之間的附著狀況，顯著地改善了汽車的動(dòng)力性、安全性和舒適性。汽車底盤電子控制系統(tǒng)將逐步形成一個(gè)集成底盤管理(ICM)系統(tǒng)。該系統(tǒng)將集成所有的底盤電控子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)問硬件、能量和信息的共享，以最大限度地獲取系統(tǒng)集成帶來的增效作用，提高汽車的安全性、舒適性和經(jīng)濟(jì)性。2.5.22.5.2 動(dòng)力車身控制系統(tǒng)動(dòng)力車身控制系統(tǒng)(Dynamic(Dynamic BodyBody Control)Control)對(duì)于多用途運(yùn)動(dòng)車(SUV)和其他質(zhì)心較高的汽車，動(dòng)力車身控制系統(tǒng)町最大程度地提高轉(zhuǎn)向穩(wěn)定能力，同時(shí)汽車行駛舒適感增強(qiáng)。在汽車越野行駛時(shí)，車橋通過相互配合來獲得更好的牽引性能。動(dòng)力車身控制系統(tǒng)使用12個(gè)主動(dòng)式平衡桿模塊，通過對(duì)平衡桿施加可調(diào)節(jié)的預(yù)加載荷來防止汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)發(fā)生左右搖晃。當(dāng)汽車車身要發(fā)生傾斜時(shí)，加速度計(jì)監(jiān)測(cè)到汽車側(cè)滑傾向，將信號(hào)傳到控制系統(tǒng)ECU，ECU指令向平衡桿執(zhí)行器通入壓力油，壓力油產(chǎn)生力的大小根據(jù)加速度計(jì)監(jiān)測(cè)到的汽車橫向加速度大小和汽車產(chǎn)生搖晃的時(shí)間來確定。2.62.6 新一代新一代 ESPESP新一代汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng)將主動(dòng)轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)(Activesteefing Control。ASC)和可選擇懸架模式的主動(dòng)懸架控制系統(tǒng)(Active Damping Control，ADC)和ESP集成在一起，使汽車的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定控制技術(shù)更加完善，提高了汽車在任何情況下的行駛穩(wěn)定性和操縱穩(wěn)定性。在非危險(xiǎn)行駛狀況下，主動(dòng)轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)使駕駛更靈活，以增加駕駛樂趣。在危險(xiǎn)行駛狀況下，主動(dòng)轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)與制動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)共同控制汽車的行駛穩(wěn)定性和乘坐舒適性。第三章第三章 第二代汽車電子穩(wěn)定程序第二代汽車電子穩(wěn)定程序 ESPII3.13.1 ESPIIESPII 的系統(tǒng)及組件的系統(tǒng)及組件ESP系統(tǒng)由制動(dòng)、轉(zhuǎn)向和優(yōu)化懸架等子系統(tǒng)組成，當(dāng)然還包括各種傳感器。3.1.1 制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)作為電控制動(dòng)，系統(tǒng)主要采用了Mk60E5/Mk25E5或電液制動(dòng)。2套系統(tǒng)共同使用內(nèi)部壓力傳感器，確保四輪壓力和駕駛員意圖的冗余度。3.1.2 主動(dòng)轉(zhuǎn)向主動(dòng)轉(zhuǎn)向主動(dòng)轉(zhuǎn)向體現(xiàn)出ESP系統(tǒng)中最先進(jìn)的技術(shù)。在方向盤轉(zhuǎn)角的基礎(chǔ)上通過轉(zhuǎn)向柱上的1個(gè)集成電機(jī)，經(jīng)由1套兩級(jí)行星齒輪機(jī)構(gòu)在前輪上附加了1個(gè)疊加轉(zhuǎn)向角。因而，車輪的轉(zhuǎn)向角就是駕駛員操縱的轉(zhuǎn)角與行星機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的疊加轉(zhuǎn)角之和。根據(jù)電機(jī)調(diào)節(jié)的行星架旋轉(zhuǎn)方向可以控制車輪轉(zhuǎn)角的大小，也即體現(xiàn)轉(zhuǎn)向的“直接”和“間接”性。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者被切斷電源時(shí)，行星架即會(huì)被機(jī)構(gòu)鎖止，成為傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。盡可能保留原有轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的各個(gè)構(gòu)件，同時(shí)在車輛急轉(zhuǎn)時(shí)給予良好的操控性能。通過一定的轉(zhuǎn)向疊加既可以使車輛操控靈活(傳動(dòng)比1：12“直接”轉(zhuǎn)向疊加)，又可以保持車輛的舒適性(傳動(dòng)比1：20“間接”轉(zhuǎn)向疊加)。如果車輛采用運(yùn)動(dòng)型的設(shè)計(jì)(即較小傳動(dòng)比)，則在停車工況下可以顯著減少方向盤行程。在高速行駛時(shí)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)靈敏很高，容易產(chǎn)生急轉(zhuǎn)的感覺，而當(dāng)車輛采用舒適性設(shè)計(jì)時(shí)(即較大傳動(dòng)比)，轉(zhuǎn)向變得更“間接”，此時(shí)進(jìn)行停車或側(cè)方移位所需的方向盤行程變得很大，也給駕駛員帶來不便。通過采用主動(dòng)轉(zhuǎn)向，可以利用電子控制裝置影響轉(zhuǎn)向效果，前提是必須對(duì)附加的疊加轉(zhuǎn)角隨車速進(jìn)行變化調(diào)節(jié)。在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的集成過程中，除了能夠提供隨車速變化的轉(zhuǎn)向疊加之外還可以提供一系列其他潛在功能。主動(dòng)轉(zhuǎn)向技術(shù)在底盤動(dòng)力學(xué)控制系統(tǒng)中的集成，為車輛軟件技術(shù)的開發(fā)開辟了一塊新的領(lǐng)域。這主要是由于傳統(tǒng)的ESP制動(dòng)干預(yù)會(huì)使駕駛員明顯感受到車速的放慢，這只能在危險(xiǎn)工況下使用。與此相對(duì)的主動(dòng)轉(zhuǎn)向干預(yù)就不易使駕駛員察覺，可以用于非危險(xiǎn)工況。如可以對(duì)駕駛員感受到的自轉(zhuǎn)向特性給與干預(yù)。即使是在極限工況下，主動(dòng)轉(zhuǎn)向技術(shù)還可以和制動(dòng)干預(yù)共同使用，改善車輛的動(dòng)力學(xué)性能。3.23.2 ESPESP轉(zhuǎn)向控制功能轉(zhuǎn)向控制功能3.2.1 輔助駕駛輔助駕駛“輔助駕駛”指的是提高駕駛安全性和駕駛舒適性。由于底盤元件如車輪和橡膠件的彈性變形，車輛在較快的轉(zhuǎn)向輸入下反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生滯后。就轉(zhuǎn)向的靈活性而言，這樣會(huì)讓駕駛員感覺到車輛的反應(yīng)特性非常遲緩，對(duì)于駕駛樂趣產(chǎn)生負(fù)面的影響。這種車輛響應(yīng)中的相位滯后還會(huì)導(dǎo)致一些危險(xiǎn)工況。例如，當(dāng)駕駛員需要快速避讓一個(gè)障礙物，而車輛的響應(yīng)又非常遲緩時(shí)，駕駛員很容易“過多轉(zhuǎn)向”。那么當(dāng)車輛真正響應(yīng)的時(shí)候，這時(shí)的轉(zhuǎn)向角要比預(yù)期的大得多，從而導(dǎo)致車輛失穩(wěn)。ESP系統(tǒng)根據(jù)車速、轉(zhuǎn)向角和側(cè)向加速度通過一個(gè)參考模型可以得出一個(gè)目標(biāo)橫擺角速度，并且用軟件參數(shù)的形式儲(chǔ)存在ESP的控制器中。而實(shí)際的車輛性能在行駛過程中始終將由橫擺角速度傳感器進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)目標(biāo)橫擺角速度和實(shí)際橫擺角速度的偏差，ESP控制器將快速要求主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供一個(gè)附加轉(zhuǎn)角。通過對(duì)橫擺角速度的閉環(huán)控制，可以補(bǔ)償?shù)妆P上不同的承載狀態(tài)和磨損現(xiàn)象，從而加速車輛的響應(yīng)。3.2.2 橫擺力矩補(bǔ)償橫擺力矩補(bǔ)償對(duì)開路面上的制動(dòng)過程是體現(xiàn)EsP效果的最好例證。在沒有電控制動(dòng)系統(tǒng)的車輛上，兩側(cè)車輪所獲得的制動(dòng)力不相等，車輛會(huì)產(chǎn)生一個(gè)朝向高附著系數(shù)路面的橫擺力矩，并朝這一方向滑轉(zhuǎn)。由于這時(shí)候抱死車輪完全喪失了側(cè)向力，車輛便會(huì)失穩(wěn)。目前電子制動(dòng)系統(tǒng)能夠識(shí)別出不同的路面附著系數(shù)，緩慢地在前軸建立“壓力差”。這樣一來，駕駛員就不需要再進(jìn)行轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)了?？紤]到穩(wěn)定性，還需要在后軸建立起較低的制動(dòng)壓力。即使是在極限工況下，這兩項(xiàng)措施都可以使駕駛員輕松地駕馭車輛。同時(shí)由于需要緩慢建立制動(dòng)壓力，制動(dòng)距離會(huì)相應(yīng)變長(zhǎng)。在ESP系統(tǒng)中引入一套電子轉(zhuǎn)向干預(yù)系統(tǒng)。不同制動(dòng)力引起的橫擺力矩可以根據(jù)情況通過自動(dòng)的快速轉(zhuǎn)向進(jìn)行補(bǔ)償。與目前的ABS和ESP系統(tǒng)不同，通過調(diào)節(jié)方向盤轉(zhuǎn)角的方式，駕駛員可以不必不斷地修正轉(zhuǎn)向角，同時(shí)還可以按照理想的行駛路線前進(jìn)。通過轉(zhuǎn)向產(chǎn)生橫擺力矩補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)，前輪還可以建立起無滯后的制動(dòng)壓力，同時(shí)后軸也可以進(jìn)行制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)。通過這一技術(shù)的應(yīng)用，根據(jù)不同的地面摩擦力，與傳統(tǒng)ABsESP相比可使制動(dòng)距離減少多達(dá)15。即使是在驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，EsP仍然可以在不同附著系數(shù)的行駛道路上，通過轉(zhuǎn)向干預(yù)補(bǔ)償由車輪不同驅(qū)動(dòng)力引起的干擾橫擺力矩。通過橫擺力矩補(bǔ)償可以大大提高行駛安全性和舒適性。3.2.3 橫擺角速度控制橫擺角速度控制通過在橫擺角速度控制中集成轉(zhuǎn)向功能，ESP與傳統(tǒng)EsP相比除了使用制動(dòng)干預(yù)之外，還在車輛橫向動(dòng)力學(xué)方面具有另一有效的干預(yù)方式，從而拓寬了車輛行駛的極限區(qū)域，也使得車輛更易于操縱(ESP在駕駛員轉(zhuǎn)向過多的情況下自動(dòng)進(jìn)行回調(diào))。由于轉(zhuǎn)向干預(yù)對(duì)于駕駛員來說不易被察覺，因而可以使他更早地采取措施，預(yù)先避免一些危險(xiǎn)工況。在橫擺角速度控制中集成的轉(zhuǎn)向控制有以下優(yōu)點(diǎn)：提高車輛穩(wěn)定性，拓寬極限行駛區(qū)域的轉(zhuǎn)向幅度，較少產(chǎn)生由制動(dòng)干預(yù)引起的急劇減速，進(jìn)而通過ESP的橫擺角速度控制提高車輛的行駛安全性、舒適性以及駕駛樂趣。3.2.4 側(cè)傾及掛車穩(wěn)定性側(cè)傾及掛車穩(wěn)定性作為ESP系統(tǒng)的擴(kuò)展，在目前ESP的“主動(dòng)側(cè)傾保護(hù)”(ARP)和“拖車穩(wěn)定性控制”(隅P)中都集成了轉(zhuǎn)向技術(shù)。ARP主要是針對(duì)目前日益增長(zhǎng)的運(yùn)動(dòng)型轎車和貨車設(shè)計(jì)的，這類車輛更易產(chǎn)生傾翻危險(xiǎn)。ARP系統(tǒng)能夠識(shí)別出這些危險(xiǎn)的行駛工況(例如在高速下需要急速轉(zhuǎn)向躲避障礙物)，并且通過制動(dòng)降低外前輪的側(cè)向力減小橫向加速度，同時(shí)降低車速。在這些工況中可以顯著減少傾覆危險(xiǎn)。而通過引入轉(zhuǎn)向功能使側(cè)向力快速降低也是對(duì)制動(dòng)干預(yù)的有效支持。3.33.3 系統(tǒng)集成控制系統(tǒng)集成控制ESP在開發(fā)時(shí)的主要目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)對(duì)底盤進(jìn)行全局控制。隨著底盤電控系統(tǒng)的增多，傳感器、執(zhí)行器、控制器的數(shù)量也急劇上升。這不僅導(dǎo)致整車成本的上升，而且使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜而難以控制，并給可靠性和故障診斷帶來新的問題。為了解決上述問題，ESP提出了全局底盤控制概念。整個(gè)系統(tǒng)采用CAN總線連接所有執(zhí)行器和傳感器，達(dá)到共用的目的，節(jié)省了冗余的部件；通過采用狀態(tài)估計(jì)器進(jìn)一步節(jié)約了一定數(shù)量的傳感器；通過采用協(xié)調(diào)控制算法，按照工況決定AFS和ESP的工作負(fù)荷，既提高了對(duì)車輛的控制效果，又延長(zhǎng)了制動(dòng)器、轉(zhuǎn)向器的工作壽命。整個(gè)系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)如圖6所示。實(shí)現(xiàn)集成底盤控制將是未來底盤技術(shù)發(fā)展的方向。圖6 ESP對(duì)底盤系統(tǒng)全局控制的機(jī)構(gòu)圖結(jié)結(jié) 束束 語語本文首先介紹了ESP電子穩(wěn)定系統(tǒng)的概念、功能、組成以及它的工作原理與工作過程。并且重點(diǎn)介紹了ESP的關(guān)鍵技術(shù)，讓我們更加清楚的認(rèn)識(shí)了ESP電子穩(wěn)定系統(tǒng)的重要性。汽車電子穩(wěn)定程序(ESP)包含ABS(防抱死制動(dòng)系統(tǒng))和ASR(加速防滑控制系統(tǒng))，是這2種系統(tǒng)功能上的延伸，ESP稱得上是當(dāng)前汽車防滑裝置的最高級(jí)形式。ESP的出現(xiàn)是應(yīng)時(shí)代對(duì)汽車提出的一種新型的主動(dòng)安全性要求，它是當(dāng)今的主動(dòng)安全措施之一，其應(yīng)用使車輛的主動(dòng)安全性大大提高。ESP是一種可在各種行駛條件下提高車輛行駛穩(wěn)定性的新型主動(dòng)安全體系。ESP控制系統(tǒng)增強(qiáng)了制動(dòng)防抱死系統(tǒng)(ESP)、牽引力控制系統(tǒng)(ASR或TCS)以及發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩控制系統(tǒng)的功能，其功能處于比ABS和ASR更高的控制層次。第二代ESP系統(tǒng)在原有ESP系統(tǒng)的基礎(chǔ)上引入主動(dòng)轉(zhuǎn)向技術(shù)，不僅提高了行駛安全性，而且還開啟了駕駛舒適性的新紀(jì)元。系統(tǒng)使車輛在極限工況下更易操縱，并且在駕駛上更具有靈活性。通