ESP工作原理（課堂PPT）

1、-淺談淺談 電子穩(wěn)定系統(tǒng)電子穩(wěn)定系統(tǒng)知識(shí)回顧ABS是防止制動(dòng)過程中的車輪抱死、保是防止制動(dòng)過程中的車輪抱死、保持方向穩(wěn)定性和操縱性并能縮短制動(dòng)距持方向穩(wěn)定性和操縱性并能縮短制動(dòng)距離的裝置。離的裝置。ARS是在是在ABS基礎(chǔ)上拓展的一種汽車安全裝置基礎(chǔ)上拓展的一種汽車安全裝置，它能防止汽車在起步或加速時(shí)驅(qū)動(dòng)輪打滑導(dǎo)，它能防止汽車在起步或加速時(shí)驅(qū)動(dòng)輪打滑導(dǎo)致甩尾和方向失控。致甩尾和方向失控。一、ESP電子穩(wěn)定系統(tǒng)概念二、ESP的功能三、ESP的特點(diǎn)五、ESP的組成六、ESP的工作過程和原理()一、ESP電子穩(wěn)定系統(tǒng)概念 ESP是電子穩(wěn)定程序(Electronic Stability Program

2、me)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。 美國(guó)國(guó)家公路交通安全管理局 (NHTSA) 的一項(xiàng)報(bào)告稱，在配備了 ESP的車輛中，客車單車碰撞事故減少30%，而轎車致命的單車碰撞事故也減少30%。就運(yùn)動(dòng)型多用途車而言，該事故下降率甚至更高，單車碰撞事故減少67%，而致命事故則減少63% 不同車型叫法不同不同車型叫法不同 日產(chǎn)車輛動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)（Vehicl

3、e Dynamic Control 簡(jiǎn)稱VDC） 豐田車輛穩(wěn)定控制系統(tǒng)（Vehicle Stability Control 簡(jiǎn)稱VSC） 本田車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)（Vehicle Stability Assist Control 簡(jiǎn)稱VSA 寶馬動(dòng)態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)（Dynamic Stability Control 簡(jiǎn)稱DSC） 沃爾沃動(dòng)態(tài)穩(wěn)定循跡控制系統(tǒng)（Dynamic Stability Tracing Control，簡(jiǎn)稱DSTC） 二、ESP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

4、，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。三、ESP電子穩(wěn)定系統(tǒng)具有以下三個(gè)特點(diǎn)： 1 、實(shí)時(shí)監(jiān)控：ESP能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控駕駛者的操控動(dòng)作、路面反應(yīng)以及車輛行駛狀態(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等安全技術(shù)主要是對(duì)駕駛者的動(dòng)作起干預(yù)作用，但不能調(diào)控發(fā)動(dòng)機(jī)。而ESP則可以主動(dòng)調(diào)控發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和每個(gè)車 輪的驅(qū)動(dòng)力和制動(dòng)力。3、預(yù)先提醒：當(dāng)駕駛者操作不當(dāng)或路面異常時(shí)，ESP會(huì)用警告燈警示駕駛者 四、ESP的組成1、傳感器 ：方向盤轉(zhuǎn)角傳感器（監(jiān)測(cè)方向盤的轉(zhuǎn)向角度）、車輪傳感器 、橫擺角速度傳感器（車輛繞其縱軸的旋轉(zhuǎn)角度

5、） 、側(cè)向加速度傳感器（車輪側(cè)向滑移量） 、制動(dòng)壓力傳感器2、ECU3 、執(zhí)行器ESP組成結(jié)構(gòu)分布1、帶有ECU液壓調(diào)節(jié)器2、輪速傳感器3、轉(zhuǎn)角傳感器4、側(cè)向加速度傳感器和橫擺角速度傳感器5、與發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)的通信ESP工作原理與工作過程 在汽車行駛過程中，方向盤轉(zhuǎn)角傳感器監(jiān)測(cè)駕駛者轉(zhuǎn)彎方向和角度，車速傳感器監(jiān)測(cè)車速、節(jié)氣門開度，制動(dòng)主缸壓力傳感器監(jiān)測(cè)制動(dòng)力，而側(cè)向加速度傳感器和橫擺角速度傳感器則監(jiān)測(cè)汽車的橫擺和側(cè)傾速度。ECU根據(jù)這些信息，通過計(jì)算后判斷汽車要正常安全行駛和駕駛者操縱汽車意圖的差距，然后由ECU發(fā)出指令，調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和車輪上的制動(dòng)力，如果實(shí)際行駛軌跡與期望的行駛軌跡發(fā)生偏

6、差，則ESP系統(tǒng)自動(dòng)控制對(duì)某一車輪施加制動(dòng)，從而修正汽車的過度轉(zhuǎn)向或不足轉(zhuǎn)向，以避免汽車打滑、轉(zhuǎn)向過度、轉(zhuǎn)向不足和抱死，從而保證汽車的行駛安全。ESP在對(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：在對(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：從方向盤角度傳感器（1）和輪速傳感器（2）得到a問題答案。a、駕駛者想操縱車駛向哪里？b、車輛實(shí)際駛向哪里？從橫擺率傳感器（3）和側(cè)向加速度傳感器（4）得到b問題答案。ESP控制單元進(jìn)行比較ab車輛出現(xiàn)危急行駛狀況，需要ESP進(jìn)行控制調(diào)整。a=b車輛行駛情況正常、當(dāng)車輛出現(xiàn)不足轉(zhuǎn)向，通過對(duì)內(nèi)弧線后部車輪施加相應(yīng)的制動(dòng)，并對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱管理系統(tǒng)

7、施加控制，ESP可以阻止車輛向外駛出彎道。、當(dāng)車輛出現(xiàn)過度轉(zhuǎn)向，通過對(duì)外弧線前部車輪施加相應(yīng)的制動(dòng)，并對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱管理系統(tǒng)施加控制，ESP可以阻止車輛向內(nèi)滑移。ESP動(dòng)作程序ESP典型工作工況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

8、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)敫稍锫范危囕v保持穩(wěn)定。713141512111098561主缸2壓力傳感器3預(yù)壓泵4液壓控制單元5，6液壓油路7吸入閥8限壓閥9阻尼器lO回油泵11回流單向閥12蓄能器13增壓閥14減壓閥15輪缸1、為了提高響應(yīng)速度,汽車ESP控制系統(tǒng)的液壓調(diào)節(jié)器比ABS/ASR液壓調(diào)節(jié)器多了預(yù)壓泵（Precharg e Pump,PCP)和壓力生成器( Pressure Generato r Assembly,PGA)。2、汽車ESP控制系統(tǒng)的液壓調(diào)節(jié)器要求在駕駛員沒有踩制動(dòng)踏板時(shí)也要產(chǎn)生足夠的輪缸壓力,因此,在ABS液壓調(diào)

9、節(jié)器的基礎(chǔ)上又增加了兩種控制電磁閥( VLV 和USV) 當(dāng)VLV 和USV 均斷電的情況下,在PCP未啟動(dòng)時(shí)EV閥前端的壓力就是由駕駛員通過踩制動(dòng)踏板產(chǎn)生的。當(dāng)VLV和USV均通電時(shí),VLV與主油路連,USV切斷與主油路通路,此時(shí)回油泵RFP啟動(dòng),使得制動(dòng)管路產(chǎn)生汽車穩(wěn)定性控制所需要的壓力。 增壓保壓減壓液壓控制系統(tǒng)的工作原理如下：在系統(tǒng)進(jìn)入ESP工作模式后，限壓閥8立刻從常通狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橄迚籂顟B(tài)，吸入閥7打開，制動(dòng)液在預(yù)壓泵3的作用下通過吸人閥7、回油泵10進(jìn)入阻尼器9，在此減弱了油壓脈動(dòng)后通過增壓閥13進(jìn)入輪缸15，推動(dòng)輪缸15中的活塞，壓緊摩擦片進(jìn)行制動(dòng)；當(dāng)制動(dòng)達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，增壓閥13

10、和吸入閥7關(guān)閉，減壓閥14打開，輪缸15中的高壓制動(dòng)液通過減壓閥14進(jìn)入蓄能器12，此時(shí)的蓄能器12成為了下一次增壓的油源；在新的增壓過程中，制動(dòng)液在回油泵10的作用下，從蓄能器12出發(fā)通過阻尼器9，增壓閥13再次進(jìn)入輪缸15。如此的增減壓循環(huán)直至系統(tǒng)退出ESP模式。ABSABS系統(tǒng)防止制動(dòng)時(shí)車輪出現(xiàn)抱死，使車輛具有方向性和穩(wěn)定性，并縮短制動(dòng)距離。EBD-Electronic Brake Pressure DistributionEBD 系統(tǒng)是防止ABS起作用以前，或者由于特定的故障導(dǎo)致ABS失效后，后輪出現(xiàn)過度制動(dòng)。EDL-Electronic Differential Lock兩驅(qū)動(dòng)輪在附

11、著系數(shù)不同的路面上，出現(xiàn)單側(cè)車輪打滑時(shí)，制動(dòng)打滑車輪。TCS-Traction Control System通過發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)干預(yù)及制動(dòng)車輪，防止驅(qū)動(dòng)輪打滑。例如在沙石及冰面上。ESP- 通過有選擇性的分缸制動(dòng)及發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)干預(yù)，防止車輛滑移。 EBC-Engine Braking Control防止在發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)（突然收油門踏板或掛入低檔）出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)輪抱死。 ESP裝備ESP的車型，將同時(shí)具有TCS （ASR)、EDL、ABS功能裝備TCS的車型，將同時(shí)具有EDL、ABS功能汽車技術(shù)進(jìn)步的一個(gè)主要任務(wù)就是提高主動(dòng)安全性以避免發(fā)生事故，并充分發(fā)揮車輛的動(dòng)力性能。ABS/TCS系統(tǒng)就是要防止在車

12、輛加速或制動(dòng)時(shí)出現(xiàn)我們所不期望的縱向滑移。而Electronic Dynamic Control /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)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)定車發(fā)動(dòng)機(jī)干預(yù)來穩(wěn)定車輛。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）a圖ESP通過橫擺角速度傳感器（英文原稱為yaw rate sensor ）,識(shí)別車輛繞垂直于地面軸線方向的旋轉(zhuǎn)角

13、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 b圖若ab,ESP判定為出現(xiàn)不足轉(zhuǎn)向，若ab,ESP判定為出現(xiàn)過度轉(zhuǎn)向，控制單元功能：-控制ESP，ABS,EDL,TCS,EBD及EBC-連續(xù)監(jiān)控所有電氣部件-支持自診斷打開點(diǎn)火開關(guān)后，控制單元將做自測(cè)試。所有的電器連接都將被連續(xù)監(jiān)控，并周期性檢查電磁閥功能。方向盤轉(zhuǎn)角傳感器G85安裝位置：轉(zhuǎn)向柱上，轉(zhuǎn)向開關(guān)與方向盤之間，與安全氣囊時(shí)鐘彈簧集成為一體。任務(wù)：向帶有EDL/TCS/ESP的ABS控制單元傳遞方向盤轉(zhuǎn)角信號(hào)。測(cè)量范圍為+-720度，4圈測(cè)量精度：1.5度分辨速度：1-2000度/秒失效影響：系統(tǒng)將不能識(shí)別車輛的預(yù)期行駛方向（駕駛員意愿），

14、導(dǎo)致ESP不起作用方向盤轉(zhuǎn)角傳感器G85自診斷：更換控制單元或傳感器后，需重新標(biāo)定零點(diǎn)。標(biāo)定方法及工作參數(shù)見自診斷部分。電路連接：G85是ESP系統(tǒng)中唯一一個(gè)直接由CANbus向控制單元傳遞信號(hào)的傳感器。打開點(diǎn)火開關(guān)后，方向盤被轉(zhuǎn)動(dòng)4.5度(相當(dāng)于1.5cm),傳感器進(jìn)行初始化。拆裝注意事項(xiàng)：安裝時(shí)，要保證G85在正中位置，觀察孔內(nèi)黃色標(biāo)記可見；進(jìn)行標(biāo)定；方向盤轉(zhuǎn)角傳感器G85結(jié)構(gòu)原理利用光柵原理測(cè)量角度。傳感器構(gòu)成如下：-a 光源；-b 編碼盤；-c+d光學(xué)傳感器；-e整圈計(jì)數(shù)器我們將結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化一下，如左圖：帶孔模板1和模板2，光源在兩板之間，光學(xué)傳感器在兩板之外。光束通過孔隙照到傳感器上，產(chǎn)

15、生電壓信號(hào)。如果光線被擋住，電壓消失。移動(dòng)模板產(chǎn)生2個(gè)不同的電壓序列。其中一個(gè)模板因孔隙間隔一致，產(chǎn)生的電壓信號(hào)也是規(guī)則信號(hào)。另一塊模板因不規(guī)則間隙生成不規(guī)則信號(hào)。比較2個(gè)信號(hào)，系統(tǒng)可以計(jì)算出模板移動(dòng)的距離。由不規(guī)則板確定運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)。方向盤轉(zhuǎn)角傳感器G85側(cè)向加速度傳感器G200安裝位置：轉(zhuǎn)向柱下方偏右側(cè)，與橫擺角速度傳感器一體。任務(wù)：確定側(cè)向力失效影響：沒有G200信號(hào)，無法識(shí)別車輛狀態(tài)，ESP失效測(cè)量精度：1.2V/g測(cè)量范圍：+-1.7g(加速度）信號(hào)：0-2.5V側(cè)向加速度傳感器G200結(jié)構(gòu)原理按電容器原理工作：兩個(gè)串聯(lián)電容，中間極片可在作用力下運(yùn)動(dòng)。電容可吸收一定量電荷。只要沒有側(cè)

16、向力作用在中間極片上，則兩電容間隙保持恒定，電容相等。中間電極在側(cè)向力作用下，其中一個(gè)電容間隙增加，另一個(gè)減小，串聯(lián)電容值也隨之改變。最終，電荷的改變決定了側(cè)向力的大小和方向。橫擺角速度傳感器G202安裝位置：轉(zhuǎn)向柱下方偏右側(cè)，與側(cè)向加速度傳感器一體。任務(wù)：G202感知作用在車輛上的扭矩，識(shí)別車輛圍繞垂直于地面軸線方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。失效影響：沒有此信號(hào)，控制單元不能識(shí)別車輛是否發(fā)生轉(zhuǎn)向，ESP功能失效。結(jié)構(gòu)原理其基本工作原理簡(jiǎn)化成左圖雙調(diào)節(jié)叉結(jié)構(gòu)，1激勵(lì)叉，1測(cè)量叉雙叉經(jīng)過匹配，使得激勵(lì)叉在11千赫時(shí)共振，而測(cè)量叉在11.33千赫時(shí)產(chǎn)生共振，向雙叉施加11千赫的交變電壓，在激勵(lì)叉上發(fā)生共振，而測(cè)

17、量叉上不出現(xiàn)。發(fā)生共振的調(diào)節(jié)叉對(duì)于外力的反應(yīng)，要比沒有發(fā)生共振的調(diào)節(jié)叉運(yùn)動(dòng)響應(yīng)慢。橫擺角速度傳感器G202這意味著，車輛的角加速度使得測(cè)量叉與車輛同步運(yùn)動(dòng)，而共振叉滯后于車輛的運(yùn)動(dòng)。結(jié)果，雙叉發(fā)生扭曲。搖擺的結(jié)果是改變了叉上的電荷分配，傳感器感知此信號(hào)并將其傳遞給控制單元。橫擺角速度傳感器G202縱向加速度傳感器G249注：只在4驅(qū)車上安裝此傳感器。對(duì)于單軸驅(qū)動(dòng)車輛，系統(tǒng)通過計(jì)算制動(dòng)壓力、車輪轉(zhuǎn)速信號(hào)以及發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)信息，得出縱向加速度。此開關(guān)安裝在儀表板上。按此開關(guān)可關(guān)閉ESP/TCS功能，并由儀表上的警告燈指示出來。再次按壓此開關(guān)可重新激活TCS/ESP功能如果司機(jī)忘記重新激活TCS/E

18、SP，再次啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)后系統(tǒng)可被重新激活。TCS/ESP開關(guān)E256下列情況下，有必要關(guān)閉ESP-在積雪路面或松軟路面上，讓車輪自由轉(zhuǎn)動(dòng)，前后移動(dòng)車輛。-安裝了防滑鏈的車輛-在測(cè)功機(jī)上檢測(cè)車輛ESP正在介入時(shí)，系統(tǒng)將無法被關(guān)閉。E256失效，ESP將不起作用制動(dòng)壓力傳感器 G201安裝位置：在主缸上為最大限度的保證安全，有些系統(tǒng)采用了2個(gè)傳感器（雙重保障，實(shí)際1個(gè)就夠用，本車采用1個(gè)）功能：計(jì)算制動(dòng)力，控制預(yù)壓力信號(hào)失效影響：ESP功能不起作用。最大測(cè)量值：170bar最大能量消耗：10mA 5V制動(dòng)壓力傳感器 G201結(jié)構(gòu)原理：兩傳感器都是電容型傳感器.為便于說明，我們用簡(jiǎn)化的電容來說明如何感知制動(dòng)壓力。電容大小C由兩極間間隙決定（其它因素不變），它可吸收一定量電荷。其中一個(gè)電極被固定，另一個(gè)可在壓力作用下移動(dòng)。制動(dòng)壓力傳感器 G201當(dāng)壓力作用在可移動(dòng)電極上時(shí)，兩極間間隙變小，電容增大。壓力降低時(shí)，電極間隙增大，電容減小。通過電容變化，指示壓力變化。制動(dòng)壓力傳感器 G201車輪轉(zhuǎn)速傳感器G44-