汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP分析分析解析

1、摘要隨著現(xiàn)代汽車技術(shù)的快速發(fā)展，人們?cè)谧⒅仄嚨氖孢m性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)，對(duì)汽車的安全性更是提出了最高的要求。事實(shí)證明ESP電子穩(wěn)定程序可以有效地降低重大交通事故發(fā)生率,從而挽救許許多多人的生命,為進(jìn)一步加強(qiáng)汽車的乘坐安全性，全球道路專家一致認(rèn)為ESP應(yīng)該成為每一輛車的標(biāo)準(zhǔn)配置。汽車電子穩(wěn)定程序(Electronic Stablity Program，簡(jiǎn)稱ESP)是由奔馳汽車公司首先應(yīng)用在它的A級(jí)車上的。ESP實(shí)際上是一種牽引力控制系統(tǒng)，與其他牽引力控制系統(tǒng)比較，ESP不但控制驅(qū)動(dòng)輪，而且可控制從動(dòng)輪。如后輪驅(qū)動(dòng)汽車常出現(xiàn)的轉(zhuǎn)向過(guò)多情況，此時(shí)后輪失控而甩尾，ESP便會(huì)剎慢外側(cè)的前輪來(lái)穩(wěn)定車

2、子；在轉(zhuǎn)向過(guò)少時(shí)，為了校正循跡方向，ESP則會(huì)剎慢內(nèi)后輪，從而校正行駛方向。本文介紹了汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng) ESP的概念、結(jié)構(gòu)組成、工作原理及發(fā)展趨勢(shì)。關(guān)鍵詞：電子穩(wěn)定程序；行駛穩(wěn)定性；過(guò)度轉(zhuǎn)向；不足轉(zhuǎn)向AbstractWith the rapid development of modern automotive technology, people focus on vehicle comfort , reliability and economy at the same time , the safety of the car is made of the highest demands. E

3、SP electronic stability program proved to be effective in reducing the incidence of major accidents , thereby saving the lives of many people , to further enhance the car 's ride safety experts agree that the world's roads each vehicle ESP should become the standard configuration . Automotiv

4、e Electronic Stability Program (Electronic Stablity Program, referred to as ESP) was first applied by the Mercedes-Benz A-class in its car . ESP is actually a traction control system , traction control system compared with other , ESP not only control wheels , and can control the driven wheels . As

5、often occurs in rear-wheel drive car oversteering situation , when the rear wheel drift out of control , ESP will slowly brake the outside front wheel to stabilize the car ; steering is too low, in order to correct tracking direction , ESP will brake slow rear wheel , thereby correcting the directio

6、n of travel. This paper introduces the concept of automotive electronic stability system ESP , structure , working principle and trends.Keywords: Electronic Stability Program; Driving stability; Oversteer; Understeer目錄引言-1第一章 電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP概述-2 1.1 電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP概念-2 1.2 電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP國(guó)內(nèi)外應(yīng)用研究現(xiàn)狀-2 1.3 電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP的研究意

7、義-3第二章 電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP的結(jié)構(gòu)與組成-5 2.1 電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP的結(jié)構(gòu)組成-5 2.2 電子控制單元ECU-5 2.3 液壓調(diào)節(jié)總成-7 2.4 前輪速度傳感器-8 2.5 后輪速度傳感器-8 2.6 ESP開關(guān)-8 2.7方向盤轉(zhuǎn)角傳感器-9第三章 電子穩(wěn)定程序（ESP）工作原理及過(guò)程-10 3.1克服轉(zhuǎn)向不足的操作-10 3.2克服轉(zhuǎn)向過(guò)度的操作-11第四章 電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP發(fā)展歷程與趨勢(shì)-13 4.1 電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP發(fā)展歷程-13 4.2 電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP發(fā)展趨勢(shì)-13 傳感技術(shù)的改進(jìn)-13 體積小質(zhì)量輕及低成本液壓制動(dòng)作動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-14 ESP的軟硬件設(shè)計(jì)-1

8、4 通過(guò)CAN完善控制功能-14總結(jié)-15參考文獻(xiàn)-16引言ESP是汽車電子穩(wěn)定程序 (Electronic Stability Program)的簡(jiǎn)寫，由德國(guó)博世公司(BOSCH)和梅賽德斯-奔馳(MERCEDESBENZ)公司聯(lián)合研制。1998年2月，梅賽德斯一奔馳公司首次在其A級(jí)微型轎車中成批地安裝該電控車輛穩(wěn)定行駛系統(tǒng)。它集成了電子制動(dòng)防抱死系統(tǒng)(ABS)，電子制動(dòng)力分配（EBD）和牽引力控制（TCS）的基本功能；能夠在幾毫秒的時(shí)間內(nèi)，識(shí)別出汽車不穩(wěn)定的行駛趨勢(shì)，比如，由于人為或環(huán)境的干擾，轎車可能進(jìn)入不穩(wěn)定的行駛狀態(tài)；特別是駕駛員在轉(zhuǎn)向時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)“過(guò)度轉(zhuǎn)向”或“轉(zhuǎn)向不足”的操作缺陷，

9、如果得不到及時(shí)糾正，就會(huì)使車子偏離正確行駛路線，嚴(yán)重時(shí)，就有翻轉(zhuǎn)趨勢(shì)等危險(xiǎn)。ESP系統(tǒng)通過(guò)智能化的電子控制方案，讓汽車傳動(dòng)或制動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生所期望的準(zhǔn)確響應(yīng)，從而及時(shí)地，恰當(dāng)?shù)叵@些不穩(wěn)定行駛趨勢(shì)，使汽車保持在所期望的行駛路線上。ESP系統(tǒng)是汽車主動(dòng)安全性技術(shù)發(fā)展的一個(gè)巨大突破，它可以在極其惡劣的行車環(huán)境中確保汽車的行駛穩(wěn)定性。近幾十年隨著現(xiàn)代汽車技術(shù)的發(fā)展，汽車工業(yè)已成為我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)，在日常工作和生活中起著越來(lái)越重要的作用。汽車行業(yè)內(nèi)，20世紀(jì)80年代熱門話題是防抱死制動(dòng)系統(tǒng)ABS，90年代是加速防滑控制系統(tǒng)ASR，而當(dāng)前的熱門話題是電子穩(wěn)定程序(ESP)。ESP包含ABS和ASR，是這兩種

10、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。汽車穩(wěn)定性控制系統(tǒng)在發(fā)展過(guò)程中出現(xiàn)了很多名稱，如電子穩(wěn)定性程序ESP、汽車穩(wěn)定性控制VSC、汽車動(dòng)力學(xué)控制VDC、動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性控制DSC等，但其組成與功能大體一致，在此統(tǒng)一用ESP。它不僅是對(duì)ABS和ASR所有功能的整合，而且還能在車輪自由滑轉(zhuǎn)以及極限操縱下保持車輛的穩(wěn)定性；可以更好地利用輪胎與路面間的附著潛能，改善車輛轉(zhuǎn)向能力和穩(wěn)定性的同時(shí)，進(jìn)一步改善驅(qū)動(dòng)能力、縮短停車距離。在ABS和ASR兩者的共同作用下，ES

11、P最大限度地保證汽車不跑偏、不用尾、不側(cè)翻，有效地保證了汽車穩(wěn)定的操控安全性。第一章 電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP概述1.1 電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP概念汽車電子穩(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 Control)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(guó)博世公司(B0SCH)和梅塞德斯-奔馳(MERCEDES-BENZ)公司聯(lián)合開發(fā)的汽車底盤電子控制系統(tǒng)。ESP系統(tǒng)通過(guò)對(duì)從各傳感器傳來(lái)的

12、車輛行駛狀態(tài)信息進(jìn)行分析，然后向ABS、ASR發(fā)出指令，幫助車輛維持動(dòng)態(tài)平衡。ESP可以使車輛在各種狀況下保持最佳的穩(wěn)定性，在轉(zhuǎn)向過(guò)度或轉(zhuǎn)向不足的情形下效果更加明顯。ESP系統(tǒng)由控制單元及轉(zhuǎn)向傳感器（監(jiān)測(cè)方向盤的轉(zhuǎn)向角度）、車輪傳感器（監(jiān)測(cè)各個(gè)車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度）、側(cè)滑傳感器（監(jiān)測(cè)車體繞垂直軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài)）、橫向加速度傳感器（監(jiān)測(cè)汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的離心力）等組成?？刂茊卧ㄟ^(guò)這些傳感器的信號(hào)對(duì)車輛的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷，進(jìn)而發(fā)出控制指令。ESP 最主要的作用是在緊急情況下，可以幫助駕駛員保持對(duì)車輛的控制，避免重大意外事故。具體主要是通過(guò)防止車輛側(cè)滑，在車輛和地面間還有附著力的前提下，保證車輛的方向操控性。通

13、過(guò)對(duì)駕駛員的動(dòng)作和路面情況的判斷，對(duì)車輛的行駛狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)的干預(yù)。ESP系統(tǒng)實(shí)際是一種牽引力控制系統(tǒng)，與其他牽引力控制系統(tǒng)比較，ESP不但控制驅(qū)動(dòng)輪，而且可控制從動(dòng)輪。如后輪驅(qū)動(dòng)汽車常出現(xiàn)的轉(zhuǎn)向過(guò)多情況，此時(shí)后輪失控而甩尾，ESP便會(huì)剎慢外側(cè)的前輪來(lái)穩(wěn)定車子；在轉(zhuǎn)向過(guò)少時(shí)，為了校正循跡方向，ESP則會(huì)剎慢內(nèi)后輪，從而校正行駛方向。目前ESP有3種類型：能向四個(gè)車輪獨(dú)立施加制動(dòng)力的四通道或四輪系統(tǒng)，能對(duì)兩個(gè)前輪獨(dú)立施加制動(dòng)力的雙通道系統(tǒng)，能對(duì)兩個(gè)前輪獨(dú)立施加制動(dòng)力和對(duì)后輪同時(shí)施加制動(dòng)力的三通道系統(tǒng)。1.2 電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP國(guó)內(nèi)外應(yīng)用研究現(xiàn)狀德國(guó)的一項(xiàng)研究表明，涉及嚴(yán)重人身傷害的交通事故當(dāng)中有1

14、/4都是由車輛側(cè)滑所引起的。全球碰撞研究證實(shí)，側(cè)滑及導(dǎo)致的側(cè)面碰撞是嚴(yán)重傷亡道路碰撞的主要原因。電子穩(wěn)定程序ESP能夠防止側(cè)滑：增加車輛的穩(wěn)定性，減少側(cè)滑的危險(xiǎn)。在中國(guó)，2005年有約10萬(wàn)人死于交通事故，約47 萬(wàn)人受傷居世界第一。國(guó)際著名的汽車生產(chǎn)商和安全機(jī)構(gòu)的研究證實(shí)了ESP能夠拯救生命的有效性。汽車生產(chǎn)廠家有的把ESP作為標(biāo)準(zhǔn)配置，有的作為選裝設(shè)備。1995年奔馳S級(jí)轎車首先使用ESP系統(tǒng)的轎車型，1999年梅賽德斯一奔馳公司正式宣布全車系都將ESP列為標(biāo)準(zhǔn)配備，寶馬與奧迪于2001年也宣布全車系都將ESP列為標(biāo)準(zhǔn)配備，豐田在2005年宣布準(zhǔn)備用10年時(shí)間使ESP成為其車輛的標(biāo)準(zhǔn)配置，

15、美國(guó)三大汽車廠家通用、福特和克萊斯勒聯(lián)合宣布在2006年前將它作為大部分SUV的標(biāo)準(zhǔn)安全配置?，F(xiàn)在，ESP不再只配在頂級(jí)豪華轎車上，在歐美等國(guó)家的小型車工也已得到普及，如奧茲莫比爾的Intrigue、福特?？怂?、新款豐田卡羅拉、日產(chǎn)天籟、德國(guó)原裝的波羅和許多輕型卡車。近年來(lái)世界范圍內(nèi)新車的ESP裝配率顯示了其正在被越來(lái)越多的人所認(rèn)可。裝配了ESP車輛的數(shù)量有顯著提高。2008年上半年，歐洲乘用車ESP 的新車裝配率升至53%。另外，最新裝配率數(shù)據(jù)顯示，全球不到三分之一的新注冊(cè)車輛裝配了ESP 。ESP的接受率在未來(lái)數(shù)年內(nèi)將繼續(xù)提高。同時(shí)，中高檔車型考慮過(guò)ESP 作為標(biāo)配的安全裝置，而小型車通常

16、將ESP作為選配或沒(méi)有裝配。但是，ESP對(duì)于小型車和大型車的重要性是完全一樣的。因此，如果該安全系統(tǒng)不是標(biāo)準(zhǔn)配置，購(gòu)車者應(yīng)要求將其作為可選配置。到目前為止，歐洲是ESP最大的市場(chǎng)，而且將繼續(xù)保持幾年。ESP將成為所有車輛的標(biāo)準(zhǔn)配置，它是繼安全帶之后最具拯救生命潛力的科技。依相關(guān)法規(guī)草案，在美國(guó)所有總重量低于4.5t的小型車上都將配置ESP，此規(guī)定在20092012年的車型上逐步推行。中國(guó)目前ESP的裝配率還比較低，以往通常只在高檔車上才裝配ESP，中高級(jí)轎車中只有一部分把它作為標(biāo)準(zhǔn)配置，如東風(fēng)雪鐵龍的凱旋一汽大眾的速騰和上海通用的君越。將來(lái)它的裝配率一定會(huì)隨著汽車市場(chǎng)的發(fā)展顯著提高，但由于技術(shù)

17、水平的差距，這部分市場(chǎng)將會(huì)完全掌握在外資企業(yè)手中，國(guó)內(nèi)企業(yè)幾乎無(wú)法涉足。經(jīng)過(guò)數(shù)年不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)，到2002年已經(jīng)發(fā)展到第8代。2005年，適逢博世開發(fā)ESP面世10周年，ESP8.0系統(tǒng)這一世界領(lǐng)先的技術(shù)實(shí)現(xiàn)了在中國(guó)蘇州國(guó)產(chǎn)化。1.3 電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP的研究意義車輛安全是購(gòu)買車輛時(shí)最重要的衡量標(biāo)準(zhǔn)。這是最近博世調(diào)查的結(jié)果。值得關(guān)注的是，主動(dòng)安全系統(tǒng)的知名度越來(lái)越高。例如，歐洲一半的駕駛者知道電子穩(wěn)定程序ESP。購(gòu)車成本是選擇公司用車非常重要的因素。固定成本例如購(gòu)車成本或租賃成本，油價(jià)，和保險(xiǎn)級(jí)別等，都計(jì)算在內(nèi)，但是通常并沒(méi)有考慮碰撞有關(guān)的費(fèi)用。根據(jù)歐洲工業(yè)EurotaxGlasss的分析，該費(fèi)

18、用占購(gòu)車總價(jià)的13%，向主要決策者說(shuō)明這些費(fèi)用，推薦有避免碰撞系統(tǒng)的車輛，例如電子穩(wěn)定程序ESP。ESP汽車安全產(chǎn)品不久將成為中高級(jí)轎車和其它車型的標(biāo)準(zhǔn)配制，掌握ESP技術(shù)，就掌握了競(jìng)爭(zhēng)未來(lái)汽車安全技術(shù)的主動(dòng)權(quán)。ESP在國(guó)外已批量生產(chǎn)，在國(guó)內(nèi)尚處于研究階段，要達(dá)到產(chǎn)業(yè)化的程度，還有大量的工作要做。所以，攻克ESP設(shè)計(jì)的理論與關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)提高國(guó)產(chǎn)汽車的自主開發(fā)能力、縮短與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。ESP(電子穩(wěn)定系統(tǒng))通過(guò)傳感器得知車輛的抱死情況、車輛的橫擺慣量(簡(jiǎn)單理解為車身傾側(cè)的程度)，當(dāng)車輛出現(xiàn)失控趨勢(shì)時(shí)，對(duì)特定的車輪給予額外的制運(yùn)力，甚至通過(guò)調(diào)整車輛的牽引力，務(wù)求以最大的程度保持

19、住車輪的附著力。在ESP的默默工作下，車輛遇到險(xiǎn)情時(shí)往往能夠化險(xiǎn)為夷。對(duì)于普通駕駛者而言，ESP自然顯得格外重要。第二章 電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP的結(jié)構(gòu)與組成2.1 電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP的結(jié)構(gòu)組成ESP 是在原有電子制動(dòng)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）、電子制動(dòng)力分配（EBD）和牽引力控制（ASR）的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。該電子制動(dòng)系統(tǒng)由電子控制單元（ECU）、液壓調(diào)節(jié)器總成、車輪速度傳感器、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、 橫向偏擺率傳感器、車輪速度傳感器脈沖環(huán)以及ESP控制開關(guān)等部件組成 ， 其中電子控制單元與液壓調(diào)節(jié)器是一體的。 其系統(tǒng)組成見圖2-1。1-前輪速度傳感器；2-前輪速度傳感器引線；3-電子控制單元（ECU）

20、；4-液壓調(diào)節(jié)器總成；5-方向盤轉(zhuǎn)角傳感器；6-橫向偏擺率傳感器；7-后輪速度傳感器脈沖環(huán)；8-后輪速度傳感器（字母A、B、C、D、E為上述該傳感器或總成在汽車中的具體位置）圖2-1電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP結(jié)構(gòu)組成2.2 電子控制單元ECU表2-2各端子作用表電子控制單元如圖2-2所示，各端子的作用見表2-3, 電子控制單元(ECU)插頭端子見2-4所示。電子控制單元是ABS-ASR/ESP 系統(tǒng)的控制中心，它與液壓調(diào)節(jié)器集成在一起組成一個(gè)總成。電子控制單元持續(xù)監(jiān)測(cè)并判斷的輸入信號(hào)有：蓄電池電壓、車輪速度、方向盤轉(zhuǎn)角、橫向偏擺率以及點(diǎn)火開關(guān)接通、停車燈開關(guān)、串行數(shù)據(jù)通信電路等信號(hào)。根據(jù)所接收的輸入信

21、號(hào)，電子控制單元將向液壓調(diào)節(jié)器、發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊、組合儀表和串行數(shù)據(jù)通信電路等發(fā)送輸出控制信號(hào)。1-電子控制單元（ECU）；2-液壓調(diào)節(jié)器總成圖2-3 電子控制單元（ECU） 圖2-4電子控制單元（ECU）插頭端子視圖當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)接通時(shí)，電子控制單元會(huì)不斷進(jìn)行自檢，以檢測(cè)并查明ABS-ASR/ESP 系統(tǒng)的故障。此外，電子控制單元還在每個(gè)點(diǎn)火循環(huán)都執(zhí)行自檢初始化程序。當(dāng)車速達(dá)到約15 km/h時(shí)，初始化程序即啟動(dòng)。在執(zhí)行初始化程序時(shí)，可能會(huì)聽到或感覺(jué)到程序正在運(yùn)行，這屬于系統(tǒng)的正常操作。在執(zhí)行初始化程序的過(guò)程中，電子控制單元將向液壓調(diào)節(jié)器發(fā)送一個(gè)控制信號(hào)，循環(huán)操作各個(gè)電磁閥并運(yùn)行泵電機(jī)，以檢查各部

22、件是否正常工作。如果泵或任何電磁閥不能正常工作，電子控制單元會(huì)設(shè)置一個(gè)故障診斷碼。當(dāng)車速超過(guò)15 km/h時(shí)，電子控制單元會(huì)將輸入和輸出邏輯序列信號(hào)與電子控制單元中所存儲(chǔ)的正常工作參數(shù)進(jìn)行比較，以此來(lái)不斷監(jiān)測(cè)ABS-ASR/ESP 系統(tǒng)。如果有任何輸入或輸出信號(hào)超出正常工作參數(shù)范圍，則電子控制單元將設(shè)置故障診斷碼。2.3 液壓調(diào)節(jié)總成為了能獨(dú)立控制各車輪的制動(dòng)回路，本系統(tǒng)采用了前/后分離的4 通道回路結(jié)構(gòu)，每個(gè)車輪的液壓制動(dòng)回路都是隔離的，這樣當(dāng)某個(gè)制動(dòng)回路出現(xiàn)泄漏時(shí)仍能繼續(xù)制動(dòng)。液壓調(diào)節(jié)器總成根據(jù)電子控制單元（ECU）發(fā)送的控制信號(hào)調(diào)節(jié)制動(dòng)液壓力。液壓調(diào)節(jié)器總成包括回程泵、電機(jī)、儲(chǔ)能器、進(jìn)口

23、閥、出口閥、隔離閥和后啟動(dòng)閥等部件。2.4 前輪速度傳感器前輪速度傳感器（如圖2-5所示）是一個(gè)電磁式傳感器，是前輪輪轂總成的一部分，前輪輪轂總成是一個(gè)永久性的密封裝置。左前和右前輪輪轂裝有車輪速度傳感器和一個(gè)48 齒的磁脈沖環(huán)。1-前輪速傳感器；2-前輪轂總成 1-后輪速傳感器；2-傳感器脈沖環(huán)圖2-5  前輪速度傳感器 圖2-6后輪速度傳感器2.5 后輪速度傳感器別克榮御采用后輪驅(qū)動(dòng)，后輪速度傳感器（如圖2-6所示）位于主減速器后蓋的支架上，也是電磁式傳感器。后輪速度傳感器脈沖環(huán)是主減速器內(nèi)車橋法蘭的一部分，不能單獨(dú)維修。2.6 ESP開關(guān)電子穩(wěn)定程序（ESP）開關(guān)位于地板控制臺(tái)

24、上，如圖2-7所示。該開關(guān)是一個(gè)瞬間接觸開關(guān)，按一下ESP 開關(guān)，電子穩(wěn)定程序從接通轉(zhuǎn)至關(guān)閉。當(dāng)電子穩(wěn)定程序（ESP）關(guān)閉時(shí)，ABS-TCS 系統(tǒng)仍能正常工作。當(dāng)ESP 處于關(guān)閉位置時(shí)，再次按一下ESP 開關(guān)，將接通電子穩(wěn)定程序。按下ESP 開關(guān)超過(guò)60s將被視為短路，會(huì)記錄故障診斷碼，且電子穩(wěn)定程序在該點(diǎn)火循環(huán)內(nèi)將被禁用。如果沒(méi)有記錄牽引力控制系統(tǒng)當(dāng)前故障診斷碼，電子穩(wěn)定程序?qū)⒃谙乱粋€(gè)點(diǎn)火循環(huán)復(fù)位到接通狀態(tài)。圖2-7 ESP 開關(guān)圖 2-8  橫向偏擺率傳感器2.7方向盤轉(zhuǎn)角傳感器方向盤轉(zhuǎn)角傳感器位于方向盤下面方向盤轉(zhuǎn)角傳感器提供表示方向盤旋轉(zhuǎn)角度的輸出信號(hào)，由于2只測(cè)量齒輪的齒數(shù)

25、不同，故產(chǎn)生不同相位的兩個(gè)轉(zhuǎn)角信號(hào)，即能產(chǎn)生一個(gè)可表示±760。方向盤旋轉(zhuǎn)角度的輸出信號(hào)，電子控制單元利用這個(gè)信息計(jì)算出駕駛員所要求的方向?？刂茊卧ㄟ^(guò)方向盤轉(zhuǎn)角傳感器與橫向偏擺率傳感器信號(hào)的比較，確定車輛實(shí)際行駛軌跡與駕駛要求是否一致，從而確定控制目標(biāo)。橫向偏擺率傳感器總成包括兩個(gè)部件，一個(gè)是橫向偏擺率傳感器，另一個(gè)是橫向加速度傳感器。如圖2-8.橫向偏擺率傳感器根據(jù)車輛繞其縱軸的旋轉(zhuǎn)角度產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)電壓；橫向加速度傳感器根據(jù)車輪側(cè)向滑移量產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)電壓。ESP控制單元利用橫向偏擺率傳感器和橫向加速度傳感器輸出的這兩個(gè)傳感器信號(hào)，計(jì)算出車輛的實(shí)際行駛狀態(tài)，再結(jié)合車輪速

26、度傳感器的輸出信號(hào)和方向盤轉(zhuǎn)角傳感器的串行數(shù)據(jù)輸出信號(hào)，確定控制目標(biāo)。 第三章 電子穩(wěn)定程序（ESP）工作原理及過(guò)程電子穩(wěn)定程序（ESP）用于在高速轉(zhuǎn)彎或在濕滑路面上行駛時(shí)提供最佳的車輛穩(wěn)定性和方向控制。電子控制單元（ECU）通過(guò)方向盤轉(zhuǎn)角傳感器確定駕駛員想要的行駛方向；通過(guò)車輪速度傳感器和橫向偏擺率傳感器來(lái)計(jì)算車輛的實(shí)際行駛方向。當(dāng)電子穩(wěn)定程序檢測(cè)到車輛行駛軌跡與駕駛員要求不符時(shí)，電子穩(wěn)定程序?qū)⑹紫壤脿恳刂葡到y(tǒng)中的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩減小功能并向發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊（ECM）發(fā)送一個(gè)串行數(shù)據(jù)通信信號(hào)，請(qǐng)求減小發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩。如果電子穩(wěn)定程序仍然檢測(cè)到車輪側(cè)向滑移，則電子穩(wěn)定程序?qū)⒏鶕?jù)“從外部作用

27、于車輛上的所有力（不管是制動(dòng)力、推動(dòng)力，還是任何一種側(cè)向力）都會(huì)使車輛環(huán)繞其重心而轉(zhuǎn)動(dòng)”的原理，通過(guò)對(duì)前、后橋一個(gè)以上的車輪進(jìn)行制動(dòng)干預(yù)，迅速克服以下操作缺陷，使車輛不偏離正確的行駛軌跡，確保安全。3.1克服轉(zhuǎn)向不足的操作轉(zhuǎn)向不足示意圖見圖3-1，方向盤轉(zhuǎn)角傳感器向電子控制單元發(fā)送一個(gè)駕駛員想要朝方向“A”轉(zhuǎn)向的信號(hào)，橫向偏擺率傳感器檢測(cè)到車輛開始打轉(zhuǎn)“B”，同時(shí)車輛前端開始向方向“C”滑移，說(shuō)明車輛出現(xiàn)轉(zhuǎn)向不足，電子穩(wěn)定程序?qū)?shí)行主動(dòng)制動(dòng)干預(yù)。如圖3-2所示，電子穩(wěn)定程序利用ABS-TCS系統(tǒng)中已有的主動(dòng)制動(dòng)控制功能,對(duì)左后輪進(jìn)行制動(dòng)干預(yù)，此刻，由于左后輪被制動(dòng)，而車子的重心因慣性作用繼續(xù)向

28、前運(yùn)動(dòng)，于是車子就只好以左后輪為支點(diǎn)，繞著它旋轉(zhuǎn)，這樣一來(lái)，車子就朝方向“A”轉(zhuǎn)向，即朝駕駛員想要的方向轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向不足的操作缺陷就被克服，它的控制油路見圖3-1。當(dāng)電子控制單元檢測(cè)到車輛轉(zhuǎn)向不足時(shí)，電子控制單元將向液壓調(diào)節(jié)器發(fā)送信號(hào)，關(guān)閉前和后隔離閥，以使后輪制動(dòng)回路與總泵隔離開來(lái)，防止制動(dòng)液返回總泵；打開前和后啟動(dòng)閥，使制動(dòng)液從制動(dòng)總泵進(jìn)入液壓泵中；關(guān)閉右前和右后進(jìn)口閥，以隔離右輪液壓回路，從而使液壓調(diào)節(jié)器只向左輪提供制動(dòng)液壓力；運(yùn)行液壓調(diào)節(jié)器泵，將合適的制動(dòng)液壓力施加到左輪制動(dòng)輪缸上，以使車輛朝駕駛員想要的方向轉(zhuǎn)向。如果在ESP 模式下進(jìn)行人工制動(dòng)，則退出ESP制動(dòng)干預(yù)模式并允許常規(guī)制動(dòng)。

29、圖3-1 轉(zhuǎn)向不足示意圖圖 3-2 克服轉(zhuǎn)向不足控制示意圖3.2克服轉(zhuǎn)向過(guò)度的操作轉(zhuǎn)向過(guò)度示意圖見圖3-3，方向盤轉(zhuǎn)角傳感器向電子控制單元發(fā)送一個(gè)駕駛員想要朝方向“A”轉(zhuǎn)向的信號(hào)，橫向偏擺率傳感器檢測(cè)到車輛開始打轉(zhuǎn)“B”，同時(shí)車輛后端開始向方向“C”滑移。說(shuō)明車輛開始轉(zhuǎn)向過(guò)度，電子穩(wěn)定程序?qū)?shí)行主動(dòng)制動(dòng)干預(yù)。如圖3-4所示，電子穩(wěn)定程序利用ABS-TCS 系統(tǒng)中已有的主動(dòng)制動(dòng)控制功能，對(duì)右后輪進(jìn)行制動(dòng)干預(yù)，此刻由于右后輪被制動(dòng)，而車子的重心因慣性作用繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，于是車子就只好以右后輪為支點(diǎn)，繞著它旋轉(zhuǎn)，這樣一來(lái)，車子就朝方向“A”轉(zhuǎn)向，即朝向駕駛員想要的方向轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向過(guò)度的操作缺陷就被克服，

30、它的控制油路見圖3-3，當(dāng)電子控制單元檢測(cè)到車輛轉(zhuǎn)向過(guò)度時(shí)，向液壓調(diào)節(jié)器發(fā)送一個(gè)信號(hào)，關(guān)閉前和后隔離閥，以將制動(dòng)液回路與總泵隔離開來(lái)，防止制動(dòng)液返回總泵；打開前和后啟動(dòng)閥，使制動(dòng)液從制動(dòng)總泵進(jìn)入液壓泵中；關(guān)閉左前和左后進(jìn)口閥，以隔離左輪液壓回路，從而使液壓調(diào)節(jié)器只向右輪提供制動(dòng)液壓力；運(yùn)行液壓調(diào)節(jié)器泵，將合適的制動(dòng)液壓力“C”施加到右輪制動(dòng)輪缸上，以使車輛朝駕駛員想要的方向轉(zhuǎn)向。圖3-3 轉(zhuǎn)向過(guò)度示意圖 3-4 克服轉(zhuǎn)向過(guò)度操作示意圖綜上所述，汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP在汽車出現(xiàn)不穩(wěn)定行駛趨勢(shì)時(shí)，采用了兩種不同的控制方法，使汽車消除不穩(wěn)定行駛因素，回復(fù)并保持汽車預(yù)定的行駛狀態(tài)。這兩種控制方法是，首

31、先ESP系統(tǒng)通過(guò)精確地控制一個(gè)或者多個(gè)車輪的制動(dòng)過(guò)程(脈沖制動(dòng))，根據(jù)需要分配施加在每個(gè)車輪上的制動(dòng)力，迫使汽車產(chǎn)生一個(gè)繞其質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)力矩，同時(shí)代替駕駛員調(diào)整汽車行駛方向。其次在必要時(shí)(比如車速太快，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩過(guò)大)，ESP系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，控制汽車的行駛速度。第四章 電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP發(fā)展歷程與趨勢(shì)ESP的ECU通過(guò)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(guò)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。ESP能立刻識(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)，ESP的干預(yù)措施包括對(duì)車輪獨(dú)立的施加制動(dòng)力；在特殊工況對(duì)變速箱的干預(yù)措施；通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)

32、管理系統(tǒng)減小發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩。4.1 電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP發(fā)展歷程1998年2月，梅賽德斯一奔馳公司首次在其A級(jí)微型轎車中成批地安裝該電控車輛穩(wěn)定行駛系統(tǒng)。它集成了電子制動(dòng)防抱死系統(tǒng)(ABS)，電子制動(dòng)力分配（EBD）和牽引力控制（ASR）的基本功能；能夠在幾毫秒的時(shí)間內(nèi)，識(shí)別出汽車不穩(wěn)定的行駛趨勢(shì)，比如，由于人為或環(huán)境的干擾，轎車可能進(jìn)入不穩(wěn)定的行駛狀態(tài)；特別是駕駛員在轉(zhuǎn)向時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)“過(guò)度轉(zhuǎn)向”或“轉(zhuǎn)向不足”的操作缺陷，如果得不到及時(shí)糾正，就會(huì)使車子偏離正確行駛路線，嚴(yán)重時(shí)，就有翻轉(zhuǎn)趨勢(shì)等危險(xiǎn)。ESP系統(tǒng)通過(guò)智能化的電子控制方案，讓汽車傳動(dòng)或制動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生所期望的準(zhǔn)確響應(yīng)，從而及時(shí)地，恰當(dāng)?shù)叵@些不

33、穩(wěn)定行駛趨勢(shì)，使汽車保持在所期望的行駛路線上。ESP能降低車輛側(cè)滑的危險(xiǎn)，從而降低事故的發(fā)生，顯著減少因外界各種惡劣路況及駕駛員失誤等造成的重大損失，極大地改善了汽車的動(dòng)態(tài)行駛安全性。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 ESC 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%。ESP的裝配率因各個(gè)國(guó)家而異。根據(jù)博世的統(tǒng)計(jì)，2005年德國(guó)新車ESP裝配率約為72，西歐的平均新車裝配率約為44，在日本和北美，這個(gè)數(shù)字稍低，北美約為21%，日本約為15

34、%。而目前中國(guó)的裝配率還比較低，約為3%。4.2 電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP發(fā)展趨勢(shì)4.2.1傳感技術(shù)的改進(jìn)在ESP系統(tǒng)中使用的傳感器有車輛橫擺角速度傳感器、橫向加速度傳感器、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、輪速傳感器等，它們都是ESP中不可缺少的重要部件。提高他們的可靠性并降低成本一直是這方面的開發(fā)人員追求的目標(biāo)。隨著價(jià)格低廉的微機(jī)械（MicroMachined）加速度和橫擺角速度傳感器的出現(xiàn)，為這項(xiàng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用創(chuàng)造了一定的條件。4.2.2體積小質(zhì)量輕及低成本液壓制動(dòng)作動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)這方面BOSCH公司在ESP系統(tǒng)中采用的結(jié)構(gòu)有一定的代表性，其液壓作動(dòng)系統(tǒng)由預(yù)加壓泵PCP（PrechargePump） 壓力產(chǎn)生裝置（PressureGeneratorAssembly） 液壓?jiǎn)卧狧U5.0所構(gòu)成。4.2.3ESP的軟硬件設(shè)計(jì)由于ESP的ECU需要估計(jì)車輛運(yùn)行的狀態(tài)變量和計(jì)算相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)控制量，所以計(jì)算處理能力和程序容量要比ABS系統(tǒng)大數(shù)倍，一般多采用CPU結(jié)構(gòu)。而ECU軟件計(jì)算的研究則是研究的重中之重，基于模型的現(xiàn)代控制理論已經(jīng)很難適應(yīng)ESP這樣一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)的控制，必須尋求魯棒性較強(qiáng)的非線性控制算法。4.2.4通過(guò)CAN完善控制功能ESP的ECU（電子控制單元）與發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系的ECU通過(guò)CAN互聯(lián)，使其能更好地發(fā)揮控制功能。例如自動(dòng)變速器將當(dāng)前的機(jī)械傳動(dòng)比、液力變矩