ESP汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng)設(shè)計

1、汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng)（ElectronicStabilityProgram,簡稱ESP）。ESP是一種汽車新型主動安全系統(tǒng)。ESP系統(tǒng)包含ABS（防抱死剎車系統(tǒng)）及ASR（防側(cè)滑系統(tǒng)），是這兩種系統(tǒng)功能上的延伸。因此，ESP稱得上是當(dāng)前汽車防滑裝置的最高級形式。ESP系統(tǒng)實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)動輪，而且可控制從動輪。如后輪驅(qū)動汽車常出現(xiàn)的轉(zhuǎn)向過多情況，此時后輪失控而甩尾，ESP便會剎慢外側(cè)的前輪來穩(wěn)定車子；在轉(zhuǎn)向過少時，為了校正循跡方向，ESP則會剎慢內(nèi)后輪，從而校正行駛方向。有ESP與只有ABS及ASR的汽車，它們之間的差別在于ABS及ASR只能被動

2、地作出反應(yīng)，而ESP則能夠探測和分析車況并糾正駕駛的錯誤，防患于未然。ESP對過度轉(zhuǎn)向或不足轉(zhuǎn)向特別敏感，例如汽車在路滑時左拐過度轉(zhuǎn)向（轉(zhuǎn)彎太急）時會產(chǎn)生向右側(cè)甩尾，傳感器感覺到滑動就會迅速制動右前輪使其恢復(fù)附著力，產(chǎn)生一種相反的轉(zhuǎn)矩而使汽車保持在原來的車道上。當(dāng)然，任何事物都有一個度的范圍，如果駕車者盲目開快車，現(xiàn)在的任何安全裝置都難以保全。關(guān)鍵詞：ESP主動安全系統(tǒng)汽車防滑裝置電子控制AbstractElectronicstabilitysystem(ElectronicStabilityProgram,ESP).ESPisanewtypeofautomotiveactivesafetys

3、ystems.TheESPsystemwithABS(antilockbrakesystem)andASR(anti-skidsystem),istheextensionofthesetwosystemsfunction.Therefore,theESPregardedasthemostadvancedformofautomotiveanti-skiddevice.TheESPsystemisactuallyatractioncontrolsystemandothertractioncontrolsystems,ESPnotonlycontrolthedrivingwheeldrivenwhe

4、el,andcanbecontrolled.Suchastherear-wheeldrivevehiclesoftenturntoexcessiverearwheeloutofcontrolwhilethedrift,theESPwillbrakeslowtheoutsidefrontwheeltostabilizethecar;turningovercamefromordertocorrectthetrackingdirection,ESPwillslowlybraketheinsiderearwheel,inordertocorrectthedirectionoftravel.Carwit

5、hESPandABSandASR,thedifferencebetweenthemliesintheABSandASRcanonlypassivelyreact,ESPisabletodetectandanalyzetheconditionandcorrectdrivingerrorsandtakepreventivemeasures.ESPonoversteerorundersteerareparticularlysensitive,suchascarsturnleftinslipperywhenoversteer(aturntoofast)willhavetodrifttotheright

6、sideofthesensorfelttherightfrontwheelslidewillbrakequicklytorestoreadhesionproduceanopposingtorqueleavingthecarremainedintheoriginallane.Ofcourse,everythinghasarangeofmotoristsspeedingblindlyanysafetydevicesaredifficulttopreserve.Keywords:ESPActivesafetysystemsAutomotiveanti-skiddeviceElectroniccont

7、rol第一章ESP氣車電子穩(wěn)定系統(tǒng)簡介-2-1.1 ESP的概念-2-1.2 ESP的組成部分-2-1.2.1 電子控制單元（ECU-4-1.2.2 液壓調(diào)節(jié)器總成-7-1.2.3 前輪速度傳感器-9-1.2.4 后輪速度傳感器-9-1.2.5 ESP開關(guān)-10-1.2.6 方向盤轉(zhuǎn)角傳感器-10-第二章ESP的工作原理及工作工況-14-2.1 ESP的工作原理-14-2.2 ESP的工作過程-16-2.3 ESP典型工作工況-17-第三章汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng)分析-20-3.1 ESP系統(tǒng)的控制原理-20-3.2 ESP系統(tǒng)特點和性能-20-3.3 ESP系統(tǒng)的應(yīng)用-21-3.4 ESP關(guān)鍵技術(shù)研

8、究-21-第四章第二代汽車電子穩(wěn)定程序ESPII-23-4.1 ESPII的系統(tǒng)及組件-23-4.1.1 制動系統(tǒng)-23-4.1.2 主動轉(zhuǎn)向-23-4.2 ESPII轉(zhuǎn)向控制功能-24-4.2.1 輔助駕駛-24-4.2.2 橫擺力矩補償-24-4.2.3 橫擺角速度控制-25-4.2.4 側(cè)傾及掛車穩(wěn)定性-25-4.3 系統(tǒng)集成控制-26-第五章汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng)的可靠性-27-第六章ESP系統(tǒng)為汽車主動安全打開廣闊發(fā)展空間-28-致謝-29-參考文獻-30-第一章ESP氣車電子穩(wěn)定系統(tǒng)簡介1.1 ESP的概念汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng)或動態(tài)偏航穩(wěn)定控制系統(tǒng)(ElectronicStabilityPr

9、ogram,ESP用防抱死制動系統(tǒng)ABS驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)ASR電子制動力分配系統(tǒng)EBD牽引力控制系統(tǒng)TCS口主動車身橫擺控制系統(tǒng)AYC(ActiveYawContr01)等基本功能的組合，是一種汽車新型主動安全系統(tǒng)。該系統(tǒng)是德國博世公司(BOSCH口梅塞德斯一奔馳(MERCEDESBENZ訟司聯(lián)合開發(fā)的汽車底盤電子控制系統(tǒng)。ESPZABS&U動防抱死系統(tǒng)為基礎(chǔ)，通過外圍的傳感器收集方向盤的轉(zhuǎn)動角度、側(cè)向加速度等信息，這些信息經(jīng)過微處理器加工，再由液壓調(diào)節(jié)器向車輪制動器發(fā)出制動指令，來實現(xiàn)對側(cè)滑的糾正。因此，ESP8合了ABSTCSe引力控制系統(tǒng)，不僅能防止車輪在制動時抱死和啟動時打滑，

10、還能防止車輛側(cè)滑。1.2 ESP的組成部分方向盤來度輪速傳感器控制單元橫禳率傳感黠制動壓力瓶壓控制單元圖】ESP的組成1ESP控制觸元2液壓薨制單元33動悵力傳達器4例同而速度傳感器5修轉(zhuǎn)率傳愚器6AFR/KSP按鈕7方間搬轉(zhuǎn)用傳感器R制動燈開關(guān)9-12輪速傳感器13自診斷U制動系燒警報燈13AES*報燈16A5M5E報燈17軍柄和號駛狀卷U發(fā)動機柞制調(diào)整停變速箱抨制陶1!圖2ESP主要部件ESP系統(tǒng)由控制單元及轉(zhuǎn)向傳感器（監(jiān)測方向盤的轉(zhuǎn)向角度）、車輪傳感器（監(jiān)測各個車輪的速度轉(zhuǎn)動）、側(cè)滑傳感器（監(jiān)測車體繞垂直軸線轉(zhuǎn)動的狀態(tài)）、橫向加速度傳感器（監(jiān)測汽車轉(zhuǎn)彎時的離心力）等組成?？刂茊卧ㄟ^這些

11、傳感器的信號對車輛的運行狀態(tài)進行判斷，進而發(fā)出控制指令。1. 傳感器：轉(zhuǎn)向傳感器、車輪傳感器、側(cè)滑傳感器、橫向加速度傳感器、方向盤油門剎車踏板傳感器等。這些傳感器負責(zé)采集車身狀態(tài)的數(shù)據(jù)。2. ESP電腦：將傳感器采集到的數(shù)據(jù)進行計算，算出車身狀態(tài)然后跟存儲器里面預(yù)先設(shè)定的數(shù)據(jù)進行比對。當(dāng)電腦計算數(shù)據(jù)超出存儲器預(yù)存的數(shù)值，即車身臨近失控或者已經(jīng)失控的時候則命令執(zhí)行器工作，以保證車身行駛狀態(tài)能夠盡量滿足駕駛員的意圖。3. 執(zhí)行器：說白了ESP的執(zhí)行器就是4個車輪的剎車系統(tǒng)，其實ESP就是幫駕駛員踩剎車。和沒有ESP的車不同的是，裝備有ESP的車其剎車系統(tǒng)具有蓄壓功能。簡單的說蓄壓就是電腦可以根據(jù)需

12、要，在駕駛員沒踩剎車的時候替駕駛員向某個車輪的制動油管加壓好讓這個車輪產(chǎn)生制動力。另外ESP還能控制發(fā)動機的動力輸出什么的，反正是相關(guān)的設(shè)備他都能插一腿！4. 與駕駛員的溝通：儀表盤上的ESP燈。1.2.1 電子控制單元（ECU電子控制單元如圖3所示，其插頭端子視圖見圖4,各端子的作用見表1。電子控制單元是ABS-TCS/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總成。電子控制單元持續(xù)監(jiān)測并判斷的輸入信號有：蓄電池電壓、車輪速度、方向盤轉(zhuǎn)角、橫向偏擺率以及點火開關(guān)接通、停車燈開關(guān)、串行數(shù)據(jù)通信電路等信號。根據(jù)所接收的輸入信號，電子控制單元將向液壓調(diào)節(jié)器、發(fā)動機控制模塊、組合儀表和串

13、行數(shù)據(jù)通信電路等發(fā)送輸出控制信號。圖3電子控制單元（ECU1-電子控制單元（ECU;2-液壓調(diào)節(jié)器總成525圖4電子控制單元（ECU插頭端子視圖（各端子的作用見表1）表I電子控制單元（ECU）各端子的作用iiJ-嗝子功用電路編號1繼電器、閥和泵電機-主接地350212y連續(xù)供電電壓-保陶絲542312丫連續(xù)供電電壓-保隱絲38144。4接地一電子控制單元接地15025左前輪速度傳感器-信號8306未用7左后輪速度傳感器一信號8646右后輪速度傳速器-低參考電壓8639右前輪速度傳速器-低參考電壓86310右前輪速度傳感器-信號67211防抱死制動系藐診斷啟用19912未用13未用14C高125

14、0015慢向偏擺率傳感器一接地535316慢向偏擺率傳感器-信號71617組臺儀表-制動電路11341B橫向偏擺率傳感器-5V參考電壓133719未用一2D力腱度傳感器-信號2口8621-24未用=25CANffe2250126左前輪速度傳感器-低參考電壓5732T左后輪速度傳感器-低參考電壓8852512V點火供電電壓-保險絲2T點火電壓際29右后輪速度傳感器-信號煙30停車燈開關(guān)-12V信號2031-34耒用-35CAK偃1250136未用3738-44置向偏擺率傳感器-自檢未用133845CAH高2250046未用一當(dāng)點火開關(guān)接通時，電子控制單元會不斷進行自檢，以檢測并查明ABS-TCS

15、/ESP系統(tǒng)的故障。止匕外，電子控制單元還在每個點火循環(huán)都執(zhí)行自檢初始化程序。當(dāng)車速達到約15km/h時，初始化程序即啟動。在執(zhí)行初始化程序時，可能會聽到或感覺到程序正在運行，這屬于系統(tǒng)的正常操作。在執(zhí)行初始化程序的過程中，電子控制單元將向液壓調(diào)節(jié)器發(fā)送一個控制信號，循環(huán)操作各個電磁閥并運行泵電機，以檢查各部件是否正常工作。如果泵或任何電磁閥不能正常工作，電子控制單元會設(shè)置一個故障診斷碼。當(dāng)車速超過15km/h時，電子控制單元會將輸入和輸出邏輯序列信號與電子控制單元中所存儲的正常工作參數(shù)進行比較，以此來不斷監(jiān)測ABS-TCS/ESP系統(tǒng)。如果有任何輸入或輸出信號超出正常工作參數(shù)范圍，則電子控制

16、單元將設(shè)置故障診斷碼。1.2.2 液壓調(diào)節(jié)器總成液壓調(diào)節(jié)器總成內(nèi)部液壓回路示意圖如圖5所示。為了能獨立控制各車輪的制動回路，本系統(tǒng)采用了前/后分離的4通道回路結(jié)構(gòu)，每個車輪的液壓制動回路都是隔離的，這樣當(dāng)某個制動回路出現(xiàn)泄漏時仍能繼續(xù)制動。液壓調(diào)節(jié)器總成根據(jù)電子控制單元（ECU發(fā)送的控制信號調(diào)節(jié)制動液壓力。液壓調(diào)節(jié)器總成包括回程泵、電機、儲能器、進口閥、出口閥、隔離閥和后啟動閥等部件。圖5液壓調(diào)節(jié)器總成內(nèi)部液壓回路示意圖1-液壓調(diào)節(jié)器總成；2-回程泵；3-儲能器；4-制動輪缸；5-制動總泵；6-進口閥；7-出口閥；8-隔離電磁閥；9-啟動電磁閥；A-常規(guī)的制動液壓力；B-停止的制動液壓力流（電

17、磁閥閉合）；C-泵產(chǎn)生的制動液壓力流；D-制動踏板踩下；M-電機1.2.3 前輪速度傳感器前輪速度傳感器（如圖6所示）是一個電磁式傳感器，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48齒的磁脈沖環(huán)。圖6前輪速度傳感器1-前輪速傳感器；2-前輪轂總成1.2.4 后輪速度傳感器別克榮御采用后輪驅(qū)動，后輪速度傳感器（如圖7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，不能單獨維修。圖7后輪速度傳感器1-后輪速傳感器；2-傳感器脈沖環(huán)1.2.5 ESP開關(guān)電子穩(wěn)定程序（ESP開關(guān)位于地板控制

18、臺上，如圖8所示。該開關(guān)是一個瞬間接觸開關(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，ABS-TCS系統(tǒng)仍能正常工作。當(dāng)ESP處于關(guān)閉位置時，冉次按一下ESP開關(guān)，將接通電子穩(wěn)定程序。按下ESP開關(guān)超過60s將被視為短路，會記錄故障診斷碼，且電子穩(wěn)定程序在該點火循環(huán)內(nèi)將被禁用。如果沒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€點火循環(huán)復(fù)位到接通狀態(tài)。圖8ESP開關(guān)1-后輪速傳感器；2-傳感器脈沖環(huán)1.2.6 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，位置如圖9所示，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖10所示，插頭端子視圖如圖11所示，各端子的作用見圖2。方向盤轉(zhuǎn)

19、角傳感器提供表示方向盤旋轉(zhuǎn)角度的輸出信號，參見圖9。由于2只測量齒輪的齒數(shù)不同，故產(chǎn)生不同相位的兩個轉(zhuǎn)角信號，即能產(chǎn)生一個可表示±760方向盤旋轉(zhuǎn)角度的輸出信號，電子控制單元利用這個信息計算出駕駛員所要求的方向?？刂茊卧ㄟ^方向盤轉(zhuǎn)角傳感器與橫向偏擺率傳感器信號的比較，確定車輛實際行駛軌跡與駕駛要求是否一致，從而確定控制目標。圖9方向盤轉(zhuǎn)角傳感器的位置1-螺釘；2-螺旋電纜；3-轉(zhuǎn)接板；4-螺釘；5-方向盤轉(zhuǎn)角傳感器；6-固定凸舌；7-轉(zhuǎn)向信號解除凸輪圖10方向盤轉(zhuǎn)角傳感器1-齒輪；2-測量齒輪；3-磁鐵；4-判斷電路；5-各向異性磁阻（AMR集成電路圖11方向盤轉(zhuǎn)角傳感器端子視圖（

20、各端子的作用見圖2）橫向偏擺率傳感器位于儀表板中央控制臺下部，如圖12所示，傳感器插頭端子視圖見圖13所示，各端子的作用見圖2。橫向偏擺率傳感器總成包括兩個部件,一個是橫向偏擺率傳感器,另一個是橫向加速度傳感器。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)生對應(yīng)的輸出信號電壓；橫向加速度傳感器根據(jù)車輪側(cè)向滑移量產(chǎn)生對應(yīng)的輸出信號電壓。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傳感器信號，計算出車輛的實際行駛狀態(tài)，再結(jié)合車輪速度傳感器的輸出信號和方向盤轉(zhuǎn)角傳感器的串行數(shù)據(jù)輸出信號，確定控制目標。圖12橫向偏擺率傳感器圖13橫向偏擺率傳感器插頭端子視圖（各端子的作用見圖2）第

21、二章ESP的工作原理及工作工況2.1ESP的工作原理ESP工作原理：AB§/TCS系統(tǒng)就是要防止在車輛加速或制動時出現(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主動安全系統(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識別出駕駛員的輸入與車輛的實際運動不一致，它就馬上通過有選擇的制動發(fā)動機干預(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)向加速度傳感器識別車輛實際運動方向。ESP對危急駕駛情況作出反應(yīng)前，必須獲得兩個問題的

22、應(yīng)答（見下圖）。ESP：作原理ESPE對危急駕駛情況作出反應(yīng)前，必須獲得兩個問題的應(yīng)答:a、駕駛者想操縱車駛向哪里？b、車輛實際駛向哪里?從方向盤角度傳感器（1）和輪速傳感器（2）得到a問題答案。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。a=b車輛行駛情況正常ESP第制單元進行比較awb車輛出現(xiàn)危急行駛狀況,需要ESP®行控制調(diào)整。|I、當(dāng)車輛出現(xiàn)不足轉(zhuǎn)向，通過對內(nèi)弧線后部車輪施加相應(yīng)的制動，并對發(fā)動機和變速箱管理系統(tǒng)施加控制，ESP!以阻止車輛向外駛出彎道。n、當(dāng)車輛出現(xiàn)過度轉(zhuǎn)向，通過對外弧線前部車輪施加相應(yīng)的制動，并對發(fā)動機和變速箱管理系統(tǒng)施加控制，ESP!以阻

23、止車輛向內(nèi)滑移。AM；EN睢HE網(wǎng)M電打開美F秫動就攻開美F17轉(zhuǎn)端博售需曬擠;H款激菖相;崎加密燈林為酊套用年花陳同心他氣冉邨葡班佛感曼口富0制前皮力櫛灣看門301幸描率售選8h;3亡J,先扣話號“喧M聽用宴薄市爨理懵“執(zhí)行元件ABS/ESP累第工作i1|B車168www.ch«168-com無E配有ESP轉(zhuǎn)向不足的情況浦軍揖電啪1池，油和帆電熊（/?堆電UHI帕避流牖出油福曲毋KftiKi動至注壁.%1%：1G瑜急用制高“7二飛;手學(xué)力亨科高不售I、二.前崟牘*粕國itii看V年餐祭燈K17制動至統(tǒng)馨盤燈八百Asr;Ek僭接燈Km能扣去它左比獷青廷安端斯置理等敏管理2.2ESP的

24、工作過程1、當(dāng)車輛左轉(zhuǎn)出現(xiàn)轉(zhuǎn)向不足的時候（就是速度太快拐不過來了）。ESP各個傳感器會把轉(zhuǎn)向不足的消息告訴電腦，然后電腦就控制左后輪制動，產(chǎn)生一個拉力和一個扭力來對抗車頭向右推的轉(zhuǎn)向不足趨勢。2、還是左轉(zhuǎn)，后輪抓地不足或者后驅(qū)車油門踩猛了出現(xiàn)轉(zhuǎn)向過度的時候（就是甩屁股）。ESP會控制右前輪制動，同時減小發(fā)動機輸出的功率。糾正錯誤的轉(zhuǎn)向姿態(tài)。3、直線剎車由于地面附著力不均勻出現(xiàn)跑偏的時候（這時有ABS的車也會出現(xiàn)，我下雪的時候老在雪地上這么玩，這時候車身會向抓地強的一邊跑偏）。ESP會控制附著力強的輪子減小制動力，讓車按照駕駛員預(yù)想的行駛線路前進。同樣當(dāng)一邊剎車一邊轉(zhuǎn)向的時候ES理會控制某些車輪

25、增大制動力或者減小制動力讓車子按照駕駛員的意圖行進。無ESP有EW轉(zhuǎn)向過度的情況工作過程車輛轉(zhuǎn)向行駛狀態(tài)受制動車輪目的第一階段制動/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。第三階段向左過度轉(zhuǎn)向左前輪為阻止車輛出現(xiàn)甩尾，為限制前軸側(cè)向力的建立，在特殊危險情形下這個車輪將強烈制動第四階段中間穩(wěn)定無在所有不穩(wěn)定行駛狀態(tài)被校正后，ESP吉束調(diào)整工作2.3ESP典型工作工況一、躲避前方突然出現(xiàn)的障礙物緊急制動，猛打方向盤，車輛有轉(zhuǎn)向不足傾向。ESP工作，增加左后輪制動壓力，車輛按照轉(zhuǎn)向意圖行駛。恢復(fù)正常的行駛路線，車輛有轉(zhuǎn)向過度

26、的傾向，在左前輪施加制動力。車輛保持穩(wěn)定。XT、在急轉(zhuǎn)彎車道上高速行駛車輛有甩尾傾向。自動在右前輪上施加制動力。車輛保持穩(wěn)定。車輛有甩尾傾向。自動在左前輪上施加制動力。車輛保持穩(wěn)定。、在地面附著力不同的路面行駛車輛表現(xiàn)出轉(zhuǎn)向不足的趨勢，即將跑偏。ES股揮作用，增加后右輪制動力的同時，降低發(fā)動機輸出扭矩。從濕滑路面駛?cè)敫稍锫范?，車輛保持穩(wěn)定。第三章汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng)分析3.1 ESP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

27、，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（或制動力）若增大，則路面可提供的側(cè)向力減小。當(dāng)滑移率A=0寸，車輪與路面間不打滑，側(cè)向附著狀態(tài)最佳；而A=1時，車輪與地面間純滑動，側(cè)向附著狀況最差，不能控制車輛轉(zhuǎn)向。ES陳統(tǒng)通過直接控制作用在4個車輪上的制動力或牽引力，間接改變車輪受到的側(cè)向力及汽車受到的橫擺力矩，使汽車的運動方向得到修正。3.2 ESP系統(tǒng)特點和性能ESP系統(tǒng)的特點：（1）實時監(jiān)控。ES用一個實時監(jiān)控系統(tǒng)，它每時每刻都在監(jiān)控駕駛者的操控、路面反應(yīng)和汽車運動狀態(tài)，并不斷向發(fā)動機和制

28、動系統(tǒng)發(fā)出指令。（2）主動干預(yù)。ABS/EB系統(tǒng)在起作用時，系統(tǒng)對駕駛者的操控起一定干預(yù)作用，但它不能調(diào)控發(fā)動機，而ESPW是主動調(diào)控發(fā)動機的轉(zhuǎn)速并可調(diào)整每個車輪的制動力（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具有實時警示功能，當(dāng)駕駛者操作不當(dāng)和路面異常時，它會在主動干預(yù)的同時用警告燈警示駕駛者。2.2.2ESP系統(tǒng)的功能奔馳公司關(guān)于ES陳統(tǒng)適用性和可靠性檢測試驗結(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（統(tǒng)不僅可提高汽車在干燥路面上行駛時的穩(wěn)定性，還可以在路面附著性較差（如結(jié)冰、濕滑及碎石等）時起作用。在上述不

29、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)彎時發(fā)生翻車事故。這時ESP（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構(gòu)對ESP勺有效性進行了科學(xué)研究。結(jié)果表明，裝備ES朦統(tǒng)的汽車可以減少80叫側(cè)滑引起的交通事故，而且可有效降低42%勺行車事故（并非因駕駛員受其他路人的影響而失去對車輛控制而引起的交通事故）。雖然ES陳統(tǒng)是汽車主動安全技術(shù)中堪稱里程碑式的突破，但它并不是車輛自動駕駛系統(tǒng)，不能因為使用了ESFPC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。3.3 ESP系統(tǒng)的

30、應(yīng)用奔馳公司是第一個在其轎車上使用ES陳統(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%的新注冊車輛配備了ESP博世公司的研究表明，2005年，歐洲大約40%勺新注冊車輛配備了ESP在高檔車上，ESFE成為標準配置，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勺裝配率也迅速提高。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重大強制性措施。在中國，ESP勺裝配率還較低，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6等）都沒有配置ESP甚至連寶馬3系和5系、

31、奧迪A聿口A6B未將ES刊為其標準配置。3.4ESP關(guān)鍵技術(shù)研究ESP系統(tǒng)的開發(fā)有賴于以下幾個關(guān)鍵技術(shù)的突破。因此科研人員要在以下幾個方面多下功夫，爭取研究開發(fā)出更加完善和優(yōu)化的ESP系統(tǒng)。1 .傳感技術(shù)的改進在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。隨著價格低廉的微機械(MicroMachined)加速度和橫擺角速度傳感器的出現(xiàn)，為這項技術(shù)的廣泛應(yīng)用創(chuàng)造了一定的條件。2 .體積小質(zhì)量輕及低成本液壓制動作動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計這方面BOSC公司在E

32、SP系統(tǒng)中采用的結(jié)構(gòu)有一定的代表性，其液壓作動系統(tǒng)由預(yù)加壓泵PCP(PrechargePump+壓力產(chǎn)生裝置(PressureGeneratorAssembly)+液壓單元HU5.0所構(gòu)成。3 .ESP的軟硬件設(shè)計由于ESP的ECU需要估計車輛運行的狀態(tài)變量和計算相應(yīng)的運動控制量，所以計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這樣一個復(fù)雜系統(tǒng)的控制，必須尋求魯棒性較強的非線性控制算法。4 .通過CAN完善控制功能ESP的ECU(電子控制單元)與發(fā)動機、傳動系的ECU通過CAN互聯(lián)，使其能更

33、好地發(fā)揮控制功能。例如自動變速器將當(dāng)前的機械傳動比、液力變矩器變矩比和所在檔位等信息傳給ESP以估算驅(qū)動輪上的驅(qū)動力。當(dāng)ESP識別出是在低附著系數(shù)路面時，它會禁止駕駛員掛低檔。在這種路面上起步時，ESP會告知傳動系ECU應(yīng)事先掛入2檔，這將顯著改善大功率轎車的起步舒適性。第四章第二代汽車電子穩(wěn)定程序ESPII4.1 ESPII的系統(tǒng)及組件ES曰系統(tǒng)由制動、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。4.1.1 制動系統(tǒng)作為電控制動，系統(tǒng)主要采用了Mk60E5/Mk25E5電液制動。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。4.1.2 主動轉(zhuǎn)向主動轉(zhuǎn)向體現(xiàn)出ESPI

34、系統(tǒng)中最先進的技術(shù)。在方向盤轉(zhuǎn)角的基礎(chǔ)上通過轉(zhuǎn)向柱上的1個集成電機，經(jīng)由1套兩級行星齒輪機構(gòu)在前輪上附加了1個疊加轉(zhuǎn)向角。因而，車輪的轉(zhuǎn)向角就是駕駛員操縱的轉(zhuǎn)角與行星機構(gòu)驅(qū)動的疊加轉(zhuǎn)角之和。根據(jù)電機調(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，行星架即會被機構(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)的各個構(gòu)件，同時在車輛急轉(zhuǎn)時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（傳動比1:12“直接”轉(zhuǎn)向疊加），又可以保持車輛的舒適性（傳動比1:20“間接”轉(zhuǎn)向疊加）。如果車輛采用運動型的設(shè)計（即較小傳動比），則在

35、停車工況下可以顯著減少方向盤行程。在高速行駛時轉(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)計時（即較大傳動比），轉(zhuǎn)向變得更“間接”，此時進行停車或側(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，前提是必須對附加的疊加轉(zhuǎn)角隨車速進行變化調(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。主動轉(zhuǎn)向技術(shù)在底盤動力學(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ESF®動干預(yù)會使駕駛員明顯感受到車速的放慢，這只能在危險工況下使用。與此相對

36、的主動轉(zhuǎn)向干預(yù)就不易使駕駛員察覺，可以用于非危險工況。如可以對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，主動轉(zhuǎn)向技術(shù)還可以和制動干預(yù)共同使用，改善車輛的動力學(xué)性能。4.2 ESPII轉(zhuǎn)向控制功能4.2.1 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)會產(chǎn)生滯后。就轉(zhuǎn)向的靈活性而言，這樣會讓駕駛員感覺到車輛的反應(yīng)特性非常遲緩，對于駕駛樂趣產(chǎn)生負面的影響。這種車輛響應(yīng)中的相位滯后還會導(dǎo)致一些危險工況。例如，當(dāng)駕駛員需要快速避讓一個障礙物，而車輛的響應(yīng)又非常遲緩時，駕駛員很容易“過多轉(zhuǎn)向”。那么當(dāng)車輛真正響應(yīng)的時候

37、，這時的轉(zhuǎn)向角要比預(yù)期的大得多，從而導(dǎo)致車輛失穩(wěn)。ESPI系統(tǒng)根據(jù)車速、轉(zhuǎn)向角和側(cè)向加速度通過一個參考模型可以得出一個目標橫擺角速度，并且用軟件參數(shù)的形式儲存在ES曰的控制器中。而實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行檢測。根據(jù)目標橫擺角速度和實際橫擺角速度的偏差，ES曰控制器將快速要求主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供一個附加轉(zhuǎn)角。通過對橫擺角速度的閉環(huán)控制，可以補償?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)。4.2.2 橫擺力矩補償對開路面上的制動過程是體現(xiàn)ESM效果的最好例證。在沒有電控制動系統(tǒng)的車輛上，兩側(cè)車輪所獲得的制動力不相等，車輛會產(chǎn)生一個朝向高附著系數(shù)路面的橫擺力矩，并朝

38、這一方向滑轉(zhuǎn)。由于這時候抱死車輪完全喪失了側(cè)向力，車輛便會失穩(wěn)。目前電子制動系統(tǒng)能夠識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行轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)了。考慮到穩(wěn)定性，還需要在后軸建立起較低的制動壓力。即使是在極限工況下，這兩項措施都可以使駕駛員輕松地駕馭車輛。同時由于需要緩慢建立制動壓力，制動距離會相應(yīng)變長。在ESPI系統(tǒng)中引入一套電子轉(zhuǎn)向干預(yù)系統(tǒng)。不同制動力引起的橫擺力矩可以根據(jù)情況通過自動的快速轉(zhuǎn)向進行補償。與目前的AB前ES陳統(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，同時還可以按照理想的行駛路線前進。通過轉(zhuǎn)向產(chǎn)生橫擺力矩補償?shù)耐瑫r，前輪

39、還可以建立起無滯后的制動壓力，同時后軸也可以進行制動壓力調(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)AB/ESP!比可使制動距離減少多達15%。即使是在驅(qū)動狀態(tài)，EsF>H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)補償由車輪不同驅(qū)動力引起的干擾橫擺力矩。通過橫擺力矩補償可以大大提高行駛安全性和舒適性。4.2.3 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，ESRI與彳專統(tǒng)EsFffi比除了使用制動干預(yù)之外，還在車輛橫向動力學(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（ESPII在駕駛員轉(zhuǎn)向過多的情況下自動進行回調(diào)）。由于轉(zhuǎn)向干預(yù)對

40、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：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)生由制動干預(yù)引起的急劇減速，進而通過ESPQ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。4.2.4 側(cè)傾及掛車穩(wěn)定性作為ESPtI系統(tǒng)的擴展，在目前ESP勺”主動側(cè)傾保護"（ARP）和“拖車穩(wěn)定性控制”（隅P）中都集成了轉(zhuǎn)向技術(shù)。AR注要是針對目前日益增長的運動型轎車和貨車設(shè)計的，這類車輛更易產(chǎn)生傾翻危險。AR源統(tǒng)能夠識別出這些危險的行駛工況（例如在高速下需要急速轉(zhuǎn)向躲避障礙物），并且通過制動降低外前輪的

41、側(cè)向力減小橫向加速度，同時降低車速。在這些工況中可以顯著減少傾覆危險。而通過引入轉(zhuǎn)向功能使側(cè)向力快速降低也是對制動干預(yù)的有效支持。4.3 系統(tǒng)集成控制ESPQ在開發(fā)時的主要目標就是實現(xiàn)對底盤進行全局控制。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，ES曰提出了全局底盤控制卞S念。整個系統(tǒng)采用CAN5駛員行駛狀態(tài)辨識qy鶯駛員意任SBMW信號傳遞總線連接所有執(zhí)行器和傳感器，達到共用的目的，節(jié)省了冗余的部件；通過采用狀態(tài)估計器進一步節(jié)約了一定數(shù)量的傳感器；通過采用協(xié)

42、調(diào)控制算法，按照工況決定AFS和ESP的工作負荷，既提高了對車輛的控制效果，又延長了制動器、轉(zhuǎn)向器的工作壽命。整個系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)如圖6所示。實現(xiàn)集成底盤控制將是未來底盤技術(shù)發(fā)展的方向。信號傳遞圖6ESPII對底盤系統(tǒng)全局控制的機構(gòu)圖第五章汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng)的可靠性梅塞德斯-奔馳公司從1994年起就對ESP系統(tǒng)進行了適用性和可靠性的全面驗證試驗。在微機控制系統(tǒng)的RO帥，預(yù)先儲存的控制程序中的標準技術(shù)數(shù)據(jù)，應(yīng)該來源于大量的實車測試數(shù)據(jù)。但由于在沒有安全保障的情況下的實車試驗，有可能造成無法彌補的安全事故后果，因此標準技術(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驗采集的數(shù)據(jù)，可以仿真出很多

43、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行時速為100km/h的模擬路面駕駛試驗，得到各種不同性能的汽車在各種駕駛過程中的響應(yīng)。模擬器檢測手段既安全，又可以得到很多實車試驗無法測量的數(shù)據(jù)。比如，在試驗場的4個轉(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%勺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)，所有參加過模擬測試的駕駛員都能避免汽車翻轉(zhuǎn)事故的發(fā)生。1995年，梅塞德斯-奔馳S級轎車開始安裝ESP系統(tǒng)，ESP系統(tǒng)突出的安全保障表現(xiàn)，大大降低了汽車在各種道路狀況下以及轉(zhuǎn)彎時發(fā)生翻轉(zhuǎn)的可能性。同時汽車在彎道和濕滑路面上的制動距離得到縮短，在彎道行駛加強了汽車線內(nèi)行駛能力。1998年，梅塞德斯-奔馳A級微型轎車也安裝了。ESP系統(tǒng)，使這種采用大量高新技術(shù)開發(fā)的A級微型轎車，克服了因車身較窄，在汽車以小轉(zhuǎn)