車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESPVDC

1、ESP和博世公司車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)（Electronic Stability Program ,簡稱 ESP）,是博世（Bosch ）公司的專利1。10年前，博世是第一家把電子穩(wěn)定程序（ ESP ）投入量產(chǎn)的公司。因?yàn)镋SP是博世公司的專利產(chǎn)品，所以只有博世公司的車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)才可稱之為ESP。在博世公司之后，也有很多公司研發(fā)出了類似的系統(tǒng)，如日產(chǎn) 研發(fā)的車輛行駛動(dòng)力學(xué)調(diào)整系統(tǒng)（VehicleDynamicControl簡稱VDC ） 2,豐田研發(fā)的車輛穩(wěn)定控制系統(tǒng)（VehicleStabilityControl簡稱VSC ） 3,本田研發(fā)的車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)（Vehicle Stabilit

2、yAssistControl簡稱VSA ） 4,寶馬研發(fā)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)（Dynamic StabilityControl簡稱DSC ） 5等等。無ESP有ESP轉(zhuǎn)向不足的懵猊ESP概述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)的前輪來穩(wěn)定車子；在轉(zhuǎn)向過少時(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。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

3、形式。ESP系統(tǒng)由控制無臼P有邰轉(zhuǎn)向過度的情況單元及轉(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(gè)車輪的速度轉(zhuǎn) 動(dòng)）、側(cè)滑傳感器（監(jiān)測車體繞垂直軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài)）、橫向加速度傳感器（監(jiān)測汽 車轉(zhuǎn)彎時(shí)的離心力）等組成?？刂茊卧ㄟ^這些傳感器的信號對車輛的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷，進(jìn)而發(fā)出控制指令。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(dòng)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(cuò)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(shí)左拐過 度轉(zhuǎn)向（轉(zhuǎn)彎太急）時(shí)會(huì)產(chǎn)生向右側(cè)甩尾，傳感器感覺到滑動(dòng)就會(huì)迅速制動(dòng)右前輪使 其恢復(fù)附著力

4、，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(gè)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；ESP的組成部分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(fù)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(jìn)行計(jì)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(jìn)行比對。當(dāng)電腦計(jì)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(shí)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(gè)車輪的剎車系統(tǒng)，其實(shí) ESP就是幫 駕駛員踩

5、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)需要，在駕駛員沒踩剎車的時(shí)候替駕駛員向某個(gè) 車輪的制動(dòng)油管加壓好讓這個(gè)車輪產(chǎn)生制動(dòng)力。另外ESP還能控制發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)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。ESP的關(guān)鍵技術(shù)現(xiàn)在比較典型的汽車控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，包括傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)真空助力器、管路和制 動(dòng)器、傳感器儼個(gè)輪速傳感器、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、側(cè)向加速度傳感器、橫擺角速度 傳感器、制動(dòng)主缸壓力傳感器、液壓調(diào)節(jié)器、汽車穩(wěn)定性控制電子控制單元和輔助系 統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)。所以，系統(tǒng)的開發(fā)有賴于以下幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)的突

6、破傳感技術(shù)的改進(jìn)在系統(tǒng)中使用的傳感器有汽車橫擺角速度傳感器、側(cè)向加速度傳感器、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、制動(dòng)壓力傳感器及節(jié)氣門開度傳感器等，它們都是 系統(tǒng)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)。體積小、重量輕、低成本液壓制動(dòng)作動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。的軟、硬件設(shè)計(jì)。由于的需要估計(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系統(tǒng)大數(shù)倍。一般采用多結(jié)構(gòu)。而軟件的研究 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)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。通過完善控制功能。的與發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系的通過互聯(lián)，使其能更好地發(fā)

7、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、液力變矩器變矩比和所在檔位等信息傳給，以估算驅(qū)動(dòng)輪上的驅(qū)動(dòng)力。當(dāng)識別出是在低附著系數(shù)路面時(shí)，它會(huì)禁止駕駛員掛 低檔。在這種路面上起步時(shí)，會(huì)告知傳系應(yīng)事先掛入二檔，這將顯著改善大功率轎車 的起步舒適性。ESP的工作過程1、這車左轉(zhuǎn)當(dāng)車輛出現(xiàn)轉(zhuǎn)向不足的時(shí)候（就是速度太快拐不過來了）。ESP各個(gè)傳感器會(huì)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(dòng)，產(chǎn)生一個(gè)拉力和一 個(gè)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(shí)候（就是 甩屁股）。ESP會(huì)控制右前輪制動(dòng)，同時(shí)減小發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的功率。糾正錯(cuò)誤的轉(zhuǎn)向

8、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(shí)候（這事有 ABS的車也會(huì)出現(xiàn)，我下雪的時(shí)候老在雪地上這么玩，這時(shí)候車身會(huì)向抓地強(qiáng)的一邊跑偏）。ESP會(huì)控制附著力強(qiáng)的輪子減小制動(dòng)力，讓車按照駕駛員預(yù)想的行駛線路前進(jìn)。同樣當(dāng)一邊剎車 一邊轉(zhuǎn)向的時(shí)候 ESP也會(huì)控制某些車輪增大制動(dòng)力或者減小制動(dòng)力讓車子按照駕駛 員的意圖行進(jìn)。ESP最重要的特點(diǎn)就是它的主動(dòng)性，如果說ABS是被動(dòng)地作出反應(yīng)，那么ESP卻可以做到防患于未然。汽車動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)（VDC/ESP/VSC/VSA/DSC德國博世稱ESP,美國Delphi公司稱ESC,豐田稱VSC,本田VSA,寶馬/福特稱DSC 道路在雨后會(huì)因?yàn)槁访娴牟黄?/p>

9、整或是排水系統(tǒng)不良，而在路面出現(xiàn)一灘灘的積水。為了到山林之中吸收大量的芬多精，而必需通過蜿蜒的山路。以上的路況都有機(jī)會(huì)使車輛發(fā)生難以控制的狀況。為了讓駕駛者能夠在難以控制車輛的慌亂情況之下把車輛安全的帶離危 險(xiǎn)地帶，以及將處于失控邊緣的車輛給安全的帶回到正常的行駛路線，或是預(yù)防車輛在極度操控時(shí)達(dá)到失控狀況，因此能夠主動(dòng)控制車輛動(dòng)態(tài)表現(xiàn)的VDC車輛動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)于是因應(yīng)而生。為了讓VDM輛動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)能夠主動(dòng)控制車輛的動(dòng)態(tài)表現(xiàn)，因此VDM輛動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)就必須結(jié)合 ABS防鎖死煞車系統(tǒng)、TCS循跡控制系統(tǒng)、BLSD煞車式防滑差速器等系統(tǒng) 的功能，以控制四個(gè)車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度來改變車輛在行駛中的姿態(tài)，并且

10、使車輛在道路上以更佳的路線去行駛。藉由VDC勺控制讓以非直線狀態(tài)行駛的車輛能夠有最佳的行駛路線，這樣就能夠提高車輛在行駛中的穩(wěn)定性，尤其是當(dāng)車輛在濕滑路面或是在過彎時(shí)，因而在提高車輛穩(wěn)定性的同時(shí)也大大的增加了車輛在行駛當(dāng)中的安全性。當(dāng)車輛在過彎時(shí)發(fā)生了轉(zhuǎn)向不足或是轉(zhuǎn)向過度的情況時(shí)，VDC系統(tǒng)會(huì)適時(shí)的利用ABS TCS BLSD的功能以介入控制車輛在行駛中的車身姿態(tài)。一輛行駛中的汽車，其車上 的VDC統(tǒng)合控制電腦會(huì)隨時(shí)的接受G值感知器、方向盤角度感知器、車輪速度感知器等等感知器的訊號，當(dāng) VDC統(tǒng)合控制電腦判定出車輛正處于轉(zhuǎn)向不足或是轉(zhuǎn)向過度的不穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，VDC（統(tǒng)會(huì)利用AB繇統(tǒng)去控制煞車系統(tǒng)

11、進(jìn)行煞車的動(dòng)作，通過BLSD系統(tǒng)的控制去針對單一個(gè)或是多個(gè)車輪進(jìn)行煞車的動(dòng)作，再輔以TCS適當(dāng)?shù)慕档鸵娴呐ち敵?，來調(diào)整汽車于變換車道或在過彎時(shí)的車身姿態(tài)，使汽車在變換車道或是過彎時(shí)能夠更加的平穩(wěn)而安全。ABSZ ASR/ VDC系統(tǒng)ABSZ ASR系統(tǒng)成功地解決了汽車在制動(dòng)和驅(qū)動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性問題，但不能解決汽車 轉(zhuǎn)向行駛時(shí)的方向穩(wěn)定性問題。例如當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，不可避免地受到側(cè)向和縱向力的作 用，只有當(dāng)?shù)孛婺軌蛱峁┏浞值膫?cè)向和縱向力時(shí)，駕駛員才能控制住車輛。 如果地面?zhèn)认蚋街芰Ρ容^低，就會(huì)損害汽車按預(yù)定方向行駛的能力。雨天汽車高速轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，常常側(cè)向滑出，就是地面?zhèn)认蚋街芰Σ蛔愕木壒?/p>

12、。為解決此問題，最近汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國家又在ABS/ASR系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展成汽車動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)（英文名稱為Vehicle Dynamics Control ,簡稱VDC）這個(gè)系統(tǒng)把汽車的制動(dòng)、驅(qū)動(dòng)、 懸架、轉(zhuǎn)向、 發(fā)動(dòng)機(jī)等各主要總成的控制系統(tǒng)在功能上、結(jié)構(gòu)上有機(jī)的綜合在一起，可使汽車在各種惡劣工況下，如冰雪路面上、對開路面上、彎道路面上以及采取規(guī)避動(dòng)作移線、制動(dòng)、加速和下 坡等工況行駛時(shí)，對不同承載、不同輪胎氣壓和不同程度的輪胎磨損都有良好的方向穩(wěn)定性， 表現(xiàn)出最佳的行駛性能。VDC的應(yīng)用，在制動(dòng)、加速和轉(zhuǎn)向方面完全解脫對駕駛員的高要求， 在汽車的主動(dòng)安全行駛方面豎立了一個(gè)新的里程碑。VDC系統(tǒng)對轉(zhuǎn)

13、向行駛的控制主要是借助于對各個(gè)車輪的制動(dòng)控制和發(fā)動(dòng)機(jī)功率輸出控 制來實(shí)現(xiàn)的。例如汽車左轉(zhuǎn)彎時(shí)，若前輪因轉(zhuǎn)向能力不足而趨于滑出彎道，VDC系統(tǒng)即可測知側(cè)滑即將發(fā)生，就采取適當(dāng)制動(dòng)左后輪的辦法。左后輪產(chǎn)生的制動(dòng)力可幫助汽車轉(zhuǎn)向，使汽車?yán)^續(xù)按照理想的路線行駛，如圖5.3.1所示。若在同一彎道上，因后輪趨于側(cè)向滑出而轉(zhuǎn)向過多，VDC系統(tǒng)即采取適當(dāng)制動(dòng)右前輪的辦法，維持車輛的穩(wěn)定行駛。在極端情況下， VDC系統(tǒng)還可采取降低發(fā)動(dòng)機(jī)功率輸出的辦法降低行駛車速，減少對地面?zhèn)认蚋街芰Φ男枨髞砭S持車輛的穩(wěn)定行駛。 采用VDC系統(tǒng)后，汽車在對開路面上或彎道路面上的制動(dòng)距離還 可進(jìn)一步縮短。VDC系統(tǒng)主要應(yīng)用了下述

14、傳感器：車輪轉(zhuǎn)速傳感器，用來跟蹤每一車輪的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；方向盤轉(zhuǎn)角傳感器，用來傳感方向盤的轉(zhuǎn)角；橫擺角速度傳感器，用來記錄汽車?yán)@垂直軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的所有運(yùn)動(dòng)；側(cè)向加速度傳感器，用來檢測轉(zhuǎn)向行駛時(shí)離心力的大小；車輪位移傳感器，用來測量車輪和車身相對位置的變化。這些傳感器的核心部分是橫擺角速度傳感器，這是因?yàn)槠嚨臋M擺角速度和方向盤轉(zhuǎn)角的比值是反應(yīng)汽車轉(zhuǎn)向行駛品質(zhì)的一個(gè)重要參數(shù)。位移傳感器的信號傳給電子控制裝置，用來控制半主動(dòng)懸架，改善汽車的接地性能。 其它傳感器則把汽車每一瞬時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的信息 傳給電子控制裝置，使之與理想的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相比較，一旦汽車偏離了理想的路線，它就會(huì)在極短的時(shí)間內(nèi)采取糾正措施，給制動(dòng)

15、控制系統(tǒng)或發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的指令，維持汽車在理想的路線上行駛分圖5.3.2為美國跳Delphi公司的轎車 VDC系統(tǒng)布置示意圖。1. VD8 能VDC（VEHICLE DYNAMIC CONTROL）車輛動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)，當(dāng)汽車出現(xiàn)車輪打滑、側(cè) 傾或者輪胎喪失附著力的瞬間，VDC系統(tǒng)會(huì)立刻介入，在降低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的同時(shí)，有目的地針對個(gè)別車輪進(jìn)行制動(dòng)控制，并最終將車引入正常的行駛軌道，從而避免車輛因失控而造成的危險(xiǎn)。在轉(zhuǎn)向不足、轉(zhuǎn)向過度或光滑路面上有可能發(fā)生的各種狀況時(shí)，自動(dòng)調(diào)整剎車力度和扭矩，以便駕駛者保持行駛方向。在車輛進(jìn)入彎道時(shí)轉(zhuǎn)向不足的情況仍然存在，但車體的剛性在彎道中仍然能夠保持一定的

16、穩(wěn)定性，車輛在很短時(shí)間內(nèi)通過系統(tǒng)調(diào)整而得到解決。VDC系統(tǒng)作為TCS/ABS功能的補(bǔ)充，轉(zhuǎn)向量和制動(dòng)操作量是通過轉(zhuǎn)向角傳感器和制 動(dòng)開關(guān)被檢測到的，并通過 G傳感器、車輛速度傳感器等，確定車輛駕駛狀態(tài)（轉(zhuǎn)向不足/過量轉(zhuǎn)向）。當(dāng)車輛急拐彎或在光滑路面上行駛時(shí)，VDC系統(tǒng)改變發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩或者對各車輪實(shí)施獨(dú)立制動(dòng)，以保持車輛在急轉(zhuǎn)彎或光滑路面上保持車輛的行駛穩(wěn)定。日產(chǎn)天籟（TEANAVDC系統(tǒng)電路圖如圖3所示。在VDC工作時(shí)，車身和制動(dòng)踏板會(huì)輕微振動(dòng)，并可聽到一些機(jī) 械噪聲。當(dāng)ABS警告燈、VDC OFF旨示次T和SLIP指示燈在車輛受到強(qiáng)烈顫動(dòng)或大的振動(dòng)后 （比如當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，車輛行駛在轉(zhuǎn)彎或濕滑路面時(shí)）會(huì)變亮。但在正常路面上行駛時(shí)，ABS警告燈、VDC OFF旨示燈和SLIP指示燈又會(huì)熄滅。VDC/ABS/EB晾統(tǒng)失效-安全模式 （Nissan車系，僅作參考）如果VDC/ABS/EB晾統(tǒng)發(fā)生電氣故障，組合儀表中的VDC OFF指示燈和SLIP指示燈將變亮。同時(shí)，系統(tǒng)會(huì)按