汽車底盤電控技術(shù)電子穩(wěn)定系統(tǒng)包頭課件

汽車底盤電控技術(shù)-電子穩(wěn)定系統(tǒng)包頭職業(yè)技術(shù)學院ESP簡介、重要性、典型工作狀況ESP系統(tǒng)組成、功能ESP如何工作及工作原理ESP發(fā)展趨勢教學目標ESP簡介、重要性、典型工作狀況Part01ESP簡介

車輛行駛穩(wěn)定控制系統(tǒng)是一種集成ABS、ASR、EBD(電子制動力分配)、BA(輔助制動)、MSR(發(fā)動機轉(zhuǎn)矩控制)等系統(tǒng)功能，能夠有效提高汽車行駛穩(wěn)定性的主動安全系統(tǒng)。不同的公司對這一系統(tǒng)的命名各不相同：博世公司：電子穩(wěn)定程序系統(tǒng)ESP(ElectronicStabilityProgram)豐田公司：車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)VSC(VehicleStabilityControl)本田公司：車輛穩(wěn)定性輔助系統(tǒng)VSA(VehicleStabilityAssist)寶馬公司：車輛動態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)DSC(DynamicStabilityControl)日產(chǎn)公司：車輛行駛動力學調(diào)整系統(tǒng)VDC(VehicleDynamicControl)ESP的重要性

ESP的重要性在于其為車身穩(wěn)定系統(tǒng)，幫助車輛保持動態(tài)平衡。防止打滑：當汽車在行駛過程中出現(xiàn)打滑現(xiàn)象時，ESP的電控單元就會對打滑的車輪進行制動，保證汽車在行駛過程中不會出現(xiàn)打滑的情況。維持車身穩(wěn)定：汽車在緊急避讓時，由于ESP系統(tǒng)的介入，汽車轉(zhuǎn)向時會增加制動力，保證車身穩(wěn)定。利于駕駛：當汽車出現(xiàn)甩尾趨勢時，ESP穩(wěn)定系統(tǒng)會對另一側(cè)的車輪進行制動，減弱車輪的轉(zhuǎn)動。

典型工作狀況（1）躲避前方突然出現(xiàn)的障礙物①緊急制動，猛打方向盤，車輛有轉(zhuǎn)向不足傾向。②ESP工作，增加左后輪制動壓力，車輛按照轉(zhuǎn)向意圖行駛。③恢復(fù)正常的行駛路線，車輛有轉(zhuǎn)向

過度的傾向，在左前輪

施加制動力。④車輛保持穩(wěn)定。（2）在急轉(zhuǎn)彎車道上高速行駛①車輛有甩尾傾向。自動在右前輪上施加制動力。②車輛保持穩(wěn)定。③車輛有甩尾傾向。自動在左前輪上

施加制動力。④車輛保持穩(wěn)定。（3）在地面附著力不同路面行駛①車輛表現(xiàn)出轉(zhuǎn)向不足的趨勢，即將跑偏。

ESP發(fā)揮作用，增加后右輪制動力的同

時，降低發(fā)動機輸出扭矩。②從濕滑路面駛?cè)敫稍锫范?，車輛保持穩(wěn)定。ESP系統(tǒng)組成、功能Part02ESP的功能

ESP包括電子剎車分配力系統(tǒng)(EBD，ElectricalBrakeDistribution)、防抱死剎車系統(tǒng)(ABS，Anti-lockBrakeSystem)、循跡控制系統(tǒng)(TCS，TractionControlSystem)、車輛動態(tài)控制系統(tǒng)(VDC，VehicleDynamicControl)這幾項功能。EBD：調(diào)節(jié)制動力分配，以防止車輛后輪先抱死，一般情況下只有模塊硬件出現(xiàn)故障時才會失效；ABS：防止車輪抱死，通過計算出車輛滑移率，控制在峰值附著系數(shù)附近，這屬于被動安全控制；TCS：牽引力控制系統(tǒng)，作用工況通常為低附路面車輛，驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)，TCS發(fā)出請求發(fā)動機降扭同時輕微施加制動，使得車輛平順起步；VDC：車輛動態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)，主要通過對單個車輪主動增壓以糾正車輪的不足轉(zhuǎn)向和過度轉(zhuǎn)向。TCS和VDC屬于主動增壓，即不用施加制動踏板力即可以對制動管路施加壓力。ESP如何工作及工作原理Part03ESP如何工作ESP首先通過方向盤轉(zhuǎn)角傳感器（1）及各車輪轉(zhuǎn)速傳感器（2）識別駕駛員轉(zhuǎn)彎方向，即駕駛員意愿a圖ESP通過橫擺角速度傳感器（3，英文原稱為yawratesensor）,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（4）識別車輛實際運動方向b圖若a>b，ESP判定為出現(xiàn)不足轉(zhuǎn)向，將制動內(nèi)側(cè)后輪，使車輛進-~步沿駕駛員轉(zhuǎn)彎方向偏轉(zhuǎn),從而穩(wěn)定車輛。(圖I)若a<b,ESP判定為出現(xiàn)過度轉(zhuǎn)向，ESP將制動外側(cè)前輪，防止出現(xiàn)甩尾，并減弱過度轉(zhuǎn)向趨勢穩(wěn)定車輛。(圖II)不足轉(zhuǎn)向避免不足轉(zhuǎn)向的原理

a）不足轉(zhuǎn)向

b）ESP避免不足轉(zhuǎn)向反之，如果車輛實際繞其垂直軸轉(zhuǎn)動的角度大于由轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角和輪速確定的車輛應(yīng)該繞其垂直軸的轉(zhuǎn)角，則判斷為過度轉(zhuǎn)向，ECU立即指令執(zhí)行器使汽車外側(cè)前輪制動，地面制動力將對汽車產(chǎn)生一個與轉(zhuǎn)向方向相反的力矩，糾正過度轉(zhuǎn)向，使汽車回到正常的路線，按照駕駛員的駕駛意圖行駛。

ESP起作用時，如果單獨制動某一車輪不足以穩(wěn)定車輛，還可以根據(jù)情況同時對兩個或多個車輪制動，對各個車輪的制動力也可以不同。此外，還可以根據(jù)情況對發(fā)動機的工作進行干預(yù)，降低發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩，達到迅速有效控制車輛穩(wěn)定的目的。過度轉(zhuǎn)向避免過度轉(zhuǎn)向的原理a）過度轉(zhuǎn)向b）ESP避免過度轉(zhuǎn)向ESP的工作ESP主要部件的結(jié)構(gòu)和工作原理轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器的作用是檢測轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動方向、轉(zhuǎn)動角速度和轉(zhuǎn)動角度，以便ECU根據(jù)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的大小和轉(zhuǎn)角變化速率來識別駕駛員的駕駛意圖，確定車輛的預(yù)期行駛方向。右圖示為各向異性磁阻（AMR）式轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器，轉(zhuǎn)向軸帶動傳動齒輪1轉(zhuǎn)動，齒輪1驅(qū)動兩個齒數(shù)不等（差一個齒）的測量齒輪2轉(zhuǎn)動，兩個驅(qū)動齒輪中有磁鐵3，磁鐵上方有各向異性磁阻傳感器5及集成電路4，當轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動時，帶動驅(qū)動齒輪2中的磁鐵3轉(zhuǎn)動，各向異性磁阻傳感器5中的磁場變化，使磁阻傳感器的電阻變化，電阻的變化即反映了測量齒輪的位置，也就反映了轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)角度。由于兩個測量齒輪的齒數(shù)不同，其轉(zhuǎn)速不同，故產(chǎn)生的信號的相位不同，因此可以判斷轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動方向。轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器的結(jié)構(gòu)1-傳動齒輪2-測量齒輪3-磁鐵4-集成電路5-各向異性磁阻傳感器1．轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器方向盤轉(zhuǎn)角傳感器G85

利用光柵原理測量角度。傳感器構(gòu)成如下：-a光源；-b編碼盤；-c+d光學傳感器；-e整圈計數(shù)器我們將結(jié)構(gòu)簡化一下，如左圖：帶孔模板1和模板2，光源在兩板之間，光學傳感器在兩板之外。我們將結(jié)構(gòu)簡化一下，如左圖：帶孔模板1和模板2，光源在兩板之間，光學傳感器在兩板之外。光束通過孔隙照到傳感器上，產(chǎn)生電壓信號。如果光線被擋住，電壓消失。

移動模板產(chǎn)生2個不同的電壓序列。其中一個模板因孔隙間隔一致，產(chǎn)生的電壓信號也是規(guī)則信號。另一塊模板因不規(guī)則間隙生成不規(guī)則信號。比較2個信號，系統(tǒng)可以計算出模板移動的距離。由不規(guī)則板確定運動的起始點。2.橫擺角速度傳感器定義：橫擺角速度傳感器也稱橫擺率傳感器、偏航率傳感器、陀螺儀等，其作用是檢測車輛繞其垂直軸轉(zhuǎn)動的角速度，以便ECU根據(jù)橫擺角速度信號和側(cè)向加速度等信號判斷車輛的實際行駛方向。橫擺角速度傳感器G202結(jié)構(gòu)原理：其基本工作原理簡化成左圖雙調(diào)節(jié)叉結(jié)構(gòu)，1激勵叉，1測量叉雙叉經(jīng)過匹配，使得激勵叉在11千赫時共振，而測量叉在11.33千赫時產(chǎn)生共振，向雙叉施加11千赫的交變電壓，在激勵叉上發(fā)生共振，而測量叉上不出現(xiàn)。發(fā)生共振的調(diào)節(jié)叉對于外力的反應(yīng)，要比沒有發(fā)生共振的調(diào)節(jié)叉運動響應(yīng)慢。這意味著，車輛的角加速度使得測量叉與車輛同步運動，而共振叉滯后于車輛的運動。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，傳感器感知此信號并將其傳遞給控制單元。

側(cè)向加速度傳感器（霍爾式）如果傳感器受到側(cè)向加速度a的作用，傳感器的彈簧—質(zhì)量系統(tǒng)將離開其靜止位置而偏移，偏移程度與加速度的大小有關(guān)。運動的磁鐵在霍爾元件中產(chǎn)生霍爾電壓UH，經(jīng)信號處理電路處理后輸出能夠反映加速度大小的信號電壓。阻尼板4的功用是產(chǎn)生感應(yīng)渦流IW，其磁場與永久磁鐵磁場相互作用衰減片狀彈簧3的振動。1-霍爾傳感器2-永久磁鐵3-片狀彈簧4-阻尼板5-IW渦流（產(chǎn)生阻尼）UH-霍爾電壓U0-電源電壓Φ-磁場a-檢測的側(cè)向加速度側(cè)向加速度傳感器(電容式)按電容器原理工作：兩個串聯(lián)電容，中間極片可在作用力下運動。電容可吸收一定量電荷。只要沒有側(cè)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，其中一個電容間隙增加，另一個減小，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。1-液壓調(diào)節(jié)器總成2-液壓泵3-蓄能器4-制動鉗5-制動主缸6-進油閥7-出油閥8-隔離閥9-起動閥A-常規(guī)制動液流B-停止的制動液流C-液壓泵產(chǎn)生的制動液流D-踏下制動踏板M-電動機執(zhí)行器

ESP的執(zhí)行器通常與ABS和ASR的執(zhí)行器組合在一起，下圖為典型的ABS/ASR/ESP執(zhí)行器的液