ESP工作原理

---浅谈电子稳定系统知识回顾ABS是防止制动过程中的车轮抱死、保持方向稳定性和操纵性并能缩短制动距离的装置。ARS是在ABS基础上拓展的一种汽车安全装置，它能防止汽车在起步或加速时驱动轮打滑导致甩尾和方向失控。一、ESP电子稳定系统概念二、ESP的功能三、ESP的特点五、ESP的组成六、ESP的工作过程和原理(★)一、ESP电子稳定系统概念ESP是电子稳定程序(ElectronicStabilityProgramme)的简称。属于车辆的主动安全，人们也可称之为动态驾驶控制系统。ESP以ABS制动防抱死系统与ASR牵引力控制系统为基础，增加方向盘转角传感器、侧向加速度传感器等信息，通过对车轮制动器和发动机动力的控制，实现对侧滑的纠正。因此，ESP整合了ABS和ASR的功能，并大大拓展了其功能范围。美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)的一项报告称，在配备了ESP的车辆中，客车单车碰撞事故减少30%，而轿车致命的单车碰撞事故也减少30%。就运动型多用途车而言，该事故下降率甚至更高，单车碰撞事故减少67%，而致命事故则减少63%不同车型叫法不同日产车辆动态控制系统（VehicleDynamicControl简称VDC）丰田车辆稳定控制系统（VehicleStabilityControl简称VSC）本田车辆稳定性控制系统（VehicleStabilityAssistControl简称VSA宝马动态稳定控制系统（DynamicStabilityControl简称DSC）沃尔沃动态稳定循迹控制系统（DynamicStabilityTracingControl，简称DSTC）二、ESP的功能ESP能保证在转向状态下车辆的稳定性(横向)，避免车辆产生侧滑。ESP能以25次／秒的频率对驾驶员的行驶意图和实际行驶情况进行检测，在转向状态下，能自动根据车辆的状态，有针对性地单独制动各个车轮，或控制发动机、自动变速器的状态使车辆保持稳定行驶。三、ESP电子稳定系统具有以下三个特点：1、实时监控：ESP能够实时监控驾驶者的操控动作、路面反应以及车辆行驶状态，并不断向发动机和制动系统发出指令。2、主动干预：ABS等安全技术主要是对驾驶者的动作起干预作用，但不能调控发动机。而ESP则可以主动调控发动机的转速和每个车轮的驱动力和制动力。3、预先提醒：当驾驶者操作不当或路面异常时，ESP会用警告灯警示驾驶者四、ESP的组成1、传感器：方向盘转角传感器（监测方向盘的转向角度）、车轮传感器、横摆角速度传感器（车辆绕其纵轴的旋转角度）、侧向加速度传感器（车轮侧向滑移量）、制动压力传感器2、ECU3、执行器ESP组成结构分布1、带有ECU液压调节器2、轮速传感器3、转角传感器4、侧向加速度传感器和横摆角速度传感器5、与发动机管理系统的通信ESP工作原理与工作过程在汽车行驶过程中，方向盘转角传感器监测驾驶者转弯方向和角度，车速传感器监测车速、节气门开度，制动主缸压力传感器监测制动力，而侧向加速度传感器和横摆角速度传感器则监测汽车的横摆和侧倾速度。ECU根据这些信息，通过计算后判断汽车要正常安全行驶和驾驶者操纵汽车意图的差距，然后由ECU发出指令，调整发动机的转速和车轮上的制动力，如果实际行驶轨迹与期望的行驶轨迹发生偏差，则ESP系统自动控制对某一车轮施加制动，从而修正汽车的过度转向或不足转向，以避免汽车打滑、转向过度、转向不足和抱死，从而保证汽车的行驶安全。ESP在对危急驾驶情况作出反应前，必须获得两个问题的应答：从方向盘角度传感器（1）和轮速传感器（2）得到a问题答案。a、驾驶者想操纵车驶向哪里？b、车辆实际驶向哪里？从横摆率传感器（3）和侧向加速度传感器（4）得到b问题答案。ESP控制单元进行比较a≠b车辆出现危急行驶状况，需要ESP进行控制调整。a=b车辆行驶情况正常Ⅰ、当车辆出现不足转向，通过对内弧线后部车轮施加相应的制动，并对发动机和变速箱管理系统施加控制，ESP可以阻止车辆向外驶出弯道。Ⅱ、当车辆出现过度转向，通过对外弧线前部车轮施加相应的制动，并对发动机和变速箱管理系统施加控制，ESP可以阻止车辆向内滑移。ESP动作程序ESP典型工作工况1.躲避前方突然出现的障碍物①紧急制动，猛打方向盘，车辆有转向不足倾向。②ESP工作，增加左后轮制动压力，车辆按照转向意图行驶。③恢复正常的行驶路线，车辆有转向过度的倾向，在左前轮施加制动力。④车辆保持稳定。2．在急转弯车道上高速行驶①车辆有甩尾倾向。自动在右前轮上施加制动力。②车辆保持稳定。③车辆有甩尾倾向。自动在左前轮上施加制动力。④车辆保持稳定。3．在地面附着力不同路面行驶①车辆表现出转向不足的趋势，即将跑偏。ESP发挥作用，增加后右轮制动力的同时，降低发动机输出扭矩。②从湿滑路面驶入干燥路段，车辆保持稳定。713141512111098561．主缸2．压力传感器3．预压泵4．液压控制单元5，6．液压油路7．吸入阀8．限压阀9．阻尼器lO．回油泵11．回流单向阀12．蓄能器13．增压阀14．减压阀15．轮缸1、为了提高响应速度,汽车ESP控制系统的液压调节器比ABS/ASR液压调节器多了预压泵（PrechargePump,PCP)和压力生成器(PressureGeneratorAssembly,PGA)。2、汽车ESP控制系统的液压调节器要求在驾驶员没有踩制动踏板时也要产生足够的轮缸压力,因此,在ABS液压调节器的基础上又增加了两种控制电磁阀(VLV和USV)当VLV和USV均断电的情况下,在PCP未启动时EV阀前端的压力就是由驾驶员通过踩制动踏板产生的。当VLV和USV均通电时,VLV与主油路连,USV切断与主油路通路,此时回油泵RFP启动,使得制动管路产生汽车稳定性控制所需要的压力。增压保压减压液压控制系统的工作原理如下：在系统进入ESP工作模式后，限压阀8立刻从常通状态转变为限压状态，吸入阀7打开，制动液在预压泵3的作用下通过吸人阀7、回油泵10进入阻尼器9，在此减弱了油压脉动后通过增压阀13进入轮缸15，推动轮缸15中的活塞，压紧摩擦片进行制动；当制动达到一定强度时，增压阀13和吸入阀7关闭，减压阀14打开，轮缸15中的高压制动液通过减压阀14进入蓄能器12，此时的蓄能器12成为了下一次增压的油源；在新的增压过程中，制动液在回油泵10的作用下，从蓄能器12出发通过阻尼器9，增压阀13再次进入轮缸15。如此的增减压循环直至系统退出ESP模式。ESP是英语单词ElectronicStabilityProgram缩写。意为电子稳定程序,在大众、奥迪、奔驰车型上使用此简称。在其它车型上，相同或相近功用的系统采用了不同的名字。如：DynamicStabilityControl(DSC)-BMWVehicleStabilityControl(VSC)-ToyotaVehicleStabilityAssist(VSA)-HondaAutomaticStabilityManagementSystemDrivingDynamicControlESP是一个主动安全系统。它是建立在其它牵引控制系统之上的一个非独立的系统。ESP是什么ABSABS系统防止制动时车轮出现抱死，使车辆具有方向性和稳定性，并缩短制动距离。EBD-ElectronicBrakePressureDistributionEBD系统是防止ABS起作用以前，或者由于特定的故障导致ABS失效后，后轮出现过度制动。EDL-ElectronicDifferentialLock两驱动轮在附着系数不同的路面上，出现单侧车轮打滑时，制动打滑车轮。TCS-TractionControlSystem通过发动机管理系统干预及制动车轮，防止驱动轮打滑。例如在沙石及冰面上。ESP-ElectronicStabilityPrograme通过有选择性的分缸制动及发动机管理系统干预，防止车辆滑移。EBC-EngineBrakingControl防止在发动机制动时（突然收油门踏板或挂入低档）出现驱动轮抱死。TCSEDLABS/EBDESPESP包含TCS装备ESP的车型，将同时具有TCS（ASR)、EDL、ABS功能装备TCS的车型，将同时具有EDL、ABS功能汽车技术进步的一个主要任务就是提高主动安全性以避免发生事故，并充分发挥车辆的动力性能。ABS/TCS系统就是要防止在车辆加速或制动时出现我们所不期望的纵向滑移。而ElectronicDynamicControl/ESP就是要控制横向滑移。他是各种工况下的一个主动安全系统，处理各种异常情况，减轻驾驶员的精神紧张及身体疲劳。!只要ESP识别出驾驶员的输入与车辆的实际运动不一致，它就马上通过有选择的制动/发动机干预来稳定车辆。ESP是如何工作的ESP首先通过方向盘转角传感器及各车轮转速传感器识别驾驶员转弯方向（驾驶员意愿）a图ESP通过横摆角速度传感器（英文原称为yawratesensor）,识别车辆绕垂直于地面轴线方向的旋转角度及侧向加速度传感器识别车辆实际运动方向b图若a〉b,ESP判定为出现不足转向，将制动内侧后轮，使车辆进一步沿驾驶员转弯方向偏转，从而稳定车辆。（图I）若a〈b,ESP判定为出现过度转向，ESP将制动外侧前轮，防止出现甩尾，并减弱过度转向趋势，稳定车辆。（图II）ESP是如何工作的如果单独制动某个车轮不足以稳定车辆，ESP将通过降低发动机扭矩输出的方式或制动其它车轮来满足需求。在不操纵制动踏板时，宝来车型制动预压力来源于ABS泵。ESP是如何工作的控制单元功能：-控制ESP，ABS,EDL,TCS,EBD及EBC-连续监控所有电气部件-支持自诊断打开点火开关后，控制单元将做自测试。所有的电器连接都将被连续监控，并周期性检查电磁阀功能。方向盘转角传感器G85安装位置：转向柱上，转向开关与方向盘之间，与安全气囊时钟弹簧集成为一体。任务：向带有EDL/TCS/ESP的ABS控制单元传递方向盘转角信号。测量范围为+-720度，4圈测量精度：1.5度分辨速度：1-2000度/秒失效影响：系统将不能识别车辆的预期行驶方向（驾驶员意愿），导致ESP不起作用方向盘转角传感器G85自诊断：更换控制单元或传感器后，需重新标定零点。标定方法及工作参数见自诊断部分。电路连接：G85是ESP系统中唯一一个直接由CANbus向控制单元传递信号的传感器。打开点火开关后，方向盘被转动4.5度(相当于1.5cm),传感器进行初始化。拆装注意事项：安装时，要保证G85在正中位置，观察孔内黄色标记可见；进行标定；方向盘转角传感器G85结构原理利用光栅原理测量角度。传感器构成如下：-a光源；-b编码盘；-c+d光学传感器；-e整圈计数器我们将结构简化一下，如左图：带孔模板1和模板2，光源在两板之间，光学传感器在两板之外。光束通过孔隙照到传感器上，产生电压信号。如果光线被挡住，电压消失。移动模板产生2个不同的电压序列。其中一个模板因孔隙间隔一致，产生的电压信号也是规则信号。另一块模板因不规则间隙生成不规则信号。比较2个信号，系统可以计算出模板移动的距离。由不规则板确定运动的起始点。方向盘转角传感器G85侧向加速度传感器G200安装位置：转向柱下方偏右侧，与横摆角速度传感器一体。任务：确定侧向力失效影响：没有G200信号，无法识别车辆状态，ESP失效测量精度：1.2V/g测量范围：+-1.7g(加速度）信号：0-2.5V侧向加速度传感器G200结构原理按电容器原理工作：两个串联电容，中间极片可在作用力下运动。电容可吸收一定量电荷。只要没有侧向力作用在中间极片上，则两电容间隙保持恒定，电容相等。中间电极在侧向力作用下，其中一个电容间隙增加，另一个减小，串联电容值也随之改变。最终，电荷的改变决定了侧向力的大小和方向。横摆角速度传感器G202安装位置：转向柱下方偏右侧，与侧向加速度传感器一体。任务：G202感知作用在车辆上的扭矩，识别车辆围绕垂直于地面轴线方向的旋转运动。失效影响：没有此信号，控制单元不能识别车辆是否发生转向，ESP功能失