1、陳析 1340304107陳華中 1340304106ESPESP概述ESP工作原理ESP的組成結構ESP的用途ESP的發展方向 1.1防抱死系統（防抱死系統（ABS） 防抱死制動系統(ABS)是根據不同滑移率下所對應的輪胎地面的附著特性來調節制動壓力來防止汽車制動時的車輪抱死。通過充分利用地面附著系數而獲得較高的地面制動力和側向力，縮短汽車的制動距離，提高汽車制動的方向穩定性，減少輪胎磨損。即便是全力踩剎車，駕駛者也能夠控制車輛的躲避動作，或者是讓車輛在只有一側車輪有附著力的路面上安全地停車。使用ABS車輛的制動距離通常比車輪抱死時要短。 但是,由于ABS不能解決車輛在濕滑路面上起步和加速時

2、出現的車輪打滑問題，更不能避免車輛發生側滑，因此，在ABS的基礎上，進一步發展出了牽引力控制系統(TCS)。1 ESP概述 1.2牽引力控制系統牽引力控制系統(TCS) 牽引力控制系統（Traction Control SystemTCS),又稱為驅動防滑控制系統（Anti Slip RegulationASR）, TCS解決車輛在光滑路面打滑的棘手難題。功能是防止汽車尤其是大馬力的車子在起步或加速時，如果某個車輪出現了打滑的趨勢(輪速傳感器不斷監視著每個車輪)，TCS會通過對發動機和制動的立即干預避免車輪打滑。使車輛能夠安全地起步或加速。保持良好的操控性及盡可能利用車輪路面間縱向附著能力，提

3、供最適當的驅動力，達到良好的行車安全。它還有助于避免車輛在急加速過彎時發生甩尾。 1.3電子穩定程序控制電子穩定程序控制(ESP) ESP的效能超越了兩個系統的功能結合：除了影響橫向動態性能外，而且還具有防止車輛在行駛時側滑的功能。它通過傳感器對車輛的動態進行監測，必要時會對某一個車輪或者某幾個車輪進行制動甚至發動機的動力輸出。能夠識別危險狀況，并無需駕駛者任何動作而自行采取行動。 ESP提高了所有駕駛工況下的主動安全性。尤其是在轉彎工況下，即是在橫向力起作用的情況下，ESP能維持車輛穩定和保持車輛在車道上正確行駛。ABS和TCS只在縱向起作用。ESP結合了側滑率傳感器，并集成橫向加速度傳感器

4、及轉向角度傳感器。此外，ESP應用了ABS/TCS的所有部件，并基于功能更強大的新一代電子控制單元。1.4ESP的類型的類型目前ESP有3種類型：a 4通道或4輪系統。能自動地向4個車輪獨立施加制動力。b 2通道系統。只能對2個前輪獨立施加制動力。c 3通道系統。能對2個前輪獨立施加制動力，而對后輪只能一同施加制動力。 實際上ESP是一套電腦程序，通過對從各傳感器傳來的車輛行駛狀態信息進行分析，進而向ABS、TCS發出糾偏指令，來幫助車輛維持動態平衡。ESP的電腦會計算出保持車身穩定的理論數值，再比較由側滑率傳感器和加速度傳感器所測得的數據，發出平衡、糾偏指令。 主要控制偏航率。轉向不足，會產

5、生向理想軌跡曲線外側的偏離傾向，而轉向過度則正好相反，向內側偏離。 2ESP的工作原理 具體的糾偏工作是這樣實現的:ESP通過TCS裝置牽制發動機的動力輸出，同時指揮ABS對各個車輪進行有目的的剎車，產生一個反橫擺力矩，將車輛帶回到所希望的軌跡曲線上來。比如轉向不足時，剎車力會作用在曲線內側的后輪上；而在嚴重轉向過度時會出現甩尾，這種傾向可以通過對曲線外側的前輪進行剎車得到糾正。 23不足轉向時的控制策略不足轉向時的控制策略 ESP判別汽車具有較大的不足轉向傾向，控制系統會自動對位于彎道內側的后輪實施瞬時制動，以產生預定的滑移率，導致該車輪受到的側向力迅速減少而縱向制動力迅速增大，于是產生了一

6、個與橫擺方向相同的橫擺力矩。此外還獲得了兩個附帶的減少不足轉向傾向的因素。首先，由于制動而使車速降低；其次，由于差速器的作用，對內側后輪制動從而導致外側后輪被加速，即外側后輪受到的驅動力增加而側向力減少，于是產生了又一個所期望的橫擺力矩。 24過度轉向時的控制策略過度轉向時的控制策略 在出現過度轉向時，驅動力分配系統就會降低驅動力矩，以提高后軸的側向附著力。地面作用于后軸的側向力相應會提高，從而產生一個與過度轉向相反的橫擺力矩。位于彎道外側的非驅動前輪開始時幾乎不滑動，若僅依靠動力分配系統還不能制止開始發生的不穩定狀態，控制系統將自動對該前輪實施瞬時制動，使它產生較高的滑移率，導致該車輪受到的

7、側向力迅速減少而縱向制動力迅速增大，于是也產生一個與橫擺方向相反的橫擺力矩。由于對一個前輪制動，車速也會降低，從而獲得了一個附帶產生的有利于穩定性的因素。3ESP 系統的結構1、帶有ECU液壓調節器2、輪速傳感器3、轉角傳感器4、側向加速度傳感器和橫擺角速度傳感器5、與發動機管理系統的通信 ESP系統由傳統制動系統、傳感器、液壓調節器、汽車穩定性控制電子控制單元和輔助系統組成，在電腦實時監控汽車運行狀態的前提下，對發動機及控制系統進行干預和調控。 在汽車行駛過程中，方向盤轉角傳感器監測駕駛者轉彎方向和角度，車速傳感器監測車速、節氣門開度，制動主缸壓力傳感器監測制動力，而側向加速度傳感器和橫擺角

8、速度傳感器則監測汽車的橫擺和側傾速度。ECU根據這些信息，通過計算后判斷汽車要正常安全行駛和駕駛者操縱汽車意圖的差距，然后由ECU發出指令，調整發動機的轉速和車輪上的制動力，如果實際行駛軌跡與期望的行駛軌跡發生偏差，則ESP系統自動控制對某一車輪施加制動，從而修正汽車的過度轉向或不足轉向，以避免汽車打滑、轉向過度、轉向不足和抱死，從而保證汽車的行駛安全。31 附附ECU的液壓模塊的液壓模塊液壓模塊執行ECU指令，并通過電磁閥調整各車輪制動缸的制動力。它位于發動機艙，布置在制動主缸與車輪制動分缸之間，因此，確保了制動主缸與車輪制動分缸之間的制動管路能得以縮短。如同擔當系統控制功能一樣，ECU也接

9、管了系統所有電氣和電子的控制職能。 32 輪速傳感器輪速傳感器 ECU根據來自輪速傳感器的信號計算車輪的轉速。有兩種不同工作原理的傳感器：被動式（感應）和主動式（霍爾）速度傳感器。主動式傳感器正變得越來越為普及。它們應用磁場對輪速進行非接觸式檢測，同時還具備識別車輪旋轉方向和停轉的能力。33轉向角度傳感器轉向角度傳感器 它監測轉向盤旋轉的角度，幫助確定汽車行駛方向是否正確。結合來自輪速傳感器和轉向角度傳感器的輸入信息，ECU計算出車輛的目標動作。轉向角度傳感器的工作范圍（量程）為720。在方向盤滿舵轉動范圍內，其誤差在5之內。 3.4側滑率和加速度傳感器側滑率和加速度傳感器側滑率傳感器記錄汽車

10、繞垂直軸線的旋轉，確定汽車側滑與否。旋轉的角度取決于由ECU測得的橫向加速值，并且監測車輛轉向的數據。并將從其它傳感器傳來的信號整合，判定駕駛者的意圖與實際車輛動態，進而取用修正后的參數，以示毒殺剎車力或減低動力的方式調整。35 與發動機管理系統的通訊與發動機管理系統的通訊 發動機管理系統集成： ECU、加速踏板傳感器、節氣門執行器、燃油噴射器、點火模塊 電子控制單元是ESP控制系統的核心部件，它一般具有兩個微處理器，一個用來計算控制邏輯，一個用于故障診斷和處理，兩個微處理器通過內部總線相互交換信息。除了微處理器以外，還包括電源管理模塊、傳感器信號輸入模塊、液壓調節器驅動模塊、各種指示燈接口以

11、及總線通訊接口等。現在的大多與液壓調節器安裝在一起，通過電磁線圈與電磁閥閥芯之間的電磁耦合連接，這樣不僅減少了連線的長度，又結構緊湊。3.6液壓調節器液壓調節器液壓調節器是ESP控制系統的主要執行機構，其基本結構與ABS/TCS液壓調節器相似，只是為了提高響應速度，ESP控制系統的液壓調節器比ABS/TCS液壓調節器多了預壓泵（PCP： Precharge Pump ）和壓力生成器（PGA： Pressure Generator Assembly）。博世液壓調節器HU50的結構圖4 ESP的用途的用途 ESP系統的出現，極大地改善了汽車在行駛過程中的安全性和操縱性，特別是在路況很差，路面被雨水

12、和冰雪覆蓋時，ESP控制系統在車輛行駛過程中，始終監測車的運動狀態，尤其是與轉向相關的運行狀態，一旦出現不穩定的預兆，ESP控制系統便實時予以修正，從而使汽車的行駛安全性大大提高，駕車人員感覺更靈活，更快捷，更安全。ESP系統使汽車在極限狀況下更容易操縱，它可以降低汽車突然轉向時的危險，提高方向穩定性。ESP系統可以辯識汽車的趨向，并且做出反應，它可在單個車輪上施加制動力，從而產生附加橫擺調節力矩，幫助汽車回到正確的方向上來。 4.1 ESP降低事故風險降低事故風險 當不得不采取緊急避讓動作時，也許彎道比預料的還要急拐，或者路面狀況突然發生變化時。德國保險公司協會推薦所有尺寸規格的乘用車都將E

13、SP作為標準裝置4.2 ESP避免打滑避免打滑 德國保險公司協會通過對受調查事件碰撞之前情況的研究，顯示25%導致嚴重人員傷害事故的車輛發生了打滑。ESP極大地提高對車輛的操控機會。 4.3 ESP避免側面碰撞避免側面碰撞 研究也證實了碰撞死亡事故中有60%因側面碰撞所致。ESP意識到打滑的危險，并在車道上穩定車輛，因此能幫助駕駛者保持操縱，以避免危險。 4.4 ESP增強被動駕駛安全性增強被動駕駛安全性 德國保險公司協會事故分析得出結論：裝備ESP后發生打滑的風險很小，車輛能夠保持循跡及前向行駛。如果安裝了ESP的車輛發生了碰撞事故，它常常也是由車輛前端吸能區的潰變來吸收碰撞能量，而不是自身

14、安全防護措施較少的車身側面（車輛發生打滑碰撞時，所有的沖擊能量都集中在車身側面上了）。ESP因此能大大降低碰撞風險和保障車內乘員的安全。(1)避讓始料不及的障礙物避讓始料不及的障礙物 在悠長平整的路面上交替進行著超車和變道。突然出現一個障礙物。 (2)路程的錯誤估計路程的錯誤估計 行駛于蜿蜒曲折的山路。下一彎道始料不及地出現。 (3)始料不及的新狀況始料不及的新狀況 冰雪路面、彎道上的濕樹葉或者鵝卵石路旁的鐵軌。 無論是在彎道或緊急避讓狀態，還是在制動、加速過程中。或是車輪打滑時。一旦實際狀態變得危急，ESP都能利用之前講過的原理來增加車輛行駛的方向穩定性，同時ESP還能縮短ABS在彎道上和對

15、開路面(車輛的一側為光滑路面）上的制動距離。 不管什么樣的電子穩定系統不是萬能的。ESP只有在輪胎與地面之間還有附著力時，才能控制使車輛保持穩定。如果車速超過了一定值，ESP系統也會不起作用。4 ESP系統研究的關鍵技術 ESP 系統的開發有賴于以下幾個關鍵技術的突破： 4.1傳感技術的改進傳感技術的改進 在 ESP 系統中使用的傳感器有汽車橫擺角速度傳感器、側向加速度傳感器、方向盤轉角傳感器、制動壓力傳感器及節氣門開度傳感器等，它們都是 ESP 系統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人員追求的目標。 4.2體積小、重量輕、低成本液壓制動作動系統的結構設計 這方

16、面BOSCH公司在ESP系統中采用的結構有一定的代表性，其液壓作動系統由預加壓泵(Precharge Pump，簡稱為PCP)+壓力產生裝置(Pressure Generator Assembly)+液壓單元HU50所構成 4.3ECU的軟、硬件設計的軟、硬件設計 由于 ESP 的 ECU需要估計車輛運行的狀態變量和計算相應的運動控制量，所以計算處理能力和程序容量要比 ABS 系統大數倍。一般采用多 CPU 結構。而 ECU 軟計算的研究則是研究的重中之重，基于模型的現代控制理論已經很難適應 ESP 這樣一個復雜系統的控制，必須尋求魯棒性較強的非線性控制算法。 4.4通過通過 CAN 完善控制功能完善控制功能 ESP 的 ECU與發動機、傳動系