ESP__车身电子稳定系统

ESP 车身电子稳定系统

摘要：随着现代汽车技术的快速发展，人们在注重汽车的舒适性、可靠性、经济型的同时，对汽车的安全性更是提出了最高的要求。事实证明ESP 是汽车电子稳定程序可以有效的降低重大交通事故的发生率，从而挽救许许多多人的生命，为进一步加强汽车乘坐的安全性，全球道路专家一致认为ESP 应该成为每一辆车的标准配置。汽车电子稳定装置(Electronic Stability Program，简称ESP)，是由奔驰汽车公司首先用在它的A 级车上的。ESP 实际上是一种牵引力控制系统，与其他牵引力控制系统比较，ESP 不但控制驱动轮，而且可控制从动轮。如后轮驱动汽车常出现的转向过多的情况，此时后轮失控而甩尾，ESP 便会刹慢外侧的前轮来稳定车子；在转向过少时，为了校正循迹方向ESP 则会刹慢内后轮，从而校正行驶方向。

关键词：行驶稳定性、行驶转向、转向不足

一、简介

10 前年，如果轿车安装有 ABS(防抱死制动系统)，不但说明该车的安全性能出类拔萃，而且档次也相当高级。今天，安装ABS的轿车已经相当普遍，经济型车也安装有ABS。防抱死制动系统 ABS(Anti-lock Braking System)属于汽车的主动安全系。ABS系统的配置，既可有效避免紧急制动时车轮抱死(打滑)现象的发生，同时还可以保持车辆制动过程中的平稳。随着对汽车安全性能的要求越来越高，一些中、高档级的轿车已经不满足于ABS，还安装了ASR(驱动防滑系统，Acceleration Slip Regulation，又称牵引力控制系统)防止车辆尤其是大马力车在起步、再加速时驱动轮打滑现象，以维持车辆行驶方向的稳定性。E SP(电控行驶平稳系统，英文全称 Electronic Stabilty Program)包含 ABS 及 ASR，是这两种系统功能上的延伸。ASR与ABS的区别在于，ABS是防止车轮在制动时被抱死而产生侧滑，而ASR则是防止汽车在加速时因驱动轮打滑而产生的侧滑，ASR是在ABS的基础上的扩充，两者相辅相成，即 ESP(电控行驶平稳系统)，使汽车的安全性能进一步提高。

二、国内外研究情况

据汽车工程界专家介绍，将来 ASR 等将变得如同 ABS 一样普及，因为 ABS、ASR 及 ESP 包含着技术及性能上的贯通。有专家认为在一定的范围内 ASR 等装置有取替 4 轮驱动的可能。例如轿车，过去人们认为提高轿车行驶性能最好是采用 4 轮驱动，可是与 4 轮驱动相比，ASR 等装置更适合轿车。这是因为 4 轮驱动结构复杂成本高，增加车重而且耗油，而ASR 等装置结构简单安装方便，在一般城镇道路上使用效果并不差。 ABS／ASR／VDC 系统ABS／ASR 系统成功地解决了汽车在制动和驱动时的方向稳定性问题，但不能解决汽车转向行驶时的方向稳定性问题。例如当汽车转向行驶时，不可避免地受到侧向和纵向力的作用，只有当地面能够提供充分的侧向和纵向力时，驾驶员才能控制住车辆。如果地面侧向

附着能力比较低，就会损害汽车按预定方向行驶的能力。雨天汽车高速转向行驶时，常常侧向滑出，就是地面侧向附着能力不足的缘故。为解决此问题，最近汽车工业发达国家又在ABS／ASR 系统的基础上发展成汽车动态控制系统(英文名称为 Vehicle Dynamics Control，简称 VDC)。这个系统把汽车的制动、驱动、悬架、转向、发动机等各主要总成的控制系统在功能上、结构上有机的综合在一起，可使汽车在各种恶劣工况下，如冰雪路面上、对开路面上、弯道路面上以及采取规避动作移线、制动、加速和下坡等工况行驶时，对不同承载、不同轮胎气压和不同程度的轮胎磨损都有良好的方向稳定性，表现出最佳的行驶性能。VDC 的应用，在制动、加速和转向方面完全解脱对驾驶员的高要求，在汽车的主动安全行驶方面竖立了一个新的里程碑。

三、基本工作原理

1.ESP系统的工作原理

ESP系统包括能够全面感应汽车行驶状态的各种传感器，以及一个用以分析处理各个传感器信号的智能化随车微机控制系统。微机控制系统将传感器测量的相关数据与预先储存在控制程序中的标准技术数据进行比较，确定轿车行驶状态不稳定的程度及其原因，并自动地通过微机控制系统向制动装置和发动机上的执行机构发出指令，以便采取最有利的安全措施，使汽车始终保持安全稳定的行驶状态。所谓的安全措施就是，无论何时探测到汽车有发生翻转的趋势时，该系统都会有选择地对单个的汽车前轮或者是后轮实施制动，必要时还会同时增加或者减少发动机转矩。有了ESP系统，微机就会持续准确地监控汽车的行驶姿态，将收集到的数据与标准技术数据进行比较。一旦偏离标准技术数据的认可范围，ESP系统将自动接替驾驶员控制汽车，阻止潜在的危险情况的发生。如上所述ESP系统采用两种不同的方法保持汽车按预定方向行进：首先，ESP系统能够精确控制一个或者多个车轮的制动过程，并且根据需要能够分别对每个车轮施加不同的制动力。其次，如果需要的话，该系统还可以自动调整发动机的输出转矩。表示了ESP系统根据汽车转弯时的行驶状况对各车轮精确施加制动力的情形假设驾驶员突然进入左转弯，汽车的转向半径过小，汽车的转向半径小于弯道的弯曲半径，这种情况称为过度转向，这种状态下的汽车很可能因为离心力而导致翻转。ESP 系统在右轮上施加制动力。那么汽车又可以回到预定路线上了。在同样的路线上，假设在进入弯道时由于驾驶员过于谨慎，转动方向盘的角度不足，汽车的转向半径大于弯道的半径，即所谓的不足转向，这种状态下的汽车很容易冲出路面。此时ESP系统就会执行电子控制系统发出的指令，在右后轮上施加制动力，这样就可以把汽车始终保持在安全的路线上了。通过采取上述两种技术措施，当汽车进行蛇形线路测试的时候就可以有效避免汽车的翻转。ESP系统不仅仅是在干燥路面上提高了汽车的稳定性，还可以在路面附着性比较差的时候，诸如结冰、湿滑，以及碎石等情况下起作用。在上述不利状况下，车轮与路面之间的附着力降低，即使是最好的驾驶员也很难将高速行驶的汽车保持在预定的路线上，汽车容易发生侧滑和跑偏，失去方向稳定性，甚至在急转弯的时候发生翻车事故。这时就需要ESP系统，一旦ESP系统开始干预驾驶操作，你就可以在仪表盘上看到一个警示灯亮起。需要指出的是，虽然ESP系统是汽车主动安全技术一个称得上里程碑式的突破，但也不可能突破物理规律的

约束。换句话说，不可能因为使用了esp系统，驾驶员就可以粗心大意地驾驶车辆，因为，ESP系统并不能在任何情况下都能保持汽车的行驶稳定性。

2. ESP的组成

BOSCH和ITT为两个ESP的生产厂家,他们ESP的设计原理和基本结构是相同的,不同的是组成元件,在备件使用上应注意其对应系统。

(1)ESP控制单元:一般安装在汽车的右侧放脚空间的前部，是ESP的核心，监控者所有的电器部件，并周期性地检查系统的每个电磁阀工作情况。同时为保障系统的可靠性,在系统中有两个处理器,两个处理器用同样的软件处理信号数据,并相互监控比较。控制单元出现故障,驾驶者仍可做一般的制动操作,但ABS/ EBS/ ASR /ESP功能失效。

(2)方向盘转角传感器: G85一般安装于汽车转向柱上，位于转向灯开关和方向盘之间，与安全气囊时钟弹簧集为一体。其作用是向带有EDL/TCS/ESP的ABS向控制单元传送方向盘转动角信号,测量的角度为正负720度,对应方向盘转4圈。无该传感信号车辆无法确定行驶方向, ESP失效。

(3)组合传感器:组合传感器包括横向加速度传感器G200（一般多安装在驾驶员座椅下的放脚空间）和偏转率传感器G202（一般安装于转向柱下方偏右侧）,集中在一个舱盒内,位于副仪表台内烟灰缸下方,此处为整车的重心位置。

a.横向加速度传感器:确定车辆是否受到使车辆发生滑移作用的侧向力,以及侧

向力的大小。无该信号控制单元将无法计算出车辆的实际行驶状态, ESP功能失效。

b.偏转率传感器:确定车辆是否沿垂直轴线发生转动,并提供转动速率。没有横摆率测量值,控制单元无法确定车辆是否发生转向, ESP功能失效。

(4)制动压力传感器:安装于行驶动力调节液压泵中。其功能是向控制单元传送制动系统的实际压力,控制单元相应计算出作用在车轮上的制动力和整车的纵向力大小（即控制预压力）。如果ESP正在对不稳定状态进行调整,控制单元将这一数值包含在侧向力计算范围之内。没有制动力压力信号系统无法计算出正确的侧向力,故ESP失效。

(5)ASR /ESP按钮开关:按下该按钮, ESP功能关闭。通过再次按该按钮, ESP功能重新激活。重新启动发动机该系统也可自动激活。但是在下列情况下，应该关闭ESP功能。

①在积雪路面或松软路面上，让车轮自由转动，前后移动的车辆；

②安装带防滑链的车辆；

③在车辆处于功率测试状态下行驶。

如果ASR /ESP按钮出现故障后ESP无法关闭,组合仪表上的ESP警报灯有警报显示。

(6)动力调节液压泵:其功能是在制动踏板力较小或根本没有压力下，弥补回油泵的不足，给加油泵吸入端提供所需的初压力。

(7)回油泵:单级、双级。

(8)液压控制单元:制动分泵通过液压控制单元的电磁阀控制,通过制动分泵的入口阀和出口阀的控制,建立了三个工作状态:建压;保压;卸压。当电磁阀功能出现不可靠故障,整体系统关闭。

四、汽车产品中的应用情况

10年前，博世是第一家把电子稳定程序（ESP）投入量产的公司。因为ESP是博世公司的专利产品，所以只有博世公司的车身电子稳定系统才可称之为ESP。在博世公司之后，也有很多公司研发出了类似的系统，如日产研发的车辆行驶动力学调整系统（Vehicle Dynamic Control 简称VDC），丰田研发的车辆稳定控制系统（Vehicle Stability Control 简称VSC），本田研发的车辆稳定性控制系统（Vehicle Stability Assist Control 简称VSA），宝马研发的动态稳定控制系统（Dynamic Stability Control 简称DSC）等等。现在欧洲销售的车辆必须强制性配备车身电子稳定程序，而我国不做硬性规定，但是基本上不是特别低档的车型，都配有车身稳定程序

五、参考文献

1. ESP系统的开发，汽车工程，2008（5）：56—60

1.姚国平等.新型汽车电气与电控系统使用维修问答.北京：机械工业出版社.2001 年 2 月第一版.

2.鲁植雄.汽车电气设备故障诊断图解.南京:江苏科学技术出版社.2001 年 9 月第一版

3.戴姆勒一克莱斯勒公司技术报告(2002) (英文)

4.博世公司技术报告(2002)（英文）

5.王景祜.奔驰轿车的行驶稳定性电子控制系统.长春：汽车技术.2000 年第三期

6.陈家瑞.汽车构造.北京:机械工业出版社.