汽車電子穩定系統ESP及應用研究

周平君，孫大勇，王文廣

(1.穆棱市道路運輸管理站;2.牡丹江市管理管理站)

汽車電子穩定系統ESP及應用研究

周平君1，孫大勇1，王文廣2

(1.穆棱市道路運輸管理站;2.牡丹江市管理管理站)

電子穩定性控制系統(ESP)整合了多項電子制動技術，重點闡述ESP系統的工作原理、功能與組成部件，并對ESP系統進行了調控對照分析，說明了ESP的重要作用。

ESP;原理;研究

1 引言

在汽車行駛過程中，因外界干擾，比如行人、車輛或環境等突然變化，駕駛員采取一些緊急避讓措施，使汽車進入不穩定行駛狀態，即出現偏離預定行駛路線或翻轉趨勢等危險狀態。裝有汽車電子穩定系統ESP(Electronic Stability Program)的汽車能在極短的幾毫秒時間內，識別并判定出汽車不穩定的行駛趨勢，通過智能化的電子控制方案，讓汽車的驅動傳動系統和制動系統產生準確響應，及時恰當地消除汽車這些不穩定的行駛趨勢，使汽車保持行駛路線和預防翻滾，避免交通事故的發生。ESP系統是汽車主動安全措施的巨大突破，它通過控制事故發生的可能性來實現安全行車，使汽車在極其惡劣的行車環境中確保行駛的穩定性和安全性。

博世公司是第一家把電子穩定程序(ESP)投入量產的公司，在博世公司之后，也有很多公司研發出了類似的系統，如日產研發的車輛行駛動力學調整系統(Vehicle Dynamic Control，VDC)，豐田研發的車輛穩定控制系統(Vehicle Stability Control，VSC)，本田研發的車輛穩定性控制系統(Vehicle Stability Assist Control，VSA)，寶馬研發的動態穩定控制系統(Dynamic Stability Control，DSC)等。

2 ESP工作原理簡介

傳感器按照每秒9次的頻率檢測駕駛員的行駛意圖和車輛的實際行駛情況。如果發現有緊急情況其會迅速做出反應，中央處理器經過分析傳感器傳來的信號，通過液壓調節器調節每個車輪的制動壓力，從而及時調整車輛的行駛狀態，維護車輛的行駛穩定性。如有可能，還會干預發動機和傳動系統的工作，同時降低車輛側滑的危險，降低事故的發生。ESP是一項主動安全系統，其始終處于工作狀態不停地監控車輛行駛狀態和觀察駕駛者的意圖，進一步決定什么時候通過發動機管理系統主動地修正汽車的行駛方向，把汽車從危險的邊緣拉回到安全的境地。

ESP系統的作用可歸納為以下3點。

(1)實時監控。能夠實時監控駕駛者的操控動作、路面反應、汽車運動狀態，并不斷向發動機和制動系統發出控制指令。

(2)主動干預。可以通過主動調控發動機的轉速，調整每個車輪的驅動力和制動力來修正汽車的過度轉向和轉向不足。

(3)警報。當駕駛者操作不當或路面異常而致使車輪出現滑轉時，ESP會用警告燈警示駕駛者。提示司機不要猛踩加速踏板，控制好轉向盤的操作，以確保行車安全。

當然，ESP系統的功能也不是萬能的，如果超過了車輛最高限定速度等某一指標的物理極限時，它也發揮不了作用。目前，國外特別是歐洲越來越多的車型已將該系統作為其標準配置，全球已有800多萬輛汽車上安裝了EPS系統。我國也逐漸將其作為標準配置，隨著人們對車輛安全性要求的日益提高，將成為車輛的標準配備。

3 ESP組成部件及功能

ESP由電控單元(ECU)、轉向盤轉角傳感器、輪速傳感器、橫向偏擺率傳感器、橫/縱向加速度傳感器及液壓系統等組成。

3.1 控制單元ECU

ECU是控制核心。為確保高可靠性，采用冗余控制。用2個相同的處理器同時處理信號，并相互比較監控。接通點火開關后，系統進入自檢，連續監控所有電氣連接，并周期性檢查電磁閥功能。若 ECU出故障，仍可按常規制動，但ABS/EBS/ASR/ESP功能失效。

3.2 轉向盤轉角傳感器

依據光柵原理測量轉向盤轉角，ECU以此獲得預定的行駛方向。若無此信號則無法確定行駛方向，ESP失效。

3.3 制動壓力傳感器

檢測實際制動管路壓力大小，ECU由此算出車輪上的制動力和整車的縱向力大小。如果ESP正在對不穩定狀態進行調整，ECU將該數值包含在側向力計算范圍內。若無此信號則無法準確算出側向力，ESP失效。

3.4 橫向偏擺率傳感器

檢測車輛繞其縱軸旋轉角度和轉動速率，ECU以此來獲得車輛的實際行駛方向，使用音叉形振蕩式陀螺儀原理工作。若無此信號則ECU無法確定車輛是否發生橫向偏擺，ESP失效。

3.5 縱向加速度傳感器

只安裝在四驅車上。對于單軸驅動車輛，通過計算制動壓力、車輪轉速信號以及發動機管理系統信息，得出縱向加速度。

3.6 側向加速度傳感器

檢測車輛側向力大小。若無該信號則ECU無法算出車輛的實際行駛狀態，ESP失效。

3.7 ASR，ESP 開關

在積雪路面或松軟路面上起步時、安裝了防滑鏈的車輛、在測功機上檢測時，應關閉ESP系統。

3.8 系統指示燈

各指示燈在儀表板上的位置如圖1所示。

4 調控對比

現將安裝ESP與沒有安裝ESP系統的情況作以對照分析。

4.1 轉向不足對比

未裝ESP系統的汽車在不足轉向時偏離了行駛路線，而裝有ESP系統的能夠安裝預期路線行駛。

4.2 過多轉向對比

未裝ESP系統的汽車在過多轉向時發生了激轉，而裝有ESP系統的能夠安裝預期路線行駛。

圖1 指示燈在儀表板上位置

［1］陳明華.汽車電子穩定程序的原理與檢修［J］.公路與汽運，2008，(4).

［2］童劍鋒.汽車電子穩定程序ESP結構及常見故障檢修［J］.城市車輛，2009，(4).

［3］李國勇.淺談汽車電子穩定程序系統(ESP)［J］.汽車維修與保養，2005，(12).

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