汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP的工作原理及應用分析

德州職業(yè)技術學院 王海平

引言：隨著我國的社會不斷發(fā)展，人們的生活水平有了很大提高，這也使得私家車的數量急劇增加，人們對于汽車的要求也由原本的舒適、經濟基礎上，對于安全性提出了更高的要求。

隨著私家車的數量越來越多，駕駛過程中出現狀況的可能也不斷增加，在車輛正常行駛的過程中，不可避免的會受到各種外界因素的干擾，例如行人、其他車輛或者道路環(huán)境等等，某些因素需要駕駛員進行一些緊急避讓操作，在這個過程中車輛將會處于一種不穩(wěn)定行駛的狀態(tài)，成為安全隱患。但是通過汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP的控制，可以在極短的時間內判斷出車輛的運行狀態(tài)，并根據需要對車輛的傳動系統(tǒng)和制動系統(tǒng)進行控制，從而幫助駕駛員保持一個穩(wěn)定的駕駛狀態(tài)，避免發(fā)生安全事故。所以通過在汽車中加入汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP，可以更好的減少安全事故的發(fā)生，從而保證駕駛員的安全行車，尤其是在一些外界因素較差的行車環(huán)境中，ESP系統(tǒng)可以發(fā)揮非常巨大的作用。

1 ESP系統(tǒng)的工作原理

ESP系統(tǒng)的結構十分復雜，包含了感應汽車行駛狀態(tài)的各種元件，以及分析和處理信號的控制系統(tǒng)等。在系統(tǒng)實際運行的過程中，微機控制系統(tǒng)會將傳感器傳輸的數據與實現設定好的標準數據進行對比，從而確定車輛的行駛狀態(tài)，如果車輛處于不穩(wěn)定行駛的狀態(tài)，微機控制系統(tǒng)還會對其原因進行分析，并迅速執(zhí)行設定好的控制方案，通過最安全的方式來解決汽車的不穩(wěn)定運行狀態(tài)。

在解決汽車不穩(wěn)定運行狀態(tài)的過程中系統(tǒng)所采取的措施就是我們常說的安全措施，具體表現為系統(tǒng)感應到車輛處于不穩(wěn)定行駛的時候，會根據實際情況來選擇對單個輪胎進行制動，同時還會根據情況來調整發(fā)動機的扭矩。通過ESP系統(tǒng)，微機控制系統(tǒng)將會在行駛過程中持續(xù)的對汽車的行駛狀態(tài)進行監(jiān)控，并不斷進行數據對比，這樣可以讓微機控制系統(tǒng)比駕駛員更早發(fā)現不穩(wěn)定行駛并代替駕駛員進行處理，從而更好的避免危險情況的發(fā)生。例如駕駛員在左側入彎的情況下，如果駕駛員進行控制的轉向半徑過小，就容易使汽車發(fā)生翻轉，ESP系統(tǒng)則會增加右輪的制動力，從而將車輛控制在正常路線上。反之如果駕駛員轉向半徑過大，則可能發(fā)生車輛沖出路面的情況，這時ESP系統(tǒng)將會增加左輪的制動力，從而避免危險的發(fā)生。

2 ESP系統(tǒng)的基本組成

2.1 控制單元ECU

ECU是ESP系統(tǒng)的控制核心，通常情況下，為了更好的提高ECU的可靠性，會采用冗余控制的方法，通過使用兩個相同的處理器同時對信號進行分析處理，兩個處理器各自獨立并且相互監(jiān)督，從而最大程度上保證處理器對各種情況及時進行處理。另外在車輛點火的過程中，整個ESP系統(tǒng)也會進行自檢，確定從傳感器以及處理器都處于正常的運行狀態(tài)，更好的提升其穩(wěn)定性。值得一提的是，如果ECU出現故障，則車輛依然可以通過常規(guī)方法進行制動，但是ESP系統(tǒng)的相關功能將會失效，這是需要駕駛者重點注意的。

2.2 轉向盤轉角傳感器

轉向盤轉角傳感器是ESP系統(tǒng)中非常重要的部分，通常會依據光柵原理來對轉向盤轉角進行測量，從而向ECU傳遞車輛的行駛方向。如果在行使過程中傳感器出現問題，則會是ECU難以判斷車輛的行使方向，進而導致ESP系統(tǒng)無法行使原定的功能。

2.3 制動壓力傳感器

制動壓力傳感器的作用在于監(jiān)測行使過程中車輛制動管路的壓力數值，通過將數據反饋至ECU，可以計算出車輪實際制動力以及整個車輛縱向力的數值。無論車輛處于正常行駛狀態(tài)還是不穩(wěn)定行駛狀態(tài)，制動壓力傳感器都會不斷的監(jiān)測數據，在不穩(wěn)定行駛狀態(tài)下，ECU將會將制動壓力傳感器的監(jiān)測數值與側向力進行合并計算，從而保證車輛迅速恢復穩(wěn)定狀態(tài)。如果制動壓力傳感器出現問題，同樣會導致ESP系統(tǒng)的失效。

2.4 橫向偏擺率傳感器

橫向偏擺率傳感器是負責監(jiān)測車輛繞自身縱軸旋轉角度和轉動速率的傳感器。ECU會根據其傳遞的數據來判斷車輛的實際行駛方向，并對車輛的偏擺進行及時處理。很想偏擺率傳感器的工作原理是通過音叉形振蕩式陀螺儀進行檢測，如果傳感器失效，則會導致ECU難以判斷車輛行駛狀態(tài)，使得ESP系統(tǒng)無法發(fā)揮作用。

2.5 縱向加速度傳感器

與前面介紹的組成部分不同，縱向加速度傳感器只存在于四輪驅動的汽車上，通過對制動壓力、車輪轉速以及發(fā)動機運行情況等信息進行綜合處理，進而計算出車輛的縱向加速度。

2.6 側向加速度傳感器

側向加速度傳感器同樣是ESP系統(tǒng)中非常重要的一部分，通過傳感器檢測車輛側向力的大小，從而為ECU計算車輛實際行駛狀態(tài)提供重要的數據參考，只有側向加速度傳感器正常運行，才可以使ECU準確掌控車輛行駛狀態(tài)，可以說是ESP系統(tǒng)發(fā)揮作用的重要部分。

3 ESP系統(tǒng)的應用性能

ESP系統(tǒng)最早是有博世公司進行研發(fā)的，在投入使用之前，德國的梅賽德斯奔馳公司就對其的應用性能進行了全面的測試，而且重點對ESP系統(tǒng)的舒適性和可靠性進行了試驗。

為了充分保證ESP系統(tǒng)應用性測定的準確性，梅賽德斯奔馳公司共要求了80余位梅賽德斯轎車的車主參與了測定，通過在梅賽德斯奔馳公司的模擬器上以100km/h的時速進行虛擬路面駕駛，并通過模擬器在駕駛過程中加入了各種實現采集的影響因素，例如路面、車輛性能、不同駕駛條件等因素。通過這樣的模擬器測驗，可以在沒有安全隱患的情況下對車輛實際行駛進行測驗。在測驗過程中可以發(fā)現，在車輛行駛過程中，如果突然遇到一些影響車輛穩(wěn)定行駛的因素干擾時，安裝了ESP系統(tǒng)的車輛可以在大多數情況下保持穩(wěn)定的形式，而未安裝ESP系統(tǒng)的車輛駕駛員則面臨著難以穩(wěn)定行駛的情況，還有部分未安裝ESP系統(tǒng)的車輛出現了翻轉、沖出路面等情況，由此可以證明，ESP系統(tǒng)可以在很大程度上幫助駕駛員避免因為車輛不穩(wěn)定行駛而出現的事故。隨著相關技術的不斷發(fā)展，如今很多車輛都已經增加了ESP系統(tǒng)，并且在實際行駛的過程中，給駕駛員帶來了非常好的駕駛體驗和安全保障。

4 結語

隨著人們對于車輛安全性的要求越來越高，汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP已經受到了越來越多的重視，通過在汽車中加入汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP，可以對汽車行駛過程中的各項數據進行全面的監(jiān)控，并且在發(fā)現異常的時候及時進行調整，從而幫助駕駛員更好的保持車輛的穩(wěn)定運行，為保障駕駛人員的安全以及交通安全提供了非常巨大的幫助。