ESP电子稳定系统详解.ppt

esp电子稳定系统 esp电子稳定系统 1esp概述2esp的工作原理3esp的结构4esp的实际应用5esp的未来发展6esp的存在问题 1 1防抱死系统 abs 防抱死制动系统 abs 是根据不同滑移率下所对应的轮胎 地面的附着特性来调节制动压力来防止汽车制动时的车轮抱死 通过充分利用地面附着系数而获得较高的地面制动力和侧向力 缩短汽车的制动距离 提高汽车制动的方向稳定性 减少轮胎磨损 即便是全力踩刹车 驾驶者也能够控制车辆的躲避动作 或者是让车辆在只有一侧车轮有附着力的路面上安全地停车 使用abs车辆的制动距离通常比车轮抱死时要短 但是 由于abs不能解决车辆在湿滑路面上起步和加速时出现的车轮打滑问题 更不能避免车辆发生侧滑 因此 在abs的基础上 进一步发展出了牵引力控制系统 tcs 1esp概述 1esp概述 1 2牵引力控制系统 tcs 牵引力控制系统 tractioncontrolsystem tcs 又称为驱动防滑控制系统 antislipregulation asr tcs解决车辆在光滑路面打滑的棘手难题 功能是防止汽车尤其是大马力的车子在起步或加速时 如果某个车轮出现了打滑的趋势 轮速传感器不断监视着每个车轮 tcs会通过对发动机和制动的立即干预避免车轮打滑 使车辆能够安全地起步或加速 保持良好的操控性及尽可能利用车轮 路面间纵向附着能力 提供最适当的驱动力 达到良好的行车安全 它还有助于避免车辆在急加速过弯时发生甩尾 1esp概述 1 3电子稳定程序控制 esp esp的效能超越了两个系统的功能结合 除了影响横向动态性能外 而且还具有防止车辆在行驶时侧滑的功能 它通过传感器对车辆的动态进行监测 必要时会对某一个车轮或者某几个车轮进行制动 甚至发动机的动力输出 能够识别危险状况 并无需驾驶者任何动作而自行采取行动 esp提高了所有驾驶工况下的主动安全性 尤其是在转弯工况下 即是在横向力起作用的情况下 esp能维持车辆稳定和保持车辆在车道上正确行驶 abs和tcs只在纵向起作用 esp结合了侧滑率传感器 并集成横向加速度传感器及转向角度传感器 此外 esp应用了abs tcs的所有部件 并基于功能更强大的新一代电子控制单元 1esp概述 1 4esp的类型目前esp有3种类型 a 4通道或4轮系统 能自动地向4个车轮独立施加制动力 b 2通道系统 只能对2个前轮独立施加制动力 c 3通道系统 能对2个前轮独立施加制动力 而对后轮只能一同施加制动力 2esp工作原理 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 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 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 2esp工作原理 1 车辆处于控制不足状态 通过内侧后制动其的相应动作及发动机和变速器管理系统的协调工作 esp可防止脱离弯道 2esp工作原理 2 车辆处于控制过度状态 通过外侧前制动器的相应动作及发动机和变速器管理系统的协调工作 esp可防止侧滑 2esp工作原理 无esp 有esp 3esp调节过程 2esp工作原理 车辆躲避突然出现的障碍物 驾驶者首先向左急打转向紧接着又向右转向 车辆由于驾驶者急打方向盘转弯而出现甩尾侧滑现象 由于车辆沿着垂直轴线转动 出现失控状态 无esp行驶状况 2esp工作原理 有esp行驶状况 1 车辆在试图躲避障碍物 esp根据传感器来的数据判断出现在是不稳定状态 并计算出应对措施 esp对左后轮实施制动 于是车的转动得到了加强 前车轮的侧导向力仍保持着 2esp工作原理 有esp行驶状况 2 当车左转弯行驶时 司机向右转向 为了加强这个反转向 右前轮被制动 后车轮可自由旋转 以保证在后桥产生最佳侧向力 2esp工作原理 有esp行驶状况 3 这种轮迹变化导致车绕垂直轴线的转动 为避免车甩尾 左前轮被制定 在特别紧急的情况下 制动可将车轮抱得很死 以便能限制前桥侧向力的形成 摩擦圆 2esp工作原理 有esp行驶状况 4 车辆的不稳定状态得到校正后 esp就结束了其调节工作 2esp工作原理 4综合控制过程实例 3esp的结构 1 abs控制单元2 液压控制单元3 制动压力传感器4 侧向加速度传感器5 横摆率传感器6 asr esp按钮7 方向盘转角传感器8 制动灯开关9 12 轮速传感器13 自诊断14 制动系统警报灯15 abs警报灯16 asr esp警报灯17 车辆和驾驶状态18 发动机控制调整19 变速箱控制调整 1esp系统组成图 3esp的结构 asr esp按钮e256 制动灯开关f 制动踏板开关f47 转速传感器后右g44 前左g47前右g45 后左g46 方向盘角度传感器g85 侧向加速度传感器g200 制动压力传感器g201 横摆率传感器g202 附加信号发动机管理变速箱管理 行驶动态控制液压泵v156 进油阀n99 n101 n133 n134 回油泵继电器j105 回油泵v39 电磁阀继电器j106 行驶动态控制阀1n225 出油阀n100 n102 n135 n136 行驶动态控制阀2n226 行驶动态控制高压阀2n228 行驶动态控制高压阀1n227 abs警报灯k47制动系统警报灯k118asr esp警报灯k115 附加信号发动机管理变速箱管理导航管理 自诊断 控制单元j104 传感器 执行元件 3esp的结构 1 asr esp按钮开关 2传感器 3esp的结构 3 转向盘转向角传感器 3esp的结构 优点 减小安装尺寸两个传感器在一起能够保证精确的配合数值 而且不改变 强化整体机构 4 侧向加速度传感器 3esp的结构 5 制动压力传感器 这两个传感器都是电容传感器 为了容易明白 这里画了传感器内部结构图 a 制动液就作用在这个电容器上 功能电容器的两个平板之间有一定的距离 s 因此它有一定的电容量 也就是说它可以容纳一定量的电荷 一个平板是不动的 另一个平板在制动液的作用下可以移动 3esp的结构 该传感器在右侧a柱 只用于四驱 在单轴驱动的车子 系统根据制动压力传感器的值 车轮转速传感器信号 及发动机管理系统的信息来计算车辆的纵向加速度 出现故障后的影响对于四轮驱动车 如果没有纵向加速度信号 那么在某些不利条件下就无法得知真实的车速 因此esp及asr功能就失效了 但esp功能仍正常 6 纵向加速度传感器 3esp的结构 2 偏转率传感器 基本组件是一个小的金属空心圆筒 1 其上有八个压电元件 2 其中四个使空心圆筒处于谐振状态 a 另四个用于监控作用在圆筒上的振荡波节是否改变 如果空心圆筒上作用有转矩 振荡波节就会改变 振荡波节会移动 b 起监控作用的压电元件会测量到这个改变并通知控制单元 于是控制单元就可以计算出偏转率了 3esp的结构 液压模块执行ecu指令 并通过电磁阀调整各车轮制动缸的制动力 它位于发动机舱 布置在制动主缸与车轮制动分缸之间 因此 确保了制动主缸与车轮制动分缸之间的制动管路能得以缩短 如同担当系统控制功能一样 ecu也接管了系统所有电气和电子的控制职能 3电控单元 ecu 3esp的结构 4执行元件 子系统 1 abs 防死锁刹车系统 平时经常提到的abs 其英文全称为 anti lockbreaksystem 中文译名 防死锁刹车系统 该系统可在汽车制动情况下车轮即将锁死时 一秒内连续制动60至120次 有点类似于机械式 点刹 这样便可以有效避免紧急刹车时方向失控或车轮侧滑 同时由于车轮在刹车时不会被锁死 轮胎不在一个点上与地面发生摩擦 因而加大了摩擦力 使刹车效率达到90 以上 3esp的结构 2 ebd 电子制动力分配系统 ebd又名ebfd 全称为 electrontcbrake forcedistribution 中文译为 电子制动力分配系统 该系统可根据车况 路况以及制动状态 动态向四个车轮分配制动力的电子主动式安全系统 这套系统实际上是abs的一种辅助功能 简单点说 就是当汽车制动时 如果四只轮胎附着地面的条件不同 比如左侧轮附着在湿滑路面 而右侧轮附着于干燥路面 那么四个轮子与地面的摩擦力则不同 制动时 四个轮子的制动力相同 就容易产生打滑 倾斜和侧翻等现象 而ebd系统则会在此时及时调整每个轮胎的制动压力 从而确保车辆能够有效 平稳的减速 3esp的结构 3 esbs 扩展电子稳定刹车系统 英文全称为 erweitertes stabilitts brems system 即 扩展电子稳定制动系统 该系统同样是abs的另一项辅助功能 在增加车辆的稳定性的同时减少打滑危险 能够通过在紧急情况下稳定车辆并且防止打滑来有效避免严重事故 4 hvv 后桥全减速 hvv的全名叫 hinterachs voll verzgerung 后桥全减速 该系统会在车辆前轮以进入abs状态 而后轮却未开始动作时 将后轮的剎车油压升高 使后轮也进入abs状态 藉此提供迅速的剎车效能且有效缩短剎车距离 3esp的结构 5 asr 驱动防滑系统 相信一些平时对车辆感兴趣的朋友看在到asr时并不会陌生 它就是 antriebs schlupf regelung 中文名为驱动防滑系统 属于主动安全装置 又称牵引力控制系统 它可有效防止汽车驱动轮加速时出现打滑现象 特别是雨 雪 冰雹 路冻等摩擦力较小的特殊路面上尤为起效 6 edl 电子差速锁 edl的英文全拼为 elektronische differential sperre 即电子差速锁 它同样是abs的一种扩展功能 用于鉴别车轮是否与地面失去摩擦力 从而对汽车的加速打滑进行控制 当电子控制单元判断出某一侧驱动轮打滑时 系统通过液压控制单元对该车轮进行适当强度的制动 从而提高另一侧驱动轮的附着利用率以提高车辆的通过能力 3esp的结构 7 masr 发动机阻力矩控制 masr即驱动防滑系统 这套电子安全系统的功能与tcs 牵引力控制系统 十分相近 目前主要应用在大众旗下车型上 同样是abs的功能扩展 其作用是借助abs传感器对滑移率进行识别 并借助车辆数据总线自动降低发动机阻力矩 达到降低滑移率的目的从而保证车辆行驶稳定性 另外 当车辆在附着条件较差的路面上起步或加速时 masr系统可以自动降低发动机扭矩 防止驱动轮打滑是车辆平稳起步 8 hba 液压辅助制动 hydraulischer brems assistant hba 即液压辅助制动 此系统可在紧急停车时增加制动压力 当驾驶员踩下制动踏板时提供压力补充 就是说当在驾驶员迅速踩下制动踏板时 系统会立即将制动力提升到最高程度 直到abs系统为防止车轮锁死而进行干预 esp的结构 5esp的控制框图 4esp的实际应用 目前 世界范围内主要供应电子稳定控制系统的供应商有六家 分别是博世 天合 电装 爱信精机 大陆 德尔福 众厂家的系统也基本都是从这几家采购而来 再冠以不同的名字 不过 即使是同一系统在不同车型上的功能也会有不同 这里我们只说最基本的功能 通常人们说的esp其实是博世公司的注册商标 准确书写应为esp 在相关的ecer13h fmvss126甚至gtrno 8法规中 将电子稳定控制系统称为esc 所以从学术角度来讲 广义上的电子稳定控制系统称为esc才严谨 4esp的实际应用 4esp的实际应用 esc是通用对车身稳定控制系统的称呼 通用旗下各品牌国产车型均配备esc系统 如别克君威 雪佛兰迈锐宝 另外还有福特翼虎 翼搏等 esc electronicstabilitycontrol 与esp系统的原理和控制方式相同 德尔福和天合生产的系统都被命名为esc esc 别克君威 左 雪佛兰迈锐宝 右 等车型配备esc系统 由于esp名称已经被德国博世公司注册 故其他公司开发的电子稳定系统只能使用其他名称 如宝马的dsc 它的性能类似德国博世公司的esp 它可以确保车辆行驶的稳定性 并在起动或加速时保证所有车轮的牵引力 它能探测到过度转向或不足转向的最初迹象 dsc将做出动作 防止车辆发生甩尾现象 4esp的实际应用 dsc vsc的全称为vehiclestabilitycontrol 是丰田公司对车身稳定控制系统的称呼 vsc作为车辆的辅助控制系统 它可以对因猛打方向盘或者路面湿滑而引起的侧滑现象进行控制 当传感器检测出车辆侧滑时 系统能自动对各车轮的制动以及发动机动力进行控制 vsc可在车辆行驶时随时监测由各传感器所提供的车辆动态信息 以了解车辆目前的状况 当车身打滑时 各传感器信息与平稳行驶的数据不同时 系统据此判断出车辆出现打滑情况 自动介入车辆的操控 以油门及制动控制器来修正车辆的动态 由于所有打滑现象均是因为部分车轮超过了该车轮所能承载的附着力所造成的 因此针对打滑问题而开发的vsc系统可提供高标准的主动安全 4esp的实际应用 vsc 4esp的实际应用 vsa是vehiclestabilityassist英文缩写 是本田和讴歌对电子稳定控制系统的称呼 其作用和原理和esc是一样的 让汽车在变换车道或是过弯时能够更加的平稳而安全 vsa 4esp的实际应用 vsm是韩国现代对电子稳定控制系统的称呼 其作用和esc一样 只是现代厂商称呼它为vsm vsm车辆稳定控制系统是将esc和mdps 现代的电动助力转向系统称呼 两个系统结合在一起 根据道路状况及esc工作状态 通过mdps给方向盘施加正确的助力 vsm 4esp的实际应用 psm是保时捷对车身稳定控制系统的称呼 其全称是保时捷稳定管理系统 psm 即使在动态性能接近极限时也能使车辆保持稳定 传感器持续监控车辆的行驶方向 车速 摇摆速度和横向加速度 psm可以利用这些信息计算出任何给定时间的实际行驶方向 如果车辆开始出现转向过度或转向不足 psm会对车轮进行选择性制动 以使车辆恢复稳定 psm 4esp的实际应用 vdim是vehicledynamicsintegratedmanagement的缩写 它是丰田皇冠以及雷克萨斯汽车上的汽车动态综合管理系统 属于电子稳定控制系统中的一种 其原理是把现有的abs trc和vsc等分别单独控制的功能整合成一个系统 进行统一控制 使汽车同时拥有理想的运动性能和很高的主动安全性的先进功能 vdim 4esp的实际应用 带防侧翻稳定控制技术advancetrac 是福特公司的电子稳定控制系统技术的称呼 系统该系统包括abs防抱死系统 牵引力控制系统 tcs 电子稳定控制系统和 esc 防侧翻稳定的控制系统 rsc 这套系统能有效避免车辆打滑和侧翻 全方位保护驾驶者的安全 advancetrac 4esp的实际应用 stabilitrak是通用公司对车辆电子稳定控制系统的另一种称呼方式 实际上与esc原理基本相似 一般进口通用汽车上会常见这样的叫法 例如gmc汽车 进口凯迪拉克等 stabilitrak 在汽车安全系统日益增多的情况下 如果分别独立的去考虑和设计各种汽车主动安全系统 然后再将它们融合起来难免会出现某些控制功能和兼容的冲突现象 这将造成控制资源的浪费 使系统可靠性降低 所以在设计阶段就将各种汽车主动安全系统综合考虑 实现多层面集成式的全局优化控制 实现底盘一体化控制 这对汽车主动安全十分重要且十分必要的 5esp的未来发展 5esp的未来发展 开发时的主要目标就是 实现对底盘进行全局控制 整个系统采用can总线连接所有执行器和传感器达到共用的目的 通过采用状态估计器 进一步节约了一定数量的传感器 通过采用协调控制算法 按照工况决定afs和esp的工作负荷 既提高了对车辆的控制效果 又延长了制动器 转向器的工作寿命 实现集成底盘控制 将是未来底盘技术发展的方向 德国大陆公司正在研发esp 系统 体现了 集成控制 思想 革新点主要体现在控制器及其功能的集成通信上 esp 在设计之初 就对汽车主动安全系统综合考虑 以esp技术为平台 扩展和集成各种新型制动技术 汽车悬架及车身控制技术 如辅助制动系统 电控制动系统 电子制动力分配 主动悬架技术 前轮主动转向或 者四轮转向以及防侧翻控制技术等实现了制动驱动和转向联合控制和多层面集成式的全局优化控制 使得各个系统之间相互兼容对汽车的控制也更加平滑 从而提高了车辆的舒适性和安全性 5esp的未来发展 丰田公司的汽车动力学集成管理 它以制动控制系统为集成控制平台 进一步将电动助力转向技术和传动比转向控制技术 集成到vdim平台中 它综合了abs 电子制动力分配陡坡起步辅助控制 制动力辅助控制 牵引力控制和车辆稳定控制功能 并加以融合 从而获取整车动力学状态以及实现整车稳定性最优的控制方式 5esp的未来发展 5esp的未来发展 传统的vsc trc abs系统是在车辆达到动态极限时才各自独立运行 而vdim起动的更早 在车辆达到动态极限之前就开始介入能在发生侧滑之前对车辆实行控制 不仅保证更高的预防安全性能 同时还使 加速 转弯 制动 这一车辆的基本运动性能 迈上一更高的台阶 车辆行驶更加流畅 为了使车辆真正达到人车一体的境界 vdim还采纳通过asv等培育起来的识别及判断技术 并将在今后对这些技术进行更进一步的改进 vdim与传统系统的区别 5esp的未来发展 esp的未来就是和4轮驱动系统相结合 通过分动器控制传递到前后轴的扭力比例