ESP汽车电子稳定系统设计

1、汽车电子稳定系统（ElectronicStabilityProgram,简称ESP）。ESP是一种汽车新型主动安全系统。ESP系统包含ABS（防抱死刹车系统）及ASR（防侧滑系统），是这两种系统功能上的延伸。因此，ESP称得上是当前汽车防滑装置的最高级形式。ESP系统实际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。有ESP与只有ABS及ASR的汽车，它们之间的差别在于ABS及ASR只能被动

2、地作出反应，而ESP则能够探测和分析车况并纠正驾驶的错误，防患于未然。ESP对过度转向或不足转向特别敏感，例如汽车在路滑时左拐过度转向（转弯太急）时会产生向右侧甩尾，传感器感觉到滑动就会迅速制动右前轮使其恢复附着力，产生一种相反的转矩而使汽车保持在原来的车道上。当然，任何事物都有一个度的范围，如果驾车者盲目开快车，现在的任何安全装置都难以保全。关键词：ESP主动安全系统汽车防滑装置电子控制AbstractElectronicstabilitysystem(ElectronicStabilityProgram,ESP).ESPisanewtypeofautomotiveactivesafetys

3、ystems.TheESPsystemwithABS(antilockbrakesystem)andASR(anti-skidsystem),istheextensionofthesetwosystemsfunction.Therefore,theESPregardedasthemostadvancedformofautomotiveanti-skiddevice.TheESPsystemisactuallyatractioncontrolsystemandothertractioncontrolsystems,ESPnotonlycontrolthedrivingwheeldrivenwhe

4、el,andcanbecontrolled.Suchastherear-wheeldrivevehiclesoftenturntoexcessiverearwheeloutofcontrolwhilethedrift,theESPwillbrakeslowtheoutsidefrontwheeltostabilizethecar;turningovercamefromordertocorrectthetrackingdirection,ESPwillslowlybraketheinsiderearwheel,inordertocorrectthedirectionoftravel.Carwit

5、hESPandABSandASR,thedifferencebetweenthemliesintheABSandASRcanonlypassivelyreact,ESPisabletodetectandanalyzetheconditionandcorrectdrivingerrorsandtakepreventivemeasures.ESPonoversteerorundersteerareparticularlysensitive,suchascarsturnleftinslipperywhenoversteer(aturntoofast)willhavetodrifttotheright

6、sideofthesensorfelttherightfrontwheelslidewillbrakequicklytorestoreadhesionproduceanopposingtorqueleavingthecarremainedintheoriginallane.Ofcourse,everythinghasarangeofmotoristsspeedingblindlyanysafetydevicesaredifficulttopreserve.Keywords:ESPActivesafetysystemsAutomotiveanti-skiddeviceElectroniccont

7、rol第一章ESP气车电子稳定系统简介-2-1.1 ESP的概念-2-1.2 ESP的组成部分-2-1.2.1 电子控制单元（ECU-4-1.2.2 液压调节器总成-7-1.2.3 前轮速度传感器-9-1.2.4 后轮速度传感器-9-1.2.5 ESP开关-10-1.2.6 方向盘转角传感器-10-第二章ESP的工作原理及工作工况-14-2.1 ESP的工作原理-14-2.2 ESP的工作过程-16-2.3 ESP典型工作工况-17-第三章汽车电子稳定系统分析-20-3.1 ESP系统的控制原理-20-3.2 ESP系统特点和性能-20-3.3 ESP系统的应用-21-3.4 ESP关键技术研

8、究-21-第四章第二代汽车电子稳定程序ESPII-23-4.1 ESPII的系统及组件-23-4.1.1 制动系统-23-4.1.2 主动转向-23-4.2 ESPII转向控制功能-24-4.2.1 辅助驾驶-24-4.2.2 横摆力矩补偿-24-4.2.3 横摆角速度控制-25-4.2.4 侧倾及挂车稳定性-25-4.3 系统集成控制-26-第五章汽车电子稳定系统的可靠性-27-第六章ESP系统为汽车主动安全打开广阔发展空间-28-致谢-29-参考文献-30-第一章ESP气车电子稳定系统简介1.1 ESP的概念汽车电子稳定系统或动态偏航稳定控制系统(ElectronicStabilityPr

9、ogram,ESP用防抱死制动系统ABS驱动防滑控制系统ASR电子制动力分配系统EBD牵引力控制系统TCS口主动车身横摆控制系统AYC(ActiveYawContr01)等基本功能的组合，是一种汽车新型主动安全系统。该系统是德国博世公司(BOSCH口梅塞德斯一奔驰(MERCEDESBENZ讼司联合开发的汽车底盘电子控制系统。ESPZABS&U动防抱死系统为基础，通过外围的传感器收集方向盘的转动角度、侧向加速度等信息，这些信息经过微处理器加工，再由液压调节器向车轮制动器发出制动指令，来实现对侧滑的纠正。因此，ESP8合了ABSTCSe引力控制系统，不仅能防止车轮在制动时抱死和启动时打滑，

10、还能防止车辆侧滑。1.2 ESP的组成部分方向盘来度轮速传感器控制单元横禳率传感黠制动压力瓶压控制单元图】ESP的组成1ESP控制触元2液压薨制单元33动怅力传达器4例同而速度传感器5修转率传愚器6AFR/KSP按钮7方间搬转用传感器R制动灯开关9-12轮速传感器13自诊断U制动系烧警报灯13AES*报灯16A5M5E报灯17军柄和号驶状卷U发动机柞制调整停变速箱抨制陶1!图2ESP主要部件ESP系统由控制单元及转向传感器（监测方向盘的转向角度）、车轮传感器（监测各个车轮的速度转动）、侧滑传感器（监测车体绕垂直轴线转动的状态）、横向加速度传感器（监测汽车转弯时的离心力）等组成。控制单元通过这些

11、传感器的信号对车辆的运行状态进行判断，进而发出控制指令。1. 传感器：转向传感器、车轮传感器、侧滑传感器、横向加速度传感器、方向盘油门刹车踏板传感器等。这些传感器负责采集车身状态的数据。2. ESP电脑：将传感器采集到的数据进行计算，算出车身状态然后跟存储器里面预先设定的数据进行比对。当电脑计算数据超出存储器预存的数值，即车身临近失控或者已经失控的时候则命令执行器工作，以保证车身行驶状态能够尽量满足驾驶员的意图。3. 执行器：说白了ESP的执行器就是4个车轮的刹车系统，其实ESP就是帮驾驶员踩刹车。和没有ESP的车不同的是，装备有ESP的车其刹车系统具有蓄压功能。简单的说蓄压就是电脑可以根据需

12、要，在驾驶员没踩刹车的时候替驾驶员向某个车轮的制动油管加压好让这个车轮产生制动力。另外ESP还能控制发动机的动力输出什么的，反正是相关的设备他都能插一腿！4. 与驾驶员的沟通：仪表盘上的ESP灯。1.2.1 电子控制单元（ECU电子控制单元如图3所示，其插头端子视图见图4,各端子的作用见表1。电子控制单元是ABS-TCS/ESP系统的控制中心，它与液压调节器集成在一起组成一个总成。电子控制单元持续监测并判断的输入信号有：蓄电池电压、车轮速度、方向盘转角、横向偏摆率以及点火开关接通、停车灯开关、串行数据通信电路等信号。根据所接收的输入信号，电子控制单元将向液压调节器、发动机控制模块、组合仪表和串

13、行数据通信电路等发送输出控制信号。图3电子控制单元（ECU1-电子控制单元（ECU;2-液压调节器总成525图4电子控制单元（ECU插头端子视图（各端子的作用见表1）表I电子控制单元（ECU）各端子的作用iiJ-嗝子功用电路编号1继电器、阀和泵电机-主接地350212y连续供电电压-保陶丝542312丫连续供电电压-保隐丝38144。4接地一电子控制单元接地15025左前轮速度传感器-信号8306未用7左后轮速度传感器一信号8646右后轮速度传速器-低参考电压8639右前轮速度传速器-低参考电压86310右前轮速度传感器-信号67211防抱死制动系藐诊断启用19912未用13未用14C高125

14、0015慢向偏摆率传感器一接地535316慢向偏摆率传感器-信号71617组台仪表-制动电路11341B横向偏摆率传感器-5V参考电压133719未用一2D力腱度传感器-信号2口8621-24未用=25CANffe2250126左前轮速度传感器-低参考电压5732T左后轮速度传感器-低参考电压8852512V点火供电电压-保险丝2T点火电压际29右后轮速度传感器-信号烟30停车灯开关-12V信号2031-34耒用-35CAK偃1250136未用3738-44置向偏摆率传感器-自检未用133845CAH高2250046未用一当点火开关接通时，电子控制单元会不断进行自检，以检测并查明ABS-TCS

15、/ESP系统的故障。止匕外，电子控制单元还在每个点火循环都执行自检初始化程序。当车速达到约15km/h时，初始化程序即启动。在执行初始化程序时，可能会听到或感觉到程序正在运行，这属于系统的正常操作。在执行初始化程序的过程中，电子控制单元将向液压调节器发送一个控制信号，循环操作各个电磁阀并运行泵电机，以检查各部件是否正常工作。如果泵或任何电磁阀不能正常工作，电子控制单元会设置一个故障诊断码。当车速超过15km/h时，电子控制单元会将输入和输出逻辑序列信号与电子控制单元中所存储的正常工作参数进行比较，以此来不断监测ABS-TCS/ESP系统。如果有任何输入或输出信号超出正常工作参数范围，则电子控制

16、单元将设置故障诊断码。1.2.2 液压调节器总成液压调节器总成内部液压回路示意图如图5所示。为了能独立控制各车轮的制动回路，本系统采用了前/后分离的4通道回路结构，每个车轮的液压制动回路都是隔离的，这样当某个制动回路出现泄漏时仍能继续制动。液压调节器总成根据电子控制单元（ECU发送的控制信号调节制动液压力。液压调节器总成包括回程泵、电机、储能器、进口阀、出口阀、隔离阀和后启动阀等部件。图5液压调节器总成内部液压回路示意图1-液压调节器总成；2-回程泵；3-储能器；4-制动轮缸；5-制动总泵；6-进口阀；7-出口阀；8-隔离电磁阀；9-启动电磁阀；A-常规的制动液压力；B-停止的制动液压力流（电

17、磁阀闭合）；C-泵产生的制动液压力流；D-制动踏板踩下；M-电机1.2.3 前轮速度传感器前轮速度传感器（如图6所示）是一个电磁式传感器，是前轮轮毂总成的一部分，前轮轮毂总成是一个永久性的密封装置。左前和右前轮轮毂装有车轮速度传感器和一个48齿的磁脉冲环。图6前轮速度传感器1-前轮速传感器；2-前轮毂总成1.2.4 后轮速度传感器别克荣御采用后轮驱动，后轮速度传感器（如图7所示）位于主减速器后盖的支架上，也是电磁式传感器。后轮速度传感器脉冲环是主减速器内车桥法兰的一部分，不能单独维修。图7后轮速度传感器1-后轮速传感器；2-传感器脉冲环1.2.5 ESP开关电子稳定程序（ESP开关位于地板控制

18、台上，如图8所示。该开关是一个瞬间接触开关，按一下ESP开关，电子稳定程序从接通转至关闭。当电子稳定程序（ESP关闭时，ABS-TCS系统仍能正常工作。当ESP处于关闭位置时，冉次按一下ESP开关，将接通电子稳定程序。按下ESP开关超过60s将被视为短路，会记录故障诊断码，且电子稳定程序在该点火循环内将被禁用。如果没有记录牵引力控制系统当前故障诊断码，电子稳定程序将在下一个点火循环复位到接通状态。图8ESP开关1-后轮速传感器；2-传感器脉冲环1.2.6 方向盘转角传感器方向盘转角传感器位于方向盘下面，位置如图9所示，内部结构如图10所示，插头端子视图如图11所示，各端子的作用见图2。方向盘转

19、角传感器提供表示方向盘旋转角度的输出信号，参见图9。由于2只测量齿轮的齿数不同，故产生不同相位的两个转角信号，即能产生一个可表示±760方向盘旋转角度的输出信号，电子控制单元利用这个信息计算出驾驶员所要求的方向。控制单元通过方向盘转角传感器与横向偏摆率传感器信号的比较，确定车辆实际行驶轨迹与驾驶要求是否一致，从而确定控制目标。图9方向盘转角传感器的位置1-螺钉；2-螺旋电缆；3-转接板；4-螺钉；5-方向盘转角传感器；6-固定凸舌；7-转向信号解除凸轮图10方向盘转角传感器1-齿轮；2-测量齿轮；3-磁铁；4-判断电路；5-各向异性磁阻（AMR集成电路图11方向盘转角传感器端子视图（

20、各端子的作用见图2）横向偏摆率传感器位于仪表板中央控制台下部，如图12所示，传感器插头端子视图见图13所示，各端子的作用见图2。横向偏摆率传感器总成包括两个部件,一个是横向偏摆率传感器,另一个是横向加速度传感器。横向偏摆率传感器根据车辆绕其纵轴的旋转角度产生对应的输出信号电压；横向加速度传感器根据车轮侧向滑移量产生对应的输出信号电压。ESP控制单元利用横向偏摆率传感器和横向加速度传感器输出的这两个传感器信号，计算出车辆的实际行驶状态，再结合车轮速度传感器的输出信号和方向盘转角传感器的串行数据输出信号，确定控制目标。图12横向偏摆率传感器图13横向偏摆率传感器插头端子视图（各端子的作用见图2）第

21、二章ESP的工作原理及工作工况2.1ESP的工作原理ESP工作原理：AB§/TCS系统就是要防止在车辆加速或制动时出现我们所不期望的纵向滑移。而ESP就是要控制横向滑移。他是各种工况下的一个主动安全系统，处理各种异常情况，减轻驾驶员的精神紧张及身体疲劳。只要ESP识别出驾驶员的输入与车辆的实际运动不一致，它就马上通过有选择的制动发动机干预来稳定车辆。ESP首先通过方向盘转角传感器及各车轮转速传感器识别驾驶员转弯方向（驾驶员意愿）。ESP通过横摆角速度传感器，识别车辆绕垂直于地面轴线方向的旋转角度及侧向加速度传感器识别车辆实际运动方向。ESP对危急驾驶情况作出反应前，必须获得两个问题的

22、应答（见下图）。ESP：作原理ESPE对危急驾驶情况作出反应前，必须获得两个问题的应答:a、驾驶者想操纵车驶向哪里？b、车辆实际驶向哪里?从方向盘角度传感器（1）和轮速传感器（2）得到a问题答案。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。a=b车辆行驶情况正常ESP第制单元进行比较awb车辆出现危急行驶状况,需要ESP®行控制调整。|I、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!以阻止车辆向外驶出弯道。n、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!以阻

23、止车辆向内滑移。AM；EN睢HE网M电打开美F秫动就攻开美F17转端博售需晒挤;H款激菖相;崎加密灯林为酊套用年花陈同心他气冉邨葡班佛感曼口富0制前皮力栉湾看门301幸描率售选8h;3亡J,先扣话号“喧M听用宴薄市爨理懵“执行元件ABS/ESP累第工作i1|B车168www.ch«168-com无E配有ESP转向不足的情况浦军揖电啪1池，油和帆电熊（/?堆电UHI帕避流牖出油福曲毋KftiKi动至注壁.%1%：1G瑜急用制高“7二飞;手学力亨科高不售I、二.前崟牍*粕国itii看V年餐祭灯K17制动至统馨盘灯八百Asr;Ek僭接灯Km能扣去它左比犷青廷安端斯置理等敏管理2.2ESP的

24、工作过程1、当车辆左转出现转向不足的时候（就是速度太快拐不过来了）。ESP各个传感器会把转向不足的消息告诉电脑，然后电脑就控制左后轮制动，产生一个拉力和一个扭力来对抗车头向右推的转向不足趋势。2、还是左转，后轮抓地不足或者后驱车油门踩猛了出现转向过度的时候（就是甩屁股）。ESP会控制右前轮制动，同时减小发动机输出的功率。纠正错误的转向姿态。3、直线刹车由于地面附着力不均匀出现跑偏的时候（这时有ABS的车也会出现，我下雪的时候老在雪地上这么玩，这时候车身会向抓地强的一边跑偏）。ESP会控制附着力强的轮子减小制动力，让车按照驾驶员预想的行驶线路前进。同样当一边刹车一边转向的时候ES理会控制某些车轮

25、增大制动力或者减小制动力让车子按照驾驶员的意图行进。无ESP有EW转向过度的情况工作过程车辆转向行驶状态受制动车轮目的第一阶段制动/向左不足转向左后轮前轮保留侧向力有效保证车辆的转向第二阶段向右不足转向右前轮保证后轴的最佳侧向力，后轴车轮自由转动。第三阶段向左过度转向左前轮为阻止车辆出现甩尾，为限制前轴侧向力的建立，在特殊危险情形下这个车轮将强烈制动第四阶段中间稳定无在所有不稳定行驶状态被校正后，ESP吉束调整工作2.3ESP典型工作工况一、躲避前方突然出现的障碍物紧急制动，猛打方向盘，车辆有转向不足倾向。ESP工作，增加左后轮制动压力，车辆按照转向意图行驶。恢复正常的行驶路线，车辆有转向过度

26、的倾向，在左前轮施加制动力。车辆保持稳定。XT、在急转弯车道上高速行驶车辆有甩尾倾向。自动在右前轮上施加制动力。车辆保持稳定。车辆有甩尾倾向。自动在左前轮上施加制动力。车辆保持稳定。、在地面附着力不同的路面行驶车辆表现出转向不足的趋势，即将跑偏。ES股挥作用，增加后右轮制动力的同时，降低发动机输出扭矩。从湿滑路面驶入干燥路段，车辆保持稳定。第三章汽车电子稳定系统分析3.1 ESP系统的控制原理由汽车行驶理论可知，控制汽车的力（牵引力、制动力及转向力等）来自于地面的反作用力，此反作用力的极限值等于车轮与地面间的附着力，若行驶中汽车所需的控制力大于该附着力，则汽车将失去控制。汽车行驶在一定的路面上

27、，车轮与路面间的附着系数一定，其与路面间的附着力也一定。车辆的牵引力（或制动力）与侧向力的合力不得大于附着力，否则车辆将失去稳定性。显然，牵引力（或制动力）若增大，则路面可提供的侧向力减小。当滑移率A=0寸，车轮与路面间不打滑，侧向附着状态最佳；而A=1时，车轮与地面间纯滑动，侧向附着状况最差，不能控制车辆转向。ES陈统通过直接控制作用在4个车轮上的制动力或牵引力，间接改变车轮受到的侧向力及汽车受到的横摆力矩，使汽车的运动方向得到修正。3.2 ESP系统特点和性能ESP系统的特点：（1）实时监控。ES用一个实时监控系统，它每时每刻都在监控驾驶者的操控、路面反应和汽车运动状态，并不断向发动机和制

28、动系统发出指令。（2）主动干预。ABS/EB系统在起作用时，系统对驾驶者的操控起一定干预作用，但它不能调控发动机，而ESPW是主动调控发动机的转速并可调整每个车轮的制动力（四通道系统），以修正汽车的过度转向和转向不足。（3）事先提醒。ESP具有实时警示功能，当驾驶者操作不当和路面异常时，它会在主动干预的同时用警告灯警示驾驶者。2.2.2ESP系统的功能奔驰公司关于ES陈统适用性和可靠性检测试验结果表明，ESP系统在汽车行驶的各种工况下都能起到良好效果，如弯道行驶、急速绕过障碍等。ESP（统不仅可提高汽车在干燥路面上行驶时的稳定性，还可以在路面附着性较差（如结冰、湿滑及碎石等）时起作用。在上述不

29、利状况下，车轮与路面之间的附着力降低，汽车容易发生侧滑和跑偏，失去方向稳定性，甚至在急转弯时发生翻车事故。这时ESP（统干预驾驶操作，精确控制各车轮的受力以稳定车辆。在过去几年中，多家世界著名汽车厂商和研究机构对ESP勺有效性进行了科学研究。结果表明，装备ES朦统的汽车可以减少80叫侧滑引起的交通事故，而且可有效降低42%勺行车事故（并非因驾驶员受其他路人的影响而失去对车辆控制而引起的交通事故）。虽然ES陈统是汽车主动安全技术中堪称里程碑式的突破，但它并不是车辆自动驾驶系统，不能因为使用了ESFPC统，驾驶员就粗心大意，ESP系统并不能在任何情况下都能保持汽车的行驶稳定性。3.3 ESP系统的

30、应用奔驰公司是第一个在其轿车上使用ES陈统的汽车制造商，该系统的首次亮相是在1995年，目前，德国已有超过70%的新注册车辆配备了ESP博世公司的研究表明，2005年，欧洲大约40%勺新注册车辆配备了ESP在高档车上，ESFE成为标准配置，在中档车上的装配率也迅速提高，在紧凑型车上装配率稍低。在美国和日本，ESP勺装配率也迅速提高。美国政府要求所有汽车必须在2011年9月前配备防止倾翻的电子稳定控制装置。这将是继安全带之后的又一项重大强制性措施。在中国，ESP勺装配率还较低，目前，仅在高档豪华车上较常见，而中高档的几款销量领先的车型（如帕萨特、马自达6等）都没有配置ESP甚至连宝马3系和5系、

31、奥迪A聿口A6B未将ES刊为其标准配置。3.4ESP关键技术研究ESP系统的开发有赖于以下几个关键技术的突破。因此科研人员要在以下几个方面多下功夫，争取研究开发出更加完善和优化的ESP系统。1 .传感技术的改进在ESP系统中使用的传感器有车辆横摆角速度传感器、横向加速度传感器、方向盘转角传感器、轮速传感器等，它们都是ESP中不可缺少的重要部件。提高他们的可靠性并降低成本一直是这方面的开发人员追求的目标。随着价格低廉的微机械(MicroMachined)加速度和横摆角速度传感器的出现，为这项技术的广泛应用创造了一定的条件。2 .体积小质量轻及低成本液压制动作动系统的结构设计这方面BOSC公司在E

32、SP系统中采用的结构有一定的代表性，其液压作动系统由预加压泵PCP(PrechargePump+压力产生装置(PressureGeneratorAssembly)+液压单元HU5.0所构成。3 .ESP的软硬件设计由于ESP的ECU需要估计车辆运行的状态变量和计算相应的运动控制量，所以计算处理能力和程序容量要比ABS系统大数倍，一般多采用CPU结构。而ECU软件计算的研究则是研究的重中之重，基于模型的现代控制理论已经很难适应ESP这样一个复杂系统的控制，必须寻求鲁棒性较强的非线性控制算法。4 .通过CAN完善控制功能ESP的ECU(电子控制单元)与发动机、传动系的ECU通过CAN互联，使其能更

33、好地发挥控制功能。例如自动变速器将当前的机械传动比、液力变矩器变矩比和所在档位等信息传给ESP以估算驱动轮上的驱动力。当ESP识别出是在低附着系数路面时，它会禁止驾驶员挂低档。在这种路面上起步时，ESP会告知传动系ECU应事先挂入2档，这将显著改善大功率轿车的起步舒适性。第四章第二代汽车电子稳定程序ESPII4.1 ESPII的系统及组件ES曰系统由制动、转向和优化悬架等子系统组成，当然还包括各种传感器。4.1.1 制动系统作为电控制动，系统主要采用了Mk60E5/Mk25E5电液制动。2套系统共同使用内部压力传感器，确保四轮压力和驾驶员意图的冗余度。4.1.2 主动转向主动转向体现出ESPI

34、系统中最先进的技术。在方向盘转角的基础上通过转向柱上的1个集成电机，经由1套两级行星齿轮机构在前轮上附加了1个叠加转向角。因而，车轮的转向角就是驾驶员操纵的转角与行星机构驱动的叠加转角之和。根据电机调节的行星架旋转方向可以控制车轮转角的大小，也即体现转向的“直接”和“间接”性。当系统出现故障或者被切断电源时，行星架即会被机构锁止，成为传统的转向系统。尽可能保留原有转向系统的各个构件，同时在车辆急转时给予良好的操控性能。通过一定的转向叠加既可以使车辆操控灵活（传动比1:12“直接”转向叠加），又可以保持车辆的舒适性（传动比1:20“间接”转向叠加）。如果车辆采用运动型的设计（即较小传动比），则在

35、停车工况下可以显著减少方向盘行程。在高速行驶时转向系统灵敏很高，容易产生急转的感觉，而当车辆采用舒适性设计时（即较大传动比），转向变得更“间接”，此时进行停车或侧方移位所需的方向盘行程变得很大，也给驾驶员带来不便。通过采用主动转向，可以利用电子控制装置影响转向效果，前提是必须对附加的叠加转角随车速进行变化调节。在转向系统与其他系统的集成过程中，除了能够提供随车速变化的转向叠加之外还可以提供一系列其他潜在功能。主动转向技术在底盘动力学控制系统中的集成，为车辆软件技术的开发开辟了一块新的领域。这主要是由于传统的ESF®动干预会使驾驶员明显感受到车速的放慢，这只能在危险工况下使用。与此相对

36、的主动转向干预就不易使驾驶员察觉，可以用于非危险工况。如可以对驾驶员感受到的自转向特性给与干预。即使是在极限工况下，主动转向技术还可以和制动干预共同使用，改善车辆的动力学性能。4.2 ESPII转向控制功能4.2.1 辅助驾驶“辅助驾驶”指的是提高驾驶安全性和驾驶舒适性。由于底盘元件如车轮和橡胶件的弹性变形，车辆在较快的转向输入下反应会产生滞后。就转向的灵活性而言，这样会让驾驶员感觉到车辆的反应特性非常迟缓，对于驾驶乐趣产生负面的影响。这种车辆响应中的相位滞后还会导致一些危险工况。例如，当驾驶员需要快速避让一个障碍物，而车辆的响应又非常迟缓时，驾驶员很容易“过多转向”。那么当车辆真正响应的时候

37、，这时的转向角要比预期的大得多，从而导致车辆失稳。ESPI系统根据车速、转向角和侧向加速度通过一个参考模型可以得出一个目标横摆角速度，并且用软件参数的形式储存在ES曰的控制器中。而实际的车辆性能在行驶过程中始终将由横摆角速度传感器进行检测。根据目标横摆角速度和实际横摆角速度的偏差，ES曰控制器将快速要求主动转向系统提供一个附加转角。通过对横摆角速度的闭环控制，可以补偿底盘上不同的承载状态和磨损现象，从而加速车辆的响应。4.2.2 横摆力矩补偿对开路面上的制动过程是体现ESM效果的最好例证。在没有电控制动系统的车辆上，两侧车轮所获得的制动力不相等，车辆会产生一个朝向高附着系数路面的横摆力矩，并朝

38、这一方向滑转。由于这时候抱死车轮完全丧失了侧向力，车辆便会失稳。目前电子制动系统能够识别出不同的路面附着系数，缓慢地在前轴建立“压力差”。这样一来，驾驶员就不需要再进行转向调节了。考虑到稳定性，还需要在后轴建立起较低的制动压力。即使是在极限工况下，这两项措施都可以使驾驶员轻松地驾驭车辆。同时由于需要缓慢建立制动压力，制动距离会相应变长。在ESPI系统中引入一套电子转向干预系统。不同制动力引起的横摆力矩可以根据情况通过自动的快速转向进行补偿。与目前的AB前ES陈统不同，通过调节方向盘转角的方式，驾驶员可以不必不断地修正转向角，同时还可以按照理想的行驶路线前进。通过转向产生横摆力矩补偿的同时，前轮

39、还可以建立起无滞后的制动压力，同时后轴也可以进行制动压力调节。通过这一技术的应用，根据不同的地面摩擦力，与传统AB/ESP!比可使制动距离减少多达15%。即使是在驱动状态，EsF>H仍然可以在不同附着系数的行驶道路上，通过转向干预补偿由车轮不同驱动力引起的干扰横摆力矩。通过横摆力矩补偿可以大大提高行驶安全性和舒适性。4.2.3 横摆角速度控制通过在横摆角速度控制中集成转向功能，ESRI与彳专统EsFffi比除了使用制动干预之外，还在车辆横向动力学方面具有另一有效的干预方式，从而拓宽了车辆行驶的极限区域，也使得车辆更易于操纵（ESPII在驾驶员转向过多的情况下自动进行回调）。由于转向干预对

40、于驾驶员来说不易被察觉，因而可以使他更早地采取措施，预先避免一些危险工况。在横摆角速度控制中集成的转向控制有以下优点：提高车辆稳定性，拓宽极限行驶区域的转向幅度，较少产生由制动干预引起的急剧减速，进而通过ESPQ的横摆角速度控制提高车辆的行驶安全性、舒适性以及驾驶乐趣。4.2.4 侧倾及挂车稳定性作为ESPtI系统的扩展，在目前ESP勺”主动侧倾保护"（ARP）和“拖车稳定性控制”（隅P）中都集成了转向技术。AR注要是针对目前日益增长的运动型轿车和货车设计的，这类车辆更易产生倾翻危险。AR源统能够识别出这些危险的行驶工况（例如在高速下需要急速转向躲避障碍物），并且通过制动降低外前轮的

41、侧向力减小横向加速度，同时降低车速。在这些工况中可以显著减少倾覆危险。而通过引入转向功能使侧向力快速降低也是对制动干预的有效支持。4.3 系统集成控制ESPQ在开发时的主要目标就是实现对底盘进行全局控制。随着底盘电控系统的增多，传感器、执行器、控制器的数量也急剧上升。这不仅导致整车成本的上升，而且使得系统结构变得复杂而难以控制，并给可靠性和故障诊断带来新的问题。为了解决上述问题，ES曰提出了全局底盘控制卞S念。整个系统采用CAN5驶员行驶状态辨识qy莺驶员意任SBMW信号传递总线连接所有执行器和传感器，达到共用的目的，节省了冗余的部件；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

42、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。整个系统的控制结构如图6所示。实现集成底盘控制将是未来底盘技术发展的方向。信号传递图6ESPII对底盘系统全局控制的机构图第五章汽车电子稳定系统的可靠性梅塞德斯-奔驰公司从1994年起就对ESP系统进行了适用性和可靠性的全面验证试验。在微机控制系统的RO帅，预先储存的控制程序中的标准技术数据，应该来源于大量的实车测试数据。但由于在没有安全保障的情况下的实车试验，有可能造成无法弥补的安全事故后果，因此标准技术数据的取得，采用了模拟器。模拟器内输入了大量的通过实验采集的数据，可以仿真出很多

43、复杂的路面状况和驾驶过程。再通过80位梅塞德斯轿车车主用模拟器进行时速为100km/h的模拟路面驾驶试验，得到各种不同性能的汽车在各种驾驶过程中的响应。模拟器检测手段既安全，又可以得到很多实车试验无法测量的数据。比如，在试验场的4个转弯处，用模拟器模拟路面突然结冰的情况，这将使车轮和路面之间的附着力在几米的路程内减少70%以上。如果轿车没有ESP系统，则78%勺驾驶员不能将他们的汽车稳定在冰雪路面上，还可能遭受汽车连续3次翻转造成的伤害。有了ESP系统，所有参加过模拟测试的驾驶员都能避免汽车翻转事故的发生。1995年，梅塞德斯-奔驰S级轿车开始安装ESP系统，ESP系统突出的安全保障表现，大大降低了汽车在各种道路状况下以及转弯时发生翻转的可能性。同时汽车在弯道和湿滑路面上的制动距离得到缩短，在弯道行驶加强了汽车线内行驶能力。1998年，梅塞德斯-奔驰A级微型轿车也安装了。ESP系统，使这种采用大量高新技术开发的A级微型轿车，克服了因车身较窄，在汽车以小转