基于absesp的发展浅谈汽车主动安全技术

1、基于ABS/ESP的发展浅谈汽车主动安全技术摘要：本文首先介绍了汽车主动安全技术中制动防抱死系统(ABS) 以及电子稳定程序(ESP)的发展过程、目前国内外的现状。接下来又介绍了ESP和ABS的基本工作原理和结构组成，最后介绍了未来汽车安全技术的发展趋势关键词 交通事故 汽车安全技术 制动防抱死系统(ABS) 电子稳定程序(ESP) 制动力分配系统(EBD) 第一章 汽车安全的概述伴随着汽车的普及，公路交通呈现出行驶高速化、车流密集化和驾驶员非职业化的趋势，交通事故的发生率有增无减。据资料统计，全世界每年死于道路交通事故死亡人数超过130万，受伤人数超过1200万，财产损失超过500亿美元。在

2、美国，从1792 年自走式蒸汽汽车问世以来至1994 年共有304 万人死于汽车交通事这个数据约为该国从1792 年以来战争中死亡人数(117.5 万人)的3倍。在这一时期汽车交通事故中受伤3 亿人，大约是过去200 年间在战争中受伤人数(145 万人)的200 倍。1990 年全球有统计记录的汽车交通事故损失为1370亿美元，1993 年达到5000 亿美元，而1995 年初日本阪神大地震的经济损失约为1000 亿美元。可见对于人类社会来说，汽车交通事故的总体伤害与经济损失规模已大于任何一种自然灾害或其他社会灾害所造成的损失规模，而且也给千家万户造成不幸。汽车被称为“行驶的棺材”，汽车交通事

3、故像瘟神一样令人害怕。因此汽车的行驶安全问题一直为社会和车主所最关心的问题。由于交通事故造成的危害较大，已成为重大社会问题，引起世界各国的重视。各国现已从法律法规的建立、道路设施的建设、交通安全的教育、交通管理系统完善、提高汽车产品安全性等多方面采取措施，并在减少交通事故和人员伤亡等方面取得了良好的效果。尤其是近年来，由于电子技术的发展，汽车已开始装用ABS、安全气囊和一些智能化系统，汽车的主动安全性与被动安全性均有大幅度提高。在发达国家中虽然汽车保有量在增加，但汽车交通事故死亡人数或死亡率反而有下降趋势。日本从1992 年开始交通事故死亡人数或死亡率呈下降趋势,美国和加拿大也是如此。这说明，

4、先进的汽车安全技术可以换来生命。汽车安全性按照交通事故发生的前后分为主动安全性与被动安全性。汽车的主动安全性是指事故将要发生时操纵制动或转向系，防止事故发生的能力，以及汽车正常行驶时保证其动力性、操纵稳定性、驾驶舒适性、信息性正常的能力，也叫事故前汽车安全性。汽车的被动安全性是指事故发生时保护乘员和步行者，使直接损失降到最小的能力，以及事故后，防止事故车辆火灾以及迅速疏散乘客的能力，也叫事故后汽车安全性。汽车的主动安全性可以分为行驶安全性、环境安全性、感觉安全性和操作安全性。被动安全性分为汽车外部安全性和汽车内部安全性汽车电子技术的快速发展为主动安全技术带来了全新的理念，各种主动安全控制装置相

5、继出现，并很快成为满足乘坐舒适、操纵方便和改善汽车主动安全性、减少车辆交通事故的有效手段。汽车主动安全系统，作为汽车技术方面的预防性安全对策，可以确保车辆具有与驾驶人员操作特性匹配的动特性，因此，可以主动预防汽车交通事故的发生。通常，主动安全系统可分为车轮防抱死制动系统(ABS)、电子控制制动系统(EBS)、制动力分配系统(EBD),驱动防电子稳定系统（ESP）、驱动防滑系统(ASR)、电控悬架系统、电控动力转向系统。第二章 汽车防抱死制动系统（ABS）2.1汽车防抱死系统（ABS）的概述车轮防抱死制动系统(Anti-Lock Braking System，简称ABS) 是一种具有防滑、防锁死

6、等优点的汽车安全控制系统。通过将制动器制动力调节到适应路面所能提供轮胎的附着力，达到防止车轮在紧急制动期间抱死的目的。ABS是常规刹车装置基础上的改进型技术。它既有普通制动系统的制动功能，又能防止车轮锁死，使汽车在制动状态下仍能转向，保证汽车的制动方向稳定性，防止产生侧滑和跑偏，是目前汽车上最先进、制动效果最佳的制动装置。汽车防抱死制动系统(ABS)可以说是汽车安全历史上最重要的三大发明之一(另外两个是全气囊与安全带)，ABS也是其他安全装置(如ESP行车动态稳定系统与EBD制动力分配系统)的基础。汽车在未安装ABS防抱死制动系统使用常规制动装置时，车轮抱死是汽车在制动过程中经常遇到的问题。车

7、轮在抱死和大多数接近抱死的情况下，不仅仅是地面提供的制动力减小，延长了制动距离，加快轮胎的磨损，更为严重的是，很甩可能出现侧滑、甩尾和失去转向能力等现象，车辆处于不稳定状态。 防抱死制动系统是利用阀体内的一个橡胶气囊，在踩下刹车时，给予刹车油压力，充斥到ABS的阀体中，此时气囊利用中间的空气隔层将压力返回，使车轮避过锁死点。当车轮即将到达下一个锁死点时，刹车油的压力使得气囊重复作用，如此在一秒钟内可作用8-30次，相当于不停地刹车、放松，即相似于机械的“点刹。因此，ABS防抑死系统，能避免在紧急刹车时方向失控及车轮侧滑，使车轮在刹车时不被锁死，不让轮胎在一个点上与地面摩擦，从而加大摩擦力，使刹

8、车效率达到90%以上，同时还能减少刹车消耗，延长刹车轮鼓、碟片和轮胎两倍的使用寿命。装有ABS的车辆在干泊油路、雨天、雪天等路面防滑性能分别达到80%90%、30%10%、15%20%。普通制动系统在湿滑路面上制动，或在紧急制动的时候，车轮容易因制动力超过轮胎与地面的摩擦力而安全抱死。完全抱死的车轮会使轮胎与地面的附着摩擦力下降，驾驶员无法控制汽车的行驶方向，制动过程中极易出现侧滑、甩尾和冲到公路外的危险情况。随着高速公路的发展，汽车的速度越来越快，制动时车轮安全抱死会出现更大的危险性。因此，出于安全考虑，汽车必须安装防抱死制动系统。 近年来由于汽车消费者对安全的日益重视，大部分的车都已将AB

9、S列为标准配备。如果没有ABS，紧急制动通常会造成轮胎抱死，这时，滚动摩擦变成滑动摩擦，制动力大大下降。而且如果前轮抱死，车辆就失去了转向能力；如果后轮先抱死，车辆容易产生侧滑，使行车方向变得无法控制。所以，ABS系统通过电子或机械的控制，以非常快的速度精密的控制制动液压力的收放，来达到防止车轮抱死，确保轮胎的最大制动力以及制动过程中的转向能力，使车辆在紧急制动时也具有躲避障碍的能力。 随着世界汽车工业的迅猛发展，安全性日益成为人们选购汽车的重要依据。目前广泛采用的防抱制动系统（ABS）使人们对安全性要求得以充分的满足。 汽车防抱死制动系统（ABS）的发展ABS系统的发展可以追溯到上世纪初期，

10、早在1928年制动防抱理论就被提出，在30年代机械式制动防抱系统就开始在火车和飞机上获得应用，博世（BOSCH）公司在1936年第一个获得了用电磁式车轮转速传感器获取车轮转速的制动防抱系统的专利权。欧洲各国统计，应用了制动防抱死技术后，交通事故摩托车减少10，轿车和轻型货车减少8，公共汽车减少4，重型货车减少10，平均起来减少75。 由于汽车防抱死系统的这一优点，各国的汽车工程师一直致力与这方面的研究，其中英国和德国的学者在这方面的研究付出了最多的心血和努力所以他们一直是这项技术领域的领先者。 福特公司在1954年将飞机上的制动防抱死系统移到林肯汽车上，1965年前后，制动防抱死装置开始安装在

11、汽车上进行路试。1957年凯凯尔塞海伊斯（KELSEHAYES）公司对称为“AUTOMATIC”的制动防抱系统进行了试验研究，研究结果表明制动防抱系统确实可以在制动过程中防止汽车失去方向控制，并且能够缩短制动距离；克莱斯勒（CHRYSLER）公司在这一时期也对称为“SKIDCONTROL”的制动防抱系统进行了试验研究。由于这一时期的各种制动防抱系统采用的都是机械式车轮转速传感器的机械式制动压力调节装置，因此，获取的车轮转速信号不够精确，制动压力调节的适时性和精确性也难于保证，控制效果并不理想。1968年底，它在英国成功地安装在半挂拖车机组的牵引头的后轮上，并投入实际运营。其后十年间制动防抱死装

12、置主要是装在这种铰接车辆上，有效地解决了铰接车辆在制动时常发生的折转问题。 随着电子技术的发展，电子控制制动防抱系统的发展成为可能。在60年代后期和70年代初期，一些电子控制的制动防抱系统开始进入产品化阶段。凯尔塞海伊斯公司在1968年研制生产了称为“SURETRACK”两轮制动防抱系统，该系统由电子控制装置根据电磁式转速传感器输入的后轮转速信号，对制动过程中后轮的运动状态进行判定，通过控制由真空驱动的制动压力调节装置对后制动轮缸的制动压力进行调节，并在1969年被福特公司装备在雷鸟（THUNDERBIRD）和大陆马克III（CONTINENTALMKIII）轿车上。 进入上个世纪80年代，制

13、动防抱死装置又迎来了它的第二次大发展。在80年代初期，欧美各国突然加速了新的防抱死装置的研究和应用。制动防抱死装置在家用轿车和商用货车上的应用使市场迅速膨胀。这样大大刺激了各制动防抱死装置生产厂家投入更多的力量研制性能更好、结构更简单、使用更可靠、价格性能比更低的制动防抱死装置。80年代中期以后，借助于电子控制技术的迅速进步，制动防抱死系统反应更灵敏、成本更低廉、安装更方便、维修更容易、价格更易被中小型家用轿车所接受。 精于汽车电子系统的德国公司Bosch（博世）研发ABS系统的起源要追溯到1936年，当年Bosch申请“机动车辆防止刹车抱死装置”的专利。1964年（也是集成电路诞生的一年）B

14、osch公司再度开始ABS的研发计划，最后有了“通过电子装置控制来防止车轮抱死是可行的”结论，这是ABS（Antilock Braking System）名词在历史上第一次出现！世界上第一具ABS原型机于1966年出现，向世人证明“缩短刹车距离”并非不可能完成的任务。因为投入的资金过于庞大，ABS初期的应用仅限于铁路车辆或航空器。Teldix GmbH公司从1970年和奔驰车厂合作开发出第一具用于道路车辆的原型机ABS 1，该系统已具备量产基础，但可靠性不足，而且控制单元的组件超过1000个，但成本过高也易于发生故障。1973年Bosch公司购得50的Teldix GmbH公司股权及ABS领域

15、的研发成果，1975年AEG、Teldix与Bosch达成协议，将ABS系统的开发计划完全委托Bosch公司整合执行。S（2）系统完全以数字式组件进行设计，不但控制单元内组件数目从1000个锐减到140个，而且有造价降低、可靠性大幅提升与运算速度明显加快的三大优势。目前，在国际上ABS在汽车上的应用越来越广泛，已成为绝大多数汽车的标准装备，和西欧的各类客车和轻型载货汽车，ABS的装备率己达90以上，轿车ABS的装备率60左右，运送危险物品载货汽车的ABS装备率为100。国内研究开发ABS起步较晚，大约始于20世纪80年代中期。但我国对ABS系统的十分重视，制定了相应法规力促ABS的发展。199

16、3年4月1日开始实施的GBl3594992汽车防抱死制动系统性能要求和试验方法为ABS成为标准装备提供了试验方依据。1999年10月1日实施了GBl2676-1999汽车制动系统结构、性能和试验方法了2003年10月1日以后，大型客车和大型载货汽车必须安装符合GBl35942003动车和挂车防抱制动性能和试验方法中规定的一类ABS。我国汽车ABS行业目前刚处于起步阶段，有着比较广阔的发展前景和空间，2006年中国的ABS市场发生了较大的变化，ABS的装车率进一步提高，国内自主品牌的ABS市场占有率开始上升，ABS价格战的序幕即将拉开，但占统治地位的仍是国外著名厂商的ABS系统。随着我国加入WT

17、O，汽车市场的竞争将更为激烈，而竞争必须体现于技术设备上，作为能够显著提高汽车主动安全性的重要部件，ABS不但可以改变汽车的制动性能，而且可以提高汽车的整车技术水平和附加值，从而为汽车和零部件工业带来巨大的经济收益，因此今后的一段时间也是我国ABS发展的重要阶段。 ABS的发展趋势从ABS的出现到广泛使用，已经经历了70多年的发展，到目前为止ABS的结构已发展的相当成熟，在汽车上的应用也更为广泛，将ABS各方面的性能指标提高到最佳值成为今后ABS的主要发展趋势，主要表现为：一 提高关键元件的可靠性和性能指标二 减少体积和重量，提高集成度以降低成本和销售价格，并简化安装三 提高电磁阀的总体设计，

18、提高电磁阀的响应速度四 消除ABS工作过程中的踏板反冲现象，提高制动舒适性五 有单一的ABS控制转化为多项综合控制，集ABSEBDASR等功能为一体的车辆电子稳定系统（ESP），将是基于ABS基础上的行的发展方向第三章 汽车电子稳定系统（ESP）3.1 汽车电子稳定系统概述ESP是英文电控车辆稳定行驶系统 ( Electronic Stability ProBr am)的简写 ，它是由德国梅赛德斯 一 奔驰 ( MercedesBenz )和博世( Bo sch )公司联合开发的，被公认为汽车主动安全性技术发展的一个里程碑。该系统的功能在于，当行驶的轿车由于人为或环境的干扰而进入不稳定状态时，

19、比如 轿车偏离预定的行驶路线或有翻转的趋势时，它的计算机控制系统将传感器测量的相关数据与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以后，自动地通过计算机控制系统向制动装置和发动机上的执行机构发出指令，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。和防抱死系统ABS一样，ESP系统的基本控制策略是首先由德国梅赛德斯公司提出的 ，并完成了产品层面上的许多技术 创新。 ESP系统是汽车主动安全性技术发展的一个巨大突破。它可以在极其恶劣的行车环境中提高汽车的稳定性。3.2 汽车电子稳定系统开发的意义及目的 很多驾驶员对车辆与路面的附着性没有感性的的认识，尤其是驾驶经验不足

20、的新驾驶员，他们不了解车辆的横向极限工况，当汽车行驶工况达到极限值时，由由于他们的不了解和经验不足，他们往往会做出错误的操作，这就使得车辆的运行工况急剧的恶化，最终导致事故的发生，据统计，显示，90%的交通事故都是由于这种错误的操作导致车辆失控发生的，为了避免这种悲剧的发生，有效地将车辆约束在极限工况以内，基于ABS(Antilock Brake System)制动防抱死控制系统和TCS(Traction Control System)牵引力控制系统的车辆电子稳定性控制ESP(ElectronicStability System)应运而生。奥迪公司1996年的统计数据表明，车速在80kmh到1

21、00kmh之间行驶的车辆发生的交通事故中，有大约40的事故与车辆失去稳定有关；车速越高，由于汽车失稳引发的交通事故所占的比例越大，当车速超过160kmh时几乎所有的事故都与车辆失稳有关。研究还表明，在发生严重交通事故失去控制的车辆中，82的车辆在失控后还行驶了40米以上。以上数据表明，研究一种能在复杂工况下能有效保持车辆稳定性的控制装置，对于减少交通事故，特别是减少造成严重伤害的交通事故有非常重要的意义。 汽车电子稳定系统的发展与现状 第一个ESP的解决方案由Van Zanten等提出，他通过改变汽车在全制动转弯时车轮滑动率的分配，来降低车辆的偏航，同时也减少了制动距离。后来HeeB等提出了另

22、一种解决方案，将ABSASR 悬架控制、转向控制综合为车辆动态控制。德国博世公司根据HeeB提出的思想与宝马公司合作，从1992年开始致力于该系统的开发，并在当年取得了一定的成果，推出了第一代产品，1994年他们在第一代产品的基础上又退出了第二代产品，两年后又推出了第三代产品。从第一代产品到第三代产品使汽车行驶稳定，控制更加完善。1998年为止，该公司开发的ESP可以用在所有驱动形式(前轮驱动、后轮驱动、四轮驱动)的汽车上。 各汽车制造厂商所研发的汽车稳定系统的功能与ESP系统的功能相似，只是采用了不同的英文缩写。例如，宝马公司将其称为DSC系统，而保时捷和丰田公司则将其分别称为PSM和VSC

23、系统，国内对汽车动力学稳定性控制的研究起步较晚，大多数学者只是基于理论研究，目前还没有成熟产品问世。 ESP应用在越野车上还近乎空白。德国的奔驰G一5是二战时比较著名的一种44型轻型车用越野汽车，20世纪90年代以后，先进的电子技术和计算机控制技术在军用越野车上开始应用，奔驰G在诞生了25年后，ABS、ESP等新的科技才陆续出现在了奔驰G卜，使其越野风格未改而且操控性能和豪华程度在不断提升。近年来世界范围新车的ESP装配率显示了其正在被越来越多的人所认可。2006年欧洲的ESP装配率达到42。在美国的装配率提升得非常快，高达21。到目前为止，欧洲是ESP最大的市场，而且将继续保持几年，ESP在

24、全球范围内被逐渐推广。中国目前ESP的装配率还比较低，以往只在高档车上才装配ESP，中高级轿车中只有部分把它作为标准配置，如东风雪铁龙的凯旋汽速腾和上海通用的君越都配有ESP。将来它的装配率一定会随着汽车市场的发展显著提高，但由于技术水平的差距，这部分市场将掌握在外资企业手中，国内企业几乎无法涉足。经过数年不断优化设计，到2002年已经发展到第八代。2005年，适逢博世开发ESP面世10周年，ESP8.0系统这一世界领先的技术实现了在中国苏州国产化。新一代的汽车电子稳定系统新一代汽车电子稳定系统将主动转向控制系统(Active steering Control，ASC)和可选择悬架模式的主动悬

25、架控制系统(Active Damping Control，ADC)和ESP集成在一起，使汽车的动态稳定控制技术更加完善，提高了汽车在任何情况下的行驶稳定性和操纵稳定性。在非危险行驶状况下，主动转向控制系统使驾驶更灵活，以增加驾驶乐趣。在危险行驶状况下，主动转向控制系统与制动系统、发动机管理系统共同控制汽车的行驶稳定性和乘坐舒适性。制动防抱死系统(ABS)的结构及工作原理4.1 ABS的结构组成ABS 系统一般由轮速传感器、电子控制器和压力调节器组成，传感器接受运动参数，如车轮角速度、角加速度、车速等传送给控制装置ECU， 控制装置进行计算并与规定的数值进行比较后，给压力调节器发出指令使之增压、

26、或减压 图一ABS系统的组成和在汽车上的位置l一制动主缸 2一制动轮缸 3一液压通道4一液压调节器5一轮速传感器6一电子控制器1.轮速传感器和齿圈轮速传感器用来采集车轮旋转速度信号。通常用支架固定在制动底板上或转向节支架上，它相对于车轮和驱动轴静止不动。齿圈安装于车轮或驱动轴差速器输入端，通常热压在轮毂的油封端，并跟随车轮或驱动轴一起转动。轮速传感器以间隙方式对准齿圈。当齿圈转动时，轮速传感器能产生正比于其转速的交流感应信号。2.电子控制器（ECU）电子控制器(ECU)把从轮速传感器接收到的电信号转换成关于汽车与车轮速度和减速度的有用信息，并根据这些信息向电磁调节阀发出指令。电子控制器设置有保

27、护电路，接通电源后，自动对整个系统进行检测，当系统发生故障时，即自动进入故障保护状态，全部或部分关闭失灵系统，以便使受到影响的车轮仍能按未装置ABS 时那样工作，与此同时给出故障原因的报警信号。3.压力调节器制动压力调节器是汽车制动系统中电子控制单元的执行器，它安装在制动系总缸与车轮轮缸之间。其作用是根据ECU的指令，控制压力调节器中电磁阀的动作，适时地调节制动系统管路中的液压或气压，实现控制车轮制动器中压力的自动调节，即压力增高、压力保持和压力降低，不受驾驶员的控制。制动压力调节器主要有真空式、液压式、机械式、气压式和空气液压加力式等几种形式。现在应用较普遍的是液压调节器，它是用电磁阀和液压

28、泵产生的压力控制制动压力的。它一般由回油泵、存贮器和电磁阀组成。4.2 ABS的工作原理一般情况下，司机在紧急制动时，往往会将制动踏板一踩到底，施加全制动。但常规的制动系统在全制动状态下，车轮通常会处于抱死状态，即车轮不再滚动，而是在路面上拖滑，这样就会造成很多危险状况和交通事故的发生。从四轮车辆分析可知，如果前轮抱死，会使车辆失去转向控制能力：如果后轮抱死，会使车辆的制动稳定性变差，车辆会出现侧滑、跑偏、甩尾等危险情况。ABS的引入，使制动过程中车轮处于非抱死状态，从而能充分利用轮胎和路面之间的最大附着力，这样不仅可以防止制动过程中后轮抱死而导致的车辆侧滑甩尾，大大提高制动过程的方向稳定性，

29、同时可以防止前轮抱死而丧失转向控制能力，提高汽车躲避车辆前方障碍物的操纵性和弯道制动力时的轨迹保持能力，而且通常情况下能缩短制动距离，使制动系统的效能得到完全的发挥。 在制动时若只考虑车轮的运动为滚动和抱死拖滑两种状况，当制动踏板力较小时制动器的摩擦力矩不大，地面与轮胎之间的摩擦力即地面制动力，足以克服制动器摩擦力使车轮滚动。显然车轮滚动时的地面制动力就等于制动器的摩擦力，且随踏板力增长正比的增长，但地面制动力是滑动摩擦的约束反力，它的值不会超过地面附着力。汽车在行驶的过程中，由于路面的侧向倾斜、侧向风或曲线行驶时的离心力作用，车轮中心沿轴向方向将产生侧向力，相应的在地面上产生地面侧向反作用力

30、即侧偏力。当侧偏力未超过车轮与地面间的附着极限时车轮与地面间没有侧向滑动，当侧偏力超过车轮与地面间的附着极限时车轮与地面间发生侧向滑动。（一）滑移率概念汽车利用地面与轮胎之间的摩擦力来减速，制动过程中车轮速度减小，在车速与轮速之间产生一个速度差，车速与轮速之间存在着速度差称为滑移现象。滑移的程度用滑移率来表示，即：S=（V-Wr）/V*100 S滑移率 V一车速 R_车轮半径 W车轮角速度当车速=轮速时，滑移率S=O，车轮自由滚动；当轮速=0时，滑移率S=100，车轮完全抱死滑移；当车速轮速，滑移率0S100，车轮既滚动又滑动。（二）滑移率与附着系数的关系纵向附着系数、侧向附着系数和滑移率之间

31、存在着密切的关系，通常具有如图二所示的特性。即：非制动动状态(S=o)下，纵向附着系数u(b)=0；制动状态下，滑移率S达到某个数值时u(b)最大，之后随着滑移率的增大u(b)反而减小。u(b)最大时的滑移率S叫做最佳滑移率k。当S=O时，侧向附着系数u(s)最大，之后随着S的增大而减小。当车轮完全抱死，S=100%时，u(s)=o，此时汽车的方向稳定性和转向能力几乎完全丧失。 图二 附着系数与滑移率关系汽车制动时，根据ABS电控单元的控制指令，自动调节制动轮缸的制动压力的大小，使车轮不抱死，并处于理想滑移率的状态。其工作过程分为四个阶段：(1)常规制动过程：当驾驶员踩下制动踏板时，制动主缸产

32、生的油压通过管路，进入制动轮缸，从而使车轮制动器产生制动力；(2)保压制动过程：随着制动压力升高和车轮转速下降到一定程度，车轮开始出现部分滑移现象时，ABS电控单元向制动压力调节装置发出指令，关闭制动主缸与制动轮缸的通道，使制动轮缸的油压保持不变，即处于一个稳定的油压状态下；(3)降压制动过程：当制动油压保持不变而车轮转速继续下降，车轮滑移率超过(10-20)时，ABS电控单元将向制动压力调节装置输5控制信号，打开制动轮缸与储能器的通道，制动轮缸内的高压油流入储能器，制动油压下降，车轮转速由下降逐渐变为上升；(4)增压制动过程：当车轮转速上升，滑移率下降到低于(10%-20)时，ABS电控单元

33、向制动压力调节装置发出指令，使制动主缸和制动轮缸油路接通，高压油进入制动轮缸，制动油压增加，车轮转速又开始下降。如此交替进行控制，使车轮的滑移率始终被控制在(10-20)左右，从而使汽车的制动性能达到最佳状态。4.3 ABS 在汽车上的布置形式汽车电子稳定系统的结构组成及工作原理5.1 汽车电子稳定系统的结构组成 ESP实际上是在ABS和ASR的基础上增加了一部分传感器衍化而来的，也就是说ESP是ABS的升级版。因此ESP也是有许多传感器组成，主要由中央控制单元和各种传感器、执行器所组成，包括方向盘转角传感器、横摆角速度传感器、车轮速度传感器、车身翻转角速度传感器、侧向加速度传感器以及液压装置

34、中的压力传感器等其中最为重要的是车身横摆角速度传感器、车身翻转角速度传感器和侧向加速度传感器。作为保证行车安行驶的个重要电控系统，各个传感器的正常工作是进行有效控制的基础，ESP系统包括车距控制、防驾驶员困倦、限速识别、并线警告、停车入位、夜视仪，周围环境识别、综合稳定控制和制动助力(BAS)9项控制功能。通过综合应用9种智能主动安全技术，ESP可将驾驶员对车辆失去控制的危险性降低80%左右。如图3所示为汽车ESP的构成示意图。图3 汽车ESP的构成意图方向盘传感器:监测方向缸旋转的角度帮助确定汽午行驶打似是否正确。2 轮速传感器:监测每个车轮的速度，确定轮足否在打滑。3 横摆角速度传感器:记

35、求汽车绕垂直轴线的运动，确定汽车是否在打滑。4 纵向横向加速度传感器：ESP中的加速崖传感器有沿汽午前进方向的纵向加速度传感器和垂直于前进方向的横向加速度传感器，基本原理相同只是成90度夹角安装。它对转弯时产生的离心力起反应，确定汽车是否在通过弯道时打滑。5 车身翻转角速度传感器就像一个罗盘，适时地监控汽车行驶的准确姿态，监控汽车每个可能的翻转运动角速度。其他传感器则分别监控汽车的行驶速度和各车轮的速度差，监控转向盘的转动角度和汽车的水平侧向加速度，当制动发生时则监控制动力的大小和各车轮制动力的分配情况。各种传感器将车辆的运行数据以电子信号的形式传给电子控制单元（ECU），电子控制单元（ECU

36、）根据传感器传来的电子信号，对这些信号进行判断，判断出车辆的运行状况进而发出指控命令，并自动的向一个或者多个车轮增加制动力，以把车丁保持在驾驶者所选定的车道内。这些传感器还向牲制装韪提供汽车在任何瞬间的运行状况信息。汽车电子稳定系统的工作原理 汽车电子稳定系统的控制原理 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行驶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

37、引力或制动力若增大则路面可提供的侧向力减小，当滑移率等于一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。而当滑移率等于零时，车轮与地面间纯滚动，侧向附着状况最佳。图4为转向行驶的汽车受地面作用力的情况。 ESP系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。 F(r)为附着力F(b) 为制动力或牵引力 F(s) 为侧向力a为横摆中心到前轴的距离 b为1/2轮距图4 转向行驶的汽车受地面作用力的情况 汽车电子稳定系统的工作原理从外部作用于汽车的所有力，包括制动力、驱动力、任何一种侧向力，都会引起汽车绕其质心转动。E

38、SP系统根据此原理，在汽车进人不稳定行驶状态时，通过对制动系统、驱动传动系统的干涉，修正过度转向或转向不足的倾向，使汽车保持稳定行驶状态。在汽车电子稳定系统的控制单元（ECU）中，预先储存了控制程序中的标准技术数据，在各种传感器检测车辆运行状态并将汽车运行状态的数据传到控制单元（ECU）时，ECU立即调出预存标准数据与之进行比较，判定轿车是否出现不稳定行驶趋势和不稳定的程度及原因。一旦确定汽车有不稳定行驶的趋势，ESP系统就会自动代替驾驶员控制汽车，通过微机控制系统向制动执行机构和发动机执行机构发出指令，采取最有利的安全措施修正驱动力和制动力，阻止潜在危险情况的发生，使汽车恢复到安全稳定的行驶

39、状态。图五为ESP系统的工作流程图五 ESP系统的工作流程在汽车行驶的过程中，ESP系统的各种传感器时刻对汽车的运行状态进行监控，并把数据源源不断的传送给ECU，ECU将传感器传来的数据与其储存的标准数据对比，确定致使汽车行驶状态产生不稳定的原因及其不稳定的程度，自动的通过控制系统向制动装置和发动机上的执行装置发出控制信息，以便采取最有利的安全措施，使汽车始终保持安全稳定的工作状态，当系统检测到汽车有发生翻转的趋势时，系统就会有选择的对单个前轮或者后轮实施控制，在必要的时候会增加或者减少发动机的转矩。因此一旦ESP检测到车辆的运行状态数据偏离了标准数据，ESP系统就会自动代替驾驶员控制汽车，阻

40、止潜在危险情况的发生。汽车电子稳定系统ESP在汽车出现不稳定行驶趋势时，采用了两种不同的控制方法，如图六所示，使汽车消除不稳定行驶因素，回复并保持汽车预定的行驶状态。这两种控制方法是，首先ESP系统通过精确地控制一个或者多个车轮的制动过程(脉冲制动)，根据需要分配施加在每个车轮上的制动力，迫使汽车产生一个绕其质心转动的旋转力矩，同时代替驾驶员调整汽车行驶方向。其次在必要时(比如车速太快，发动机驱动转矩过大)，ESP系统自动调整发动机的输出转矩，控制汽车的行驶速度。 图六 汽车上的ESP控制环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

41、石等情况下起作用游骑兵是在S形弯道上作用更明显。在上述不利状况下，车轮与路面之问的附着力降低，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。例如，如图六所示，当方向盘转角传感器向电子控制单元发送一个驾驶员想要朝方向A的转向信号，而横向偏摆率传感器检测到车辆开始打转B，同时车辆前端开始向方向C移动时，电子控制单元将得出车辆转向不足的判断，ESP系统将利用ABSTCS系统中已有的主动控制功能，向车辆的1个或2个内侧车轮施加适当的制动力，以稳定车辆并朝驾驶员想要的方向A转向。图六 不足转向如图七所示。当方向盘转角传感器向电子控制单元发送一个驾驶员想要朝方向A转向信号，而横向偏摆率传感器却检测到车辆开始打转B