汽车底盘电控技术电子稳定系统包头课件

汽车底盘电控技术-电子稳定系统包头职业技术学院ESP简介、重要性、典型工作状况ESP系统组成、功能ESP如何工作及工作原理ESP发展趋势教学目标ESP简介、重要性、典型工作状况Part01ESP简介

车辆行驶稳定控制系统是一种集成ABS、ASR、EBD(电子制动力分配)、BA(辅助制动)、MSR(发动机转矩控制)等系统功能，能够有效提高汽车行驶稳定性的主动安全系统。不同的公司对这一系统的命名各不相同：博世公司：电子稳定程序系统ESP(ElectronicStabilityProgram)丰田公司：车辆稳定性控制系统VSC(VehicleStabilityControl)本田公司：车辆稳定性辅助系统VSA(VehicleStabilityAssist)宝马公司：车辆动态稳定控制系统DSC(DynamicStabilityControl)日产公司：车辆行驶动力学调整系统VDC(VehicleDynamicControl)ESP的重要性

ESP的重要性在于其为车身稳定系统，帮助车辆保持动态平衡。防止打滑：当汽车在行驶过程中出现打滑现象时，ESP的电控单元就会对打滑的车轮进行制动，保证汽车在行驶过程中不会出现打滑的情况。维持车身稳定：汽车在紧急避让时，由于ESP系统的介入，汽车转向时会增加制动力，保证车身稳定。利于驾驶：当汽车出现甩尾趋势时，ESP稳定系统会对另一侧的车轮进行制动，减弱车轮的转动。

典型工作状况（1）躲避前方突然出现的障碍物①紧急制动，猛打方向盘，车辆有转向不足倾向。②ESP工作，增加左后轮制动压力，车辆按照转向意图行驶。③恢复正常的行驶路线，车辆有转向

过度的倾向，在左前轮

施加制动力。④车辆保持稳定。（2）在急转弯车道上高速行驶①车辆有甩尾倾向。自动在右前轮上施加制动力。②车辆保持稳定。③车辆有甩尾倾向。自动在左前轮上

施加制动力。④车辆保持稳定。（3）在地面附着力不同路面行驶①车辆表现出转向不足的趋势，即将跑偏。

ESP发挥作用，增加后右轮制动力的同

时，降低发动机输出扭矩。②从湿滑路面驶入干燥路段，车辆保持稳定。ESP系统组成、功能Part02ESP的功能

ESP包括电子刹车分配力系统(EBD，ElectricalBrakeDistribution)、防抱死刹车系统(ABS，Anti-lockBrakeSystem)、循迹控制系统(TCS，TractionControlSystem)、车辆动态控制系统(VDC，VehicleDynamicControl)这几项功能。EBD：调节制动力分配，以防止车辆后轮先抱死，一般情况下只有模块硬件出现故障时才会失效；ABS：防止车轮抱死，通过计算出车辆滑移率，控制在峰值附着系数附近，这属于被动安全控制；TCS：牵引力控制系统，作用工况通常为低附路面车辆，驱动轮滑转，TCS发出请求发动机降扭同时轻微施加制动，使得车辆平顺起步；VDC：车辆动态稳定控制系统，主要通过对单个车轮主动增压以纠正车轮的不足转向和过度转向。TCS和VDC属于主动增压，即不用施加制动踏板力即可以对制动管路施加压力。ESP如何工作及工作原理Part03ESP如何工作ESP首先通过方向盘转角传感器（1）及各车轮转速传感器（2）识别驾驶员转弯方向，即驾驶员意愿a图ESP通过横摆角速度传感器（3，英文原称为yawratesensor）,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（4）识别车辆实际运动方向b图若a>b，ESP判定为出现不足转向，将制动内侧后轮，使车辆进-~步沿驾驶员转弯方向偏转,从而稳定车辆。(图I)若a<b,ESP判定为出现过度转向，ESP将制动外侧前轮，防止出现甩尾，并减弱过度转向趋势稳定车辆。(图II)不足转向避免不足转向的原理

a）不足转向

b）ESP避免不足转向反之，如果车辆实际绕其垂直轴转动的角度大于由转向盘转角和轮速确定的车辆应该绕其垂直轴的转角，则判断为过度转向，ECU立即指令执行器使汽车外侧前轮制动，地面制动力将对汽车产生一个与转向方向相反的力矩，纠正过度转向，使汽车回到正常的路线，按照驾驶员的驾驶意图行驶。

ESP起作用时，如果单独制动某一车轮不足以稳定车辆，还可以根据情况同时对两个或多个车轮制动，对各个车轮的制动力也可以不同。此外，还可以根据情况对发动机的工作进行干预，降低发动机的输出转矩，达到迅速有效控制车辆稳定的目的。过度转向避免过度转向的原理a）过度转向b）ESP避免过度转向ESP的工作ESP主要部件的结构和工作原理转向盘转角传感器的作用是检测转向盘的转动方向、转动角速度和转动角度，以便ECU根据转向盘转角的大小和转角变化速率来识别驾驶员的驾驶意图，确定车辆的预期行驶方向。右图示为各向异性磁阻（AMR）式转向盘转角传感器，转向轴带动传动齿轮1转动，齿轮1驱动两个齿数不等（差一个齿）的测量齿轮2转动，两个驱动齿轮中有磁铁3，磁铁上方有各向异性磁阻传感器5及集成电路4，当转向盘转动时，带动驱动齿轮2中的磁铁3转动，各向异性磁阻传感器5中的磁场变化，使磁阻传感器的电阻变化，电阻的变化即反映了测量齿轮的位置，也就反映了转向盘的旋转角度。由于两个测量齿轮的齿数不同，其转速不同，故产生的信号的相位不同，因此可以判断转向盘的转动方向。转向盘转角传感器的结构1-传动齿轮2-测量齿轮3-磁铁4-集成电路5-各向异性磁阻传感器1．转向盘转角传感器方向盘转角传感器G85

利用光栅原理测量角度。传感器构成如下：-a光源；-b编码盘；-c+d光学传感器；-e整圈计数器我们将结构简化一下，如左图：带孔模板1和模板2，光源在两板之间，光学传感器在两板之外。我们将结构简化一下，如左图：带孔模板1和模板2，光源在两板之间，光学传感器在两板之外。光束通过孔隙照到传感器上，产生电压信号。如果光线被挡住，电压消失。

移动模板产生2个不同的电压序列。其中一个模板因孔隙间隔一致，产生的电压信号也是规则信号。另一块模板因不规则间隙生成不规则信号。比较2个信号，系统可以计算出模板移动的距离。由不规则板确定运动的起始点。2.横摆角速度传感器定义：横摆角速度传感器也称横摆率传感器、偏航率传感器、陀螺仪等，其作用是检测车辆绕其垂直轴转动的角速度，以便ECU根据横摆角速度信号和侧向加速度等信号判断车辆的实际行驶方向。横摆角速度传感器G202结构原理：其基本工作原理简化成左图双调节叉结构，1激励叉，1测量叉双叉经过匹配，使得激励叉在11千赫时共振，而测量叉在11.33千赫时产生共振，向双叉施加11千赫的交变电压，在激励叉上发生共振，而测量叉上不出现。发生共振的调节叉对于外力的反应，要比没有发生共振的调节叉运动响应慢。这意味着，车辆的角加速度使得测量叉与车辆同步运动，而共振叉滞后于车辆的运动。结果，双叉发生扭曲。摇摆的结果：是改变了叉上的电荷分配，传感器感知此信号并将其传递给控制单元。

侧向加速度传感器（霍尔式）如果传感器受到侧向加速度a的作用，传感器的弹簧—质量系统将离开其静止位置而偏移，偏移程度与加速度的大小有关。运动的磁铁在霍尔元件中产生霍尔电压UH，经信号处理电路处理后输出能够反映加速度大小的信号电压。阻尼板4的功用是产生感应涡流IW，其磁场与永久磁铁磁场相互作用衰减片状弹簧3的振动。1-霍尔传感器2-永久磁铁3-片状弹簧4-阻尼板5-IW涡流（产生阻尼）UH-霍尔电压U0-电源电压Φ-磁场a-检测的侧向加速度侧向加速度传感器(电容式)按电容器原理工作：两个串联电容，中间极片可在作用力下运动。电容可吸收一定量电荷。只要没有侧向力作用在中间极片上，则两电容间隙保持恒定，电容相等。中间电极在侧向力作用下，其中一个电容间隙增加，另一个减小，串联电容值也随之改变。最终，电荷的改变决定了侧向力的大小和方向。1-液压调节器总成2-液压泵3-蓄能器4-制动钳5-制动主缸6-进油阀7-出油阀8-隔离阀9-起动阀A-常规制动液流B-停止的制动液流C-液压泵产生的制动液流D-踏下制动踏板M-电动机执行器

ESP的执行器通常与ABS和ASR的执行器组合在一起，下图为典型的ABS/ASR/ESP执行器的液