ESP工作原理課件

1、-淺談淺談 電子穩(wěn)定系統(tǒng)電子穩(wěn)定系統(tǒng)知識回顧ABS是防止制動過程中的車輪抱死、保是防止制動過程中的車輪抱死、保持方向穩(wěn)定性和操縱性并能縮短制動距持方向穩(wěn)定性和操縱性并能縮短制動距離的裝置。離的裝置。ARS是在是在ABS基礎(chǔ)上拓展的一種汽車安全裝置基礎(chǔ)上拓展的一種汽車安全裝置，它能防止汽車在起步或加速時驅(qū)動輪打滑導(dǎo)，它能防止汽車在起步或加速時驅(qū)動輪打滑導(dǎo)致甩尾和方向失控。致甩尾和方向失控。一、ESP電子穩(wěn)定系統(tǒng)概念二、ESP的功能三、ESP的特點五、ESP的組成六、ESP的工作過程和原理()一、ESP電子穩(wěn)定系統(tǒng)概念 ESP是電子穩(wěn)定程序(Electronic Stability Program

2、me)的簡稱。屬于車輛的主動安全，人們也可稱之為動態(tài)駕駛控制系統(tǒng)。ESP以ABS制動防抱死系統(tǒng)與ASR牽引力控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，增加方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、側(cè)向加速度傳感器等信息，通過對車輪制動器和發(fā)動機動力的控制，實現(xiàn)對側(cè)滑的糾正。因此，ESP整合了ABS和ASR的功能，并大大拓展了其功能范圍。 美國國家公路交通安全管理局 (NHTSA) 的一項報告稱，在配備了 ESP的車輛中，客車單車碰撞事故減少30%，而轎車致命的單車碰撞事故也減少30%。就運動型多用途車而言，該事故下降率甚至更高，單車碰撞事故減少67%，而致命事故則減少63% 不同車型叫法不同不同車型叫法不同 日產(chǎn)車輛動態(tài)控制系統(tǒng)（Vehicl

3、e Dynamic Control 簡稱VDC） 豐田車輛穩(wěn)定控制系統(tǒng)（Vehicle Stability Control 簡稱VSC） 本田車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)（Vehicle Stability Assist Control 簡稱VSA 寶馬動態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)（Dynamic Stability Control 簡稱DSC） 沃爾沃動態(tài)穩(wěn)定循跡控制系統(tǒng)（Dynamic Stability Tracing Control，簡稱DSTC） 二、ESP的功能 ESP能保證在轉(zhuǎn)向狀態(tài)下車輛的穩(wěn)定性(橫向)，避免車輛產(chǎn)生側(cè)滑。ESP能以25次秒的頻率對駕駛員的行駛意圖和實際行駛情況進行檢測，在轉(zhuǎn)向狀態(tài)下

4、，能自動根據(jù)車輛的狀態(tài)，有針對性地單獨制動各個車輪，或控制發(fā)動機、自動變速器的狀態(tài)使車輛保持穩(wěn)定行駛。三、ESP電子穩(wěn)定系統(tǒng)具有以下三個特點： 1 、實時監(jiān)控：ESP能夠?qū)崟r監(jiān)控駕駛者的操控動作、路面反應(yīng)以及車輛行駛狀態(tài)，并不斷向發(fā)動機和制動系統(tǒng)發(fā)出指令。2、主動干預(yù)：ABS等安全技術(shù)主要是對駕駛者的動作起干預(yù)作用，但不能調(diào)控發(fā)動機。而ESP則可以主動調(diào)控發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和每個車 輪的驅(qū)動力和制動力。3、預(yù)先提醒：當(dāng)駕駛者操作不當(dāng)或路面異常時，ESP會用警告燈警示駕駛者 四、ESP的組成1、傳感器 ：方向盤轉(zhuǎn)角傳感器（監(jiān)測方向盤的轉(zhuǎn)向角度）、車輪傳感器 、橫擺角速度傳感器（車輛繞其縱軸的旋轉(zhuǎn)角度

5、） 、側(cè)向加速度傳感器（車輪側(cè)向滑移量） 、制動壓力傳感器2、ECU3 、執(zhí)行器ESP組成結(jié)構(gòu)分布1、帶有ECU液壓調(diào)節(jié)器2、輪速傳感器3、轉(zhuǎn)角傳感器4、側(cè)向加速度傳感器和橫擺角速度傳感器5、與發(fā)動機管理系統(tǒng)的通信ESP工作原理與工作過程 在汽車行駛過程中，方向盤轉(zhuǎn)角傳感器監(jiān)測駕駛者轉(zhuǎn)彎方向和角度，車速傳感器監(jiān)測車速、節(jié)氣門開度，制動主缸壓力傳感器監(jiān)測制動力，而側(cè)向加速度傳感器和橫擺角速度傳感器則監(jiān)測汽車的橫擺和側(cè)傾速度。ECU根據(jù)這些信息，通過計算后判斷汽車要正常安全行駛和駕駛者操縱汽車意圖的差距，然后由ECU發(fā)出指令，調(diào)整發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和車輪上的制動力，如果實際行駛軌跡與期望的行駛軌跡發(fā)生偏

6、差，則ESP系統(tǒng)自動控制對某一車輪施加制動，從而修正汽車的過度轉(zhuǎn)向或不足轉(zhuǎn)向，以避免汽車打滑、轉(zhuǎn)向過度、轉(zhuǎn)向不足和抱死，從而保證汽車的行駛安全。ESP在對危急駕駛情況作出反應(yīng)前，必須獲得兩個問題的應(yīng)答：在對危急駕駛情況作出反應(yīng)前，必須獲得兩個問題的應(yīng)答：從方向盤角度傳感器（1）和輪速傳感器（2）得到a問題答案。a、駕駛者想操縱車駛向哪里？b、車輛實際駛向哪里？從橫擺率傳感器（3）和側(cè)向加速度傳感器（4）得到b問題答案。ESP控制單元進行比較ab車輛出現(xiàn)危急行駛狀況，需要ESP進行控制調(diào)整。a=b車輛行駛情況正常、當(dāng)車輛出現(xiàn)不足轉(zhuǎn)向，通過對內(nèi)弧線后部車輪施加相應(yīng)的制動，并對發(fā)動機和變速箱管理系統(tǒng)

7、施加控制，ESP可以阻止車輛向外駛出彎道。、當(dāng)車輛出現(xiàn)過度轉(zhuǎn)向，通過對外弧線前部車輪施加相應(yīng)的制動，并對發(fā)動機和變速箱管理系統(tǒng)施加控制，ESP可以阻止車輛向內(nèi)滑移。ESP動作程序ESP典型工作工況1. 躲避前方突然出現(xiàn)的障礙物 緊急制動，猛打方向盤，車輛有轉(zhuǎn)向不足傾向。ESP工作，增加左后輪制動壓力，車輛按照轉(zhuǎn)向意圖行駛。恢復(fù)正常的行駛路線，車輛有轉(zhuǎn)向過度的傾向，在左前輪施加制動力。車輛保持穩(wěn)定。2在急轉(zhuǎn)彎車道上高速行駛 車輛有甩尾傾向。自動在右前輪上施加制動力。 車輛保持穩(wěn)定。 車輛有甩尾傾向。自動在左前輪上施加制動力。 車輛保持穩(wěn)定。3在地面附著力不同路面行駛 車輛表現(xiàn)出轉(zhuǎn)向不足的趨勢，即

8、將跑偏。ESP發(fā)揮作用，增加后右輪制動力的同時，降低發(fā)動機輸出扭矩。從濕滑路面駛?cè)敫稍锫范?，車輛保持穩(wěn)定。713141512111098561主缸2壓力傳感器3預(yù)壓泵4液壓控制單元5，6液壓油路7吸入閥8限壓閥9阻尼器lO回油泵11回流單向閥12蓄能器13增壓閥14減壓閥15輪缸1、為了提高響應(yīng)速度,汽車ESP控制系統(tǒng)的液壓調(diào)節(jié)器比ABS/ASR液壓調(diào)節(jié)器多了預(yù)壓泵（Precharg e Pump,PCP)和壓力生成器( Pressure Generato r Assembly,PGA)。2、汽車ESP控制系統(tǒng)的液壓調(diào)節(jié)器要求在駕駛員沒有踩制動踏板時也要產(chǎn)生足夠的輪缸壓力,因此,在ABS液壓調(diào)

9、節(jié)器的基礎(chǔ)上又增加了兩種控制電磁閥( VLV 和USV) 當(dāng)VLV 和USV 均斷電的情況下,在PCP未啟動時EV閥前端的壓力就是由駕駛員通過踩制動踏板產(chǎn)生的。當(dāng)VLV和USV均通電時,VLV與主油路連,USV切斷與主油路通路,此時回油泵RFP啟動,使得制動管路產(chǎn)生汽車穩(wěn)定性控制所需要的壓力。 增壓保壓減壓液壓控制系統(tǒng)的工作原理如下：在系統(tǒng)進入ESP工作模式后，限壓閥8立刻從常通狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橄迚籂顟B(tài)，吸入閥7打開，制動液在預(yù)壓泵3的作用下通過吸人閥7、回油泵10進入阻尼器9，在此減弱了油壓脈動后通過增壓閥13進入輪缸15，推動輪缸15中的活塞，壓緊摩擦片進行制動；當(dāng)制動達(dá)到一定強度時，增壓閥13

10、和吸入閥7關(guān)閉，減壓閥14打開，輪缸15中的高壓制動液通過減壓閥14進入蓄能器12，此時的蓄能器12成為了下一次增壓的油源；在新的增壓過程中，制動液在回油泵10的作用下，從蓄能器12出發(fā)通過阻尼器9，增壓閥13再次進入輪缸15。如此的增減壓循環(huán)直至系統(tǒng)退出ESP模式。ABSABS系統(tǒng)防止制動時車輪出現(xiàn)抱死，使車輛具有方向性和穩(wěn)定性，并縮短制動距離。EBD-Electronic Brake Pressure DistributionEBD 系統(tǒng)是防止ABS起作用以前，或者由于特定的故障導(dǎo)致ABS失效后，后輪出現(xiàn)過度制動。EDL-Electronic Differential Lock兩驅(qū)動輪在附

11、著系數(shù)不同的路面上，出現(xiàn)單側(cè)車輪打滑時，制動打滑車輪。TCS-Traction Control System通過發(fā)動機管理系統(tǒng)干預(yù)及制動車輪，防止驅(qū)動輪打滑。例如在沙石及冰面上。ESP- 通過有選擇性的分缸制動及發(fā)動機管理系統(tǒng)干預(yù)，防止車輛滑移。 EBC-Engine Braking Control防止在發(fā)動機制動時（突然收油門踏板或掛入低檔）出現(xiàn)驅(qū)動輪抱死。 ESP裝備ESP的車型，將同時具有TCS （ASR)、EDL、ABS功能裝備TCS的車型，將同時具有EDL、ABS功能汽車技術(shù)進步的一個主要任務(wù)就是提高主動安全性以避免發(fā)生事故，并充分發(fā)揮車輛的動力性能。ABS/TCS系統(tǒng)就是要防止在車

12、輛加速或制動時出現(xiàn)我們所不期望的縱向滑移。而Electronic Dynamic Control /ESP就是要控制橫向滑移。他是各種工況下的一個主動安全系統(tǒng)，處理各種異常情況，減輕駕駛員的精神緊張及身體疲勞。!只要只要 ESP識別出駕駛員的輸入與車輛的實際運動不一識別出駕駛員的輸入與車輛的實際運動不一致，它就馬上通過有選擇的制動致，它就馬上通過有選擇的制動/發(fā)動機干預(yù)來穩(wěn)定車發(fā)動機干預(yù)來穩(wěn)定車輛。輛。ESP首先通過方向盤轉(zhuǎn)角傳感器及各車輪轉(zhuǎn)速傳感器識別駕駛員轉(zhuǎn)彎方向（駕駛員意愿）a圖ESP通過橫擺角速度傳感器（英文原稱為yaw rate sensor ）,識別車輛繞垂直于地面軸線方向的旋轉(zhuǎn)角

13、度及側(cè)向加速度傳感器識別車輛實際運動方向 b圖若ab,ESP判定為出現(xiàn)不足轉(zhuǎn)向，若ab,ESP判定為出現(xiàn)過度轉(zhuǎn)向，控制單元功能：-控制ESP，ABS,EDL,TCS,EBD及EBC-連續(xù)監(jiān)控所有電氣部件-支持自診斷打開點火開關(guān)后，控制單元將做自測試。所有的電器連接都將被連續(xù)監(jiān)控，并周期性檢查電磁閥功能。方向盤轉(zhuǎn)角傳感器G85安裝位置：轉(zhuǎn)向柱上，轉(zhuǎn)向開關(guān)與方向盤之間，與安全氣囊時鐘彈簧集成為一體。任務(wù)：向帶有EDL/TCS/ESP的ABS控制單元傳遞方向盤轉(zhuǎn)角信號。測量范圍為+-720度，4圈測量精度：1.5度分辨速度：1-2000度/秒失效影響：系統(tǒng)將不能識別車輛的預(yù)期行駛方向（駕駛員意愿），

14、導(dǎo)致ESP不起作用方向盤轉(zhuǎn)角傳感器G85自診斷：更換控制單元或傳感器后，需重新標(biāo)定零點。標(biāo)定方法及工作參數(shù)見自診斷部分。電路連接：G85是ESP系統(tǒng)中唯一一個直接由CANbus向控制單元傳遞信號的傳感器。打開點火開關(guān)后，方向盤被轉(zhuǎn)動4.5度(相當(dāng)于1.5cm),傳感器進行初始化。拆裝注意事項：安裝時，要保證G85在正中位置，觀察孔內(nèi)黃色標(biāo)記可見；進行標(biāo)定；方向盤轉(zhuǎn)角傳感器G85結(jié)構(gòu)原理利用光柵原理測量角度。傳感器構(gòu)成如下：-a 光源；-b 編碼盤；-c+d光學(xué)傳感器；-e整圈計數(shù)器我們將結(jié)構(gòu)簡化一下，如左圖：帶孔模板1和模板2，光源在兩板之間，光學(xué)傳感器在兩板之外。光束通過孔隙照到傳感器上，產(chǎn)

15、生電壓信號。如果光線被擋住，電壓消失。移動模板產(chǎn)生2個不同的電壓序列。其中一個模板因孔隙間隔一致，產(chǎn)生的電壓信號也是規(guī)則信號。另一塊模板因不規(guī)則間隙生成不規(guī)則信號。比較2個信號，系統(tǒng)可以計算出模板移動的距離。由不規(guī)則板確定運動的起始點。方向盤轉(zhuǎn)角傳感器G85側(cè)向加速度傳感器G200安裝位置：轉(zhuǎn)向柱下方偏右側(cè)，與橫擺角速度傳感器一體。任務(wù)：確定側(cè)向力失效影響：沒有G200信號，無法識別車輛狀態(tài)，ESP失效測量精度：1.2V/g測量范圍：+-1.7g(加速度）信號：0-2.5V側(cè)向加速度傳感器G200結(jié)構(gòu)原理按電容器原理工作：兩個串聯(lián)電容，中間極片可在作用力下運動。電容可吸收一定量電荷。只要沒有側(cè)

16、向力作用在中間極片上，則兩電容間隙保持恒定，電容相等。中間電極在側(cè)向力作用下，其中一個電容間隙增加，另一個減小，串聯(lián)電容值也隨之改變。最終，電荷的改變決定了側(cè)向力的大小和方向。橫擺角速度傳感器G202安裝位置：轉(zhuǎn)向柱下方偏右側(cè)，與側(cè)向加速度傳感器一體。任務(wù)：G202感知作用在車輛上的扭矩，識別車輛圍繞垂直于地面軸線方向的旋轉(zhuǎn)運動。失效影響：沒有此信號，控制單元不能識別車輛是否發(fā)生轉(zhuǎn)向，ESP功能失效。結(jié)構(gòu)原理其基本工作原理簡化成左圖雙調(diào)節(jié)叉結(jié)構(gòu)，1激勵叉，1測量叉雙叉經(jīng)過匹配，使得激勵叉在11千赫時共振，而測量叉在11.33千赫時產(chǎn)生共振，向雙叉施加11千赫的交變電壓，在激勵叉上發(fā)生共振，而測

17、量叉上不出現(xiàn)。發(fā)生共振的調(diào)節(jié)叉對于外力的反應(yīng)，要比沒有發(fā)生共振的調(diào)節(jié)叉運動響應(yīng)慢。橫擺角速度傳感器G202這意味著，車輛的角加速度使得測量叉與車輛同步運動，而共振叉滯后于車輛的運動。結(jié)果，雙叉發(fā)生扭曲。搖擺的結(jié)果是改變了叉上的電荷分配，傳感器感知此信號并將其傳遞給控制單元。橫擺角速度傳感器G202縱向加速度傳感器G249注：只在4驅(qū)車上安裝此傳感器。對于單軸驅(qū)動車輛，系統(tǒng)通過計算制動壓力、車輪轉(zhuǎn)速信號以及發(fā)動機管理系統(tǒng)信息，得出縱向加速度。此開關(guān)安裝在儀表板上。按此開關(guān)可關(guān)閉ESP/TCS功能，并由儀表上的警告燈指示出來。再次按壓此開關(guān)可重新激活TCS/ESP功能如果司機忘記重新激活TCS/E

18、SP，再次啟動發(fā)動機后系統(tǒng)可被重新激活。TCS/ESP開關(guān)E256下列情況下，有必要關(guān)閉ESP-在積雪路面或松軟路面上，讓車輪自由轉(zhuǎn)動，前后移動車輛。-安裝了防滑鏈的車輛-在測功機上檢測車輛ESP正在介入時，系統(tǒng)將無法被關(guān)閉。E256失效，ESP將不起作用制動壓力傳感器 G201安裝位置：在主缸上為最大限度的保證安全，有些系統(tǒng)采用了2個傳感器（雙重保障，實際1個就夠用，本車采用1個）功能：計算制動力，控制預(yù)壓力信號失效影響：ESP功能不起作用。最大測量值：170bar最大能量消耗：10mA 5V制動壓力傳感器 G201結(jié)構(gòu)原理：兩傳感器都是電容型傳感器.為便于說明，我們用簡化的電容來說明如何感知制動壓力。電容大小C由兩極間間隙決定（其它因素不變），它可吸收一定量電荷。其中一個電極被固定，另一個可在壓力作用下移動。制動壓力傳感器 G201當(dāng)壓力作用在可移動電極上時，兩極間間隙變小，電容增大。壓力降低時，電極間隙增大，電容減小。通過電容變化，指示壓力變化。制動壓力傳感器 G201車輪轉(zhuǎn)速傳感器G44-