ESP电子稳定系统详解

1、esp esp 电子稳定系统电子稳定系统 esp电子稳定系统电子稳定系统 1 esp概述 2 esp的工作原理 3 esp的结构 4 esp的实际应用 5 esp的未来发展 6 esp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

2、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)。 1 esp概述概述 1 esp概述概述 1.2牵引力控制系统(tcs) 牵引力控制系统（traction control systemtcs),又称为 驱动防滑控制系统（anti slip regulationasr）, 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

3、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。 1 esp概述概述 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

4、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。 1 esp概述概述 1.4 esp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。 2 esp工作原理工作原理 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：在对危急驾驶情况作出反应前，必须获得两个问

5、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 ab 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。 2 esp工作原理工作原理 1、车辆处于控

6、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。 2 esp工作原理工作原理 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。 2 esp工作原理工作原理 无esp 有esp 3 esp 调节过程 2 esp工作原理工作原理 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。 无无espesp行驶行驶状况状况 2 esp工作原理工作原理 有有es

7、pesp行驶状况行驶状况 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。 2 esp工作原理工作原理 有有espesp行驶状况行驶状况 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。 2 esp工作原理工作原理 有有espesp行驶状况行驶状况 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

8、制前桥侧向力的 形成（摩擦圆）。 2 esp工作原理工作原理 有有espesp行驶状况行驶状况 4、车辆的不稳定 状态得到校正后， esp就结束了其调 节工作。 2 esp工作原理工作原理 工作过程工作过程车辆转向车辆转向行驶状态行驶状态受制动车轮受制动车轮目 的目 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结束调整工作 4 综合控制

9、过程实例 3 esp的结构的结构 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 1 esp1 esp系统组成图系统组成图 3 esp的结构的结构 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g20

10、0 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1 n225 出油阀 n100,n102,n135,n136 行驶动态控制阀2 n226 行驶动态控制高压阀2 n228 行驶动态控制高压阀1 n227 abs警报灯k47 制动系统警报灯k118 asr/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 传感器传感器 执行元件执行元件 3 esp的结构的结构 功能功能 按下该

11、按钮，esp功能关闭。通过再次按该按钮， esp功能重新激活。重新启动发动机该系统也可自 动激活。当esp调整工作正在进行或在超过一定的 车速，系统将不能被关闭。 工作模式工作模式 1、为从深雪或松软地面前后摆动驶出,有意让驱动 轮打滑以摆脱被陷状态；.2、带防滑链行驶；3、在 车辆处于功率测试状态下行驶 信号中断影响信号中断影响 出现故障后esp无法关闭，组合仪表上的esp警报灯 有警报显示。 自诊断自诊断该按钮故障无法通过自诊断检查发现 电路电路 （1）asr/esp按钮开关 2 传感器 3 esp的结构的结构 工作原理工作原理角度的测量依据光栅原理 结构和功能结构和功能 g85位于转向灯

12、开关和方向盘之间。向控制单元传送 方向盘转动角度，测量的角度为正负540度,对应方 向盘转3圈。 信号中断影响信号中断影响无该传感信号车辆无法确定行驶方向，esp失效。 自诊断自诊断 1、传感器无信号 2、错误设定 3、机械错误 4、电 子故障 5、不可靠信号 电路电路 （3）转向盘转向角传 感器 3 esp的结构的结构 侧向加速度传感器横摆率传感器 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 3 esp的结构的结构 （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

13、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。 3 esp的结构的结构 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 3 esp的结构

14、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。 3 esp的结构的结构 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， e

15、cu也接管了系统所 有电气和电子的控制 职能。 3 电控单元（ecu） 3 esp的结构的结构 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。 3 esp的结构的结构 （2）ebd（电子制动力分配系统） e

16、bd又名ebfd，全称为：“electrontc brake- force distribution：，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。 3 esp的结构的结构 （3）

17、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。 3 esp的结构的结构 （5）asr

18、（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

19、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。 3 esp的结构的结构 （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-bre

20、ms-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的结构的结构 制动压力 制动灯 车轮转速 偏航角 侧向加速度 方向盘转角 液压单元 车辆 司机 传动器 电子控制单元 发动机管理系统 油门踏板 警告信息系统 5 esp的控制框图 4 esp的实际应用的实际应用 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

21、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ece r13h、fmvss 126甚 至gtr no.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。 4 esp的实际应用的实际应用 常见品牌车辆稳常见品牌车辆稳 定系统定系统 名称应用品牌 esp奥迪、大众、铃木、菲亚特、克莱斯勒、奔驰、标致、雪铁 龙、福特（国产）等 vsa本田、讴歌 vdc日产、英菲尼迪、斯巴鲁 dsc宝马、捷豹、路虎、马自达、mi

22、ni等 vsc丰田锐志 vdim丰田（皇冠）、雷克萨斯 esc通用（国产车型） stabilitrak通用（进口车型） advancetrac福特锐界 4 esp的实际应用的实际应用 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（electronic stability control）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。 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

23、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。 4 esp的实际应用的实际应用 vsc的全称为vehicle stability control， 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

24、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。 4 esp的实际应用的实际应用 4 esp的实际应用的实际应用 vsa是vehicle stability assist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。 4 esp的实际应用的

25、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。 4 esp的实际应用的实际应用 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

26、不足， psm会对车轮进行选择性制 动，以使车辆恢复稳定。 4 esp的实际应用的实际应用 vdim是vehicle dynamics integrated management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。 4 esp的实际应用的实际应用 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

27、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。 4 esp的实际应用的实际应用 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。 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

28、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。 5 esp的未来发展的未来发展 5 esp的未来发展的未来发展 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

29、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。 5 esp的未来发展的未来发展 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。 5 esp的未来发展的未来发展 5 esp的未来发展的未来发展 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