课件3-电子稳定控制系统转向角控制ESC(ESP)

1、课件3-电子稳定控制系统ESC（转向角控制ESP） （修订稿）目录：一、概述二、发展历程三、功能作用四、工作原理五、工作过程六、设置装置七、安装情况一、概述电子稳定控制系统（ElectronicStabilityControl，简称ESC），与”电子稳定程序”（ElectronicStabilityProgram英文缩写ESP）等，车型不同，其缩写有所不同。沃尔沃称其为DSTC，宝马称其为DSC，丰田凌志称其为VSC，其原理和作用基本相同。是一种辅助驾驶者控制车辆的主动安全技术，它能自动对车身的不稳定性进行矫正，有助于防止事故的发生。它通过对从各传感器传来的车辆行驶状态信息进行分析来判断驾驶者

2、行驶方向的意图，在车辆开始偏离道路时，系统启动干预措施，对一个或多个车轮实施制动力，减少发动机气门的干预，将车辆引导回正确路线，保持最佳的稳定性，在转向过度或转向不足的情形下效果更加明显。电子稳定控制系统是防抱死制动系统功能的延伸。它能防止车辆在转弯时发生侧滑或车身旋转。电子稳定控制系统控制防抱死制动系统和发动机的动力输出，即使驾驶员入弯过快或由于路况原因导致车辆进行急转弯，电子稳定控制系统仍能保证车辆沿预定方向行驶。电子稳定控制系统拥有三大特点：(1)实时监控：该系统能够实时监控驾驶者的操控动作(转向、制动和油门等)、路面信息、汽车运动状态，并不断向发动机和制动系统发出指令。(2)主动干预：

3、ABS等安全技术主要是对驾驶者的动作起干预作用，但不能调控发动机。该系统则可以通过主动调控发动机节气门，以调整发动机的转速，并调整每个轮子的驱动力和制动力，来修正汽车的过度转向和转向不足。(3)事先提醒：当驾驶者操作不当或路面异常时，该系统会用指示灯警示驾驶者。二、发展历程起源是来自1987年由 HYPERLINK /view/70658.htm t _blank Mercedes-Benz与 HYPERLINK /view/10841.htm t _blank BMW共同发明的牵引控制系统，主要是在加速时利用个别轮胎的煞车来控制牵引力。1992年 HYPERLINK /view/10841.

4、htm t _blank BMW与Robert Bosch GmbH及Continental Automotive Systems发展了降低引擎扭力避免失控的系统，而 HYPERLINK /view/70658.htm t _blank Mercedes-Benz则与Robert Bosch GmbH共同发展ESP的系统来控制侧边打滑。为使读者了解行车安全技术的发展程度，我们以上文中提到的制动盘擦拭（BDW）技术为例来说明，该项技术通过短暂使用制动器，能在驾驶员毫无察觉的情况下将飞溅到制动盘上的水分去除干净。与制动盘擦拭技术相关的电子稳定控制系统控制单元的输入参数有挡风玻璃雨刷信号，环境温度传

5、感器信号和雨水传感器信号，这表明电子稳定控制系统给这项新技术的应用提供了可能。目前各个汽车生产厂商正在装备各种类型的电子稳定控制系统，并以不同的名称推向市场。比如奥迪，梅赛德斯和大众汽车厂将他们的电子稳定控制系统称为电子稳定程序（ESP）控制系统，宝马和捷豹汽车厂则使用动力稳定控制（DSC）来命名，雷克萨斯和丰田汽车厂采用车辆稳定控制（VSC）和车辆动态集成管理（VDIM）的名称，卡迪莱克使用“StabiliTrak”来命名，沃尔沃汽车则用动力稳定和驱动控制（DSTC）来称呼。为了名称的统一和叙述的清晰简洁，我们在本文中采用电子稳定控制（ESC）这个术语来代替各种名称。三、功能作用电子稳定控制

6、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。 电子稳定控制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）

7、等组成。控制单元通过这些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。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。ESP被多家世界著名的汽车厂商和研究机构称之为“能拯救生命的ESP”， HYPERLINK /vi

8、ew/3762.htm t _blank 德国的一项研究表明：25%造成严重伤害的交通事故和60%引起死亡的交通事故都是因为车辆侧滑所致。而装配有电子稳定程序ESP的车辆情况就不同了：ESP对过度转向或不足转向特别敏感，能够迅速识别出这种危险情况并且反应快如闪电，精确地干预制动方式，使车辆安全地行驶在正确的轨迹上并防止车辆侧滑。所以，和只有ABS+ASR配置的汽车相比，ESP不只是在事故发生时为驾乘人员提供保护，而且是有效地避免了事故的发生。四、工作原理电子稳定系统如何工作我们先来了解一下电子稳定系统是如何工作来保持行车稳定控制的。没有安装电子稳定系统的车辆只能依靠车辆的常规悬架、轮胎质量和驾

9、驶员的驾驶技术来完成转弯操作，而装备有电子稳定系统的车辆则会在行车状态发生异常时向驾驶员提供帮助。就电子稳定控制系统而言，当驾驶员一开始转动方向盘，电子稳定控制系统的控制单元即通过转向角度传感器获知车辆行驶方向和弯道的急缓程度。电子稳定控制系统还使用其他传感器的输入信号，比如实际横摆率和目标横摆率信号来做出判定。如果控制单元感知到实际横摆率超过目标横摆率，电子稳定控制系统将立即发挥作用，使车辆保持稳定行驶。电子稳定控制系统是如何帮助驾驶员控制车辆通过弯道的。电子稳定控制系统能对单个车轮进行制动来控制车辆。没有装备电子稳定控制系统的车辆和装备有ABS和电子稳定控制系统的车辆之间的差别。ABS系统

10、在直路行驶制动时工作正常，但无法在车辆转弯时保持行驶方向的稳定。没有装备电子稳定控制系统的驾驶员驾车抵达弯道后进行转弯操作，在第一个弯道处，车辆顺利完成转弯，但在进入第二个弯道时，反向转向产生作用，导致车辆失控滑出。这种情况只是可能性的一种。如果车辆驶入弯道的速度过快，驾驶员很可能在最后时刻采取制动，这就会导致另外一种情况的发生。如果车辆无法完成转弯，则会导致转向不足，车辆会冲入另一条车道。但对于装备了电子稳定控制系统的车辆，结果就完全不一样了。装备电子稳定控制系统的车辆的控制单元利用传感器传送的输入信号来判定车辆在特定情况下的控制能力。有一点需要着重说明，电子稳定控制系统不能感知轮胎是否磨平

11、，悬架部件是否磨损或制动功能是否不良等情况，它只能假定车辆的各个部件都是处于最佳状态的。在这种情况下，电子稳定控制系统的控制单元判定车辆行驶状况超出车辆的正常控制能力后，即发出指令让电子稳定控制系统发挥作用。电子稳定控制系统的控制单元会命令左前轮制动器进行制动，使驾驶员在转弯时能对车辆和转弯方向实施有效的控制。电子稳定控制系统继续作用，指令右前轮制动器进行制动，从而避免车辆在右-左转弯时发生转向不足，从中清楚的看出和没有装备电子稳定控制系统的汽车相比而言，装备电子稳定控制系统的汽车在安全控制车辆方面表现出的巨大优势。现在来比较一下只装备ABS而没有装备电子稳定控制系统的车辆和装备有ABS和电子

12、稳定控制系统的车辆之间表现出哪些不同。电子稳定控制系统略微释放了左前轮制动压力，帮助车辆和驾驶员控制制动，接着电子稳定控制系统继续发挥作用，释放了右前轮制动压力，从而避免车身后部发生侧滑。还有一点要注意，装备有ABS和电子稳定控制系统的车辆制动距离更短。目前考虑采用的防碰撞新技术有很多，电子稳定控制技术只是其中之一。读者也许看到过丰田公司推出的自调节或称自适应式定速巡航控制系统的广告，这种自适应定速巡航控制系统利用电子稳定控制系统来降低车速，可大家知道车道偏离（纠正）技术吗？在无限（INFINITI）轿车中就安装有这种车道偏离（纠正）系统，当该系统的前视摄影机判定驾驶员驾驶汽车时偏离正常行驶的

13、车道，导致车辆有插入左侧车道的倾向时，系统会指令电子稳定控制系统驱动右侧车轮制动器进行制动，产生与偏离方向相反的拉力，使车辆驶回到正确的车道中。电子稳定控制技术对提高行车安全的好处是毋庸置疑的。电子稳定控制系统的使用率一直在持续上升。最近的一份研究报告指出，在2008车型年款中，电子稳定控制系统在SUV（多功能运动型车辆）车型中的安装率达到96%，在轿车车型中的安装率达到83%，在皮卡车型中的安装率达到33%。如果维修人员还没有认识到这一趋势，最好认真考虑一下，做好维修电子稳定控制系统的必要准备工作。电子稳定控制系统的自诊断和失效保护功能电子稳定控制系统设计有非常强大的自诊断和失效保护功能。如

14、果系统发生故障，会立即向驾驶员告警提示。扫描工具可以对电子稳定系统进行检查。电子稳定控制系统具备各种不同的系统测试、功能测试和双向控制功能。比如对制动液压系统进行维修或更换制动卡钳、液压泵、电磁阀等部件后，就必须执行制动液压系统放气操作。有测试自动防滑系统（ASR）的功能选项，可测试变速器滑动操作。静态测试（static test）和脉冲盘测试（pulse-wheel test）可供维修人员在维修车间对电子稳定控制系统进行检测。转向角度初始化功能选项可以对转向角度传感器执行零点标定操作。更换电子稳定控制系统模块时要参照不同的编码。比如博世公司生产的电子稳定控制系统模块，可用在不同种类的车辆上，

15、功能也有所差异。这些不同的编码可以表明电子稳定控制模块是否能在指定的车辆上装用。电子稳定控制系统的未来（已经快要变成现实）电子稳定控制系统在设计和功能上将会越来越复杂，高速控制器局域网的使用可以使工程师将更多的功能设计到电子稳定控制系统中去。目前，许多防抱死制动系统，牵引力控制系统和电子稳定系统是各自独立工作的。将来的汽车将把所有的系统都集成到一个车辆稳定控制套件中。五、工作过程1、这车左转当车辆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

16、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（这事有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ESP也会控制某些车轮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。六、设置装置以博世公司（BOSCH）为例的电子稳定程序系统的组成部件：1、ESP-与电子控制单元集成在一起的压力控制单元2、轮速传感器3、转向角度传感器4、集成了加速度

17、传感器的横摆率传感器5、发动机管理电子控制单元兼通讯作用的功能模块等大多数电子稳定控制系统的设计都是相似的，只是各个零部件研发制造厂商、汽车制造厂商使用的名称不同。本例为BOSCH公司生产的标准的电子稳定程序（ESP）系统元件组成。下面介绍下典型电子稳定控制系统的各个组成元件，电子稳定系统包含有一套传统的防抱死制动系统部件，如安装在每个车轮上的轮速传感器，液压控制总成，液压泵等等，除了防抱死系统部件之外，电子稳定控制系统还包括有转向角度传感器，横摆率传感器、横向加速度传感器以及高性能控制软件，如果车辆行驶的方向与驾驶员要求的预定方向出现偏差，软件将做出判断。横摆率传感器和横向加速度传感器合成在

18、一体，一般安装在车辆的中央控制台区域。横向加速度传感器检测车辆横向方向的加速度和减速度，该传感器不但监测Y轴方向上的车辆运动的加速度和减速度，还监测X轴方向上的侧向推力。横摆率传感器监测车辆绕垂直轴线，即Z轴的运动。转向角度传感器，负责监测转向方向，转向角度和方向盘转动速度，目前使用的转向角度传感器有两种类型，一种是光学式转向角度传感器，一种是磁阻式（MRE）转向角度传感器，光学式转向角度传感器使用一个带有沟槽的圆盘，发光二极管和光电晶体管来监测转向运动。磁阻式转向角度传感器则利用两个齿轮来探测转向运动，齿轮转动导致传感器磁场发生变化，从而导致传感器电阻产生变动。这两种传感器的使用目的是一致的

19、，即准确测量转向角度。一个典型的电子稳定控制系统除包含一套现有的防抱死制动系统部件外，还包括一个转向角度传感器、横摆率传感器和加速传感器来控制行车的稳定性。电子稳定控制系统也为其他创新技术的使用开辟了路径，比如液压制动辅助技术，驻车制动器减速控制技术，上坡防溜车控制技术，陡坡缓降控制技术，用于驾驶员辅助系统的减速控制技术，液压衰减补偿技术，后轮液压加力技术和制动盘擦拭技术等等。七、安装情况目前ESP安全包包含主动安全措施最全面的应属德国大众， HYPERLINK /view/47025.htm t _blank 大众汽车公司ESP主动 HYPERLINK /view/173312.htm t

20、_blank 安全系统包含了ABS、EBD、EDL、ASR 、MSR、CBC等全面的主动安全配置，集成众多主动安全措施为乘员提供了最为全方位的主动安全保障。这样的主动安全包相比单独运行的主动安全措施，有着互通有无、协同联动的优势。如果说ABS、EBD、EDL、ASR等等安全措施是独立作战的单位，那么ESP就是能够将其所有单位统一指挥、协同作战的集团军。这方面，一向严谨的德国汽车制造商就做得比较好，售价仅十几万的速腾也一样将ESP作为标配。除了速腾，大众汽车更是将ESP装备在了“甲壳虫”、Golf GTI、“辉腾”、“迈腾”、“途锐”等大众全系车上。同时，值得我们关注的是，与凯美瑞同级别的新上市

21、的迈腾，抛开高刚性车身不讲，光主被动安全配置就遥遥领先了。装备了ESP系统的车辆，在发生意外的时候，比一般车型在重伤率上能够降低25%，死亡率更是可以降低35%。厂商在宣传新车时经常拿配置大做文章， HYPERLINK /view/6814120.htm t _blank 比如倒车雷达，仿桃木内饰都经常被拿来当卖点。实际上这些东西并没有多大价值，一个倒车雷达在汽配城仅售几十元钱。倒是很多厂家少以汽车的辅助安全配置 HYPERLINK /view/2150661.htm t _blank 说事儿，因为这些配置成本较高，像ESP目前就没有几家厂商作为标配安装在车上，而这些配置才是真正关乎消费者利益

22、的配置。 HYPERLINK /view/2398.htm t _blank 美国将在2010年将ESP作为车辆的强制性配置， HYPERLINK /view/3622.htm t _blank 欧洲也正在研究这一问题。目前我国还没将这一问题提上议程，希望有关部门对这些最关键的安全问题也要重视起来。 ESP电子稳定程序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。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