现代汽车安全技术章主动安全VSD车辆稳定系统

..第2章3汽车主动安全技术

----VSC车辆稳定控制系统主讲：朱明高级技师、经济师,工程师高级技能专业教师汽车维修工高级考评员

ABS车型在原有装备基础上，又增加了车身稳定系统VSC(VDC,ESP,DSC,DSTC,ASC)车身稳定控制系统VSC车辆稳定控制系统车身稳定系统VSC(VDC,ESP,DSC,DSTC,ASC)1.车辆稳定性控制（防侧滑控制装置）（VSC—VehicleStabilityControl）（丰田汽车公司开发）2.车辆动态控制系统（VDC—VehicleDynamicsControlSystem），3.电子稳定化程序／电子稳定化控制程序系统（ESP—ElectronicStabilizationProgram/(control)Procedure）（由德国梅赛德斯—奔驰和波许公司联合开发）这些控制技术对车辆在所有的行驶状态下，尤其在车辆转弯时发生的车轮侧滑控制具有明显的优点。

ESP是英语单词ElectronicStabilityPrograme缩写。意为电子稳定程序,在大众、奥迪、奔驰车型上使用此简称。在其它车型上，相同或相近功用的系统采用了不同的名字。如：

DynamicStabilityControl (DSC)-BMW VehicleStabilityControl (VSC)-Toyota VehicleStabilityAssist (VSA)-Honda AutomaticStabilityManagementSystem DrivingDynamicControl车辆稳定控制系统是一个主动安全系统。它是建立在其它牵引控制系统之上的一个非独立的系统。车辆稳定控制系统ABSABS系统防止制动时车轮出现抱死，使车辆具有方向性和稳定性，并缩短制动距离。EBD-ElectronicBrakePressureDistributionEBD系统是防止ABS起作用以前，或者由于特定的故障导致ABS失效后，后轮出现过度制动。EDL-ElectronicDifferentialLock两驱动轮在附着系数不同的路面上，出现单侧车轮打滑时，制动打滑车轮。TCS-TractionControlSystem通过发动机管理系统干预及制动车轮，防止驱动轮打滑。例如在沙石及冰面上。ESP-ElectronicStabilityPrograme通过有选择性的分缸制动及发动机管理系统干预，防止车辆滑移。

EBC-EngineBrakingControl防止在发动机制动时（突然收油门踏板或挂入低档）出现驱动轮抱死。TCSEDL

ABS/EBDVSCVSC(ESP)包含TCS装备VSC(ESP)的车型，将同时具有TCS（ASR)、EDL、ABS功能装备TCS的车型，将同时具有EDL、ABS功能汽车技术进步的一个主要任务就是提高主动安全性以避免发生事故，并充分发挥车辆的动力性能。ABS/TCS系统就是要防止在车辆加速或制动时出现我们所不期望的纵向滑移。而ElectronicDynamicControl/ESP就是要控制横向滑移。他是各种工况下的一个主动安全系统，处理各种异常情况，减轻驾驶员的精神紧张及身体疲劳。!只要VSC(ESP)识别出驾驶员的输入与车辆的实际运动不一致，它就马上通过有选择的制动/发动机干预来稳定车辆。VSC(ESP)的工作VSC(ESP)的用途

VSC(ESP)系统的出现，极大地改善了汽车在行驶过程中的安全性和操纵性，特别是在路况很差，路面被雨水和冰雪覆盖时，VSC(ESP)控制系统在车辆行驶过程中，始终监测车的运动状态，尤其是与转向相关的运行状态，一旦出现不稳定的预兆，VSC(ESP)控制系统便实时予以修正，从而使汽车的行驶安全性大大提高，驾车人员感觉更灵活，更快捷，更安全。VSC(ESP)系统使汽车在极限状况下更容易操纵，它可以降低汽车突然转向时的危险，提高方向稳定性。VSC(ESP)系统可以辩识汽车的趋向，并且做出反应，它可在单个车轮上施加制动力，从而产生附加横摆调节力矩，帮助汽车回到正确的方向上来。

VSC(ESP)降低事故风险当不得不采取紧急避让动作时，也许弯道比预料的还要急拐，或者路面状况突然发生变化时。德国保险公司协会推荐所有尺寸规格的乘用车都将VSC(ESP)作为标准装置．

VSC(ESP)避免打滑德国保险公司协会通过对受调查事件碰撞之前情况的研究，显示25%导致严重人员伤害事故的车辆发生了打滑。VSC(ESP)极大地提高对车辆的操控机会。VSC(ESP)避免侧面面碰撞研究也证证实了碰碰撞死亡亡事故中中有60%因侧面碰碰撞所致致。VSC(ESP)意识到打打滑的危危险，并并在车道道上稳定定车辆，，因此能能帮助驾驾驶者保保持操纵纵，以避避免危险险。VSC(ESP)增强被动动驾驶安安全性德国保险险公司协协会事故故分析得得出结论论：装备备VSC(ESP)后发生打打滑的风风险很小小，车辆辆能够保保持循迹迹及前向向行驶。。如果安安装了VSC(ESP)的车辆发发生了碰碰撞事故故，它常常常也是是由车辆辆前端吸吸能区的的溃变来来吸收碰碰撞能量量，而不不是自身身安全防防护措施施较少的的车身侧侧面（车车辆发生生打滑碰碰撞时，，所有的的冲击能能量都集集中在车车身侧面面上了））。VSC(ESP)因此能大大大降低低碰撞风风险和保保障车内内乘员的的安全。。(1)避让始料料不及的的障碍物物在悠长平平整的路路面上交交替进行行着超车车和变道道。突然然出现一一个障碍碍物。(2)路程的错错误估计计行驶于蜿蜿蜒曲折折的山路路。下一一弯道始始料不及及地出现现。(3)始料不及及的新状状况冰雪路面面、弯道道上的湿湿树叶或或者鹅卵卵石路旁旁的铁轨轨。无论是在在弯道或或紧急避避让状态态，还是是在制动动、加速速过程中中。或是是车轮打打滑时。。一旦实实际状态态变得危危急，VSC(ESP)都能利用用之前讲讲过的原原理来增增加车辆辆行驶的的方向稳稳定性，，同时VSC(ESP)还能缩短短ABS在弯道上上和对开开路面(车辆的一侧为为光滑路面））上的制动距距离。不管什么样的的电子稳定系系统不是万能能的。VSC(ESP)只有在轮胎与与地面之间还还有附着力时时，才能控制制使车辆保持持稳定。如果果车速超过了了一定值，VSC(ESP)系统也会不起起作用。VSC(ESP)VSC(ESP)系统构成图P451—VSC执行器2—制动总泵压力力传感器3—转向舵角传感感器4—加速度传感器器5—横向摆动率传传感器6—节气门动作器器7—节气门位置传传感器8—车轮速度传感感器9—ABS、ASR与VSC用ECUVSC(ESP)的类型目前VSC(ESP)有3种类型：a．4通道或4轮系统。能自自动地向4个车轮独立施施加制动力。。b．2通道系统。只只能对2个前轮独立施施加制动力。。c．3通道系统。能能对2个前轮独立施施加制动力，，而对后轮只只能一同施加加制动力。实际上ESP是一套电脑程程序，通过对对从各传感器器传来的车辆辆行驶状态信信息进行分析析，进而向ABS、TCS发出纠偏指令令，来帮助车车辆维持动态态平衡。ESP的电脑会计算算出保持车身身稳定的理论论数值，再比比较由侧滑率率传感器和加加速度传感器器所测得的数数据，发出平平衡、纠偏指指令。主要要控制偏航率率。转向不足足，会产生向向理想轨迹曲曲线外侧的偏偏离倾向，而而转向过度则则正好相反，，向内侧偏离离。VSC(ESP)的工作原理VSC(ESP)的工作当轮胎运动超超过侧向附着着力时，就会会形成不稳定定因素。这时时有两种情况况：1.后轮相对于前前轮更多地失失去轮胎附着着力，其结果果是产生强烈烈的过多转向倾向向；2.前轮相对于后后轮更多失去去轮胎附着力力，这时会产产生强烈的不足转向倾向向。VSC则可对上述两两种倾向起到到限制作用。。为了消除上上述两种倾向向的不稳定因因素，首先应应该判断是何何种情况产生生了不稳定因因素。2.不足转向倾向向1.过多转向倾向向VSC(ESP)首先通过方向向盘转角传感感器及各车轮轮转速传感器器识别驾驶员员转弯方向（（驾驶员意愿愿）a图VSC(ESP)通过横摆角速速度传感器（（英文原称为为yawratesensor）,识别车辆绕垂垂直于地面轴轴线方向的旋旋转角度及侧侧向加速度传传感器识别车车辆实际运动动方向b图若a〉b,VSC(ESP)判定为出现不不足转向，将制动内侧后后轮，使车辆辆进一步沿驾驾驶员转弯方方向偏转，从从而稳定车辆辆。（图I）若a〈b,ESP判定为出现过过度转向，VSC(ESP)将制动外侧前前轮，防止出出现甩尾，并并减弱过度转转向趋势，稳稳定车辆。（（图II）VSC(ESP)的工作传感器执行元件TCS/ESP开关E256制动灯开关FESP制动识别开关关F83在伺服器内转速传感器G44-G47方向盘转角传传感器G85侧向加速度传传感器G200制动压力传感感器-1G201横摆角速度传传感器G202制动压力传感感器-2G214纵向加速度传传感器G249附加信号发发动动机管理系统统变速箱管理系系统ABS回油泵ABS进油阀N99,N101,N133,N134ABS出油阀N100,N102N135.N136DDC阀N225,N226DDC高压阀N227,N228预压电磁线圈圈N247继电器J508ABS警告灯K47制动系统警告告灯K118TCS/ESP警告灯K155附加信号发发动动机管理系统统速箱管理系统统巡航系统自诊接口VSC(ESP)电控系统控制单元方向盘转角传传感器G85安装位置：转转向柱上，转转向开关与方方向盘之间，，与安全气囊囊时钟弹簧集集成为一体。。任务：向带有有EDL/TCS/ESP的ABS控制单元传递递方向盘转角角信号。测量量范围为+-720度，4圈测量精度：1.5度分辨速度：1-2000度/秒侧向加速度传传感器G200安装位置：转转向柱下方偏偏右侧，与横横摆角速度传传感器一体。。任务：确定侧侧向力失效影响：没没有G200信号，无法识识别车辆状态态，ESP失效测量精度：1.2V/g测量范围：+-1.7g(加速度）信号：0-2.5V横摆角速度传传感器G202安装位置：转转向柱下方偏偏右侧，与侧侧向加速度传传感器一体。。任务：G202感知作用在车车辆上的扭矩矩，识别车辆辆围绕垂直于于地面轴线方方向的旋转运运动。失效影响：没没有此信号，，控制单元不不能识别车辆辆是否发生转转向，ESP功能失效。纵向加速度传传感器G249注：只在4驱车上安装此此传感器。对于单轴驱动动车辆，系统统通过计算制制动压力、车车轮转速信号号以及发动机机管理系统信信息，得出纵纵向加速度。。此开关安装在在仪表板上。。按此开关可关关闭ESP/TCS功能，并由仪仪表上的警告告灯指示出来来。再次按压此开开关可重新激激活TCS/ESP功能如果司机忘记记重新激活TCS/ESP，再次启动发发动机后系统统可被重新激激活。TCS/ESP开关E256下列情况下，，有必要关闭闭ESP-在积雪路面或或松软路面上上，让车轮自自由转动，前前后移动车辆辆。-安装了防滑链链的车辆-在测功机上检检测车辆ESP正在介入时，，系统将无法法被关闭。E256失效，ESP将不起作用制动压力传感感器G201安装位置：在在主缸上为最大限度的的保证安全，，有些系统采采用了2个传感器（双双重保障，实实际1个就够用，本本车采用1个）功能：计算制制动力，控制制预压力VSC(ESP)控制框图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VSC(ESP)ESP与其它动力控控制系统的关关系（优先原原则）TCS逻辑覆盖ESP逻辑（只发生生在驱动轮））即：选择较低的制制动压力施加加在车轮上。。与TCS直接介入有所所不同的是，，此时动力源源来自ESP压力调节器，，否则将破坏坏液压系统。。ESP逻辑覆盖ABS逻辑。这是由于ESP系统将产生接接近50%的滑移率来稳稳定车辆.（超出ABS20%逻辑控制范围围）优先原则发动机扭矩调调节：如果ESP和TCS都想降低发动动机扭矩，将将优先采用最最大调节量。。ESP与EBC:当ESP工作时，EBC需要介入，则则此时EBC起作用，提高高发动机转速速。优先原则VSC(ESP)系统研究的关关键技术VSC(ESP)系统的开发有有赖于以下几几个关键技术术的突破：1传感技术的改改进在VSC(ESP)系统中使用的的传感器有汽汽车横摆角速速度传感器、、侧向加速度度传感器、方方向盘转角传传感器、制动动压力传感器器及节气门开开度传感器等等，它们都是是VSC(ESP)系统中不可缺缺少的重要部部件。提高他他们的可靠性性并降低成本本一直是这方方面的开发人人员追求的目目标。2体积小、重量量轻、低成本本液压制动作作动系统的结结构设计这方面BOSCH公司在ESP系统中采用的的结构有一定定的代表性，，其液压作动系系统由预加压压泵(PrechargePump，简称为PCP)+压力产生装置置(PressureGeneratorAssembly)+液压单元HU5．0所构成3ECU的软、硬件设设计由于VSC(ESP)的ECU需要估计车辆辆运行的状态态变量和计算算相应的运动动控制量，所所以计算处理理能力和程序序容量要比ABS系统大数倍。。一般采用多多CPU结构。而ECU软计算的研究究则是研究的的重中之重，，基于模型的的现代控制理理论已经很难难适应VSC(ESP)这样一个复杂杂系统的控制制，必须寻求求鲁棒性较强强的非线性控控制算法。4通过CAN完善控制功能能VSC(ESP)的ECU与发动机、传传动系的ECU通过CAN互联，使其能能更好地发挥挥控制功能。。例如自动变变速器将当前前的机械传动动比、液力变变矩器变矩比比和所在档位位等信息传给给VSC(ESP)，以估算驱动动轮上的驱动动力。当VSC(ESP)识别出是在低低附着系数路路面时，它会会禁止驾驶员员挂低档。在在这种路面上上起步时，VSC(ESP)会告知传动系系ECU应事先挂入二二档，这将显显著改善大功功率