ESP学习资料 (5)课件讲解

《汽车底盘及车身电控系统维修》第3章电子稳定程序（ESP）3.1概述

ESP是ElectronicStabilityProgram的缩写，意为电子稳定程序，应用于大众、奥迪、奔驰等车型上。与此功能相似的系统在其他车型上的名称有所不同：例如丰田的VSC（车辆稳定性控制系统）、宝马的DSC（动力学稳定控制系统）、本田的VSA（车辆稳定辅助系统）等。3.1.1ESP的功能图3-1避免不足转向的原理a）不足转向b）ESP避免不足转向图3-2避免过度转向的原理a）过度转向b）ESP避免过度转向ESP的功能就是当检测到汽车没有按照驾驶员的驾驶意图行驶时，通过有选择地制动或者干预发动机的工作来稳定车辆，使汽车按照驾驶员的驾驶意图行驶，改善汽车的操纵稳定性，提高汽车的行驶安全性。3.1.2ESP的基本组成和基本原理ESP工作时，首先通过转向盘转角传感器、轮速传感器信号识别转弯方向、角度、速度，从而判断驾驶员的驾驶意图；与此同时，ESP通过横摆角速度传感器、侧向加速度传感器识别车辆绕其垂直轴转动的方向、角速度以及旋转角度等，从而确定车辆的实际运动方向。ECU将车辆实际运动方向与驾驶员的驾驶意图进行比较，如果车辆实际绕其垂直轴转动的角度小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，则判断为不足转向，ECU立即指令执行器使汽车内侧后轮制动，地面制动力将对汽车产生一个与转向方向相同的力矩，纠正不足转向，使汽车回到正常的路线，按照驾驶员的驾驶意图行驶（图3-1b）。3.1.2ESP的基本组成和基本原理

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（图3-2b）。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。3.2ESP主要部件的结构和工作原理

3.2.1转向盘转角传感器图3-3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

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。3.2.2横摆角速度传感器图3-4横摆角速度传感器的结构原理

横摆角速度传感器的基本工作原理可以简化成图3-4所示的双调节叉结构，上端调节叉为激励叉，下端调节叉为测量叉。图3-5横摆角速度传感器的工作原理a）激励叉共振b）调节叉扭曲3.2.3侧向加速度传感器图3-6加速度传感器的原理1-霍尔传感器2-永久磁铁3-片状弹簧4-阻尼板5-IW涡流（阻尼）UH-霍尔电压U0-电源电压Φ-磁场a-检测的侧向加速度3.2.4执行器图3-7液压调节器总成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1.常规制动液压调节器中的所有电磁阀均不通电，由于隔离阀8和进油阀6是常开阀，因此处于打开状态，起动阀9和出油阀7是常闭阀，因此处于关闭状态。来自制动主缸5的制动液经隔离阀8→进油阀6→制动钳4，此为常规制动油路。2.ABS起作用如果制动过程中ABS起作用，需要对左后轮保压，ECU使左后轮进油阀6通电关闭，左后轮出油阀7为常闭阀处于关闭状态，因此左后轮制动钳4中的制动液被密封，压力保持不变；如果左后轮需要减压，ECU使左后轮出油阀7通电打开，进油阀6通电关闭，同时使液压泵2工作，左后轮制动钳4中的制动液经出油阀7→液压泵2→后隔离阀8回到制动主缸5，制动压力降低；如果左后轮需要增压，ECU使左后轮进油阀6断电打开，出油阀7断电关闭，油路与常规制动相同。3.ASR起作用

ASR起作用时可以通过减小发动机输出转矩和对滑转的驱动车轮制动两种措施防止车轮滑转。如果只需要对左后驱动轮制动，ECU使液压泵2工作，后隔离阀8通电关闭，后起动阀9通电打开，右后轮进油阀6通电关闭，液压泵2将制动主缸5中的制动液经后起动阀9→液压泵2→左后轮进油阀6到达左后轮制动钳4，由于右后轮进油阀6关闭，制动液不能进入右后轮制动钳，因此只对左后驱动轮制动。如果ASR起作用时需要对两个后驱动轮都制动，则ECU只需要在上述控制过程中不给右后进油阀6通电，即可以实现对两个后驱动轮同时制动。如果ASR起作用时需要保压，则相应的进油阀6和出油阀7都关闭；如果需要减压，则进油阀6关闭，出油阀7打开，制动钳4内的制动液经后起动阀9回到制动主缸5。4.ESP起作用

ESP起作用的情况与ASR起作用时相似，只不过ASR起作用时只对一个或两个后驱动车轮进行制动，而ESP起作用时还可以通过控制前隔离阀8、前起动阀9以及前轮进、出油阀使前轮制动，这样就可以单独对汽车的任何一个车轮或同时对几个车轮进行制动。制动时的液压回路与ASR起作用时相同。

3.3宝来汽车电子稳定程序3.3.1系统组成

图3-8宝来汽车ABS/TCS/ESP系统的组成图3-9宝来汽车ESP系统电路

图3-9宝来汽车ESP系统电路D-点火开关S-熔断器A/+-电源E20-仪表照明调节器L71-TCS/ESP开关照明灯E256-TCS/ESP开关G44/G46-右后/左后轮速传感器G45/G47-右前/左前轮速传感器G200-侧向加速度传感器G202-横摆角速度传感器G201-制动压力传感器G214-制动压力传感器（未用）G249-纵向加速度传感器（未用）F83-ESP制动识别开关N247-预压电磁线圈（未用）J104-ABS/EDL/TCS/ESP控制单元N99、N101、N133、N134-ABS进油阀N100、N102、N135、N136-ABS出油阀N225、N226-动态控制阀N227、N228-动态控制高压阀V64-ABS液压泵G85-转向盘转角传感器J508-继电器（未用）F9-驻车制动开关F34-制动液位报警开关J213-卸荷继电器K155-TCS/ESP警告灯K47-ABS警告灯K118-制动系统警告灯K14-驻车制动指示灯J285-组合仪表带显示器的控制单元J217-自动变速器控制单元1.转向盘转角传感器G85

安装在转向柱上，位于转向开关与转向盘之间，与安全气囊螺旋弹簧集成为一体。测量范围为4圈，±720°。测量精度为1.5°，分辨速度为1～2000°/s。2.横摆角速度传感器G202

安装在转向柱下方偏右侧，与侧向加速度传感器一体。ECU根据横摆角速度信号和侧向加速度信号判断车辆的实际行驶方向，然后与驾驶员的驾驶意图进行比较，确定ESP是否起作用。3.侧向加速度传感器G200

安装在转向柱下方偏右侧，与横摆角速度传感器一体。测量范围为±1.7g（重力加速度），信号电压为0～2.5V，测量精度为1.2V/g。4.制动压力传感器G201

安装在制动主缸上，为最大限度地保证安全，有些系统采用了两个压力传感器（双重保障功能）。制动压力传感器信号用于计算制动力和控制预压力。最大测量值为17MPa。

5.TCS/ESP开关E256

安装在仪表板上，按下此开关可关闭TCS/ESP的功能，并由仪表上的警告灯指示出来，再次按下此开关可重新激活TCS/ESP功能。如果驾驶员忘记重新激活TCS/ESP，再次起动发动机后，系统可被重新激活。

以下情况下有必要关闭ESP：1）在积雪路面或松软路面上，让车轮自由转动，前后移动车辆。2）安装了防滑链的车辆。3）在测功机上检测车辆。ESP正在起作用时，系统无法被关闭；TCS/ESP开关失效，ESP将不起作用。3.3.2故障自诊断检测使用大众故障诊断仪V.A.G1551（或1552）、V.A.S5051（或5052）可对系统进行故障自诊断检测。输入地址码“0”和“3”键选择“制动电控系统”，然后输入功能代码“0”和“2”，“查询故障记忆”，即可读取故障码；输入功能代码“0”和“5”，“清除故障记忆”，即可清除故障码；输入功能代码“0”和“8”，“读取测量数据块”即可读取数据块；输入功能代码“0”和“3”，“执行元件测试”即可对执行元件进行测试；输入功能代码“0”和“4”，“基本设定”。1.转向盘转角传感器G85零点平衡1）连接V.A.G1551或V.A.S5051，输入“03”地址码。2）登录“11”，“Q”，“40168”，“Q”（做多项调整时，只需登录一次）。3）驾驶车辆在平坦路面上以不超过20km/h的车速行驶。4）如果转向盘在正中位置（否则调整至正中位置），停车即可，不要再调整转向盘，不要关闭点火开关。5）输入功能代码“08”读取测量数据块“004”，测量数据块第一显示区应为0°。6）输入功能代码“04”，“Q”，输入显示组号“060”，“Q”，ABS警告灯闪亮。7）输入功能代码“06”退出，ABS和ESP警告灯亮约2s。8）结束。2.侧向加速度传感器G200零点平衡1）将车停在水平路面上。2）连接V.A.G1551或V.A.S5051，输入“03”地址码。3）登录“11”，“Q”，“40168”，“Q”。4）输入功能代码“04”，“Q”，输入显示组号“063”，“Q”，ABS警告灯闪亮。5）输入功能代码“06”退出，ABS和ESP警告灯亮约2s。6）若显示该功能不能执行，说明登录有误；若显示基本设定关闭，说明超出零点平衡允许公差。输入功能代码“08”读取测量数据块“004”，（测量数据块第二显示区静止时±1.5；转向盘转至止点，以20km/h车速左/右转弯，测量值应均匀上升）及故障记忆。然后重新进行设定。3.制动压力传感器G201零点平衡1）不要踩制动踏板。2）连接V.A.G1551或V.A.S5051，输入“03”地址码。3）输入功能代码“08”读取测量数据块“005”，检查第一显示区应为±0.7MPa。4）登录“11”，“Q”，“40168”，“Q”。5）输入功能代码“04”，“Q”，显示组号“066”，“Q”，ABS警告灯闪亮。6）输入功能代码“06”退出，ABS和ESP警告灯亮约2s。7）若显示该功能不能执行，说明登录有误；若显示基本设定关闭，说明超出零点平衡允许公差。输入功能代码“08”读取测量数据块“005”及故障记忆，然后重新进行设定。4.ESP传感器信号检测ESP传感器信号检测用于检查传感器（G200、G202、G201）信号的可靠性。拆卸或更换ESP部件后，必须进行ESP传感器信号检测，具体方法如下：连接V.A.G1551或V.A.S5051，接通点火开关，输入“03”地址码。输入功能代码“04”，“Q”，输入显示组号“093”，“Q”。显示屏显示“ON”，ABS警告灯闪亮。拔下自诊断插接器，起动发动机。

5）用力踩下制动踏板（制动力应大于3.5MPa），直至ESP警告灯K155闪亮。6）以15～30km/h的车速试车，时间不超过50s，行车时应保证ABS、EDL（电子差速锁）、ASR、ESP不起作用。7）转弯并保证转向盘转角大于90°。8）ABS警告灯和ESP警告灯熄灭，则ESP检测顺利完成。9）若ABS灯不灭，说明ESP检测未顺利完成，应重复上述操作；若ABS灯不灭且ESP灯点亮，说明系统存在故障，应查询故障存储器，并排除故障后，再重新进行ESP检测。3.4雷克萨斯LS400汽车车辆稳定性控制系统3.4.1车辆稳定性控制（VSC）系统的组成

VSC系统主要由传感器、ECU和执行器组成。ECU根据传感器检测到的驾驶员的操作和汽车的状态信号，估算汽车侧滑状态和计算恢复到安全状态所需的旋转动量和减速度，控制执行器有选择地对车轮进行制动和对发动机的输出转矩进行控制。

VSC系统的大部分元件与TRC（牵引力控制系统）系统共用，传感器部分增加了横摆角速度传感器和减速度传感器，ECU扩展了控制功能，执行器改进了前轮的液压通道，增加了VSC蜂鸣器。1.传感器（1）横摆角速度传感器安装在汽车行李箱前部，与汽车垂直轴线平行。该传感器用于检测汽车绕垂直轴的旋转角速度。（2）减速度传感器水平安装在汽车质心附近，用于检测汽车的纵向和侧向加速度。（3）转向盘转角传感器安装在转向盘后侧，用于检测转向盘的转动状况。（4）制动压力传感器安装在VSC液压控制装置上部，用于检测驾驶员进行制动操作时制动液压力的变化。（5）轮速传感器安装在每个车轮上，用于检测每个车轮的角速度。（6）节气门开度传感器安装在节气门执行器上，用于检测节气门开度的变化。2.ECU安装在车厢内，用于对ABS、TRC、VSC系统进行控制。3.执行器（1）节气门执行器安装在发动机进气道上，VSC起作用时如果需要降低发动机的输出转矩，ECU控制节气门执行器使节气门开度减小。（2）液压控制装置VSC液压控制装置主要由供能装置、制动主缸及制动助力器、选择电磁阀、控制电磁阀4部分组成，如图3-10所示。图3-10VSC液压控制装置的组成VSC起作用时液压控制装置的工作情况如下：1）抑制前轮侧滑。当因前轮产生侧滑出现不足转向时，VSC系统将制动力施加到两个后轮上，VSC液压控制装置通过选择电磁阀和控制电磁阀的动作，把经过调节的供能部分具有一定压力的制动液送到两个后轮制动轮缸。2）抑制后轮侧滑。当因后轮产生侧滑出现过度转向时，VSC系统立即将制动力施加到正在转弯的汽车的外前轮上，VSC液压控制装置通过选择电磁阀和控制电磁阀的动作，把经过调节的供能部分具有一定压力的制动液送到正在转弯的外前轮制动轮缸。（3）信息显示VSC系统通过指示灯和蜂鸣器向驾驶员提供车辆或VSC工作状态信息，预警汽车转弯时出现的失控，确保行车安全。信息显示的构成如图3-11所示，主要由VSC工作指示灯、VSC蜂鸣器、侧滑指示灯、多路信息显示器（含VSC故障警告灯）组成。图3-11VSC的信息显示3.4.2故障检修

将点火开关转至ON的位置，指示灯将进入自检状态，VSCOFF指示灯和侧滑指示灯应亮3s后熄灭。如果ECU内存储了故障码，多路信息显示器上就会显示“CHECKVSC”，同时VSCOFF指示灯保持点亮。如果指示灯自检不正常，需对VSC警告灯电路、VSCOFF指示灯电路、侧滑指示灯电路进行故障检测和排除。1.VSC系统常见故障及排除方法VSC系统常见故障及排除方法见表3-1.表3-1VSC系统常见故障及排除方法故障现象故障原因及排除方法VSC不工作·检查故障码，重新确认输出正常码·检查点火电源电路·检查液压回路有无泄漏·检查轮速传感器及其电路·检查减速度传感器及其电路·检查横摆角速度传感器及其电路·检查转向盘转角传感器及其电路侧滑指示灯工作不正常·检查侧滑指示灯及其电路VSCOFF指示灯工作不正常·检查VSCOFF指示灯及其电路VSC警告灯（“CHECKVSC”）工作不正常·检查多路信息显示电路·检查VSC警告灯电路不能进行故障码检测·检查VSC警告灯电路·检查诊断插座的TC端子电路注：当上述检查都正常，但故障仍然存在时，应对ECU进行检测，必要时进行更换。2.故障自诊断检测该车的故障码可通过车上的多路信息显示器读取，也可以通过专用仪器读取。下面介绍通过车上的多路信息显示器读取和清除故障码的方法。（1）读取故障码1）用专用工具短路插接器连接诊断插座的TC与E1端子。2）将点火开关转至ON位置，此时多路信息显示器上将显示“GIAG（诊断）”。3）按下转向开关的功能键，直至多路信息显示器上显示“VSC”。4）从组合仪表的多路信息显示器上读取故障码。此时，当VSC系统正常状态时会显示“VSCOK”，而当VSC系统有故障时，会显示“VSCNG”、“VSCE”或“VSC…...”；当读取完故障码后，会显示例如“VSC31”等；如果有两个或多个故障码时，首先输出小的故障码；当故障码显示一遍后，在第一个故障码的前边会显示“■”记号，并继续显示下一个循环；如果无故障码出现，检查诊断电路或VSC警告电路。故障码的含义见表3-2。5）完成检查后，拔下短路插接器，并关闭显示。表3-2故障码表故障码检查项目故障排除方法31转向盘转角传感器故障·检查转向盘转角传感器及其电路32减速度传感器故障·检查减速度传感器及其电路33横摆角速度传感器电路断路或短路·检查横摆角速度传感器及其电路34横摆角速度传感器故障·检查横摆角速度传感器及其电路36横摆角速度传感器未经零点调校·检查横摆角速度传感器及其电路·检查P档开关电路37P/R档开关故障·检查P/R档开关及其电路43ABS控制系统故障·检查ABS控制系统44发动机转速NE信号电路断路或短路·检查ABS/TRC/VSC的ECU与发动机/ECT的ECU之间的NE信号电路51发动机ECU系统故障·检查发动机控制系统52制动液位过低制动液位警告开关电路断路·检查制动液位、制动液位警告开关及其电路53ECU通信电路故障·检查ABS/TRC/VSC的ECU与发动机/ECT的ECU之间的通信电路·检查ABS/TRC/VSC的ECU·检查发动机/ECT的ECU一直ONABS/TRC/VSC的ECU故障VSC警告电路断路·检查电源电路·检查VSC警告电路71横摆角速度传感器输出信号故障·检查横摆角速度传感器及其电路72转向盘转角传感器输出信号故障·检查转向角传感器及其电路（2）清除故障码1）用专用工具（短路插接器）连接诊断插座的TC与E1端子。2）将点火开关转至ON位置。3）在5s内踩加速踏板不少于8次，即可清除故障码。4）检查多路信息显示器有无显示“CHECKVSC”。5）从诊断插座上拔下短路插接器。3.VSC传感器检查（测试