汽车新技术配置-10章车身稳定控球(ESP制动)

1、2020/7/1,1,.,车身稳定控制系统,10,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,现代汽车新配置实务,2020/7/1,2,ESP是什么 ESP是如何工作的 ESP系统构成、基本工作原理 ESP电路图 附：自诊断,基本设定操作及阅读测量数据块,目录,第十章车身稳定控制系统,2020/7/1,3,2020/7/1,4,ESP是英语单词Electronic Stability Programe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： Dynamic Stability Cont

2、rol (DSC)-BMW Vehicle Stability Control (VSC)-Toyota Vehicle Stability Assist (VSA)-Honda Automatic Stability Management System Driving Dynamic Control ESP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。,ESP是什么,2020/7/1,5,一、ESP电子车身稳定系统,名称：ESP=DSC=VSC电子车身稳定系统 识别： 问题： 躲避前方突然出现的障碍物； 在急转弯车道上高速行驶； 在地面附着力不同的路面行驶。 原因：高

3、速，物理条件,ESP,VSC,2020/7/1,6,二、安全意义,ESP主动安全性 防止车辆侧滑发生意外事故,ESP被动安全性 在事故中减少侧面碰撞发生几率,2020/7/1,7,安全意义,侧面碰撞数量/总碰撞数量=11%,侧面碰撞伤亡/总碰撞伤亡=47%,2020/7/1,8,实际维修ESP过程中，只有当ESP指示灯能正常亮与灭，就可以了，没有“路试” 这个说法。,特别提醒,2020/7/1,9,ABS ABS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-Electronic Brake Pressure Distribution EBD 系统是防止ABS起

4、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-Electronic Differential Lock 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-Traction Control System 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- Electronic Stability Programe 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-Engine Braking Control 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。,2020/7/1,10,

5、ESP,ESP包含TCS,装备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,2020/7/1,11,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Electronic Dynamic Control /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 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

6、。,ESP是如何工作的,2020/7/1,12,四、工作过程,在车辆刚刚偏离正常行驶轨道，驾驶员还没有觉察到时，对车辆进行力矩控制，点亮指示灯对相应的车轮进行必要的制动，就能防止车辆进一步失去控制。请看,2020/7/1,13,ESP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：,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

7、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。,2020/7/1,14,ESP首先通过方向盘转角传感器及各车轮转速传感器识别驾驶员转弯方向（驾驶员意愿） a图,ESP通过横摆角速度传感器（英文原称为yaw rate sensor ）,识别车辆绕垂直于地面轴线方向的旋转角度及侧向加速度传感器识别车辆实际运动方向 b图,若ab,ESP判定为出现不足转向，将制动内侧后轮，使车辆进一步沿驾驶员转弯方向偏转，从而稳定车

8、辆。（图I）,若ab,ESP判定为出现过度转向，ESP将制动外侧前轮，防止出现甩尾，并减弱过度转向趋势，稳定车辆。（图II）,ESP是如何工作的,2020/7/1,15,如果单独制动某个车轮不足以稳定车辆，ESP将通过降低发动机扭矩输出的方式或制动其它车轮来满足需求。 在不操纵制动踏板时，制动预压力来源于ABS泵。,ESP是如何工作的,2020/7/1,16,若要对14车轮制动，则电脑会使3、4、 5 、（右边三个）8元件动作,2020/7/1,17,带有ABS系统的制动过程（制动踏板踩到底） 制动初速度50km/h,摩擦系数0.15,带有ESP系统的制动过程（制动踏板踩到底） 制动初速度50

9、km/h,摩擦系数0.15,ESP/ABS工作效果比较,2020/7/1,18,ESP controls each wheel slip: to directly change the brake and traction forces FB to indirectly change the side forces FS to control the yaw moment MYw on the car,The principle of brake control to control the yaw moment on the car works in every situation: ESP

10、 controls the yaw moment on the car in every situation like during ABS, TCS, coasting,各车轮受力图（选学内容）,2020/7/1,19,我们认识一下Kamm 摩擦圆。 摩擦圆的半径定义为轮胎和路面间的附着力。即，附着力越低，半径越小。附着力越大，半径越大。 根据力的合成，由侧向力S,制动力或牵引力B形成合力G.只要合力G位于摩擦圆内，车辆即处于稳定状态，反之，车辆将不受控。,Kamm 摩擦圆,2020/7/1,20,1制动力和侧向力的合力在摩擦圆内，车辆具有转向能力。 2制动力增加，侧向力将降低。 3制动力等

11、于附着力，车轮抱死。由于附着力全部用于制动，没有侧向力，车辆处于不受控状态。,Kamm 摩擦圆,2020/7/1,21,三、ESP系统组成,电脑,车辆稳 定状态,轮速传感器 转向传感器 横向加速度传感器 旋转传感器 ESP开关,发动机与变速器电脑,液压总成,电磁阀 电动泵,动力与档位,压力传感器,自诊,指示灯,制动,2020/7/1,22,2020/7/1,23,传感器,执行元件,TCS/ESP开关E256 制动灯开关F ESP制动识别开关F83 在伺服器内 转速传感器G44-G47 方向盘转角传感器G85 侧向加速度传感器G200 制动压力传感器-1G201 横摆角速度传感器G202 制动压

12、力传感器-2G214 纵向加速度传感器G249 附加信号 发动机管理系统 变速箱管理系统,ABS回油泵 ABS进油阀N99,N101,N133,N134 ABS 出油阀N100,N102 N135.N136 DDC阀N225,N226 DDC高压阀N227,N228 预压电磁线圈N247 继电器J508 ABS警告灯K47 制动系统警告灯K118 TCS/ESP警告灯K155 附加信号 发动机管理系统 速箱管理系统 巡航系统 自诊接口,ESP电控系统,控制单元,2020/7/1,24,控制单元,功能： -控制ESP，ABS,EDL,TCS,EBD及EBC -连续监控所有电气部件 -支持自诊断,

13、打开点火开关后，控制单元将做自测试。所有的电器连接都将被连续监控，并周期性检查电磁阀功能。,2020/7/1,25,方向盘转角传感器G85,安装位置：转向柱上，转向开关与方向盘之间，与安全气囊时钟弹簧集成为一体。,任务：向带有EDL/TCS/ESP的ABS控制单元传递方向盘转角信号。测量范围为+-720度，4圈 测量精度：1.5度 分辨速度：1-2000度/秒,2020/7/1,26,失效影响：系统将不能识别车辆的预期行驶方向（驾驶员意愿），导致ESP不起作用,方向盘转角传感器G85,自诊断：更换控制单元或传感器后，需重新标定零点。标定方法及工作参数见自诊断部分。,电路连接：G85是ESP系统

14、中唯一一个直接由CANbus向控制单元传递信号的传感器。打开点火开关后，方向盘被转动4.5度(相当于1.5cm),传感器进行初始化。 拆装注意事项：安装时，要保证G85在正中位置，观察孔内黄色标记可见；进行标定；,2020/7/1,27,方向盘转角传感器G85,结构原理,利用光栅原理测量角度。传感器构成如下： -a 光源；-b 编码盘；-c+d光学传感器；-e整圈计数器,我们将结构简化一下，如左图：带孔模板1和模板2，光源在两板之间，光学传感器在两板之外。,我们将结构简化一下，如左图：带孔模板1和模板2，光源在两板之间，光学传感器在两板之外。,光束通过孔隙照到传感器上，产生电压信号。如果光线被

15、挡住，电压消失。,2020/7/1,28,移动模板产生2个不同的电压序列。其中一个模板因孔隙间隔一致，产生的电压信号也是规则信号。,另一块模板因不规则间隙生成不规则信号。比较2个信号，系统可以计算出模板移动的距离。由不规则板确定运动的起始点。,方向盘转角传感器G85,2020/7/1,29,侧向加速度传感器G200,安装位置：转向柱下方偏右侧，与横摆角速度传感器一体。,任务：确定侧向力 失效影响：没有G200信号，无法识别车辆状态，ESP失效 测量精度：1.2V/g 测量范围：+-1.7g(加速度） 信号：0-2.5V,2020/7/1,30,侧向加速度传感器G200,结构原理,按电容器原理工

16、作：两个串联电容，中间极片可在作用力下运动。电容可吸收一定量电荷。 只要没有侧向力作用在中间极片上，则两电容间隙保持恒定，电容相等。 中间电极在侧向力作用下，其中一个电容间隙增加，另一个减小，串联电容值也随之改变。最终，电荷的改变决定了侧向力的大小和方向。,2020/7/1,31,横摆角速度传感器G202,安装位置：转向柱下方偏右侧，与侧向加速度传感器一体。 任务：G202感知作用在车辆上的扭矩，识别车辆围绕垂直于地面轴线方向的旋转运动。 失效影响：没有此信号，控制单元不能识别车辆是否发生转向，ESP功能失效。,2020/7/1,32,结构原理 其基本工作原理简化成左图双调节叉结构，1激励叉，

17、1测量叉 双叉经过匹配，使得激励叉在11千赫时共振，而测量叉在11.33千赫时产生共振，向双叉施加11千赫的交变电压，在激励叉上发生共振，而测量叉上不出现。 发生共振的调节叉对于外力的反应，要比没有发生共振的调节叉运动响应慢。,横摆角速度传感器G202,2020/7/1,33,这意味着，车辆的角加速度使得测量叉与车辆同步运动，而共振叉滞后于车辆的运动。结果，双叉发生扭曲。 摇摆的结果是改变了叉上的电荷分配，传感器感知此信号并将其传递给控制单元。,横摆角速度传感器G202,2020/7/1,34,纵向加速度传感器G249,注：只在4驱车上安装此传感器。 对于单轴驱动车辆，系统通过计算制动压力、车

18、轮转速信号以及发动机管理系统信息，得出纵向加速度。,2020/7/1,35,此开关安装在仪表板上。 按此开关可关闭ESP/TCS功能，并由仪表上的警告灯指示出来。 再次按压此开关可重新激活TCS/ESP功能 如果司机忘记重新激活TCS/ESP，再次启动发动机后系统可被重新激活。,TCS/ESP开关E256,下列情况下，有必要关闭ESP -在积雪路面或松软路面上，让车轮自由转动，前后移动车辆。 -安装了防滑链的车辆 -在测功机上检测车辆,ESP正在介入时，系统将无法被关闭。 E256失效，ESP将不起作用,2020/7/1,36,制动压力传感器 G201,安装位置：在主缸上,为最大限度的保证安全

19、，有些系统采用了2个传感器（双重保障，实际1个就够用，本车采用1个） 功能：计算制动力，控制预压力,2020/7/1,37,信号失效影响：ESP功能不起作用。 最大测量值：170bar 最大能量消耗：10mA 5V,制动压力传感器 G201,2020/7/1,38,结构原理：两传感器都是电容型传感器.为便于说明，我们用简化的电容来说明如何感知制动压力。 电容大小C由两极间间隙决定（其它因素不变），它可吸收一定量电荷。其中一个电极被固定，另一个可在压力作用下移动。,制动压力传感器 G201,2020/7/1,39,当压力作用在可移动电极上时，两极间间隙变小，电容增大。 压力降低时，电极间隙增大，

20、电容减小。通过电容变化，指示压力变化。,制动压力传感器 G201,2020/7/1,40,车轮转速传感器G44-G47,如果车轮转速传感器出现故障，ABS警告灯，TCS/ESP警告灯，将亮起，相关系统关闭。但EBD（电子制动力分配）仍有效。 如果此故障在自测试过程中或车速大于20公里时不再出现，则警告灯熄灭。,2020/7/1,41,带有ESP功能伺服器不同于传统的制动助力器。在紧急情况下（急踩制动踏板），可实现快速升压.助力器在无制动踏板触动时,无助力,靠控制单元内的液压泵建立预压力。,制动伺服器,2020/7/1,42,液压单元,液压单元有两条对角线制动回路。和先前的ABS控制单元比较，每

21、条制动回路上多了二个控制电磁阀。回油泵可自排气。 转换阀N225,N226 行驶动态控制高压阀N227,N228 如果某一阀工作不正常，系统将关闭。 泵及所有阀被连续监控，发生电器故障，需更换控制单元。,2020/7/1,43,单轮液压回路,这里，我们以其中一个制动回路上的车轮制动过程为例，说明液压单元是如何工作的。基本部件有： 控制阀N225,a；动态控制高压阀N227,b；进油阀c；出油阀d；制动缸e,回流泵f；主动伺服器g；低压蓄能器h；,增压阶段： 助力器建立预压力使回流泵吸入制动液。N225关闭，N227打开，进油阀保持开启，直到车轮被制动到所需要的制动强度。,2020/7/1,44

22、,单轮液压回路,保压阶段： 所有阀关闭。 减压阶段： 出油阀打开，N225视压力大小打开或关闭，N227和进油阀关闭。制动液经N225和主缸回到储液罐。,2020/7/1,45,右前-左后液压回路,2020/7/1,46,ESP控制框图,2020/7/1,47,2020/7/1,48,ESP与其它动力控制系统的关系（优先原则） TCS逻辑覆盖ESP逻辑（只发生在驱动轮）即：选择较低的制动压力施加在车轮上。与TCS直接介入有所不同的是，此时动力源来自ESP压力调节器，否则将破坏液压系统。 ESP逻辑覆盖ABS逻辑。这是由于ESP系统将产生接近50%的滑移率来稳定车辆.（超出ABS20%逻辑控制范

23、围）,优先原则,2020/7/1,49,发动机扭矩调节：如果ESP和TCS都想降低发动机扭矩，将优先采用最大调节量。 ESP与EBC:当ESP工作时，EBC需要介入，则此时EBC起作用，提高发动机转速。,优先原则,2020/7/1,50,ESP电路示意图,2020/7/1,51,电路图代码说明,A/+ 正极连接 D 点火开关 E20 仪表及开关照明控制 E256 TCS/ESP开关 F 制动灯开关 F9 手制动警报灯开关 F34 制动液警报触点 F83 ESP制动识别开关 G44-47 转速传感器 G85 转角传感器 G200 侧向加速度传感器 J508 制动灯继电器 K14 手制动警报灯 K

24、47 ABS警报灯 K118 制动系统警报灯 K155 TCS/ESP警报灯 L71 TCS开关照明 M21 制动灯 N99/101 ABS进油阀 /133/134 N100/102 ABS出油阀 135/136 N225 动态控制阀,G201 制动压力传感器 G202 偏航传感器 G214 制动压力传感器 G249 纵向加速度传感器 J 发动机控制单元 J104 带ESP的控制单元 J217 变速箱控制单元 J285 仪表控制单元 J401 导航控制单元 N226 动态控制阀 N227 动态控制高压阀 N228 动态控制高压阀 N247 电磁线圈 S 保险丝 V64 ABS回油泵 A 自诊断

25、线 *仅适用于自动变速车辆 *适用于带有导航系统车辆 *适用于四轮驱动车辆,2020/7/1,52,2020/7/1,53,2020/7/1,54,2020/7/1,55,车型识别连接,2020/7/1,56,2020/7/1,57,2020/7/1,58,自诊断,ESP系统中，如下自诊断功能可用： 00；01；02；03；04；05；06；08；11 特别说明：更换了方向盘转角传感器G85及控制单元J104后，须进行标定工作。即，传感器学习方向盘正前方位置。若G85底部检查孔内的黄点清晰可见，则表明传感器在零点位置。更换了压力传感器、侧向/纵向加速度传感器，也需要做调整工作。偏航传感器自动校

26、准。 下列04功能“基本设定”中的通道号： 60-方向盘转角传感器零点调整 63-侧向加速度传感器零点调整 66-制动压力传感器零点调整 69-纵向加速度传感器零点调整（四轮驱动）,2020/7/1,59,若当系统正在干预时发生故障，系统将尽可能完成干预操作。之后，相关系统关闭，警告灯亮起。 可通过按压TCS/ESP开关的方式关闭ESP功能。,制动系统警告灯,ABS警告灯,TCS/ESP警告灯,关于警告灯,2020/7/1,60,关于备件使用,偏航传感器、侧向加速度传感器非常敏感，因此： 请用原装包装运输,安装前打开包装； 勿使备件跌落； 传感器上不要放置重物； 注意正确的安装位置； 保持工位

27、清洁,2020/7/1,61,附：基本设定操作,1、G85零点平衡 -连接VAG1551或VAS5051进入03地址 -登录11Q,40168Q（做多项调整时，只需登录1次） -启动车辆，在平坦路面试车，以不超过20km/h车速行驶 -如果方向盘是正中位置（若不在正中位置，调整） ，停车即可，不要再调整方向盘，不要关闭点火开关 -检查08功能下004通道第一显示区0度（手册+-4.5) -04Q,060Q,ABS警告灯闪亮 -06退出，ABS和ESP警报灯亮约2秒钟 -结束,2020/7/1,62,2、侧向加速度传感器G200零点平衡 -将车停在水平面上 -连接VAG1551或VAS5051进

28、入03地址 -登陆11Q,40168Q -04Q,063Q；ABS警报灯闪亮 -结束06退出 -ABS和ESP警报灯亮约2秒 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。读取08数据块（004通道第二显示区静止时+-1.5；方向盘至止点，以20公里车速左/右转弯，测量值应均匀上升）及故障记忆。然后重新进行。,附：基本设定操作,2020/7/1,63,附：基本设定操作,3、制动压力传感器G201零点平衡 -不要踩制动踏板 -连接VAG1551或VAS5051进入03地址 -进入08阅读测量数据块005通道检查第一显示区+-7bar, -登录（11Q,401

29、68Q) -04Q,066Q；ABS警报灯闪亮 -结束06退出 -ABS和ESP警报灯亮约2秒 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。读取08数据块（005通道）及故障记忆。然后重新进行设定。,2020/7/1,64,附：基本设定操作,4、ESP启动检测 ESP检测用于检查信号的可靠性（G200,G202,G201),拆卸或更换ESP部件后，必须进行ESP检测。 -连接VAG1551或VAS5051，打开点火开关，进入03地址 -进入04基本设定，选择093通道，按Q -显示屏显示on,ABS警报灯亮 -拔下自诊断插头，启动发动机 -用力踩下制动踏

30、板（制动力应大于35bar),直到ESP警报灯K155闪亮 -以15-30Km/h试车，时间不超过50s,行车时应保证ABS、EDS、ASR、ESP不起作用 -转弯并保证方向盘转角大于90度 -ABS警报灯和ESP警报灯熄灭，则ESP检测顺利完成。 若ABS灯不灭，说明ESP检测未顺利完成；若ABS灯不灭且ESP灯亮起，查询故障存储器。,2020/7/1,65,附：阅读测量数据块,3km/h 3km/h 2km/h 1km/h,显示组001,左前轮转速传感器的车轮速度0-55km/h,左前轮转速传感器的车轮速度0-255km/h,右前轮转速传感器的车轮速度0-255km/h,左后轮转速传感器的

31、车轮速度0-55km/h,显示车轮瞬时速度，可用于检查转速传感器与车轮的匹配。,2020/7/1,66,附：阅读测量数据块,3km/h 3km/h 2km/h 1km/h,显示组002,左前轮转速传感器的车轮速度0-55km/h,左前轮转速传感器的车轮速度0-255km/h,右前轮转速传感器的车轮速度0-255km/h,左后轮转速传感器的车轮速度0-55km/h,车在缓慢起步时，读取002通道的值。控制单元存储转速传感器第一批可用电压信号，并将其作为固定值显示在数据块中。如果1、2区显示值偏差大于6，3、4区显示值偏差大于2，则可能： -传感器与转子间的间隙过大； -传感器与转子有外伤； -某

32、一转子有污泥等,2020/7/1,67,附：阅读测量数据块,unbetat aus aus aus,显示组003,ASR/ESP警报灯aus(off);ein(0n),制动灯开关 未踩下制动踏板应显示unbetat 踩下制动踏板应显示betatigt，否则，检查线路或调整制动开关,制动系统警报灯aus(off);ein(on),ABS警报灯aus(off);ein(0n),注：自诊断过程中，ABS警报灯和制动系统警报灯一直在闪亮,2020/7/1,68,附：阅读测量数据块,0.05 0.0m/s2 1.265/s,显示组004,未使用,转向角传感器，直行时+-4.5,横向加速度传感器，静止时+

33、-1.5m/s2,以20km/h,方向盘至止点，测量值应均匀上升。,偏航传感器，静止时，+-2.5度/秒,注：自诊断过程中，ABS警报灯和制动系统警报灯一直在闪亮,车速超过20km/h时，控制单元将中止自诊断。,2020/7/1,69,附：阅读测量数据块,1.06bar,显示组005,未使用,未踏下制动踏板时，+-7bar,未使用,未使用,2020/7/1,70,附：阅读测量数据块,0m/s2,显示组006,纵向加速度传感器,静止时+-1.5m/s2,前进/后退加速时，该值匀速上升,未使用,未使用,未使用,2020/7/1,71,附：阅读测量数据块,1 1 1 1,显示组125,发动机数据总线 1数据总线以连接 0数据总线未接好,方向盘转角数据总线 1数据总线以连接 0数据总线未接好,变速器数据总线（仅指自动箱） 1连接 0未接好,四轮驱动数据总线,2020/7