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汽车电子稳定程序系统(ESP)工作原理介绍

信息来源:uooqoo.com  时间:2010-05-28  浏览次数:201

  随着现代汽车技术的发展,车辆的主动安全性大大提高。为了防止车轮抱死,避免车辆在紧急制动时因车轮抱死而失控,1978年博世公司开发了世界首套ABS,并在1985年投产。据统计在2004年欧洲生产的新车ABS,装备率已达到85%,而欧洲生产协会更保证对2004年7月起生产的新车100%装备ABS系统。在我国生产的新车中装备ABS系统也达到66%。
  由于ABS不能解决车辆在湿滑路面上起步或加速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)。在车辆起步或加速时,如果某个车轮出现了打滑现象(车轮速度传感器不断监视着每一个车轮),TCS会迅速干预制动系统和发动机工作,使车辆能够安全地起步或加速(防止车轮打滑,保证车辆具有良好的牵引性能,同时照顾其稳定性和操纵性)。
  1995年博世公司又推出了电子稳定程序(ElectronicStabilityProgram,简称ESP系统)。实际上ESP系统也是一种牵引力控制系统,但是与其它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。如后轮驱动汽车出现转向过度时,ESP便会慢刹外侧的前轮来稳定车子,防止后轮失控而发生甩尾现象;在转向过小时,为了校正行驶循迹方向,ESP则会慢刹内侧后轮,从而校正行驶方向。ESP是一个主动安全系统,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。ESP判定为出现转向不足将制动内侧后轮,从而稳定车辆。当ESP判定为出现转向过度,ESP将制动外侧前轮,防止出现甩尾,并减弱过度转向趋势,从而稳定车辆。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来制动其它车轮来满足需求。
  有ESP系统的与只有ABS的汽车相比,它们之间的差别在于ABS只能被动地做出反应,而ESP则能够控测和分析车况,并纠正驾驶错误,预患于未然。例如,汽车在路滑时过度转向时会向外侧甩尾,传感器感觉到滑动就会迅速制动外侧前轮,使其恢复附着力,也就是产生一种相反的转矩,而使汽车保持在原来的车道内。
  在ESP系统中,横向偏摆率传感器根据车辆绕其纵轴的旋转角度产生对应的输出信号电压;横向加速度传感器根据车轮侧向滑移量产生对应的输出信号电压;方向盘转角传感器提供表示方向盘旋转角度的输出信号。电子控制单元利用横向偏摆率传感器和横向加速度传感器的输出信号电压以及车轮速度传感器的输出信号电压和方向盘转角传感器的串行数据输出信号,通过与驾驶员想要的驾驶方向进行比较,计算出车辆的实际方向。
  当ESP检测到车轮侧向滑动时,ESP将向发动机控制模块(ECM)发送一个串行数据信号,请求利用牵引力控制系统中的发动机扭矩控制功能减小发动机的输出扭矩。其数据传输是通过GM-LAN数据网络通讯形式传递给动力系统模块(PCM),再由PCM通过GM-LAN传输给发动机控制模块(ECM),ECM由电子节气门执行发动机扭矩减小操作。
  如图3所示,当方向盘转角传感器向电子控制单元发送一个驾驶员想要朝方向A的转向信号,而横向偏摆率传感器检测到车辆开始打转B,同时车辆前端开始向方向C移动时,电子控制单元将得出车辆转向不足的判断,ESP系统将利用ABS-TCS系统中已有的主动控制功能,向车辆的1个或2个内侧车轮施加适当的制动力,以稳定车辆并朝驾驶员想要的方向A转向。
  如图4所示,当方向盘转角传感器向电子控制单元发送一个驾驶员想要朝方向A转向信号,而横向偏摆率传感器却检测到车辆开始打转B,同时车辆后端开始向C方向滑移,电子控制单元将判断出车辆出现了转向过度,ESP系统将利用ABS-TCS系统中已有的主动制动控制功能向车辆的1个或2个外侧车轮施加适当的制动力,以稳定车辆并向驾驶员想要的方向转向。需要注意的是,如果ESP模式下进行人工制动,则制动开关将向电子控制单元发送信号,以便退出ESP制动干预模式而允许常规制动,也就是说,在常规制动情况下ESP系统将会停止工作。
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