ESP车身电子稳定系统的发展和应用

01• ESP概述 

ESP——车身电子稳定系统(BOSCH)

 ABS——防抱死制动系统 

 EBD——电子制动力分配系统

 EVA——紧急制动辅助系统

机械EVA:安装在制动总泵上,与制动真空助力器一起工作。 

电子EVA:是ESP管理的一项功能。当紧急制动时,制动压力将急剧上升, 当其上升速度超过系统内设定的临界值时(由ESP制动压力传感器来检测), ESP将主动增压来提高制动压力,以尽早启动ABS,从而缩短制动距离

 MSR——发动机阻力矩控制系统 

在某些特殊情况下(如:在高速行驶时换低档或在低附着系数路面 上行驶时突然松开油门),发动机会产生较大的阻力矩导致驱动轮 打滑,使车辆不稳定。在这种情况下,MSR将阻止发动机的扭矩下 降过快。 MSR并不使用液压控制,仅通过网络与发动机电脑的联系进行扭矩控制。

 ADEC——坡道起步辅助系统

车辆在斜坡起步时,该系统可以使驾驶员松开制动踏板时,将车辆短暂停住约2秒钟。在此时间内,ESP通过主动加压对车轮施加制动力。 该功能仅在以下条件下工作: (1)已踩下制动踏板,将车完全停住;(2)某些斜坡条件下;(3)驾驶员侧车门关闭。

 ASR——驱动防滑系统(或:TCS牵引力控制系统)

防止车辆在起步或加速时(特别是雨、雪、冰雹、霜冻等摩擦力较小 的路面上时),驱动轮打滑,以提高牵引力并维持车辆行驶的稳定性; 通过施加制动和对发动机扭矩进行控制来实现。

 根据不同车型及ESP不同版本,广义的ESP具有以上部分或全部功能,甚至更多。

ESP作用:主动地提高车辆的行驶稳定性:通过控制制动或发动机扭矩,防止可能导致事故的危险情况发生, 降低侧面碰撞的几率;

衡量指标包括:

(1)滑移率:在车轮运动中滑动成分所占的比例。在车辆制动的过程中,车轮有滚动和滑动两种运动状态; 车轮抱死时,滑移率为100﹪; 车轮处于纯滚动状态,滑移率为0﹪; 据试验证实,当车轮滑移率 15%~20%时附着系数达到最大值,制动被认为是稳定的。(2)横向加速度:是汽车沿横轴线方向(垂直于汽车行驶方向)的加速度,它出现在弯道行驶时;(3)   偏转速度:是沿汽车竖轴线转动的速度;   (4)转向不足:车辆转向不足时,其前轮会向外打滑,可以通过制动转弯内侧后轮、降低发动机扭矩,使其保持正常的行驶轨迹。(5)转向过度:车辆转向过度时,后轮会向外侧滑动,可以通过制动转弯外侧前轮,降低发动机扭矩,使其保持正常的行驶轨迹。

02• ESP工作原理 

ESP工作过程:ESP通过影响制动和发动机扭矩,以及变速箱的参与,帮助驾驶员纠正汽车行驶轨迹;ESP从偏航的第一个信号起,通过抑制侧滑的趋势来应对各种苛刻的驾驶条件;ESP在转向不足或转向过度的状态下,纠正车辆的行驶轨迹。这种作用是通过分析:驾驶员的驾驶意图 ,方向盘的角度、转速、转动方向;轮速;油门踏板位置;刹车力度等来实现监测。通过控制车轮制动,ESP控制单元计算需要的制动力;液压单元迅速将制动力分别施加在相应车轮上;另外,通过与发动机ECU的通信,降低发动机扭矩的输出;

ESP典型情况:躲避前方突然出现的车辆或障碍物(如1、刹车,打转向,车辆趋于转向不足; 2、ESP对左后轮制动,车辆保持稳定; 3、方向回正,车辆趋于转向过度,ESP对左前车轮制动; 4、车辆重新保持稳定);方向盘急速大幅度的转动(1、车辆趋于失控,ESP对右前轮制动; 2、车辆保持稳定; 3、车辆趋于失控,ESP对左前轮制动; 4、车辆保持稳定);行驶在附着力不同的路面(1、车辆趋于转向不足。ESP对右后轮制动,同时降低发动机扭矩输出; 2、车辆保持稳定;)。

03• ESP系统组成 

液压总成分解图 b:液压泵 c:液压单元主体 d:12个电磁阀 e:控制单元 f:储能器

ABS系统组成:

液压系统 1:制动分泵 2:卸压阀 3:进入电磁阀 4:排出电磁阀 8 :液压单元 9:储能器 10:回流泵 11:脉动缓冲器

1:制动分泵 2:制动阀 3:进入电磁阀 4:排出电磁阀 8:液压单元 9:储能器 10:液压泵 11:脉动缓冲器 13:转换电磁阀 14:主电磁阀

ESP调节过程当出现转向不足或转向过度的情况时,ESP会增加相关车轮的制动压力:将主电磁阀(14)打开,为液压泵提供制动液; 将转换电磁阀(13)关闭,以隔离与制动总泵的液压管路; 开启相关车轮制动分泵的液压管路; 启动液压泵提供制动压力;

ESP系统组成:车轮转速传感器; 方向盘角度传感器; 偏航率/横向加速度传感器 ;ESP控制单元; 液压单元 • 主电磁阀 • 转换电磁阀 • 调节电磁阀 • 液压泵 • 压力传感器

BOSCH ESP系统总布置图

ESP控制单元 :控制单元接收各传感器的信息, 对其进行分析,然后向液压单元的调节装置发送调节命令;控制单元本身具备自诊断功能, 可以诊断到存在的故障;ESP控制单元与液压单元集成在 一起。

ESP液压单元 :四个常开电磁阀,每个车轮上都安装一个常开电磁阀,工作原理同ABS系统的常开电磁阀。四个常闭电磁阀,每个车轮上都安装一个常闭电磁阀,工作原理同ABS系统的常闭电磁阀。两个转换电磁阀,分别管理呈对角分布的两个制动管路;不工作时,这两个电磁阀都处于开启状态, 当ESP进行调节时,这两个电磁阀关闭,把制动总泵与所有车轮的制动分泵隔离开,这两个电磁阀都各自配置了一个安全阀。两个主电磁阀,分别管理呈对角分布的两个制动管路; 不工作时,这两个电磁阀都处于关闭状态,当ESP进行调节时,这两个电磁阀打开,制动液进入液压泵,经加压后注入呈对角分布的两个制动管路。液压泵,在ABS调节时,与ABS系统中回流泵的作用相同,在ESP调节时,为制动分泵提供制动压力。压力传感器,测量制动管路中制动液的压力(制动压力);在EVA系统中,该传感器测量制动压力的上升速度, 从而判断驾驶员是否进行了紧急制动,以便提供辅助制动力。

方向盘角度传感器:测量方向盘的角度、旋转速度、旋转方向信息,并通过CAN网传递给ESP控制单元; ESP控制单元据此可以确定驾驶员期望的行驶轨迹。

偏航率/横向加速度传感器:该传感器一般安装在上,车辆重心位置附近;用于测量车辆的横摆速度 和横向加速度信息,单元据此确定车辆的真实行驶轨迹;

故障指示灯:点火开关打开时,指示灯点亮3秒钟,然后熄灭;当系统发生故障时,指示灯点亮,并伴随有蜂鸣声和信息提示;在ESP调节时,指示灯不停的闪烁。

ESP开关:在某些条件下(车辆陷入泥中或雪中,或者在松软的路面上),需要关闭ESP/ASR功能, 使车轮运动并恢复附着力;当车速低于50Km/h,可利用ESP开关关闭ESP;ESP关闭后,仪表上ESP指示灯和开关上的指示灯会点亮;当按下开关或车速超过50Km/h时,ESP重新启用;

04• ESP系统维护 

对轮胎的要求:ESP控制单元识别与其它轮胎周长差别在5%内的轮胎;当周长偏差大于5%时,系统转为降级模式;当周长偏差未达到6%时,ABS和EBD应该是完全可以运行的。


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