了解电子控制车辆稳定性系统

任务六　了解电子控制车辆稳定性系统

任务描述

本任务主要了解电子控制车辆稳定性系统（ESP）的组成、作用和基本工作原理，教学现场应提供电子控制车辆稳定性系统（ESP）的示教板及相关实物。

任务实施

一、ESP系统的作用、组成及工作特点

1．认识电子控制车辆稳定性系统（ESP）

所谓ESP，是英文“Electronic Stability Program”的缩写，意为“电子稳定程序”，它综合了ABS（防抱死制动系统）、BAS（制动辅助系统）和ASR（加速防滑控制系统）三个系统，功能更为强大。

近年来，利用电子控制来改善车辆的操纵稳定性越来越受到各汽车生产厂家的重视，厂家因此开发了很多控制系统，如德国博世（BOSCH）公司的车辆动力学控制（VDC）系统（又称为电子稳定性程序（ESP）系统），日本丰田（TOYOTA）公司的车辆稳定性控制（VSC）系统，宝马公司（BMW）的动力学稳定性控制（DSC）系统灯等，尽管各大公司对车辆稳定性控制的叫法各不相同，结构上也有差异，但是其主要功能和基本原理是一样的。

2.ESP的作用

为了提高汽车的操纵稳定性，人们一直致力于改进悬架、转向、轮胎和传动系统的结构与布置；而ESP系统是用来控制当路面状态突变、紧急操纵等意外情况发生时，车辆侧向滑移的控制系统，即ESP系统的功能是在汽车高速转弯将要出现失控时，可有效地增加汽车整车的稳定性，确保车辆转弯的稳定性，减少事故的发生。车辆的操纵稳定性控制，主要是通过控制制动器和发动机输出转矩，保证车辆行驶时的横向稳定性的系统，如图3-38所示。

3.ESP系统的组成

ESP系统由传统制动系统、传感器、液压调节器、汽车稳定性控制、电子控制单元和辅助系统组成，在电脑实时监控汽车运行状态的前提下，对发动机及控制系统进行干预和调控。 ESP系统的组成结构如图3-39所示。实物组件见图3-40所示。

4.ESP的工作特点

ESP的性能超越了ABS和ASR两个系统的性能结合，它除了影响横向动态性能外，还具有防止车辆在行驶时侧滑的功能。 ESP具有以下三大特点：

图3-38　车辆转弯时ESP的作用

图3-39　ESP系统结构图

1—制动液压传感器；2—液压控制装置；3—转向角度传感器；4—横摆率传感器；5—车轮传感器；6—侧向加速度传感器；7—ECU；8—节气门位置传感器；9—节气门执行器

图3-40　ESP系统实物组件

（1）实时监控

ESP能够实时监控驾驶者的操控动作、路面反映、汽车运行状态并不断向发动机和制动系统发出指令。

（2）主动干预

ABS等系统的安全技术主要是对驾驶者的动作起干预作用，但不能调控发动机。而ESP能够通过主动调控发动机的转速并调整每个轮子的驱动力和制动力来修正汽车的转向过度和转向不足。

（3）事先提醒

当驾驶者操作不当或路面异常时，ESP会用警告灯警告驾驶者。换句话说，ESP实际上是一种牵引力控制系统，与其他牵引力控制系统比较，ESP不但控制驱动轮，而且可以控制从动轮。如后轮驱动汽车常出现的转向过度情况，此时后轮失控而甩尾，ESP便会刹慢外侧前轮来稳定车子；在转向不足时，为了矫正循迹方向，ESP便会刹慢内侧后轮，从而矫正行驶方向。图3-41为部分汽车的ESP的开关，图3-42为ESP功能指示灯。

图3-41　部分汽车的ESP开关实物图

图3-42　ESP功能指示灯

二、ESP系统的工作原理

ESP系统提高了在所有驾驶工况下的主动安全性。尤其在转弯工况下，即在横向力起作用的情况下，ESP系统能维持车辆稳定和保持车辆在车道上正确行驶，而ABS系统只在纵向起作用。 ESP系统结合了侧滑率传感器，并同时集成横向加速度传感器及转向角度传感器。此外，ESP系统还应用了ABS/TCS的所有部件，并使用了功能更强大的新一代电子控制单元。

其工作过程为：在汽车行驶过程中，方向盘转角传感器监测驾驶者转弯方向和角度，车速传感器监测车速、节气门开度，制动主缸压力传感器监测制动力，而侧向加速度传感器和横摆角速度传感器则监测汽车的横摆和侧倾速度。 ECU根据这些信息，通过计算后判断汽车要正常安全行驶和驾驶者操纵汽车意图之间的差距，然后由ECU发出指令，调整发动机的转速和车轮上的制动力。如果实际行驶轨迹与期望的行驶轨迹发生偏差，则ESP系统自动控制对某一车轮施加制动，从而修正汽车的过度转向或不足转向，以避免汽车打滑、转向过度、转向不足和抱死，从而保证汽车的行驶安全。

图3-43　ESP系统控制示意图

ESP系统控制过程如图3-43所示。

三、ESP系统的应用

ESP系统被多家世界著名的汽车厂商和研究机构称之为“能拯救生命的ESP”，德国的一项研究表明：25％的造成严重伤害的交通事故和60％的引起死亡的交通事故都是因为车辆侧滑所致。而装配有电子稳定程序ESP的车辆情况就不同了，ESP对过度转向或不足转向特别敏感，能够迅速识别出这种危险情况并且反应快，能精确地干预制动方式，使车辆安全地行驶在正确的轨迹上并防止车辆侧滑，如图3-38所示。所以，和只有“ABS＋ASR”配置的汽车相比，ESP不只是在事故发生时为驾乘人员提供保护，而且是有效地避免了事故的发生。装备了ESP系统的车辆，在发生意外的时候，比一般车型在重伤率上能够降低25％，死亡率更是可以降低35％。一汽大众的奥迪、速腾等都装配有ESP这一安全装置，而自主品牌的新车由于成本问题，ESP系统装备率还普遍较低，而随着人们对车辆安全性的要求日益提高，ESP将会被越来越多的车辆所应用，在不久的将来ESP也将像ABS、SRS气囊那样成为标准配置。

四、任务评价表

自我测试

1．德国博世（BOSCH）公司的车辆动力学控制（VDC）系统，又称为_____________系统，又称为。

2．车辆的操纵稳定性控制，主要是通过_____________和发动机输出转矩，保证车辆行驶时的_____________系统。

3.ESP系统由_____________、_____________、_____________、_____________汽车稳定性控制_____________和辅助系统组成。

4．简述ESP系统的控制过程。