ESP电子稳定系统的分析与研究论文Word格式.docx
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3.1.3ESP电子稳定系统的特点
3.2ESP的分类
3.3汽车没有ESP的危害
3.4没ESP引起汽车侧滑的因素
3.5汽车在没有ESP的情况下制动侧滑的预防措施
第四章ESP的现状与研究的目的和意义4.1ESP的现状和发展趋向
4.2研究ESP的目的和意义
摘要
汽车电子稳定系统（ElectronicStabilityProgram）缩写为ESP，是由防抱死制动系统ABS、驱动防滑控制系统ASR、电子制动力分配系统EBD、制动辅助系统（BA）等基本功能的组合，是一种汽车新型主动安全系统。
是由德国博世公司（BOSCH）和梅赛德斯-奔驰（MERCEDES—BENZ）公司联合研制而成的。
ESP系统实际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，而且可控制从动轮。
汽车有了ESP系统，行驶时对过度转向或不足转向特别敏感，例如汽车在路滑时左拐过度转向（转弯太急）时会产生向右侧甩尾，传感器感觉到滑动就会迅速制动右前轮使其恢复附着力，产生一种相反的转矩而使汽车保持在原来的车道上。
这样ESP它通过高度灵敏的传感器时刻监测车辆的行驶状态，并通过电控单元（ECU）计算分析判定车辆行驶方向是否偏离驾驶员的操作意图，识别出危险情况，并提前裁决出可行的干预措施使车辆恢复到稳定行驶状态。
从而提前预防不正确的行驶，减少事故的发生。
关键词：
ESPABSASR
主动安全系统电控单元（ECU）
Abstract
AutoElectronicStabilitysystem（ElectronicStabilityProgram）abbreviationforESP,isbytheanti-lockbrakingsystemABS,drivetorquecontrolsystemmanufacturersASR,powerdistributionsystemEBD,brakeassistsystem（BA）thebasicfunctionsuchascombination,itisakindofautomobilenewactivesafetysystem.IsbyGermanyBOSCHcompany（BOSCH）andMERCEDES-BENZ（MERCEDES-BENZ）companyjointdevelopmentbecomes.ESPsystemisactuallyakindoftractioncontrolsystem,andothertractioncontrolsystemcomparison,ESPnotonlycontrolthedrivewheels,andcancontroldrivenwheel.CarshavetheESPsystem,drivingontheoversteeringorinsufficientsteeringparticularlysensitive,suchascarslipperyintheleftoversteering（turnedtoosharply）willproducetotherightguy,sensorfeelslidingwillquicklybrakefront-rightwheelfailuremakeitsrestoreadhesion,produceakindofoppositetorqueandtokeepthebusintheoriginaldriveway.ThisESPitthroughthehighlysensitivesensortimemonitoringvehiclestate,andthroughtheelectroniccontrolunit（ECU）calculationandanalysisdeterminewhetherthevehicledirectiondeviatingfromthedriver'
soperationintention,identifythedangeroussituation,andadvancerulingoutfeasibleinterventionmeasurestomakethevehicledrivingbacktothestablestate.Soastoadvancepreventincorrectdriving,reducethehappeningoftheaccident.
Keywords:
ESPABSASRactivesafetysystemelectroniccontrolunit（ECU）
第一章ESP汽车电子稳定系统的简介
1.1ESP的概述
汽车电子稳定系统（ElectronicStabilityProgram，ESP）是防抱死制动系统（ABS）、驱动防滑控制系统（ASR）、电子制动力分配系统（EBD）、牵引力控制系统（TCS）和主动车身横摆控制系统（AYC）等基本功能的组合，是一种汽车新型主动安全系统。
该系统是德国博世公司（B0SCH）和梅塞德斯-奔驰（MERCEDES-BENZ）公司联合开发的汽车底盘电子控制系统。
ESP以ABS制动防抱死系统为基础，通过外围的传感器收集方向盘的转动角度、侧向加速度等信息，这些信息经过微处理器加工，再由液压调节器向车轮制动器发出制动指令，来实现对侧滑的纠正。
因此，ESP整合了ABS和TCS牵引力控制系统，不仅能防止车轮在制动时抱死和启动时打滑，
还能防止车辆侧滑。
有了ESP系统的汽车就大大拓展了其功能范围。
ESP的结构组成主要是由各种传感器和中央处理器，也就是电子控制单元ECU,以及执行器（制动装置）组成。
1、传感器：
前轮速度传感器、前轮速度传感器引线、电子控制单元（ECU）、液压调节器总成；
方向盘转角传感器、横向偏摆率传感器、后轮速度传感器脉冲环、后轮速度传感器等部件组成（如图1所示），其中电子控制单元与液压调节器是一体的。
这些传感器负责采集车身状态的数据。
图1ESP系统的组成
2、ESP电脑：
ESP电脑也就是电子控制单元（ECU）如图2所示。
ESP电脑将传感器采集到的数据进行分析推算，算出车身
状态与存储器里面设定的数据进行比对。
当电
脑计算数据与存储器的数值不一致时，即车身
临近失控或者已经失控的时候，ESP电脑将作
出正确的命令，传达到下一个操作环节（执行
器），以保证车身行驶状态能够尽量满足驾驶
员的意图。
（ECU）
图2电子控制单元
3、执行器：
ESP的执行器就是4个车轮的刹车系统（如图3所示），其ESP就是帮驾驶员踩刹车。
和没有
ESP的车不同的是，装备有ESP
的车其刹车系统具有蓄压功能。
简单的说蓄压就是电脑可以根
据需要，在驾驶员没踩刹车的
时候替驾驶员向某个车轮的制
动油管加压好让这个车轮产生
制动力。
另外ESP还能控制发动
机的动力输出什么的，与动力
系统都有关联。
图4
刹车系统
4.与驾驶员的沟通：
仪表盘上的ESP灯（如图4）。
图4ESP
1.2.2ESP的结构
以下就是梅赛德斯-奔驰的ESP结构图（5）
1-前轮速度传感器；
2-前轮速度传感器引线；
3-电子控制单元（ECU）；
4-液压调节器总
成；
5-方向盘转角传感器；
6-横向偏摆率传感器；
7-后轮速度传感器脉冲环；
8-后轮速度传感器（字母A、B、C、D、E为上述该传感器或总成在汽车中的具体位置）
图5ESP的结构
1.3ESP的工作原理
1、当车左转时，车辆出现转向不足的时候（如图5所示）。
ESP各个传感器就会收集转向不足的信息传送到电脑ECU，然后电脑将收集的信息与存储器里原本的信息进行对比，从而发出指令，控制左后轮制动，产生一个拉力和一个扭力来对抗车头向右推的转向不足趋势，使汽车正常行驶。
图5转向不足
2、当车左转时，车辆出现转向过度转弯的时候（如图6）。
有ESP的车辆就通过电脑ECU的数据对比，从而发出指令，驱动力分配系统就会降低驱动转矩，以提高后轴的侧向附着力。
使得后轴的侧向附着力提高，产生一个过度转向相反的横摆转矩。
在弯道外侧的非驱动轮开始几乎不转动，若没有EBD就不能制止开始发生的不稳定状态，控制系统会自动对该前轮制动，使之产生很大的滑移率，使侧向力快速减小而纵向制动力增大，就那样也产生横摆方向的横摆力矩，从而是车辆步入稳定状态。
图6
转向过度
1.3.1传感技术
传感技术同计数机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大支柱。
从仿生学的角度说，如果把计算机看成人的“大
脑”，把通信系统看成传递信息的人的“神经
系统”，那么传感器就是“感觉器官”。
传感技
术是从自然界中获取信息来源，并对之进行处
理（变换）成0或1的语言，从而是计算机能识
别的一门多学科交叉的现代科学与工程技术，
它涉及传感器、信息处理和识别的规划设计、
开发、制（建）造、测试、应用及评价改进等
活动。
图
传感器
1.3.2液压技术
液压由于其传动力量大，易于传递及配置，在工业、民用行业应用广泛。
在各部件制造中，对密封性、耐久性有很高的技术要求，目前在液压部件制造中已广泛采用——滚压工艺，很好的解决了圆度、粗糙度的问题。
特别是液压缸制造中广泛应用。
液压工具可以解决液压制造各种问题。
在汽车上，液压技术应用广泛，应用液压技术制动（如图所示），液压技术应用在离合器上（如图所示），应用液压技术控制油压等。
图制动传动与离合器液压装置
液压制动器
1.3.3单片机技术
简单的说，单片机技术在汽车上的应用就是把一些简单的程序编写出来，存储在单片机里面（如图所示），然后应用单片机的嵌入式把程序导到汽车上，从而是汽车能自动化的控制，如自由泊车，车身的稳定，以及未来的无人驾驶技术等。
单片机存储器
1.3.4电子技术
电子技术是根据电子学的原理，运用电子器件设计和制造某种特定功能的电路以解决实际问题的科学，包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。
信息电子技术包括Analog（模拟）电子
技术和Digital（数字）电子技术。
电子
技术是对电子信号进行处理的技术，处理
的方式主要有：
信号的发生、放大、滤波、
转换。
在汽车上电子技术的应用（如图所
示）简单来说就是电子控制单元（ECU）
以及车身的电路等技术。
图ECU
1.ABS的介绍
ABS全称是Anti-lockBrakeSystem，即防抱死制动系统，可安装在任何带液压刹车的汽车上。
它是利用阀体内的一个橡胶气囊，在踩下刹车时，给予刹车油压力，充斥到ABS的阀体中，此时气囊利用中间的空气隔层将压力返回，能有效控制车轮保持在转动状态，提高制动时汽车的稳定性及较差路面条件下的汽车制动性能。
使车轮避过锁死点。
当车轮即将到达下一个锁死点时，刹车油的压力使得气囊重复作用，如此在一秒钟内可作用60~120次，相当于不停地刹车、放松（俗称点刹）。
2.ABS的作用
3.ABS的工作原理
工作原理为：
紧急制动时，依靠装在各车轮上高灵敏度的车轮转速传感器，一旦发现某个车轮抱死，计算机立即控制压力调节器使该轮的制动分泵泄压，使车轮恢复转动，达到防止车轮抱死的目的。
ABS的工作过程实际上是“抱死—松开—抱死—松开”的循环工作过程，这样使车辆始终处于边滚边滑的临界状态，有效克服紧急制动时由车轮抱死产生的车辆跑偏现象，防止车身失控等情况的发生。
如果您有过汽车在冰面上空转不前的经历，那就一定知道：
轮胎在空转时，没有任何摩擦力。
这是因为轮胎接地部位相对冰面只是滑行。
而采用防抱死制动系统，在减速时即可防止轮胎打滑。
它有以下两点好处：
更快地刹车，并可在刹车过程中操作方向。
ABS的分类
ABS的种类可分机械式和电子式两种。
机械式：
机械式ABS结构简单，主要利用其自身内部结构达到简单调节制动力的效果。
该装置工作原理简单，没有传感器来反馈路面摩擦力和轮速等信号，完全依靠预先设定的数据来工作，不管是积水路面、结冰路面或是泥泞路面和良好的水泥沥青路面，它的工作方式都是一样的。
严格地说，这种ABS只能叫做“高级制动系统（AdvancedBrakeSystem）”。
目前，国内只有一些低端的皮卡等车型仍在使用机械式ABS。
（2）电子式：
电子式ABS是运用电脑对各种数据进行分析运算从而得出结果的。
电子式ABS由轮速传感器、线束、电脑、ABS液压泵、指示灯等部件组成。
能根据每个车轮的轮速传感器的信号，电脑对每个车轮分别施加不同的制动力，从而达到科学合理分配制动力的效果。
ASR的介绍
ASR全称是AccelerationSlipRegulation，即驱动防滑系统，其目的就是要防止车辆尤其是大马力的汽车在起步、加速情况下驱动车轮打滑的现象，以维持车辆行驶的方向性和稳定性，保持好的操控以及适当的驱动力，保证良好的行车安全。
ASR就是在ABS的基本条件的基础上加装一个可以膨胀的液压装置、一个增压泵、一个液力压力筒、车轮速度传感器、一个更加复杂综合的电子系统，以及一个带有自身控制器的电子加速系统。
两者是相辅相成的，或者说ABS是基础，ASR是在ABS基础上的升级版。
1.ASR的作用
当汽车行驶在易滑的路面上时，没有ASR的汽车加速时驱动轮容易打滑，如果是后驱动轮打滑，车辆容易甩尾，如果是前驱动打滑，车辆方向容易失控。
有ASR时，汽车在加速时就不会有或能够减轻这种现象。
在转弯时，如果发生驱动轮打滑会导致整个车辆向一侧偏移，当有ASR时就会使车辆沿着正确的路线转向。
2.ASR的工作原理
当有ASR的汽车在行驶过程中，ASR通过减少节气门开度来降低发动机功率或者由制动器控制车轮打滑来达到对汽车牵引力的控制。
装有ASR的车上，从油门踏板到汽油机节气门（柴油机喷油泵操纵杆）之间的机械连接被电控油门装置所代替，当传感器将油门踏板的位置及轮速信号传送至控制单元时，经过控制单元将信号与控制单元存储的信息对比，从而控制单元就会产生正确有效的控制电压信号，从而使电机以控制单元经过对比作出的正确有效的信号重新调整节气门的位置（或者柴油机操纵杆的位置），然后将该位置信号反馈至控制单元，以便及时调整制动器。
3.ABS与ASR的比较
（1）ABS与ASR的共同点：
ABS和ASR都是用来控制汽车车轮相对地面的滑动，以使车轮与地面的附着力不下降；
都是通过控制作用于控制车轮的转矩，将车轮滑移率控制在设定的理想范围之内，从而缩短汽车的制动距离或提高汽车的加速性能，改善汽车的行驶方向稳定性和转向操纵稳定性。
两个系统都有自检、报警功能。
（2）ABS与ASR的不同之处：
1ABS对驱动车轮和对非驱动车轮都进行控制，而ASR只对驱动车轮进行控制，且还有选择开关，控制其使用时机。
2ABS主要是用于汽车的制动上，而ASR主要用在于汽车的驱动上。
3ABS在工作时主要控制汽车的“拖滑”，增强制动效果，确保制动安全。
ASR在工作时主要控制汽车的“滑移”，主要是增强牵引力，确保车子在行驶过程中的稳定性。
4ABS在控制期间，离合器通常是处于分离的状态，发动机处于怠速运转状态，传动系统五工作负载，个车辆之间无相互影响。
ASR在控制期间，离合器则处于结合状态，发动机的惯性会对ASR控制产生较大的影响。
⑤在ASR控制期间，汽车传动系统的振动小，由此对ABS控制产生的影响也较小。
在ASR控制期间，很容易使传动系统产生较大的振动，对ASR控制产生的影响也就很大。
1.EBD的介绍
EBD的英文全称是ElectricBrakeforceDis-tribution，中文直译就是“电子制动力分配”。
自动调节前、后轴的制动力分配比例，提高制动效能（在一定程度上可以缩短制动距离），并配合ABS提高制动稳定性。
汽车制动时，如果四只轮胎附着地面的条件不同，比如，左侧轮附着在湿滑路面，而右侧轮附着于干燥路面，四个轮子与地面的摩擦力不同，在制动时（四个轮子的制动力相同）就容易产生打滑、倾斜和侧翻等现象。
2.EBD的功能
EBD的功能就是在汽车制动的瞬间，ECU高速计算出四个轮胎由于附着不同而导致的摩擦力数值，然后准确的调整制动装置，使其按照设定的程序在运动中高速调整，达到制动力与摩擦力（牵引力）的匹配，以保证车辆的平稳和安全。
当紧急刹车车轮抱死的情况下，EBD在ABS动作之前就已经平衡了每一个轮的有效地面抓地力，可以防止出现甩尾和侧移，并缩短汽车制动距离。
EBD实际上是ABS的辅助功能，它可以改善提高ABS的功效。
在刹车的时候，
由于有EBD电子制动力分配系统，四个车轮与地面间的抓地力将有所不同。
传统的刹车系统会平均将刹车总泵的力量分配至四个车轮。
3.EBD的工作原理及作用
①EBD的工作原理
EBD能够根据由于汽车制动时产生轴荷转移的不同，而自动调节前、后轴的制动力分配比例，提高制动效能，并配合ABS提高制动稳定性。
EBD其实就是ABS
的一个附加作用系统，可以提高ABS的效用，共同为行车安全添筹加码。
值
得一提的是，即使车载ABS失效，EBD也能保证车辆不会出现因甩尾而导致翻车等恶性事件的发生。
同时它还能较大地减少ABS工作时的振噪感，不需要增加任何的硬件配置，成本比较低，不少专业人士更是直观地称之为“更安全、更舒适的ABS”。
在车轮轻微制动时，电子制动力分配（EBD）功能就起作用，转弯时尤其如此，速度传感器记录4个车轮的转速信息，电子控制单元计算车轮的转速。
如果后轮滑移率增大，则调节制动压力，使后轮制动压力降低。
电子制动力分配（EBD）功能保证了较高的侧向力和合理的制动力分配。
②EBD的作用
EBD能够根据由于汽车制动时产生轴荷转移的不同，而自动调节前、后轴的制动力分配比例，提高制动效能，并配合ABS提高制动稳定性。
EBD用高速计算机在汽车制动的瞬间，分别对四只轮胎附着的不同地面进行感应、计算，得出不同的摩擦力数值，使四只轮胎的制动装置根据不同的情况用不同的方式和力量制动，并在运动中不断高速调整，从而保证车辆的平稳、安全。
4.电子分配控制的分类
电子分配控制可以分为前后轮制动力分配控制和左右轮制动力分配控制。
（1）前后车轮制动力分配控制
车辆前后车轮制动力分配控制，是为了达到制动器基本的制动效果，根据车轮行驶状况而适当地分配前后轮的制动力。
这样分配可以根据由车辆的负载以及减速度而发生的负荷变化有效运用分配到后轮的制动力，从而达到保证良好的制动效果。
（2）左右车轮制动力分配控制
当汽车在行驶或过弯道时，为确保在弯道行驶制动时车辆的稳定性，可通过调节左右车轮的制动力分配来进行左右车轮制动力的分配控制，确保制动时车辆的稳定性和良好的制动效果。
1.制动辅助系统的组成
制动辅助系统的组成主要由：
车速传感器（测速雷达）、轮速传感器、控制装置（电脑）和执行机构、制动踏板行程传感器和制动压力传感器组成。
2.制动辅助系统的作用
在一些非常紧急的事件中，驾驶者往往不能迅速地踩下刹车踏板，BA刹车辅助系统就是为此设计,它是在防抱死制动系统ABS的基础上，增设一只制动踏板行程传感器和制动压力传感器，并在防抱死制动电控单元ABS、ECU中增设制动力调节软件程序而构成。
该系统利用传感器感应驾驶者对制动踏板踩踏的力度与速度大小，然后通过电脑判断驾驶者此次刹车意图。
3.制动辅助系统的工作原理
现在的制动辅助装置充分运用了微电脑技术，其工作原理是这样的：
驾驶者踩下刹车踏板时会打开一个机械式阀门，让外部空气经此阀门流入通常会低于“底部压力”的工作室，在工作室中形成一个较高的压力区，而由于真空室中的压力比“底部压力”低，活
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