ESP电子稳定系统的分析与研究论文Word格式.docx

1、3.1.3 ESP 电 子 稳 定 系 统 的 特 点3.2 ESP 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 4.1 ESP 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（Electronic Stability Program）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

2、型主动安全系统。是由德 国博世公司（BOSCH）和梅赛德斯-奔驰（MERCEDESBENZ）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

3、 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 ： ESP ABS ASR主 动 安 全 系 统 电 控 单 元 （ ECU ）AbstractAuto Electronic Stability system （Electronic S

4、tability Program） abbreviation for ESP, is by the anti-lock braking system ABS, drive torque control system manufacturers ASR, power distribution system EBD, brake assist system （BA） the basic function such as combination, it is a kind of automobile new active safety system. Is by Germany BOSCH comp

5、any （BOSCH） and MERCEDES - BENZ （MERCEDES - BENZ） company joint development becomes. ESP system is actually a kind of traction control system, and other traction control system comparison, ESP not only control the drive wheels, and can control driven wheel. Cars have the ESP system, driving on the o

6、versteering or insufficient steering particularly sensitive, such as car slippery in the left oversteering （turned too sharply） will produce to the right guy, sensor feel sliding will quickly brake front-right wheel failure make its restore adhesion, produce a kind of opposite torque and to keep the

7、 bus in the original driveway. This ESP it through the highly sensitive sensor time monitoring vehicle state, and through the electronic control unit （ECU） calculation and analysis determine whether the vehicle direction deviating from the drivers operation intention, identify the dangerous situatio

8、n, and advance ruling out feasible intervention measures to make the vehicle driving back to the stable state. So as to advance prevent incorrect driving, reduce the happening of the accident.Keywords: ESP ABS ASR active safety system electronic control unit （ECU）第 一 章 ESP 汽车 电 子 稳 定 系统 的 简 介1.1 ESP

9、 的 概 述汽 车 电 子 稳 定 系 统 （Electronic Stability Program ， 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

10、 电 子 控 制 系 统 。ESP 以 A BS 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 T CS 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

11、 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1 ESP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

12、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）。

13、图4 ESP1.2.2 ESP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5 ESP的结构1.3 ESP 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

14、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

15、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

16、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

17、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

18、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 ECU1.ABS的介绍ABS 全称是 Anti-lock Brake System，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

19、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60120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

20、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

21、统（Advanced Brake System）”。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 Acceleration Slip Regulation，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

22、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

23、 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

24、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

25、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。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Electric Brakeforce Dis-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

26、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

27、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EBD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

28、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。 EBD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

29、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

30、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