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1、汽车设计(论文)题目: 汽车电子稳定系统综述 学生姓名 杨 进 专 业机械设计制造及其自动化 学 号 222012322220278 班 级 2012 级 5班 指导教师 冀 杰 成 绩 工程技术学院2015年 7 月目录一ESP汽车电子稳定系统简介- 0 -1.1ESP的概念- 0 -1.2ESP的组成部分- 0 -1.2.1电子控制单元（ECU）- 2 -1.2.2液压调节器总成- 4 -1.2.3前轮速度传感器- 6 -1.2.4后轮速度传感器- 6 -1.2.5ESP 开关- 7 -1.2.6方向盘转角传感器- 7 -二ESP的工作原理及工作工况- 10 -2.1ESP的工作原理- 1
2、0 -2.2ESP的工作过程- 11 -2.3ESP典型工作工况- 12 -三 汽车电子稳定系统分析- 14 -3.1ESP系统的控制原理- 14 -3.2ESP系统特点和性能- 15 -3.3ESP系统的应用- 15 -3.4ESP关键技术研究- 16 -四 第二代汽车电子稳定程序ESPII- 17 -4.1ESPII的系统及组件- 17 -4.1.1制动系统- 17 -4.1.2主动转向- 17 -4.2ESP转向控制功能- 18 -4.2.1辅助驾驶- 18 -4.2.2横摆力矩补偿- 19 -4.2.3横摆角速度控制- 19 -4.2.4侧倾及挂车稳定性- 20 -4.3系统集成控制-
3、 20 -五 汽车电子稳定系统的可靠性- 21 -六 ESP系统为汽车主动安全打开广阔发展空间- 22 -参考文献- 23 -摘要：汽车电子稳定系统(Electronic Stability Program，简称ESP)。ESP是一种汽车新型主动安全系统。ESP系统包含ABS（防抱死刹车系统）及ASR（防侧滑系统），是这两种系统功能上的延伸。因此，ESP称得上是当前汽车防滑装置的最高级形式。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。如后轮驱动汽车常出现的转向过多情况，此时后轮失控而甩尾，ESP便会刹慢外侧的前轮来稳定车子；在转向过少时
4、，为了校正循迹方向，ESP则会刹慢内后轮，从而校正行驶方向。有ESP与只有ABS及ASR的汽车，它们之间的差别在于ABS及ASR只能被动地作出反应，而ESP则能够探测和分析车况并纠正驾驶的错误，防患于未然。ESP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。当然，任何事物都有一个度的范围，如果驾车者盲目开快车，现在的任何安全装置都难以保全。 关键词：ESP 主动安全系统 汽车防滑装置 电子控制 一ESP汽车电子稳定系统简介1.1ESP的概念 汽车电子稳定系
5、统或动态偏航稳定控制系统(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(Active Yaw Contr01)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(BOSCH)和梅塞德斯一奔驰(MERCEDESBENZ)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，E
6、SP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。1.2ESP的组成部分 ESP系统由控制单元及转向传感器（监测方向盘的转向角度）、车轮传感器（监测各个车轮的速度转动）、侧滑传感器（监测车体绕垂直轴线转动的状态）、横向加速度传感器（监测汽车转弯时的离心力）等组成。控制单元通过这些传感器的信号对车辆的运行状态进行判断，进而发出控制指令。 1.传感器：转向传感器、车轮传感器、侧滑传感器、横向加速度传感器、方向盘油门刹车踏板传感器等。这些传感器负责采集车身状态的数据。 2.ESP电脑：将传感器采集到的数据进行计算，算出车身状态然后跟存储器里面预先设定的
7、数据进行比对。当电脑计算数据超出存储器预存的数值，即车身临近失控或者已经失控的时候则命令执行器工作，以保证车身行驶状态能够尽量满足驾驶员的意图。 3.执行器：说白了ESP的执行器就是4个车轮的刹车系统，其实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，反正是相关的设备他都能插一腿！ 4.与驾驶员的沟通：仪表盘上的ESP灯。1.2.1电子控制单元（ECU）电子控制单元如图3所示，其插头端子视图见图4
8、，各端子的作用见表1。电子控制单元是ABS-TCS/ESP 系统的控制中心，它与液压调节器集成在一起组成一个总成。电子控制单元持续监测并判断的输入信号有：蓄电池电压、车轮速度、方向盘转角、横向偏摆率以及点火开关接通、停车灯开关、串行数据通信电路等信号。根据所接收的输入信号，电子控制单元将向液压调节器、发动机控制模块、组合仪表和串行数据通信电路等发送输出控制信号。 图3 电子控制单元（ECU） 1-电子控制单元（ECU）；2-液压调节器总成图4 电子控制单元（ECU）插头端子视图（各端子的作用见表1） 当点火开关接通时，电子控制单元会不断进行自检，以检测并查明ABS-TCS/ESP 系统的故障。
9、此外，电子控制单元还在每个点火循环都执行自检初始化程序。当车速达到约15 km/h时，初始化程序即启动。在执行初始化程序时，可能会听到或感觉到程序正在运行，这属于系统的正常操作。在执行初始化程序的过程中，电子控制单元将向液压调节器发送一个控制信号，循环操作各个电磁阀并运行泵电机，以检查各部件是否正常工作。如果泵或任何电磁阀不能正常工作，电子控制单元会设置一个故障诊断码。当车速超过15 km/h时，电子控制单元会将输入和输出逻辑序列信号与电子控制单元中所存储的正常工作参数进行比较，以此来不断监测ABS-TCS/ESP 系统。如果有任何输入或输出信号超出正常工作参数范围，则电子控制单元将设置故障诊
10、断码。1.2.2液压调节器总成 液压调节器总成内部液压回路示意图如图5所示。为了能独立控制各车轮的制动回路，本系统采用了前/后分离的4 通道回路结构，每个车轮的液压制动回路都是隔离的，这样当某个制动回路出现泄漏时仍能继续制动。液压调节器总成根据电子控制单元（ECU）发送的控制信号调节制动液压力。液压调节器总成包括回程泵、电机、储能器、进口阀、出口阀、隔离阀和后启动阀等部件。图5 液压调节器总成内部液压回路示意图1-液压调节器总成；2-回程泵；3-储能器；4-制动轮缸；5-制动总泵；6-进口阀；7-出口阀；8-隔离电磁阀；9-启动电磁阀；A-常规的制动液压力；B-停止的制动液压力流（电磁阀闭合）
11、；C-泵产生的制动液压力流；D-制动踏板踩下；M-电机1.2.3前轮速度传感器 前轮速度传感器（如图6所示）是一个电磁式传感器，是前轮轮毂总成的一部分，前轮轮毂总成是一个永久性的密封装置。左前和右前轮轮毂装有车轮速度传感器和一个48 齿的磁脉冲环。图6 前轮速度传感器1-前轮速传感器；2-前轮毂总成 1.2.4后轮速度传感器 别克荣御采用后轮驱动，后轮速度传感器（如图7所示）位于主减速器后盖的支架上，也是电磁式传感器。后轮速度传感器脉冲环是主减速器内车桥法兰的一部分，不能单独维修。1-后轮速传感器；2-传感器脉冲环 图7 后轮速度传感器 1.2.5ESP 开关 电子稳定程序（ESP）开关位于地
12、板控制台上，如图8所示。该开关是一个瞬间接触开关，按一下ESP 开关，电子稳定程序从接通转至关闭。当电子稳定程序（ESP）关闭时，ABS-TCS 系统仍能正常工作。当ESP 处于关闭位置时，再次按一下ESP 开关，将接通电子稳定程序。按下ESP 开关超过60s将被视为短路，会记录故障诊断码，且电子稳定程序在该点火循环内将被禁用。如果没有记录牵引力控制系统当前故障诊断码，电子稳定程序将在下一个点火循环复位到接通状态。图8 ESP 开关1-后轮速传感器；2-传感器脉冲环1.2.6方向盘转角传感器方向盘转角传感器位于方向盘下面，位置如图9所示，内部结构如图10所示，插头端子视图如图11所示，各端子的
13、作用见图2。方向盘转角传感器提供表示方向盘旋转角度的输出信号，参见图9。由于2只测量齿轮的齿数不同，故产生不同相位的两个转角信号，即能产生一个可表示760。方向盘旋转角度的输出信号，电子控制单元利用这个信息计算出驾驶员所要求的方向。控制单元通过方向盘转角传感器与横向偏摆率传感器信号的比较，确定车辆实际行驶轨迹与驾驶要求是否一致，从而确定控制目标。图9 方向盘转角传感器的位置1-螺钉；2-螺旋电缆；3-转接板；4-螺钉；5-方向盘转角传感器；6-固定凸舌；7-转向信号解除凸轮图10 方向盘转角传感器1-齿轮；2-测量齿轮；3-磁铁；4-判断电路；5-各向异性磁阻（AMR）集成电路 图11 方向盘
14、转角传感器端子视图（各端子的作用见图2） 横向偏摆率传感器位于仪表板中央控制台下部，如图12所示，传感器插头端子视图见图13所示，各端子的作用见图2。横向偏摆率传感器总成包括两个部件，一个是横向偏摆率传感器，另一个是横向加速度传感器。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。ESP控制单元利用横向偏摆率传感器和横向加速度传感器输出的这两个传感器信号，计算出车辆的实际行驶状态，再结合车轮速度传感器的输出信号和方向盘转角传感器的串行数据输出信号，确定控制目标。图12 横向偏摆率传感器 图13 横向偏摆率传感器插头端子视图 （各端子的作用见图2）二ESP的工作原理及工作工况2.1ESP的工作原理ESP工作原理：ABSTCS系统就是要防止在车辆加速或制动时出现我们所不期望的纵向滑移。而ESP就是要控制横向滑移。他是各种工况下的一个主动安全系统，处理各种异常情况，减轻驾驶员的精神紧张及身体疲劳。只要ESP识别出驾驶员的输入与车辆的实际运动不一致，它就马上通过有选择的制动发动机干预来稳定车辆。ESP首先通过方向盘转角传感器及各车轮转速传感器识别驾驶员转弯方向(驾驶员
