ESP 电子稳定系统工作结构原理1. ESP电子稳定系统概念ESP是电子稳定程序(Electronic Stability Programme)的简称属于车辆的主 动安全,人们也可称之为动态驾驶控制系统oESP以ABS制动防抱死系统与ASR牵引 力控制系统为基础, 增加汽车转向行驶时横摆率传感器、车身翻转角速度传感器、 侧加速度传感器、制动总泵中的液压力传感器和转向盘转角传感器等,通过对车 轮制动器和发动机动力的控制, 实现对侧滑的纠正车身翻转角速度传感器就像 一个罗盘,适时地监控汽车行驶的准确姿态,监控汽车每个可能的翻转运动角速 度其他传感器则分别监控汽车的行驶速度和各车轮的速度差,监控转向盘的转 动角度和汽车的水平侧向加速度,当制动发生时则监控制动力的大小和各车轮制 动力的分配情况2. ESP的功能与组成2.1 ESP的功能ESP能保证在转向状态下车辆的稳定性(横向),避免车辆产生侧滑ESP能以25 次/秒的频率对驾驶员的行驶意图和实际行驶情况进行检测,在转向状态下,能自 动根据车辆的状态,有针对性地单独制动各个车轮,或控制发动机、自动变速器的 状态使车辆保持稳定行驶1) 直线行驶车轮滑移的控制。
当汽车在湿滑的路面上作直线起步或加速行驶, ESP-ECU 一旦通过车轮转速传感器检测到某个或全部车轮滑移率大于某设定值 时,便立即通过ASR向发动机ECU发出减小喷油量的指令,降低发动机的动力输 出,使驱动轮不再打滑2) 前轮侧滑的纠偏当汽车高速转弯产生前轮侧滑时, ESP-ECU 便首先通过 ASR向发动机ECU发出减小喷油量的指令,降低发动机的动力输出,并采用反向 平衡的原理,同时向ABS-EC U发出先制动内后轮的纠偏指令,使车身得到向内转 的运动,然后对4个车轮进行制动,使车速降到某一水平和抑制汽车的侧滑,汽 车便按照驾驶员的意图,回复到正确的轨道上来3) 后轮甩尾的纠偏当汽车转弯产生后轮甩尾时, ESP-ECU 同样采用反向平 衡原理,首先通过ASR向发动机ECU发出减小喷油量的指令,降低发动机的动力输出,并同时向ABS-ECU发出先制动外前轮的纠偏指令,使车身得到向外转的运动, 然后对四个车轮进行制动,使车速降低到某一水平,抑制汽车的甩尾,汽车便按 照驾驶员的意图,回复到正确的轨道上来2.2 ESP的组成BOSCH和ITT为两个ESP的生产厂家,他们ESP的设计原理和基本结构是相同的, 不同的是组成元件, 在备件使用上应注意其对应系统。
BreniskranverstarkerITTSensor f(ir BremsdruckHydrauik-啷向加速度传感Querbe schleunlgungssensor234567813141516171819ESP控制单元 液压控制单元 制动用力传感器 侧向加速度传感器 偏转率传感器 ASK/ESP按钮 方向盘转角传感器 制动灯开关9-12轮速传感器 自诊断制动系统警报灯ABS警报灯ASR/ESP警报灯 车辆和驾驶状态 发动机控制调整 变速箱控制调整图2 ESP主要部件(1) ESP控制单元:一般安装在汽车的右侧放脚空间的前部,是ESP的核心,监控 者所有的电器部件,并周期性地检查系统的每个电磁阀工作情况同时为保障系 统的可靠性,在系统中有两个处理器,两个处理器用同样的软件处理信号数据,并 相互监控比较控制单元出现故障,驾驶者仍可做一般的制动操作,但ABS/ EBS/ ASR /ESP功能失效2) 方向盘转角传感器:G85—般安装于汽车转向柱上,位于转向灯开关和方向盘 之间,与安全气囊时钟弹簧集为一体其作用是向带有EDL/TCS/ESP的ABS向控 制单元传送方向盘转动角信号,测量的角度为正负720度,对应方向盘转4圈。
无该 传感信号车辆无法确定行驶方向,ESP失效3) 组合传感器:组合传感器包括横向加速度传感器G200 (一般多安装在驾驶员座 椅下的放脚空间)和偏转率传感器G202 (一般安装于转向柱下方偏右侧),集中 在一个舱盒内, 位于副仪表台内烟灰缸下方, 此处为整车的重心位置a. 横向加速度传感器:确定车辆是否受到使车辆发生滑移作用的侧向力,以及侧 向力的大小无该信号控制单元将无法计算出车辆的实际行驶状态,ESP功能失 效b. 偏转率传感器: 确定车辆是否沿垂直轴线发生转动, 并提供转动速率没有横摆 率测量值,控制单元无法确定车辆是否发生转向,ESP功能失效4) 制动压力传感器:安装于行驶动力调节液压泵中其功能是向控制单元传送制 动系统的实际压力,控制单元相应计算出作用在车轮上的制动力和整车的纵向力 大小(即控制预压力)如果ESP正在对不稳定状态进行调整,控制单元将这一数 值包含在侧向力计算范围之内没有制动力压力信号系统无法计算出正确的侧向 力,故ESP失效5) ASR/ESP按钮开关:按下该按钮,ESP功能关闭通过再次按该按钮,ESP功能 重新激活重新启动发动机该系统也可自动激活但是在下列情况下,应该关闭 ESP功能。
① 在积雪路面或松软路面上,让车轮自由转动,前后移动的车辆;② 安装带防滑链的车辆;③ 在车辆处于功率测试状态下行驶如果ASR /ESP按钮出现故障后ESP无法关闭,组合仪表上的ESP警报灯有警报显示6) 动力调节液压泵:其功能是在制动踏板力较小或根本没有压力下,弥补回油泵 的不足,给加油泵吸入端提供所需的初压力7) 回油泵:单级、双级8) 液压控制单元:制动分泵通过液压控制单元的电磁阀控制,通过制动分泵的入 口阀和出口阀的控制,建立了三个工作状态:建压;保压;卸压当电磁阀功能出现 不可靠故障,整体系统关闭3 ESP工作原理与工作过程1.ESP工作原理:ABS/TCS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(驾驶员意愿)ESP通过横摆角速度传感器,识别车辆绕垂直于地面轴线方向 的旋转角度及侧向加速度传感器识别车辆实际运动方向。
ESP对危急驾驶情况作 出反应前, 必须获得两个问题的应答(见图3) 图3 ESP动作程序o O豈L a^b/\204 008图4 ESP工作过程工作过程车辆转向行驶状态受制动车轮S 的第一阶段制动佝左不足转向左后轮前轮保留侧向力有效保证车辆的转向第匚.阶段向右不足转向右前轮保证后轴的最住侧向力.后轴车轮自由转动第「阶段向左过度转向左前轮为防止车辆出现甩尾.为限制前轴侧向力的建立.在特殊危险情 形下这个车轮将强烈制动第四阶段中间稳定匕在所有不稳定行驶状态被校正后• ESP结束调整工作如图2所示,汽车行驶时,4个轮速传感器(9〜12)不断向电子控制单元1提供 车轮的转速数据同时,转向盘转角传感器7又把所得的数据通过CAN总线传给电 子控制单元,由此,电子控制单元根据这两种传感器的信息计算出汽车的所需转 向和所需行驶状态与此同时,横向加速度传感器4 也在向电子控制单元传送侧 向的偏转信息;偏转率传感器5 则传送着汽车的离心趋势,因此,电子控制单元 根椐这两种传感器的信息同时又算出汽车的实际行驶状态之后,电子控制单元 将刚才算出的所需值与实际状态进行比较,检测是否有偏差,如有偏差(也即汽 车有发生翻转或者偏离驾驶员需求的行驶路线的趋势), ESP 控制系统则进行调 节。
调节过程中, ESP 系统会决定着哪只轮子应制动或加速以及发动机转矩是否 该减小,在装有自动变速器的汽车上,还决定着是否需要使用变速器电子控制单 元当ESP系统调节完成后,电子控制单元然后根据各传感器的检测数据,检查 调节作用是否有成效如果有成效,贝U ESP系统停止工作,并继续观察汽车的运 行状态如果没有成效,则ESP调节系统重新工作ESP调节系统工作时,ESP 指示灯亮,提示驾驶员注意制动分泵(e) 回油泵(f) 动态液压泵(即 制动助力器(h)3. ESP制动油路控制过程现图5)调节控制阀调节高压阀 部件组成:入口阀(°)出口阀(d)建 压: ESP进行控制调整,动态液压泵(g)开始从制动液储液罐中向制动管路输送制动液在制动分泵和回油 泵内很快建立制动压力,回油泵开始输送制动液使 制动压力进一步提高保 压: 人口阀关闭,出口阀也保持关闭制动压力不能卸压回油泵停止工作,高压阀关闭卸 压: 控制阀反向打开在岀口阀打开时,入口阀保持关闭制动液通过制动主缸返回储液罐图5 ESP制动油路控制过程。