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1、本科生毕业论文题 目:汽车电子稳定程序控制ESP系统学生姓名: 专 业: 班 级: 指导教师: 2011年01月摘 要摘 要汽车电子稳定系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。汽车电子稳定程序控制系统除了具有ABS和TCS的
2、功能之外，更是一种智能的主动安全系统，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。目录汽车电子稳定系统（ESP）能够纠正汽车的各种不稳定行驶状态，提高汽车线内行驶的稳定性，缩短在弯道或湿滑路面上紧急制动时的制动距离。为了提高车辆的动力学性能，还可以在ESP转向功能的基础上继续引入诸如可调减震器、主动稳定性控制和可调弹簧等的电子底盘控制系统。关键词：ESP 主动安全系统 ABS 电子控制 目 录绪 论1第一章 ESP电子稳定系统简介31.1 ESP电子稳定系统概念31.2
3、 ESP的功能与组成31.3 ESP工作原理与工作过程6第二章 汽车电子稳定系统分析92.1 ESP系统的控制原理92.2 ESP系统特点和性能92.3 ESP系统的应用102.4 ESP系统的可靠性112.5 汽车底盘电子控制系统的发展112.6 新一代ESP12第三章 第二代汽车电子稳定程序ESPII133.1 ESPII的系统及组件133.2 ESP转向控制功能143.3 系统集成控制16结 束 语18参考文献19致 谢20绪论绪 论20世纪80年代，日本铃木公司首次开发出电动助力转向系统(Electrical Power Steering，简称EPS)，在此之后，日本的大发汽车公司、三
4、菱汽车公司及本田汽车公司均研制出适合各自车型的EPS。日本精工已成为世界最大的EPS生产厂，占全球的30%，日本光洋2006年已达到800万套，日本丰田从2003年开始批量生产P-EPS，年产已上100万套，美国的Delphi公司、TRW公司已经成功开发出EPS系统，大大促进了EPS技术的发展。经过近20年的发展，EPS技术日趋完善，其应用范围从最初的微型轿车配套向负荷较大的中、高档型轿车配套发展。国外生产的中低档小型、微型汽车大都备配了电动助力转向器，在部分中档轿车和高级轿车上已经得到应用，在中型车辆和重型车辆的应用也已处于研究阶段。2006年EPS的市场占有率已达到30。2006年，国内汽
5、车产销均超过500万，目前国内开发的EPS主要针对16排量以下的中小型汽车，而16排量以下的汽车约占70左右，因此市场潜力巨大。当前国内实际安装EPS的汽车已达到15，主要是昌河北斗星、哈飞路宝等，轿车有广州本田飞渡、上海大众途安、长安雨燕、一汽天津花冠30、一汽大众开迪及郑州日产MPV旅行车，这些厂家都在寻求国产化合作伙伴。批量安装国产EPS的车型有：爱迪尔车、新雅图轿车及吉利轿车；小批安装国产EPS的车型有天津夏利、双环S6“小贵族”汽车；正在试装EPS的车型有：天津夏利X121轿车、福瑞达面包车、奇瑞QQ轿车及杨子皮卡等车型。一汽轿车也准备安装国产电动转向器，正在寻求有实力的合作伙伴。重
6、庆长安铃木、长安福特准备在其生产的新车型中试装电动转向器。研制EPS的厂家和科研院所已有好几十家，其中科研院所有清华大学、北京理工大学、天津大学、吉林大学及重庆大学等。传统的汽车转向器厂家有湖北恒隆、南京标准件厂、杭州万向集团、重庆驰骋、天津津丰、浙江万达、浙江双辉剑、杭州世宝、跃进汽车转向器公司及豫北光洋等厂家。但由于EPS为机电一体的高科技产品，传统的汽车转向器厂家缺乏控制器开发方面的电子专家；而科研院所重于理论研究，缺乏实际经验和批生产建线的能力，因而EPS研制进展较慢。19第一章 ESP电子稳定系统简介第一章 ESP电子稳定系统简介1.1 ESP电子稳定系统概念ESP是电子稳定程序(E
7、lectronic 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。ESP以ABS制动防抱死系统与ASR牵引力控制系统为基础，增加方向盘转角传感器、侧向加速度传感器等信息，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。因此，ESP整合了ABS和ASR的功能，并大大拓展了其功能范围。1.2 ESP的功能与组成1.2.1 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、
8、自动变速器的状态使车辆保持稳定行驶。ABS是在制动的状态下保持车辆的稳定性，避免车轮抱死；TCS(ASR)是在起步或加速的状态下保持车辆的稳定性,避免车轮打滑。1躲避前方突然出现的障碍物紧急制动，猛打方向盘，车辆有转向不足倾向。ESP工作，增加左后轮制动压力，车辆按照转向意图行驶。恢复正常的行驶路线，车辆有转向过度的倾向，在左前轮施加制动力。车辆保持稳定。2在急转弯车道上高速行驶车辆有甩尾倾向。自动在右前轮上施加制动力。车辆保持稳定。车辆有甩尾倾向。自动在左前轮上施加制动力。车辆保持稳定。3在地面附着力不同路面行驶车辆表现出转向不足的趋势，即将跑偏。ESP发挥作用，增加后右轮制动力的同时，降低
9、发动机输出扭矩。从湿滑路面驶入干燥路段，车辆保持稳定。1.22 ESP的组成BOSCH和IrI-r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。1 ESP组成(见图1)：2ESP主要部件(见图2)：图2 ESP主要部件(1)ESP控制单元：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ABSEBSASRESP功能失效。(2)方向盘转角传感器：G85位于转向灯开关和方向盘之间。向控制单元传送方向盘转动角度，测量的角度为正负720度，对应
10、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和偏转率传感器G202，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：通知控制单元制动系统的实际压力，控制单元相应算出作用在车轮上的制动力和整车的纵向力大小。如果ESP正
11、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)ASRESP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。当ESP调整工作正在进行或在超过一定的车速。系统将不能被关闭。为从深雪或松软地面前后摆动驶出，有意让驱动轮打滑以摆脱被陷状态；带防滑链行驶；在车辆处于功率测试状态下行驶。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)动态调节液压泵：由于液压控制单元回油泵设计的改进，已能满足工作需要，所以现已取消动态调节液压泵。(7)回油
12、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阎控制，通过制动分泵的人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。1.3 ESP工作原理与工作过程1ESP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(驾驶员意愿
13、)。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动作程序图4 ESP工作过程工作过程 车辆转向 行驶状态 受制动车轮 目的 第一阶段 制动/向左 不足转向 左后轮 前轮保留侧向力有效保证车辆的转向第二阶段 向右 不足转向 右前轮 保证后轴的最佳侧向力，后轴车轮自由转动第三阶段 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 无 在所有不稳定行驶状态被校正后，ESP结束调整工作2ESP
14、制动油路控制过程(见图5)调节控制阀 制动分泵（e）调节高压阀 回油泵（f）部件组成：入口阀（c） 动态液压泵（g）出口阀（d） 制动助力器（h）建压： ESP进行控制凋整动态液压泵(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： 入口阀关闭，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： 控制阀反向打开在出13阀打开时，入13阀保持关闭。制动液通过制动主缸返回储液罐.图5 ESP制动油路控制过程第二章 汽车电子稳定系统分析第二章 汽车电子稳定系统分析2.1 ESP系统的控制原理由汽车行
15、驶理论可知，控制汽车的力（牵引力、制动力及转向力等）来自于地面的反作用力，此反作用力的极限值等于车轮与地面间的附着力，若行驶中汽车所需的控制力大于该附着力，则汽车将失去控制。汽车行驶在一定的路面上，车轮与路面间的附着系数一定，其与路面间的附着力也一定。车辆的牵引力（或制动力）与侧向力的合力不得大于附着力，否则车辆将失去稳定性。显然，牵引力（或制动力）若增大，则路面可提供的侧向力减小。当滑移率A=0时，车轮与路面间不打滑，侧向附着状态最佳；而A=1时，车轮与地面间纯滑动，侧向附着状况最差，不能控制车辆转向。ESP系统通过直接控制作用在4个车轮上的制动力或牵引力，间接改变车轮受到的侧向力及汽车受到的横摆力矩，使汽车的运动方向得到修正。2.2 ESP系统特点和性能2.2.1 ESP系统的特点（1）实时监控。ESP是一个实时监控系统，它每
