汽车电子稳定程序ESP.doc
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1、汽车电子稳定程序ESP【摘要】随着现代汽车技术的快速发展,人们在注重汽车的舒适性、可靠性、经济性的同时,对汽车的安全性更是提出了更高的要求。事实证明ESP电子稳定程序可以有效地降低重大交通事故发生率,从而挽救许许多多人的生命,为进一步加强汽车的乘坐安全性,全球道路专家一致认为ESP应该成为每一辆汽车的标准配置。汽车电子稳定装置(Electronic Stability Program,简称ESP)是由奔驰汽车公司首先应用在它的A级车上的。ESP实际上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,E
2、SP便会对外侧的前轮制动来稳定车子;在转向过少时,为了校正循迹方向,ESP则会对内后轮制动,从而校正行驶方向。本文介绍了汽车电子稳定系统 ESP的工作原理、组成部件、功能及其维修方法。【关键词】电子稳定程序 行驶稳定性 过度转向 转向不足汽车电子稳定程序ESP 烟台汽车工程职业学院毕业论文。1.1 ESP国内外应用研究现状德国的一项研究表明,涉及严重人身伤害的交通事故当中有1/4都是由车辆侧滑所引起的。全球碰撞研究证实,侧滑及导致的侧面碰撞是严重伤亡道路碰撞的主要原因。电子稳定程序ESP能够防止侧滑:增加车辆的稳定性,减少侧滑的危险。在中国,2005年有约10万人死于交通事故,约47 万人受伤
3、居世界第一。国际著名的汽车生产商和安全机构的研究证实了ESP能够拯救生命的有效性。汽车生产厂家有的把ESP作为标准配置,有的作为选装设备。1995年奔驰S级轿车首先使用ESP系统的轿车型,1999年梅赛德斯一奔驰公司正式宣布全车系都将ESP列为标准配备,宝马与奥迪于2001年也宣布全车系都将ESP列为标准配备,丰田在2005年宣布准备用10年时间使ESP成为其车辆的标准配置,美国三大汽车厂家通用、福特和克莱斯勒联合宣布在2006年前将它作为大部分SUV的标准安全配置。现在,ESP不再只配在顶级豪华轿车上,在欧美等国家的小型车工也已得到普及,如奥兹莫比尔的Intrigue、福特福克斯、新款丰田卡
4、罗拉、日产天籁、德国原装的波罗和许多轻型卡车。近年来世界范围内新车的ESP装配率显示了其正在被越来越多的人所认可。装配了ESP车辆的数量有显著提高。2008年上半年,欧洲乘用车ESP 的新车装配率升至53%。另外,最新装配率数据显示,全球不到三分之一的新注册车辆装配了ESP 。ESP的接受率在未来数年内将继续提高。同时,中高档车型考虑过ESP 作为标配的安全装置,而小型车通常将ESP作为选配或没有装配。但是,ESP对于小型车和大型车的重要性是完全一样的。因此,如果该安全系统不是标准配置,购车者应要求将其作为可选配置。到目前为止,欧洲是ESP最大的市场,而且将继续保持几年。ESP将成为所有车辆的
5、标准配置,它是继安全带之后最具拯救生命潜力的科技。依相关法规草案,在美国所有总重量低于4.5t的小型车上都将配置ESP,此规定在20092012年的车型上逐步推行。中国目前ESP的装配率还比较低,以往通常只在高档车上才装配ESP,中高级轿车中只有一部分把它作为标准配置,如东风雪铁龙的凯旋一汽大众的速腾和上海通用的君越。将来它的装配率一定会随着汽车市场的发展显著提高,但由于技术水平的差距,这部分市场将会完全掌握在外资企业手中,国内企业几乎无法涉足。经过数年不断优化设计,到2002年已经发展到第8代。2005年,适逢博世开发ESP面世10周年,ESP8.0系统这一世界领先的技术实现了在中国苏州国产
6、化。1.2 论文研究意义车辆安全是购买车辆时最重要的衡量标准。这是最近博世调查的结果。值得关注的是,主动安全系统的知名度越来越高。例如,欧洲一半的驾驶者知道电子稳定程序ESP。购车成本是选择公司用车非常重要的因素。固定成本例如购车成本或租赁成本,油价,和保险级别等,都计算在内,但是通常并没有考虑碰撞有关的费用。根据欧洲工业EurotaxGlasss的分析,该费用占购车总价的13%,向主要决策者说明这些费用,推荐有避免碰撞系统的车辆,例如电子稳定程序ESP。ESP汽车安全产品不久将成为中高级轿车和其它车型的标准配制,掌握ESP技术,就掌握了竞争未来汽车安全技术的主动权。ESP在国外已批量生产,在
7、国内尚处于研究阶段,要达到产业化的程度,还有大量的工作要做。所以,攻克ESP设计的理论与关键技术,对提高国产汽车的自主开发能力、缩短与发达国家的差距具有重要的现实意义。18第二章 ESP系统的结构与工作过程2.1 EPS系统的结构与组成ESP 是在原有电子制动防抱死制动系统(ABS)、电子制动力分配(EBD)和牵引力控制(TCS)的基础上发展起来的,奔驰轿车的制动系统具有上述所有功能。该电子制动系统由电子控制单元(ECU)、液压调节器总成、车轮速度传感器、方向盘转角传感器、横向偏摆率传感器、车轮速度传感器脉冲环以及ESP控制开关等部件组成,其中电子控制单元与液压调节器是一体的。其系统组成见图2
8、-1,控制系统电路图见图2-2。图2-1 奔驰轿车电子制动系统的组成图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2-2 ESP控制系统电路2.1.1 电子控制单元(ECU)电子控制单元(如图2-3)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
9、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2-3 电子控制单元(ECU)1-电子控制单元(ECU);2-液压调节器总成当点火开关接通时,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。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
10、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15km/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断码。2.1.2 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2-4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
11、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2-4 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);C-泵产生的制动液压力流;D-制动踏板踩下;M-电机2.1.3前轮速度传感器前轮速度传感器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。2.1.4后轮速度传感器别克荣御采用后轮驱动,后轮速度传
12、感器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。2.1.5ESP 开关电子稳定程序(ESP)开关位于地板控制台上。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。2.1.6方向盘转角传感器方
13、向盘转角传感器位于方向盘下面。方向盘转角传感器提供表示方向盘旋转角度的输出信号,。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。向偏摆率传感器位于仪表板中央控制台下部,如图2-12所示,传感器插头端子视图见图2-13所示,各端子的作用见图2-2。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
14、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。2.2 ESP系统的工作过程 2.2.1电子制动力分配(EBD)工作过程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。汽车在制动时,四只轮胎附着的地面条件往往不一样。比如,有时左前轮和右后轮附着在干燥的水泥地面上,而右前轮和左后轮却附着在水中或泥水中,这
15、种情况会导致在汽车制动时四只轮子与地面的摩擦力不一样,制动时容易造成打滑、倾斜和车辆侧翻事故。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。其工作循环同ABS工作循环相同。2.2.2牵引力控制系统(TCS)工作过程TCS的作用是当汽车加速时将滑动控制在一定的范围内,从而防止驱动轮快速滑动。电子控制单元监 测并比较每个车轮速度传感器的信号以确定驱动车轮是否滑移,如果确定是由于路面湿滑或发动机扭矩过大而导致车轮纵向空转,且没有施加制动,
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