汽车新技术配置-(ESP制动)

ESP2019/8/161车身稳定控制系统ESP2019/8/162◆ESP是什么◆ESP是如何工作的◆ESP系统构成、基本工作原理◆ESP电路图◆附：自诊断,基本设定操作及阅读测量数据块目录第十章车身稳定控制系统ESP2019/8/163ESP2019/8/164ESP是英语单词ElectronicStabilityPrograme缩写。意为电子稳定程序,在大众、奥迪、奔驰车型上使用此简称。在其它车型上，相同或相近功用的系统采用了不同的名字。如：DynamicStabilityControl(DSC)-BMWVehicleStabilityControl(VSC)-ToyotaVehicleStabilityAssist(VSA)-HondaAutomaticStabilityManagementSystemDrivingDynamicControlESP是一个主动安全系统。它是建立在其它牵引控制系统之上的一个非独立的系统。ESP是什么ESP2019/8/165一、ESP电子车身稳定系统名称：ESP=DSC=VSC电子车身稳定系统识别：问题：躲避前方突然出现的障碍物；在急转弯车道上高速行驶；在地面附着力不同的路面行驶。原因：高速，物理条件ESPVSCESP2019/8/166二、安全意义ESP主动安全性防止车辆侧滑发生意外事故ESP被动安全性在事故中减少侧面碰撞发生几率ESP2019/8/167安全意义侧面碰撞数量/总碰撞数量=11%侧面碰撞伤亡/总碰撞伤亡=47%ESP2019/8/168实际维修ESP过程中，只有当ESP指示灯能正常亮与灭，就可以了，没有“路试”这个说法。ESP2019/8/169ABSABS系统防止制动时车轮出现抱死，使车辆具有方向性和稳定性，并缩短制动距离。EBD-ElectronicBrakePressureDistributionEBD系统是防止ABS起作用以前，或者由于特定的故障导致ABS失效后，后轮出现过度制动。EDL-ElectronicDifferentialLock两驱动轮在附着系数不同的路面上，出现单侧车轮打滑时，制动打滑车轮。TCS-TractionControlSystem通过发动机管理系统干预及制动车轮，防止驱动轮打滑。例如在沙石及冰面上。ESP-ElectronicStabilityPrograme通过有选择性的分缸制动及发动机管理系统干预，防止车辆滑移。EBC-EngineBrakingControl防止在发动机制动时（突然收油门踏板或挂入低档）出现驱动轮抱死。ESP2019/8/1610TCSEDLABS/EBDESPESP包含TCS装备ESP的车型，将同时具有TCS（ASR)、EDL、ABS功能装备TCS的车型，将同时具有EDL、ABS功能ESP2019/8/1611汽车技术进步的一个主要任务就是提高主动安全性以避免发生事故，并充分发挥车辆的动力性能。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ElectronicDynamicControl/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是如何工作的ESP2019/8/1612四、工作过程在车辆刚刚偏离正常行驶轨道，驾驶员还没有觉察到时，对车辆进行力矩控制，点亮指示灯对相应的车轮进行必要的制动，就能防止车辆进一步失去控制。请看ESP2019/8/1613ESP工作原理ESP在对危急驾驶情况作出反应前，必须获得两个问题的应答：从方向盘角度传感器（1）和轮速传感器（2）得到a问题答案。a、驾驶者想操纵车驶向哪里？b、车辆实际驶向哪里？从横摆率传感器（3）和侧向加速度传感器（4）得到b问题答案。ESP控制单元进行比较a≠b车辆出现危急行驶状况，需要ESP进行控制调整。a=b车辆行驶情况正常Ⅰ、当车辆出现不足转向，通过对内弧线后部车轮施加相应的制动，并对发动机和变速箱管理系统施加控制，ESP可以阻止车辆向外驶出弯道。Ⅱ、当车辆出现过度转向，通过对外弧线前部车轮施加相应的制动，并对发动机和变速箱管理系统施加控制，ESP可以阻止车辆向内滑移。ESP2019/8/1614ESP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）a图ESP通过横摆角速度传感器（英文原称为yawratesensor）,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b图若a〉b,ESP判定为出现不足转向，将制动内侧后轮，使车辆进一步沿驾驶员转弯方向偏转，从而稳定车辆。（图I）若a〈b,ESP判定为出现过度转向，ESP将制动外侧前轮，防止出现甩尾，并减弱过度转向趋势，稳定车辆。（图II）ESP是如何工作的ESP2019/8/1615如果单独制动某个车轮不足以稳定车辆，ESP将通过降低发动机扭矩输出的方式或制动其它车轮来满足需求。在不操纵制动踏板时，制动预压力来源于ABS泵。ESP是如何工作的ESP2019/8/1616若要对14车轮制动，则电脑会使3、4、5、（右边三个）8元件动作ESP2019/8/1617带有ABS系统的制动过程（制动踏板踩到底）制动初速度50km/h,摩擦系数0.15带有ESP系统的制动过程（制动踏板踩到底）制动初速度50km/h,摩擦系数0.15ESP/ABS工作效果比较ESP2019/8/1618ESPcontrolseachwheelslip:•todirectlychangethebrakeandtractionforcesFB•toindirectlychangethesideforcesFS•tocontroltheyawmomentMYwonthecarTheprincipleofbrakecontroltocontroltheyawmomentonthecarworksineverysituation:ESPcontrolstheyawmomentonthecarineverysituationlikeduringABS,TCS,coasting各车轮受力图（选学内容）ESP2019/8/1619我们认识一下Kamm摩擦圆。摩擦圆的半径定义为轮胎和路面间的附着力。即，附着力越低，半径越小。附着力越大，半径越大。根据力的合成，由侧向力S,制动力或牵引力B形成合力G.只要合力G位于摩擦圆内，车辆即处于稳定状态，反之，车辆将不受控。Kamm摩擦圆ESP2019/8/16201制动力和侧向力的合力在摩擦圆内，车辆具有转向能力。2制动力增加，侧向力将降低。3制动力等于附着力，车轮抱死。由于附着力全部用于制动，没有侧向力，车辆处于不受控状态。Kamm摩擦圆ESP2019/8/1621三、ESP系统组成电脑车辆稳定状态轮速传感器转向传感器横向加速度传感器旋转传感器ESP开关发动机与变速器电脑液压总成电磁阀电动泵动力与档位压力传感器自诊指示灯制动ESP2019/8/1622ESP2019/8/1623传感器执行元件TCS/ESP开关E256制动灯开关FESP制动识别开关F83在伺服器内转速传感器G44-G47方向盘转角传感器G85侧向加速度传感器G200制动压力传感器-1G201横摆角速度传感器G202制动压力传感器-2G214纵向加速度传感器G249附加信号发动机管理系统变速箱管理系统ABS回油泵ABS进油阀N99,N101,N133,N134ABS出油阀N100,N102N135.N136DDC阀N225,N226DDC高压阀N227,N228预压电磁线圈N247继电器J508ABS警告灯K47制动系统警告灯K118TCS/ESP警告灯K155附加信号发动机管理系统速箱管理系统巡航系统自诊接口ESP电控系统控制单元ESP2019/8/1624控制单元功能：-控制ESP，ABS,EDL,TCS,EBD及EBC-连续监控所有电气部件-支持自诊断打开点火开关后，控制单元将做自测试。所有的电器连接都将被连续监控，并周期性检查电磁阀功能。ESP2019/8/1625方向盘转角传感器G85安装位置：转向柱上，转向开关与方向盘之间，与安全气囊时钟弹簧集成为一体。任务：向带有EDL/TCS/ESP的ABS控制单元传递方向盘转角信号。测量范围为+-720度，4圈测量精度：1.5度分辨速度：1-2000度/秒ESP2019/8/1626失效影响：系统将不能识别车辆的预期行驶方向（驾驶员意愿），导致ESP不起作用方向盘转角传感器G85自诊断：更换控制单元或传感器后，需重新标定零点。标定方法及工作参数见自诊断部分。电路连接：G85是ESP系统中唯一一个直接由CANbus向控制单元传递信号的传感器。打开点火开关后，方向盘被转动4.5度(相当于1.5cm),传感器进行初始化。拆装注意事项：安装时，要保证G85在正中位置，观察孔内黄色标记可见；进行标定；ESP2019/8/1627方向盘转角传感器G85结构原理利用光栅原理测量角度。传感器构成如下：-a光源；-b编码盘；-c+d光学传感器；-e整圈计数器我们将结构简化一下，如左图：带孔模板1和模板2，光源在两板之间，光学传感器在两板之外。我们将结构简化一下，如左图：带孔模板1和模板2，光源在两板之间，光学传感器在两板之外。光束通过孔隙照到传感器上，产生电压信号。如果光线被挡住，电压消失。ESP2019/8/1628移动模板产生2个不同的电压序列。其中一个模板因孔隙间隔一致，产生的电压信号也是规则信号。另一块模板因不规则间隙生成不规则信号。比较2个信号，系统可以计算出模板移动的距离。由不规则板确定运动的起始点。方向盘转角传感器G85ESP2019/8/1629侧向加速度传感器G200安装位置：转向柱下方偏右侧，与横摆角速度传感器一体。任务：确定侧向力失效影响：没有G200信号，无法识别车辆状态，ESP失效测量精度：1.2V/g测量范围：+-1.7g(加速度）信号：0-2.5VESP2019/8/1630侧向加速度传感器G200结构原理按电容器原理工作：两个串联电容，中间极片可在作用力下运动。电容可吸收一定量电荷。只要没有侧向力作用在中间极片上，则两电容间隙保持恒定，电容相等。中间电极在侧向力作用下，其中一个电容间隙增加，另一个减小，串联电容值也随之改变。最终，电荷的改变决定了侧向力的大小和方向。ESP2019/8/1631横摆角速度传感器G202安装位置：转向柱下方偏右侧，与侧向加速度传感器一体。任务：G202感知作用在车辆上的扭矩，识别车辆围绕垂直于地面轴线方向的旋转运动。失效影响：没有此信号，控制单元不能识别车辆是否发生转向，ESP功能失效。ESP2019/8/1632结构原理其基本工作原理简化成左图双调节叉结构，1激励叉，1测量叉双叉经过匹配，使得激励叉在11千赫时共振，而测量叉在11.33千赫时产生共振，向双叉施加11千赫的交变电压，在激励叉上发生共振，而测量叉上不出现。发生共振的调节叉对于外力的反应，要比没有发生共振的调节叉运动响应慢。横摆角速度传感器G202ESP2019/8/1633这意味着，车辆的角加速度使得测量叉与车辆同步运动，而共振叉滞后于车辆的运动。结果，双叉发生扭曲。摇摆的结果是改变了叉上的电荷分配，传感器感知此信号并将其传递给控制单元。横摆角速度传感器G202ESP2019/8/1634纵向加速度传感器G249注：只在4驱车上安装此传感器。对于单轴驱动车辆，系统通过计算制动压力、车轮转速信号以及发动机管理系统信息，得出纵向加速度。ESP2019/8/1635此开关安装在仪表板上。按此开关可关闭ESP/TCS功能，并由仪表上的警告灯指示出来。再次按压此开关可重新激活TCS/ESP功能如果司机忘记重新激活TCS/ESP，再次启动发动机后系统可被重新激活。TCS/ESP开关E256下列情况下，有必要关闭ESP-在积