车身电子稳定系统

车身电子稳定系统：一、博世公司ESP车身电子稳定系统ESP和博世公司车身电子稳定系统(ElectronicStabilityProgram，简称ESP)，是博世（Bosch）公司的专利[1]。10年前，博世是第一家把电子稳定程序（ESP）投入量产的公司。因为ESP是博世公司的专利产品，所以只有博世公司的车身电子稳定系统才可称之为ESP。在博世公司之后，也有很多公司研发出了类似的系统，如日产研发的车辆行驶动力学调整系统（VehicleDynamicControl简称VDC）[2]，丰田研发的车辆稳定控制系统（VehicleStabilityControl简称VSC）[3]，本田研发的车辆稳定性控制系统（VehicleStabilityAssistControl简称VSA）[4]，宝马研发的动态稳定控制系统（DynamicStabilityControl简称DSC）[5]等等。ESP概述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，为了校正循迹方向，ESP则会刹慢内后轮，从而校正行驶方向。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。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；ESP的组成部分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。ESP的关键技术现在比较典型的汽车控制系统的结构，包括传统制动系统真空助力器、管路和制动器、传感器俨个轮速传感器、方向盘转角传感器、侧向加速度传感器、横摆角速度传感器、制动主缸压力传感器、液压调节器、汽车稳定性控制电子控制单元和辅助系统发动机管理系统。所以，系统的开发有赖于以下几个关键技术的突破①传感技术的改进”。在系统中使用的传感器有汽车横摆角速度传感器、侧向加速度传感器、方向盘转角传感器、制动压力传感器及节气门开度传感器等，它们都是系统中不可缺少的重要部件。提高他们的可靠性并降低成本一直是这方面的开发人员追求的目标。②体积小、重量轻、低成本液压制动作动系统的结构设计。③的软、硬件设计。由于的需要估计车辆运行的状态变量和计算相应的运动控制量，所以计算处理能力和程序容量要比系统大数倍。一般采用多结构。而软件的研究则是研究的重中之重，基于模型的现代控制理论已经很难适应这样一个复杂系统的控制，必须寻求鲁棒性较强的非线性控制算法。④通过完善控制功能。的与发动机、传动系的通过互联，使其能更好地发挥控制功能。例如自动变速器将当前的机械传动比、液力变矩器变矩比和所在档位等信息传给，以估算驱动轮上的驱动力。当识别出是在低附着系数路面时，它会禁止驾驶员挂低档。在这种路面上起步时，会告知传系应事先挂入二档，这将显著改善大功率轿车的起步舒适性。ESP的工作过程1、这车左转当车辆出现转向不足的时候（就是速度太快拐不过来了）。ESP各个传感器会把转向不足的消息告诉电脑，然后电脑就控制左后轮制动，产生一个拉力和一个扭力来对抗车头向右推的转向不足趋势。2、还是左转，后轮抓地不足或者后驱车油门踩猛了出现转向过度的时候（就是甩屁股）。ESP会控制右前轮制动，同时减小发动机输出的功率。纠正错误的转向姿态。3、直线刹车由于地面附着力不均匀出现跑偏的时候（这事有ABS的车也会出现，我下雪的时候老在雪地上这么玩，这时候车身会向抓地强的一边跑偏）。ESP会控制附着力强的轮子减小制动力，让车按照驾驶员预想的行驶线路前进。同样当一边刹车一边转向的时候ESP也会控制某些车轮增大制动力或者减小制动力让车子按照驾驶员的意图行进。ESP最重要的特点就是它的主动性，如果说ABS是被动地作出反应，那么ESP却可以做到防患于未然。NissanVDC車輛動態控制(VehicleDynamicsContral)道路在雨後會因為路面的不平整或是排水系統不良，而在路面出現一灘灘的積水。為了到山林之中吸收大量的芬多精，而必需通過蜿蜒的山路。以上的路況都有機會使車輛發生難以控制的狀況。為了讓駕駛者能夠在難以控制車輛的慌亂情況之下把車輛安全的帶離危險地帶，以及將處於失控邊緣的車輛給安全的帶回到正常的行駛路線，或是預防車輛在極度操控時達到失控狀況，因此能夠主動控制車輛動態表現的「VDC車輛動態控制系統」於是因應而生。為了讓VDC車輛動態控制系統能夠主動控制車輛的動態表現，因此VDC車輛動態控制系統就必須結合ABS防鎖死煞車系統、TCS循跡控制系統、BLSD煞車式防滑差速器等系統的功能，以控制四個車輪的轉動速度來改變車輛在行駛中的姿態，並且使車輛在道路上以更佳的路線去行駛。藉由VDC的控制讓以非直線狀態行駛的車輛能夠有最佳的行駛路線，這樣就能夠提升車輛在行駛中的穩定性，尤其是當車輛在濕滑路面或是在過彎時，因而在提升車輛穩定性的同時也大大的增加了車輛在行駛當中的安全性。Nissan汽車是全球汽車製造廠中少數具有能力開發車身穩定系統的廠商，Nissan汽車的VDC車輛動態控制系統更是其中的翹楚。Nissan的VDC最早是配置在1998年的Cima車型(日規InfinitiQ45)，之後陸續配置在Nissan與Infiniti品牌的車型之上，現今的InfinitiQ45、M45、G35、FX35等車型，更是將VDC列為標準配備。當車輛在過彎時發生了轉向不足或是轉向過度的情況時，VDC系統會適時的利用ABS、TCS、BLSD的功能以介入控制車輛在行駛中的車身姿態。一輛行駛中的汽車，其車上的「VDC統合控制電腦」會隨時的接受「G值感知器」、「方向盤角度感知器」、「車輪速度感知器」等等感知器的訊號，當「VDC統合控制電腦」判定出車輛正處於轉向不足或是轉向過度的不穩定狀態時，VDC系統會利用ABS系統去控制煞車系統進行煞車的動作，透過BLSD系統的控制去針對單一個或是多個車輪進行煞車的動作，再輔以TCS適當的降低引擎的扭力輸出，來調整汽車於變換車道或在過彎時的車身姿態，使汽車在變換車道或是過彎時能夠更加的平穩而安全。車輪與驅動及轉向的關係駕駛者在扭轉方向盤之後車輪就隨著這個動作而產生轉動，並且使車輛在道路上轉彎。為什麼車輛會轉彎呢？車輪又是如何的轉動呢？。汽車的驅動方式分別有前輪驅動、後輪驅動、四輪驅動這三種模式。前輪驅動：前輪要同時擔負驅動及轉向的工作。後輪驅動：前輪負責轉向，後輪負責驅動。四輪驅動：前輪要同時擔負驅動及轉向的工作，後輪也要負擔部份的驅動工作。驅動輪與抓地力的關係前輪驅動與後輪驅動的全部動力是經由二個驅動輪將引擎的扭力轉換成牽引力之後，並且將牽引力傳遞到地面使得車輛能夠前進。這種動力傳遞的方式使動力輸出強大的車輛在以大扭力進行起步及過彎時，容易使驅動輪與地面發生打滑，而影響到車輛的性能表現。在前輪驅動車型的前車輪上面除了有牽引力之外，還有轉向的阻力；而在後輪驅動車型的後車輪上面則是有牽引力以及外滑的阻力；驅動輪的輪胎在受到這些力量的影響之後，一旦受力的總合大於輪胎與地面之間的摩擦力時，就會發生抓地力不足並使車輪產生滑移的情況，在這樣的情況下輕者僅是使車輛輕微的滑移或是轉向不足，嚴重者會使車輛衝出路面或是在車道上面旋轉。此一情形在多種的控制系統被研發出來之後已經逐漸的被改善了；尤其是在安裝VDC車輛動態控制系統之後，讓汽車在不減損動力性能的表現之下，又能夠保持車輛在行駛當中的安全性以及舒適性。四輪驅動的全部動力是被分散到四個驅動輪上面，在每一個驅動輪都僅需要負擔少許的扭力的情形下，輪胎就不會因為引擎強大的動力輸出而發生打滑的情況，使得四輪驅動的車輛在轉向時會呈現出較為中性化的轉向特性。但是四輪驅動的車輛在轉向過度或是不足的情況發生時，就必須要進行較為複雜的操控動作，才能夠將車身的動態給修正到安全的範圍。此一情形在研發出多種的控制系統之後已經被改善了許多；尤其是在安裝VDC車輛動態控制系統之後，在車輛瀕臨失控的邊緣時，讓駕駛者不須要再進行複雜的操控動作，就能夠安全的駕駛車輛，並且很舒服的往目的地前進。VDC的夥伴－ABS防鎖死煞車系統當汽車在道路上做緊急煞車的時候，或是在濕滑路面上進行煞車時，如果有一個車輪發生打滑的情形，輕者會使車身發生晃動，重者則會使車身發生轉動與滑移。如果二個前輪同時發生鎖死的情形，則汽車將無法變換前進的方向，導致汽車循著原來前進的方向直衝過去，並使汽車衝出彎道或是撞上前方的車輛，而發生令人難以想像的危險。ABS利用油壓泵的做用使煞車油管內的油壓能夠快速的降低，並且又迅速的讓油壓回復到原來的程度；這種有如快速的重複踩踏煞車的動作，使車輪不至於發生被鎖死的情形。ABS讓汽車在車輪可能發生鎖死的緊急狀況下，還能夠順利的改變前進方向以避免發生危險。目前幾乎所有的車型都有裝備ABS，而且ABS在汽車上經過多年的應用及改進之後，現在的ABS已經進入到四輪均可獨立控制的四迴路型ABS系統。VDC的夥伴－TCS循跡控制系統當汽車以大扭力做快速起步的動作時，驅動輪會因為車輪的牽引力過大，而導致輪胎與地面之間發生打滑，並且使輪胎發出尖銳叫聲；這種經常在電視畫面出現的情況相信大家並不陌生。然而汽車在加速與減速的過程中以及過彎的時，偶爾也會發生車輪打滑的現象，這種情形尤其會發生在激烈操控車輛的情況下。當驅動輪發生打滑時，會使車輪產生不平順的行駛軌跡；情況輕者讓車身產生晃動，而重者會讓車身產生旋轉。TCS可以在偵測到驅動輪發生打滑現象時，TCS會立即控制ABS對打滑的車輪進行煞車的動作，同時也會透過ECM的控制使引擎降低輸出動力，以降低驅動輪的牽引力，並且防止驅動輪發生打滑的情況。VDC的夥伴－BLSD煞車式防滑差速器車輛行經低摩擦路面時，BLSD系統會對因為打滑而轉速過快的車輪進行煞車，讓行駛中的車輛不至於發生搖擺的現象，而能夠在低摩擦路面上平穩的做直線行駛，或是以順暢的弧形路線通過彎道。當左、右驅動輪的其中之一陷入沙地等低摩擦力的路面時，位於低摩擦力路面的那一個車輪就會獲得較多的動力，而使車輛的行駛產生困難。萬一車輪是陷落到水溝時，則陷落到水溝的車輪就會獲得全部的動力，而使車輛停在原地動彈不得。BLSD系統能夠利用ABS煞車的作用降低位於低摩擦力路面或是水溝的車輪所獲得的動力，而讓停留在正常路面上的車輪獲得較多的動力，於是汽車的行駛就不再發生困難，或是讓受困的車輛得以脫離困境。VDC對車身動態的修正－轉向