ESP电子稳定系统工作结构原理

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。ESP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-ECU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。

(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: G85一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) 。

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，则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。