汽车底盘电控技术-3-esp电子稳定系统

电子稳定程序属于车辆的主动安全。人们也可称之为动态驾驶控制系统。简单地说它是一个防滑系统。ESP能够识别车辆不稳定状态，并通过对制动系统、发动机管理系统和变速箱管理系统实施控制，从而有针对性地弥补车辆滑动。以防车辆滑出跑道。,（ Electronic Stability Programme ),-它并不是一个单独的系统，它是建立在牵引系统的基础上的，因此它也有该系统的工作特点。 -减轻了司机的负荷。 -车辆高速容易控制。 -避免了司机因反应过急而引起的事故。,优点：,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,ESP安全性意义,一、躲避前方突然出现的障碍物,ESP典型工作工况,二、在急转弯车道上高速行驶,ESP典型工作工况,三、在地面附着力不同的路面行驶,ESP典型工作工况,ESP调节过程,为了能让ESP在紧急时刻作出反应，必须弄清楚两个问题： a：-司机往那边转向 b：-车要往哪开,ESP调节过程,第一个问题的答案是：ESP接收来自转向角度传感器（1）及车轮转速传感器（2）的信号。 第二个问题的答案是：ESP接收偏转率（3）和横向加速度（4）的信号。,ESP调节过程,由接收到的两个信号a和b经过处理后，ESP 即推知是否出现了紧急情况及是否应开始工作。,ESP调节过程,在车上，紧急情况有两种表达方式： 1、车辆处于控制不足状态。 通过内侧后制动其的相应动作及发动机和变速器管理系统的协调工作，ESP可防止脱离弯道。,ESP调节过程,2、车辆处于控制过度状态。 通过外侧前制动器的相应动作及发动机和变速器管理系统的协调工作，ESP可防止侧滑。,不足转向,无ESP,有ESP,ESP调节过程,过度转向,无ESP,有ESP,ESP调节过程,车辆躲避突然出现的障碍物，驾驶者首先向左急打转向紧接着又向右转向。 车辆由于驾驶者急打方向盘转弯而出现甩尾侧滑现象。由于车辆沿着垂直轴线转动，出现失控状态。,无ESP行驶状况,ESP调节过程,ESP调节过程,有ESP行驶状况,1、车辆在试图躲避障碍物，ESP根据传感器来的数据判断出现在是不稳定状态，并计算出应对措施。 ESP对左后轮实施制动，于是车的转动得到了加强，前车轮的侧导向力仍保持着。,ESP调节过程,有ESP行驶状况,2、当车左转弯行驶时，司机向右转向，为了加强这个反转向，右前轮被制动。 后车轮可自由旋转，以保证在后桥产生最佳侧向力。,ESP调节过程,有ESP行驶状况,3、这种轮迹变化导致车绕垂直轴线的转动，为避免车甩尾，左前轮被制定。在特别紧急的情况下，制动可将车轮抱得很死，以便能限制前桥侧向力的形成（摩擦圆）。,ESP调节过程,有ESP行驶状况,4、车辆的不稳定状态得到校正后，ESP就结束了其调节工作。,-BOSCH-ESP系统及其部件,如前所述，ESP是以车轮滑动调节系统为基础的，但ESP又扩展了一项重要内容： -ESP可提前识别出车辆的各种不稳定状态（如侧滑）并进行控制。 为了能做到这一点，就需要再加上几个部件。 在进一步学习ESP之前，让我们先看一下示意图。,BOSCH-ESP,BOSCH-ESP,ESP系统及其部件,BOSCH-ESP,控制单元,制动助力器,制动压力传感器,动态液压泵,液压控制单元,侧向加速度传感器,横摆率传感器,轮速传感器,方向盘角度传感器,纵向加速度传感器 （仅quattro）,BOSCH-ESP,ASR/ESP按钮E256,制动灯开关F,制动踏板开关F47,转速传感器 后右G44/前左G47 前右G45/后左G46,方向盘角度传感器G85,侧向加速度传感器G200,制动压力传感器G201,横摆率传感器G202,附加信号 发动机管理 变速箱管理,行驶动态控制液压泵V156,进油阀N99,N101,N133,N134,回油泵继电器J105,回油泵V39,电磁阀继电器J106,行驶动态控制阀1 N225,出油阀N100,N102,N135,N136,行驶动态控制阀2 N226,行驶动态控制高压阀2 N228,行驶动态控制高压阀1 N227,ABS警报灯K47 制动系统警报灯K118 ASR/ESP警报灯K115,附加信号 发动机管理 变速箱管理 导航管理,自诊断,控制单元J104,传感器,执行元件,ESP系统组成,BOSCH-ESP,1、ABS控制单元 2、液压控制单元 3、制动压力传感器 4、侧向加速度传感器 5、横摆率传感器 6、ASR/ESP按钮 7、方向盘转角传感器 8、制动灯开关 9-12、轮速传感器 13、自诊断 14、制动系统警报灯 15、ABS警报灯 16、ASR/ESP警报灯 17、车辆和驾驶状态 18、发动机控制调整 19、变速箱控制调整,ESP系统组成,BOSCH-ESP,ESP系统组成,轮速传感器不断地发送个车轮的转速信号。转向角传感器将数据直接通过CAN总线传给控制单元。控制单元根据这两种信息计算出车辆规定的转向及行驶特性。 横向加速度传感器向控制单元发送车辆侧滑的信息，偏转率传感器向控制单元发送车辆离心趋势信息。控制单元根据这两种信息计算出车辆的实际状态。 如果规定值与实际值有偏差，那么就需要调节了。,ESP可决定下述内容： -哪个车轮应制动或加速到什么程度。 -是否需降低发动机的功率。 -是否启动变速器控制单元。 然后ESP系统根据收到的传感器数据，来判定调节是否有效。 如果有效，那么调节就结束了，ESP会继续监控车辆的行驶特性；如果无效，那么调节会继续进行。 调节开始后，ESP指示灯会闪亮，以通知司机，ESP正在工作。,BOSCH-ESP,带EDS/ASR/ESP的ABS控制单元J104,控制单元J104是通过仪表线束内 的正极连接获得供电的。,BOSCH-ESP,注意：如果车辆在不稳定状态下系统进行调整时出现错误，需应注意检查传感器与方向盘的连接是否可靠。,方向盘转角传感器G85,G85 是ESP系统中唯一直接通过CAN总线将信息传递给控制单元的传感器，只要方向盘转角达到4.5度，接通点火开关后，该传感器就开始初始化，这相当于转动了约1.5厘米。,BOSCH-ESP,方向盘转角传感器G85-测量原理,角度的测量是通过光栅原理来实现的。 基本构件有： -光源（a） -编码盒（b） -光学传感器（c + d） 计数器（e），用于传递转动得圈数 编码盒由两个环构成，一个是绝对环，一个是增量环，每个环由两个传感器进行扫描。,功能： 为了简化结构，将两个带孔蔽光框放在一起，（1） 是增量蔽光框，（2）是绝对蔽光框。在两个蔽光框之间有光源（3），其外侧是光学传感器（4 + 5）。,BOSCH-ESP,如果光透过缝隙照到传感器上，就会产生一个信号电压；如果光源被遮住，这个电压就又消失了。 如果移动蔽光框，就会产生两个不同的电压，增量传感器传送一个均匀的信号，这个因为间隙是均匀的信号，这是因为间隙是均匀分布的；绝对传感器传送一个不均匀的信号，这是因为间隙是不均匀分布的。系统通过对比这两个信号，就可以计算出蔽光 框移动的距离，于是就确定了绝对部件运动的起始点。 传向角传感器的工作原理与此相同，只是运动变成了旋转运动 。,方向盘转角传感器G85-测量原理,BOSCH-ESP,横向加速度传感器G200,作用： G200用于接收是否有侧向力及侧向力的大小的信息，这个侧向力总是试图使车脱离原行驶路线。 出现故障的影响： 如果缺少横向加速度信息，控制单元就无法计算出车辆的实际状态，ESP也就是实效了。,BOSCH-ESP,横向加速度传感器G200,结构： 简单地说：横向加速度传感器由一块永久磁铁（1），一个弹簧（2），一个阻尼盘（3）及一个霍尔传感器（4）组成。 永久磁铁，弹簧及阻尼器构成了一个磁力系统。该磁铁与弹簧牢固地捆在一起，并可由阻尼盘来回摇动。 功能： 当横向加速度（a）作用到车上时，永久磁铁也会有相应的运动，但因惯性原因，这个运动要稍迟发生。也就是说 ：阻尼盘与传感器壳体及整车一同偏离永久磁铁（该磁铁先前处于静止状态）,BOSCH-ESP,横向加速度传感器G200,这个运动会在阻尼盘内产生电涡流，而电涡流又会产生一个与永久磁铁磁场极性相反的磁场。因此，总磁场的强度就被消弱了，这就会使霍尔传感器的电压改变，电压的变化是与横向加速度的大小成比例的 。 也就是说；阻尼器与磁铁之间的运动幅度越大，那么磁场强度消弱得越厉害，霍尔传感器电压变化得越明显，如果没有横向加速度，霍尔传感器电压保持恒定。,BOSCH-ESP,偏转率传感器G202,偏转率传感器G202 在ESP中，该传感器用来确定车辆是否绕垂直轴线运动,结构和功能 基本组件是一个小的金属空心圆筒（1），其上有八个压电元件（2），其中四个使空心圆筒处于谐振状态（a），另四个用于监控作用在圆筒上的震荡波节是否改变。 如果空心圆筒上作用有转矩，振荡波节 就会改变。振荡波节会移动（b），起监控作用的压电元件会测量到这个改变并通知控制单元，于是控制单元可以计算出偏转率了。,BOSCH-ESP,优点： 减小安装尺寸 两个传感器在一起能够保证精确的配合数值，而且不改变。 强化整体机构,横向加速度传感器G200和 偏转率传感器G202,组合传感器,目前多使用这种集成一体式传感器,BOSCH-ESP,组合传感器,横向加速度传感器G200的结构 该传感器是组合传感器印制电路板上的一个极小部件。 我们可以这样简单的描述其结构： 放好质量可动得电容器片，使它能来回摆动。两个固定安装的电容器片围住了可动得电容器片，这样就形成了两个串联电容器片K1 和K2。借助电极就可以测量出这两个电容器容纳的电荷量，这个电荷量就叫电容C。,BOSCH-ESP,组合传感器,功能： 如果没有加速度作用在这个系统上，那么测出来的两个电容器的电荷量C1和C2是相等的。 若作用有横向加速度，那么可移动质量就会因为惯性而作用到中间板上，即它顶着固定板并逆着加速度方向移动，于是两板之间距离就改变了，相应的分电容器的电荷量也增加了。 对于电容器K1 ，若其两板间距变大，那么其电容C1 就变小。 对于电容器K2 ，若其两板间距变小，那么其电容C2 就变大。,BOSCH-ESP,组合传感器,偏转率传感器G202 的构造 在同一板上，还有偏转率传感器，该传感器与横向加速度传感器在空间上是分开的。 这里简要说明一下原理： 在恒定磁场的南极和北极之间的托架内放一个可摆动的质量块，在这个质量块上装一个导电轨道，这个轨道用以代替真正的传感器。 在真正的传感器上，为了保险起见，有两个这种结构。,BOSCH-ESP,组合传感器,功能 如果接上交流电压U，那么支撑导电轨道的托架就会在磁场中摆动。 如果现在有旋转加速度作用在此结构上，那么由于惯性作用，摆放质量块出现了科氏加速度，质量块偏离了来回的直线摆动。 由于这一切都是发生在磁场内的，因此导电轨道的电气性能就改变了。 测量出这个变化就知道了科氏加速度的大小和方向，电子装置根据这个值即可计算出偏转率的大小。,BOSCH-ESP,制动压力传感器G201,该传感器安装在 动态调节液压泵 作用 该传感器向发动机控制单元提供制动管路内的实际压力信号。 发动机控制单元根据这个压力信号计算出车轮制动力及作用在车上的纵向力。 如果需要ESP工作，控制单元会将此值用于计算测导向力。,BOSCH-ESP,制动压力传感器G201,出现故障后的影响 如果缺少实际制动压力信号，那么系统就无法计算正确的侧导向力，ESP也就失效了。 注：不可从液压泵上拧下压力传感器，而是应与该泵一同更换。,BOSCH-ESP,制动压力传感器G201结构,该传感器的核心部件是一个压电元件（a），制动液的压力就作用在其上。另一个是传感器电子元件（b）。,BOSCH-ESP,制动压力传感器G201结构,功能： 如果制动液的压力作用到压电元件上，那么该元件上的电荷分别就会改变。 如果没有压力作用，电荷分布是