汽车电子稳定程序ESP系统论文

本科生毕业论文

题目:汽车电子稳定程序操纵ESP系统

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指导教师:

2011

年01月

摘要

汽车电子稳定系统或动态偏航稳定操纵系统(Electronic Stability Program，ESP)是防抱死制动系统ABS、驱动防滑操纵系统ASR、电子制动力分配系统EBD、牵引力操纵系统TCS和主动车身横摆操纵系统AYC(Active Yaw Contr01)等差不多功能的组合，是一种汽车新型主动安全系统。该系统是德国博世公司(BOSCH)和梅塞德斯一奔驰(MERCEDES—BENZ)公司联合开发的汽车底盘电子操纵系统。

汽车电子稳定程序操纵系统除了具有ABS和TCS的功能之外，更是一种智能的主动安全系统，它通过高度灵敏的传感器时刻监测车辆的行驶状态，并通过计算分析判定车辆行驶方向是否偏离驾驶员的操作意图，识不出危险情况，并提早裁决出可行的干预措施使车辆恢复到稳定行驶状态。

汽车电子稳定系统（ESP）能够纠正汽车的各种不稳定行驶状态，提高汽车线内行驶的稳定性，缩短在弯道或湿滑路面

上紧急制动时的制动距离。

为了提高车辆的动力学性能，还能够在ESPⅡ转向功能的基础上接着引入诸如可调减震器、主动稳定性操纵和可调弹簧等的电子底盘操纵系统。

关键词：ESP 主动安全系统 ABS 电子操纵

目录

绪论 (1)

第一章 ESP电子稳定系统简介 (3)

1.1ESP电子稳定系统概念 (3)

1.2ESP的功能与组成 (3)

1.3ESP工作原理与工作过程 (6)

第二章汽车电子稳定系统分析 (9)

2.1ESP系统的操纵原理 (9)

2.2ESP系统特点和性能 (9)

2.3ESP系统的应用 (10)

2.4ESP系统的可靠性 (11)

2.5汽车底盘电子操纵系统的进展 (11)

2.6新一代ESP (12)

第三章第二代汽车电子稳定程序ESPII (13)

3.1ESPII的系统及组件 (13)

3.2ESPⅡ转向操纵功能 (14)

3.3系统集成操纵 (16)

结束语 (18)

参考文献 (19)

致谢 (20)

绪论

20世纪80年代，日本铃木公司首次开发出电动助力转向系统(Electrical Power Steering，简称EPS)，在此之后，日本的大发汽车公司、三菱汽车公司及本田汽车公司均研制出适合各自车型的EPS。日本精工已成为世界最大的EPS生产厂，占全球的30%，日本光洋2006年已达到800万套，日本丰田从2003年开始批量生产P-EPS，年产已上100万套，美国的Delphi公司、TRW公司差不多成功开发出EPS系统，大大促进了EPS技术的进展。通过近20年的进展，EPS技术日趋完善，其应用范围从最初的微型轿车配套向负荷较大的中、高档型轿车配套进展。国外生产的中低档小型、微型汽车大都备配了电动助力转向器，在部分中档轿车和高级轿车内差不多得到应用，在中型车辆和重型车辆的应用也已处于研究时期。2006年EPS的市场占有率已达到30％。

2006年，国内汽车产销均超过500万，目前国内开发的EPS 要紧针对1．6排量以下的中小型汽车，而1．6排量以下的汽车

约占70％左右，因此市场潜力巨大。当前国内实际安装EPS的汽车已达到15％，要紧是昌河北斗星、哈飞路宝等，轿车有广州本田飞渡、上海大众途安、长安雨燕、一汽天津花冠3．0、一汽大众开迪及郑州日产MPV旅行车，这些厂家都在寻求国产化合作伙伴。批量安装国产EPS的车型有：爱迪尔车、新雅图轿车及吉利轿车；小批安装国产EPS的车型有天津夏利、双环S6“小贵族”汽车；正在试装EPS的车型有：天津夏利X121轿车、福瑞达面包车、奇瑞QQ轿车及杨子皮卡等车型。一汽轿车也预备安装国产电动转向器，正在寻求有实力的合作伙伴。重庆长安铃木、长安福特预备在其生产的新车型中试装电动转向器。研制EPS的厂家和科研院所已有好几十家，其中科研院所有清华大学、北京理工大学、天津大学、吉林大学及重庆大学等。传统的汽车转向器厂家有湖北恒隆、南京标准件厂、杭州万向集团、重庆驰骋、天津津丰、浙江万达、浙江双辉剑、杭州世宝、跃进汽车转向器公司及豫北光洋等厂家。但由于EPS 为机电一体的高科技产品，传统的汽车转向器厂家缺乏操纵器

开发方面的电子专家；而科研院所重于理论研究，缺乏实际经验和批生产建线的能力，因而EPS研制进展较慢。

第一章 ESP电子稳定系统简介

1.1 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操纵系统。

ESP以ABS制动防抱死系统与ASR牵引力操纵系统为基础，增加方向盘转角传感器、侧向加速度传感器等信息，通过对车轮制动器和发动机动力的操纵，实现对侧滑的纠正。因此，ESP 整合了ABS和ASR的功能，并大大拓展了其功能范围。

1.2 ESP的功能与组成

1.2.1 ESP的功能

ESP能保证在转向状态下车辆的稳定性(横向)，幸免车辆产生侧滑。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，能自动依照车辆的状态，有针对性地单独制动各个车轮，或操纵发动机、自动变速器的状态使车辆保持稳定行驶。ABS是在制动的状态下保持车辆的

稳定性，幸免车轮抱死；TCS(ASR)是在起步或加速的状态下保持车辆的稳定性,幸免车轮打滑。

1．躲避前方突然出现的障碍物

①紧急制动，猛打方向盘，车辆有转向不足倾向。②ESP 工作，增加左后轮制动压力，车辆按照转向意图行驶。③恢复正常的行驶路线，车辆有转向过度的倾向，在左前轮施加制动力。④车辆保持稳定。

2．在急转弯车道上高速行驶

①车辆有甩尾倾向。自动在右前轮上施加制动力。②车辆保持稳定。③车辆有甩尾倾向。自动在左前轮上施加制动力。

④车辆保持稳定。

3．在地面附着力不同路面行驶

①车辆表现出转向不足的趋势，立即跑偏。ESP发挥作用，增加后右轮制动力的同时，降低发动机输出扭矩。

②从湿滑路面驶入干燥路段，车辆保持稳定。

1.2．2 ESP的组成

BOSCH和IrI-r为两个ESP的生产厂家，他们ESP的设计原理和差不多结构是相同的，不同的是组成元件，在备件使用上应注意其对应系统。

1．ESP组成(见图1)：

2．ESP要紧部件(见图2)：

图2 ESP要紧部件

(1)ESP操纵单元：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。操纵单元出现故障，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位于转向灯开关和方向盘之间。向操纵单元传送方向盘转动角度，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和偏转率传感器G202，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。无该信号操纵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，操纵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：通知操纵单元制动系统的实际压力，操纵单元相应算出作用在车轮上的制动力和整车的纵向力大小。假如ESP正在对不稳定状态进行调整，操纵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。当ESP调整工作正在进行或在超过一定的车速。系统将不能被关闭。

①为从深雪或松软地面前后摆动驶出，有意让驱动轮打滑以摆脱被陷状态；②带防滑链行驶；③在车辆处于功率测试状态下行驶。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)动态调节液压泵：由于液压操纵单元回油泵设计的改进，已能满足工作需要，因此现已取消动态调节液压泵。

(7)回油泵：单级、双级。

(8)液压操纵单元：制动分泵通过液压操纵单元的电磁阎操纵，通过制动分泵的人口阀和出口阀的操纵，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。

1.3 ESP工作原理与工作过程

1．ESP工作原理：ABS／TCS系统确实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确实是要操纵横向滑移。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躯体疲劳。只要ESP识不出驾驶员的输入与车辆的实际运动不一致，它就立即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不驾驶员转弯方向(驾驶员意愿)。ESP通过横摆角速度传感器，识不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不车辆实际运动方向。ESP 对危险驾驶情况作出反应前，必须获得两个问题的应答(见图3)

图3 ESP动作程序

图4ESP工作过程

工作过程车辆转向行驶状态受制动车轮目的