Electronic Stability Program电子稳定控制系统

汽车电器与电子设备

电子稳定控制系统Electronic Stability Program

重庆汽车学院

目录

1 概述 (3)

2实际意义 (4)

3 生产商 (4)

4各种相似系统 (4)

5 发展史 (5)

6 关键技术 (6)

7 国内现状 (8)

附一：国产30万以下标配ESP车型 (9)

附二：模拟ESP效果图 (10)

1 概述

Electronic Stability Program（以下简称为ESP），汉语翻译为电子稳定控制系统。它其实就是牵引力控制系统（Traction Control System）的升级版本，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（Anti-lock Brake System，防抱死刹车系统）及ASR（Acceleration Slip Regulation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。

2实际意义

据德国保险联合会的一份事故调查报告显示：在所有的汽车事故中，约有25%的事故都是由车辆发生侧滑引起的。而在中国，这一数字则更高。导致这种侧滑的原因，可能是驾驶员猛打方向盘、紧急避让，或对路线的判断失误。而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，随时待命对车辆的侧滑进行控制，保证驾乘者的行车安全。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，防止车辆侧滑和打旋。

3 生产商

当前，全球共有6家主要汽车零部件制造商生产ESP，他们是德国博世、曰本电装、德国大陆Teves、美国德尔福、曰本爱信精工和美国TRW公司。

4各种相似系统

其他汽车公司也有功能类似的电子稳定系统，只不过叫法不同如日产研发的车辆行驶动力学调整系统（Vehicle Dynamic Control 简称VDC）

丰田研发的车辆稳定控制系统（Vehicle Stability Control 简称VSC）

本田研发的车辆稳定性控制系统（Vehicle Stability Assist Control 简称VSA）

宝马研发的动态稳定控制系统（Dynamic Stability Control 简称DSC）]等等。

虽然各个厂家所用的软件不同，但它们的ESP都有下述硬件：转向传感器：它监测转向盘旋转的角度，帮助确定汽车行驶方向是否正确。

车轮传感器：它监测每个车轮的速度，确定车轮是否在打滑。侧滑传感器：它记录汽车绕垂直轴线的运动，确定汽车是否在打滑。

横向加速度传感器：它对转弯时产生的离心力起反应，确定汽车是否在通过弯道时打滑。

5 发展史

世界上最大的汽车原厂配套装备独立供应商——博世于1995年成为第一个把ESP技术投入量产的公司，并在全球首次应用于奔驰S级车型，到目前为止已生产ESP两千多万套。在接下来的数年中不断优化其设计，到2002年，已经发展到第8代。2005年，适逢博世对汽车产业的重要贡献之一——ESP电子稳定程序面世10周年之际，ESP8.0系统这一世界领先的技术实现了在中国苏州国产化。

2005年，整个欧洲有大约40%的新注册车配备了ESP。

在德国，已经有超过70%的新注册车配备了ESP。

2008年美国政府对外宣布，计划在今后几年内强制所有汽车制造商在新车上安装电子稳定程序控制系统（ESP），以减少翻车和交通事故死亡率。有报道称，美国政府规定所有汽车必须在2011年9月以前配备ESP.这是其继强制配备安全带相关措施实施之后又一项重要的强制性措施。据悉，美国现已有40%的新车安装了 ESP，15％的车辆则作为用户自选配置。

6 关键技术

①传感技术的改进

在ESP系统中使用的传感器有车辆横摆角速度传感器、横向加速度传感器、方向盘转角传感器、轮速传感器等，它们都是ESP 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。随着价格低廉的微机械（Micro—Machined）加速度和横摆角速度传感器的出现，为这项技术的广

泛应用创造了一定的条件。

②体积小质量轻及低成本液压制动作动系统的结构设计

这方面BOSCH公司在ESP系统中采用的结构有一定的代表性，其液压作动系统由预加压泵PCP（Precharge Pump）压力产生

装置（Pressure Generator Assembly）液压单元HU5.0所构成。

③ESP的软硬件设计

由于ESP的ECU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ABS系统大数倍，一般多采用CPU结构。而ECU软件计算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ESP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CAN完善控制功能

ESP的ECU（电子控制单元）与发动机、传动系的ECU通过CAN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ESP，以估算驱动轮上的驱动力。当ESP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，ESP会告知传动系ECU应事先挂入2档，这将显著改善大功率轿车的起步舒适性。目前国外，特别是欧洲，越来越多的车型已将ESP系统作为其标准配置，国内一些中高档车型也逐渐将其作为标准配置。据报道，2004年中国新车的ESP系统装备率为3%，欧洲的新车装备

率为35%。2005年欧洲出产新车ESP装备率达到40%，中国达到

4%。ESP正在向一般的商用车及重型卡车普及，多家商用车生产厂商和重型卡车生产厂商正在推出带ESP系统的车型。现在正是欧美汽车工业界推广应用ESP系统的高潮时期，国内也正处于迅速的推广普及阶段。

可以预见，ESP汽车安全产品不久将成为多款中、高档轿车和其它车型的标准配制，掌握ESP技术，就掌握了竞争未来汽车安全技术的主动权。所以攻克ESP设计的理论与关键技术，对提高国产汽车的自主开发能力、缩短与发达国家的差距具有重要的现实意义。它将为我国汽车工业的繁荣发展以及促进其它相关工业的繁荣发展起着重要作用，并能带来巨大的社会效益和经济效益。

7 国内现状

下图可以显示ESP现状以及发展趋势

上面的图表是德国博世集团对于全球各国ESP装备情况的统计。可以看出，中国的ESP重视程度仍远远低于世界水平。在2006年，我们国内的ESP装备情况居然只有惊人的3%。而根据博世集团的未来预计，在2012年，国内车辆的ESP装备情况仍然不容乐观，只有18%，仅能达到韩国在2006年的水平。

附一：国产30万以下标配ESP车型

附二：模拟ESP效果图

上图绿色为配备了ESP的车辆，红色为未配置车型