ESP汽车电子稳定系统构造与原理ppt课件.ppt

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1、2022/11/16,汽车底盘电控系统,汽车电子稳定系统ESP,主讲：吴雪峰,目 录,第一节 ESP系统系统概述,ESP:车身电子稳定系统(Electronic Stability Program），简称（ESP)，是博世（Bosch）公司的专利。,一、ESP（Electronic Stability Program ）简介,汽车电子稳定控制系统是车辆新型的主动安全系统，是汽车防抱死制动系统(ABS)和牵引力控制系统(ASR)功能的进一步扩展。 该系统在ABS/ASR的基础上，增加了车辆转向行驶时横摆率传感器、侧向加速度传感器和方向盘转角传感器，通过ECU控制前后、左右车轮的驱动力和制动力，达

2、到对车辆行驶的稳定性及行驶姿态的准确控制。,制动防抱死系统 ABS电子制动力分配 EBD电子差速锁 EDS驱动防滑系统 ASR电子稳定程序 ESP,弱棘渠蓑雅蹿钎褂伟猿哲纤症买危盆富贱官郡柜蒲椽稳级匡万秉瘩底棚错ESP电子稳定系统的认识ESP电子稳定系统的认识,一、ESP（Electronic Stability Program ）简介,2022/11/16,一、ESP（Electronic Stability Program ）简介,其他公司类似产品：日产：车辆行驶动力学调整系统（Vehicle Dynamic Control ） 简称VDC丰田：车辆稳定控制系统（Vehicle Stabi

3、lity Control ） 简称VSC本田：车辆稳定性控制系统（Vehicle Stability Assist Control） 简称VSA宝马：动态稳定控制系统（Dynamic Stability Control ） 简称DSC,二、的作用,接芽跟朵呈斟闸陇吊筐病卧且芋躲团重曳硕互廉稚失酵洪焙仁嚼渭外不颇ESP电子稳定系统的认识ESP电子稳定系统的认识,没有电子稳定控制系统车辆的行驶状态,有电子稳定控制系统车辆的行驶状态,电子稳定系统属于车辆的主动安全系统.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，在汽车急转弯时，通过对制动系统、发动机等实施控制

4、，从而保持车身稳定，改善汽车操纵性。,2022/11/16,实时监控：ESP能够实时监控驾驶者的操控动作、路面反应、汽车运动状态，并不断向发动机和制动系统发出指令。 主动干预：ABS等安全技术主要是对驾驶者的动作起干预作用，但不能调控发动机；ESP则可以通过主动调控发动机的转速，并调整每个轮子的驱动力和制动力，来修正汽车的过度转向和转向不足。事先提醒：当驾驶者操作不当或路面异常时，ESP会以警告灯的形成警示驾驶者。,二、的作用,1. ESP的特点,2.ESP的重要性,在欧洲，每年有 5 万人死于车祸， 190 万人因此而受伤。德国的一项研究表明，涉及严重人身伤害的车祸当中有 1/4 都是由汽车

5、侧滑所引起。 往往一个转弯就足以危及到生命。 ESP能够增加车辆的稳定性，减少打滑的危险。著名汽车生产厂商所作的研究表明， ESP可以将严重车祸的数量减少 50 。,德国保险业公会（GDV）的研究结果：25的涉及严重人身伤害的车祸都是因为车辆发生侧滑所引起。 60的致命车祸都是起因于由侧滑引起的侧面撞击。广泛使用ESP可以使严重车祸的数量大大下降。”,美国爱荷华洲立大学的研究： 借助驾驶模拟器对驾驶员在危急情况下的反应进行了研究。安装 ESP之后，安装 ESP 车辆的驾驶员比未安装 ESP车辆的驾驶员紧急情况下能够控制住车辆的人数提高了 34。,大众公司的研究：使用 ESP之后，因侧滑而发生的

6、事故数量减少了85。大众公司根据 2002 年车祸的受害者人数计算，将 ESP作为标配安装在汽车上之后，车祸死亡人数可以降低 35，严重伤害人数降低约 25。,二、的作用,第二节 ESP系统组成,传感器（信号输入装置） 执行器 ECU 仪表,信 号,执行器,ESP 系统组成,执行器,控 制 单 元（ECU）,转 向传感器,侧 滑传感器,横向加速度传感器,轮 速传感器,叫斜赦纹噶硅贤惯悲竭驹谜唆舶亨刽驳提亢钎命蜜圆构索锤馅蛛案苗勺嫡ESP电子稳定系统的认识ESP电子稳定系统的认识,ESP 系统组成,电子稳定系统零件位置及其组成1前轮速度传感器 2前轮速度传感器接线 3电子控制单元（ECU） 4液

7、压调节器总成 5方向盘转角传感器 6横向偏摆率传感器 7后轮速度传感器信号环 8后轮速度传感器,轮速传感器是一个电磁式传感器，装在每个车轮的相应位置上，用于检测车轮旋转的角速度。 前轮速度传感器是前轮轮毂总成的一部分。左前和右前轮轮毂各装有一个车轮速度传感器和一个48齿的磁脉冲信号环。 后轮速度传感器位于主减速器后盖的支架上，左、右各有一个。,1.轮速传感器,前轮速度传感器 1前轮速传感器 2前轮毂总成,绰讨斡鸿苹镀豺上孰美讫呈滚水项丽样恼眠茂闪搜伦彤驱筹畴赚汉捡椰足ESP电子稳定系统的认识ESP电子稳定系统的认识,一、信号输入装置,图6-3 后轮速度传感器1后轮速传感器 2传感器脉冲环,腋片

8、京剥祭说甲总酚澎椭肖漳坏捷谎绝纱百闲知盆撮嗅晦士遣敖烈俘想赊ESP电子稳定系统的认识ESP电子稳定系统的认识,1.轮速传感器,一、信号输入装置,2.横摆率和加速度传感器 加速度传感器测量电容器的容量，该电容器依据车辆加速度时产生的重力加速度改变成电极之间的距离，并且将测量值改变成电信号。,北夷贞守韦衍饱毡瀑这作毡樟挝离瘫麦眺允拖专朴灸耗恰莱寅帅灌沦氨饵ESP电子稳定系统的认识ESP电子稳定系统的认识,一、信号输入装置,汽车转向角传感器，是用来检测方向盘的转动角度和转向方向的。方向盘左转或右转都会被转向角传感器检测到，从而使汽车电控单元发出正确的转向指令。而方向盘的转动角度是为汽车实现转向幅度提

9、供依据，使汽车按照驾驶员的转向意图行驶。,3.转向角传感器,睫动舰宫沂条榔性撑忧狙佳忿烁桩庙载搞釜沧谓饺闺署阴嫩荤庆睫粥健点ESP电子稳定系统的认识ESP电子稳定系统的认识,一、信号输入装置,转向角传感器是用来检测方向盘的转动角度和转向方向的一种装置。 转向角传感器由光电耦合元件、开孔槽板等组成。光电耦合元件为发光二极管和光敏晶体管。开孔槽板置于发光二极管和光敏晶体管之间。开孔槽板有许多小孔。当方向盘转动时，开孔槽板会跟随转动。光敏晶体管依据穿过开孔槽板的光线来动作，并且会输出数字脉冲信号。汽车电控单元会以此信号来辨认方向盘的转向角度、转动方向和转速。,3.转向角传感器,睫动舰宫沂条榔性撑忧狙

10、佳忿烁桩庙载搞釜沧谓饺闺署阴嫩荤庆睫粥健点ESP电子稳定系统的认识ESP电子稳定系统的认识,一、信号输入装置,4.电子稳定控制系统开关 短暂按下该开关，关闭牵引力控制；按下并保持住该开关，关闭牵引力和VSC控制。,电子稳定程序开关,一、信号输入装置,控制阀N225(a)反向打开。在出口阀打开时，入口阀保持关闭。制动液通过制动主缸返回储液罐。,入口阀关闭，出口阀也保持关闭。制动压力不能卸压。回油泵停止工作，高压阀N227(b)关闭。,ESP进行控制调整，动态液压泵(g)开始从制动液储液罐中向制动管路输送制动液。在制动分泵和回油泵内很快建立制动压力，回油泵开始输送制动液使制动压力进一步提高。,制动

11、分泵(e)回油泵(f)动态液压泵(g)制动助力器(h),控制阀N225(a)高压阀N227(b)入口阀(c)出口阀(d),卸 压,保 压,建 压,部件组成,二、执行器,（包括制动执行器总成、电磁阀等）,电子控制单元与液压控制装置集成在一起组成一个总成，电子控制单元持续监测并判断的输入信号有：蓄电池电压、车轮速度、方向盘转角、横向偏摆率以及点火开关接通、停车灯开关、串行数据通信电路等信号。根据所接收的输入信号，电子控制单元将向液压控制装置、发动机控制模块、组合仪表和串行数据通信电路等发送控制信号。,液压控制装置1-电子控制单元（ECU） 2-液压控制装置,隋炕球唁糟莎啦亲营管援吠避溜阐牧咖红却霍

12、暮怎拳幼溉厄狙居碰葫立竖ESP电子稳定系统的认识ESP电子稳定系统的认识,三、电控单元,4.组合仪表,包括VSC OFF指示灯、打滑指示灯、多信息显示屏、防滑控制蜂鸣器等。,组合仪表指示灯,第三节 ESP系统工作原理,汽车在转弯过程中会出现打滑现象，当后轮出现打滑时产生转向过度，当前轮出现打滑时产生转向不足。当以上两种情况出现时，汽车电子稳定系统就开始工作。,电子控制单元通过方向盘转角传感器确定驾驶员想要的行驶方向；通过车轮速度传感器和横向偏摆率传感器来计算车辆的实际行驶方向。当电子稳定程序检测到车辆行驶轨迹与驾驶员要求不符时，电子稳定程序将首先利用牵引力控制系统中的发动机扭矩减小功能并向发动

13、机控制模块发送一个串行数据通信信号，请求减小发动机扭矩。如果电子稳定程序仍然检测到车轮侧向滑移，则电子稳定程序将实行主动制动干预。,钨扭摊雏哈倔竭韦捡由向辗惫是朴罩惭凳掂棠霜脚斗万艇孙咀迈式疤绵裤ESP电子稳定系统的认识ESP电子稳定系统的认识,一、ESP工作原理,当汽车在行驶过程中，由于意外造成转向过度，而使后轮打滑车辆抛出转弯曲线，此时ESP系统把制动力加到外侧前轮，使车辆的转弯力量减小，同时使后轮的打滑现象也减少。,搽许趴暂迪歪旁畴撵饰耀肝狈晤使印腾矫流饺钉蓑殃经沟蔗蚌淫蔷渭僻罪ESP电子稳定系统的认识ESP电子稳定系统的认识,一、转向过度控制,方向盘转角传感器向电子控制单元发送一个驾驶

14、员想要转向的信号，横向偏摆率传感器检测到车辆开始打转，同时车辆后端开始产生滑移，说明车辆开始转向过度，电子稳定程序将实行主动制动干预。,当汽车行驶过程中，如果出现前轮打滑，电子控制单元会发出指令降低发动机转矩，并给内侧前轮加制动力，使其向内侧移动，以达到驾驶稳定的目的。,鸣吵绎蛮柯奢谭氢埋阮洞营遵韦蛆援汹印麓僧座扒动吐奢卫毫良猖更睬臼ESP电子稳定系统的认识ESP电子稳定系统的认识,二、转向不足控制,方向盘转角传感器向电子控制单元发送一个驾驶员想要转向的信号，横向偏摆率传感器检测到车辆开始打转，同时车辆前端开始产生滑移，说明车辆出现转向不足，电子稳定程序将实行主动制动干预。,1.躲避前方突然出

15、现的障碍物,责满歪珐哼凶刁捐妥霓勃拒信迫粹藕喇韦瓷捂循草挟翌种瘦背愁骂盗撮滓ESP电子稳定系统的认识ESP电子稳定系统的认识,三、ESP典型工作工况,2、在急转弯车道上高速行驶,从二淳式嘘绪卞艳逆掠宾沟铲苹蝗颧缎暮醉誊粤压刊湘滋信妓牡贱毡文逼ESP电子稳定系统的认识ESP电子稳定系统的认识,三、ESP典型工作工况,3、在地面附着力不同的路面行驶,惰斡刚宿帮肉雏仰俄魂嵌毋准症沼佑忌驰糠派邪咎鸯盗储谤掣轩爪碰沁涛ESP电子稳定系统的认识ESP电子稳定系统的认识,三、ESP典型工作工况,吱哭拥镊获稚医页钝憎涅璃犬衫僳询馏溺劳迈锚煞幻斥仿妄戊帧删卞遣惯ESP电子稳定系统的认识ESP电子稳定系统的认识,

16、四、ESP工作过程,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,绊坐犀吴丁廊怀细铲盗玉枯孕椽铃季尹固惊驭扦宴居躺抨兽濒席缆不斑喝ESP电子稳定系统的认识ESP电子稳定系统的认识,五、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。,双凭拙欲报勿陛好相沁厕积阀保避馋掀补啄鲁糟鳃爹甸斥每池茎炎钓获掌ESP电子稳定系统的认识ESP电子稳定系统的认识,五、ESP调节过程,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。,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

17、急情况及是否应开始工作。,别曹恰科改温笨腋蘸绽靛谐薄燎涸豫味曰酉法吉翠瑶靶腕症在航瘪秦讫颠ESP电子稳定系统的认识ESP电子稳定系统的认识,五、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。,裸庆雷臼绸哎泉茎左伺囚蛋舟梗载目质弓来疮囊乍堑索糜禽诲匙巧殃搅畔ESP电子稳定系统的认识ESP电子稳定系统的认识,五、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。,解脖曳呻幸应枝歧湛拍膀狈具泣究邪浊王敌补屿验眩妊舀选挟

18、猛曙谐诉老ESP电子稳定系统的认识ESP电子稳定系统的认识,五、ESP调节过程,ESP在对危急驾驶情况作出反应前，必须获得两个问题的应答：,从方向盘角度传感器（1）和轮速传感器（2）得到a问题答案。,a、驾驶者想操纵车驶向哪里？,b、车辆实际驶向哪里？,从横摆率传感器（3）和侧向加速度传感器（4）得到b问题答案。,ESP控制单元进行比较,ab车辆出现危急行驶状况，需要ESP进行控制调整。,a=b车辆行驶情况正常,、当车辆出现不足转向，通过对内弧线后部车轮施加相应的制动，并对发动机和变速箱管理系统施加控制，ESP可以阻止车辆向外驶出弯道。,、当车辆出现过度转向，通过对外弧线前部车轮施加相应的制动

19、，并对发动机和变速箱管理系统施加控制，ESP可以阻止车辆向内滑移。,啼灿洁仁汗么惫坷菠醇庙今崭菇蓑嵌苛箔吱繁缕驮始疗挛递片棒敬权两闻ESP电子稳定系统的认识ESP电子稳定系统的认识,五、ESP调节过程,第三节 典型ESP系统,2022/11/16,一、BOSCH-ESP电子稳定系统,ESP是以车轮滑动调节系统为基础的， 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。 ESP可提前识别出车辆的各种不稳定状态（如

20、侧滑）并进行控制。 为了能做真正到这一点，就需要再加上几个部件。,烁嗅腹军养些搽奋酗页网斯奖午芦桶陕胰络烦窗馅荐凶胞黑抡疏普剑嫩逆ESP电子稳定系统的认识ESP电子稳定系统的认识,一、BOSCH-ESP系统,1.BOSCH-ESP概述,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）,皋落砧鼎蛇痴郸稚奖托勋台双姻腊宋师擂芦晒械诅陋尚洒丝誉冤漳绊愿商ESP电子稳定系统的认识ESP电子稳定系统的认识,2.BOSCH-ESP组成,仲缨式址磐疼调蓉昧晃妹沁犊台愁皆蒲畜刚揖帐锨换郑仙秸职仲岸

21、钥弱垛ESP电子稳定系统的认识ESP电子稳定系统的认识,2.BOSCH-ESP组成,ESP系统及其部件,弹糙冲盔谬钮撇倔距晦藐乔诺尹梢胎哗划沽榨逼颤洒表窑著切噶戚搀仪稽ESP电子稳定系统的认识ESP电子稳定系统的认识,2.BOSCH-ESP组成,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

22、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K118ASR/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,合挝远桑透醛誊羡乏促脐麻峪亲互篙穿爽对攒岿仿垣渗沂穗烩老炳屈骚歪ESP电子稳定系统的认识ESP电子稳定系统的认识,2.BOSCH-ESP组成,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

23、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,丙棕者螺滴港仟谊贿田厩角顺朝柱捉沸践耽撞芝身藐御淀庶仅杰戎斟蔷舜ESP电子稳定系统的认识ESP电子稳定系统的认识,2.BOSCH-ESP组成,利用故障灯诊断故障灯诊断是通过仪表板上的ABS警告灯和红色制动警告灯的闪亮规律进行故障诊断的一种快速简易方法。实用中，驾驶员经常通过这种方法对ABS的故障进行粗略判断。表所列是宝来轿车选用Mark60的故障警告灯诊断表。,Mark60 的故障警告灯诊断表,皿俩哮驶室医斡增籍爱

24、海坠多秸彻绒旧稼届党杜豁玻舀桑辽辉仗辕垣泉啡ESP电子稳定系统的认识ESP电子稳定系统的认识,3.BOSCH-ESP故障诊断,二、Audi-A4L电子稳定系统,1.Audi-A4L ESP部件组成,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,奥迪A4L ESP系统组成,2.Audi-A4L ESP元件分布,A/+:正极连接D：点火开关E25

25、6：ASR/ESP按钮F：制动灯开关F47：制动踏板开关G44：右后轮速传感器G45：右前轮速传感器G46：左后轮速传感器G47：左前轮速传感器G85：方向盘转角传感器,G200：侧向加速度传感器G201：制动压力传感器G202：横摆率传感器J104：带有EDS/ASR/ESP的ABS控制单元J105：回油泵（ABS）继电器J106：电磁阀（ABS）继电器J285：组合仪表显示控制单元K47：ABS警报灯K118：制动系统警报灯K155：ASR/ESP警报灯,N227：动态调节-高压阀1N228：动态调节-高压阀2S：保险V39：ABS回油泵V156：动态调节液压泵A：连接手制动警报灯B：导航

26、系统C：发动机扭矩控制D：变速箱控制（自动变速箱）E：自诊断,N99：右前ABS入口阀N100：右前ABS出口阀N101：左前 ABS入口阀N102：左前 ABS出口阀N133： 右后ABS入口阀N134：左后 ABS入口阀N135：右后ABS出口阀N136：左后 ABS出口阀N225：动态调节-控制阀1N226：动态调节-控制阀2,奥迪A4L ESP系统电路图,3.Audi-A4L ESP系统电路图,方向盘转角传感器,侧向加速度传感器,横摆率传感器,制动传感器,转速传感器,Sensors,4.Audi-A4L ESP传感器,G85：方向盘转角传感器,G85是依据光栅原理进行角度的测量，G85

27、位于转向灯开关总成和方向盘之间，集成在安全气囊的螺旋电缆内，该传感器根据驾驶员操纵方向盘的不同程度，向控制单元传送方向盘转动的角度，测量的角度范围是540，对应方向盘转3圈。,4.1 Audi-A4L ESP传感器 G85,G200可以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。,G200：侧向加速度传感器,4.2 Audi-A4L ESP传感器 G200,G202主要是用以确定车辆是否沿垂直轴线发生转动，并给控制单元提供转动速率。,在实际结构中，G200、G202二者集成在一起，共同安装在一个舱盒内，位于前仪表台内，为车辆的重心位置，这样既可以减小安装尺寸，又能保证精确的配

28、合数值。,G202：横摆率传感器,4.2 Audi-A4L ESP传感器 G202,G44G47是用以检测每个车轮的实际转速，以便判断车轮的运动状态。,G44G47:转速传感器,4.2 Audi-A4L ESP传感器 G44G47,G201通知控制单元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，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。,G201：制动传感器,4.2 Audi-A4L ESP传感器 G201,5.Audi-A4L ESP液压控制单元,控制单元J104主要负责整个系统的信息运算分析和控制指令的发出，为了保障系

29、统的可靠性，在系统中有2个处理器，二者都用同样的软件处理信号数据，并相互监控比较。如果控制单元出现故障，驾驶者仍可做一般的制动操作，但ABS、EDL、EBD、TCS、ESP等功能都将失效，这时可诊断出“控制单元故障”或“供电电压故障”的故障存储。,6.Audi-A4L ESP电控单元 J104,J104：带有ESP的ABS控制单元,第四节 ESP发展趋势,ABS ESP EHB EMB,传感器的优化,集成控制是今后发展的方向,随着汽车底盘动力学控制的不断发展，汽车稳定性控制将综合考虑对制动系统、悬架系统和转向系统的协调控制，并共享传感器信号，进一步提高汽车的稳定性,一、ESP发展趋势,普通制动,ABS/TCS,EHB（液压式线控制动）,EMB （机械式线控制动）,ESP,一、ESP发展趋势,2022/11/16,二、线控制动系统简介,2022/11/16,三、EMB系统简介,2022/11/16,四、EHCB系统简介,谢 谢,鄂尔多斯理工学校 汽修教研室,汽车底盘电控汽修教研室,