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本科生毕业论文本科生毕业论文 题题 目目: :汽车电子稳定程序控制汽车电子稳定程序控制 ESPESP 系统系统 学生姓名学生姓名: : 专专 业业: : 班班 级级: : 指导教师指导教师: : 20112011 年年 0101 月月 摘摘 要要 摘摘 要要 汽车电子稳定系统或动态偏航稳定控制系统(Electronic Stability Program，ESP)是防抱死制动系统ABS、驱动防滑控制系统ASR、电子制动力分 配系统EBD、牵引力控制系统TCS和主动车身横摆控制系统AYC(Active Yaw Contr01)等基本功能的组合，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(MERCEDESBENZ)公司联合开发的汽车底 盘电子控制系统。 汽车电子稳定程序控制系统除了具有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，识别出危险情 况，并提前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，还可以在ESP转向功能的基础上继续引入 诸如可调减震器、主动稳定性控制和可调弹簧等的电子底盘控制系统。 关键词关键词：ESPESP 主动安全系统主动安全系统 ABSABS 电子控制电子控制 目录目录 目目 录录 绪 论1 第一章 ESP 电子稳定系统简介 .3 1.1 ESP 电子稳定系统概念 3 1.2 ESP 的功能与组成 3 1.3 ESP 工作原理与工作过程 6 第二章 汽车电子稳定系统分析.9 2.1 ESP 系统的控制原理 9 2.2 ESP 系统特点和性能 9 2.3 ESP 系统的应用 .10 2.4 ESP 系统的可靠性 .11 2.5 汽车底盘电子控制系统的发展 .11 2.6 新一代 ESP .12 第三章 第二代汽车电子稳定程序 ESPII 13 3.1 ESPII 的系统及组件 .13 3.2 ESP转向控制功能 14 3.3 系统集成控制 .16 结 束 语.18 参考文献.19 致 谢.20 绪论绪论 1 绪绪 论论 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公司已经 成功开发出EPS系统，大大促进了EPS技术的发展。经过近20年的发展，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 车配套发展。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上已经得到应用，在中型车辆和重型车辆的应用 也已处于研究阶段。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主要针对16 排量以下的中小型汽车，而16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，主要是昌河北斗星、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 30、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 汽轿车也准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、长安福特准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 绪论绪论 2 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控制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。 第一章第一章 ESP 电子稳定系统简介电子稳定系统简介 3 第一章第一章 ESP 电子稳定系统简介电子稳定系统简介 1.11.1 ESPESP 电子稳定系统概念电子稳定系统概念 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控制， 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。 1.21.2 ESPESP 的功能与组成的功能与组成 1.2.1 ESP 的功能的功能 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。ABS是在制动的状态下保持车 辆的稳定性，避免车轮抱死；TCS(ASR)是在起步或加速的状态下保持车辆的 稳定性,避免车轮打滑。 1躲避前方突然出现的障碍物 紧急制动，猛打方向盘，车辆有转向不足倾向。ESP工作，增加左后 轮制动压力，车辆按照转向意图行驶。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。车辆保持稳定。 2在急转弯车道上高速行驶 第一章第一章 ESP 电子稳定系统简介电子稳定系统简介 4 车辆有甩尾倾向。自动在右前轮上施加制动力。车辆保持稳定。 车辆有甩尾倾向。自动在左前轮上施加制动力。车辆保持稳定。 3在地面附着力不同路面行驶 车辆表现出转向不足的趋势，即将跑偏。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。 从湿滑路面驶入干燥路段，车辆保持稳定。 1.22 ESP 的组成的组成 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 1 ESP组成(见图1)： 2 2ESP主要部件(见图2)： 第一章第一章 ESP 电子稳定系统简介电子稳定系统简介 5 图2 ESP主要部件 (1)ESP控制单元：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。控制单元出现故障， 驾驶者仍可做一般的制动操作，但ABSEBSASRESP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。向控制单元 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。无该信号控制单元将无法计算出车辆的实际行驶状 态ESP功能失效。 第一章第一章 ESP 电子稳定系统简介电子稳定系统简介 6 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：通知控制单元制动系统的实际压力，控制单元相应 算出作用在车轮上的制动力和整车的纵向力大小。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)ASRESP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。 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；带防滑链行驶；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：由于液压控制单元回油泵设计的改进，已能满足工 作需要，所以现已取消动态调节液压泵。 (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阎控制，通过制动 分泵的人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。 1.31.3 ESPESP 工作原理与工作过程工作原理与工作过程 1ESP工作原理：ABSTCS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 第一章第一章 ESP 电子稳定系统简介电子稳定系统简介 7 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) 图3 ESP动作程序 图4 ESP工作过程 工作过程 车辆转向 行驶状态 受制动车轮 目的 第一章第一章 ESP 电子稳定系统简介电子稳定系统简介 8 第一阶段 制动/向左 不足转向 左后轮 前轮保留侧向力有 效保证车辆的转向 第二阶段 向右 不足转向 右前轮 保证后轴的最佳侧向力，后轴 车轮自由转动 第三阶段 向左 过度转向 左前轮 为防止车辆出现甩尾，为限制前 轴侧向力的建立，在特殊危险情形下这个车轮将强烈制动 第四阶段 中间 稳定 无 在所有不稳定行驶状态被校正后， ESP结束调整工作 2ESPESP制动油路控制过程(见图5)调节控制阀 制动分泵（e）调节高压阀 回油泵（f）部件组成：入口阀（c） 动态液压泵（g）出口阀（d） 制动助 力器（h）建压： ESP进行控制凋整动态液压泵(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。保压： 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，高压阀关闭。卸压： 控制阀反 向打开在出13阀打开时，入13阀保持关闭。制动液通过制动主缸返回储液罐. 图5 ESPESP制动油路控制过程 第二章第二章 汽车电子稳定系统分析汽车电子稳定系统分析 9 第二章第二章 汽车电子稳定系统分析汽车电子稳定系统分析 2.12.1 ESPESP 系统的控制原理系统的控制原理 由汽车行驶理论可知，控制汽车的力（牵引力、制动力及转向力等）来 自于地面的反作用力，此反作用力的极限值等于车轮与地面间的附着力，若 行驶中汽车所需的控制力大于该附着力，则汽车将失去控制。 汽车行驶在一定的路面上，车轮与路面间的附着系数一定，其与路面间 的附着力也一定。车辆的牵引力（或制动力）与侧向力的合力不得大于附着 力，否则车辆将失去稳定性。显然，牵引力（或制动力）若增大，则路面可 提供的侧向力减小。当滑移率A=0时，车轮与路面间不打滑，侧向附着状态最 佳；而A=1时，车轮与地面间纯滑动，侧向附着状况最差，不能控制车辆转 向。ESP系统通过直接控制作用在4个车轮上的制动力或牵引力，间接改变车 轮受到的侧向力及汽车受到的横摆力矩，使汽车的运动方向得到修正。 2.22.2 ESPESP 系统特点和性能系统特点和性能 2.2.1 ESP 系统的特点系统的特点 （1）实时监控。ESP是一个实时监控系统，它每时每刻都在监控驾驶者 的操控、路面反应和汽车运动状态，并不断向发动机和制动系统发出指令。 ( 2 ) 主动干预。ABS/EBD等系统在起作用时，系统对驾驶者的操控起一 定干预作用,但它不能调控发动机,而ESP则是主动调控发动机的转速并可调整 每个车轮的制动力（四通道系统），以修正汽车的过度转向和转向不足。 （3）事先提醒。ESP具有实时警示功能，当驾驶者操作不当和路面异常 时，它会在主动干预的同时用警告灯警示驾驶者。 第二章第二章 汽车电子稳定系统分析汽车电子稳定系统分析 10 2.2.2 ESP 系统的功能系统的功能 奔驰公司关于ESP系统适用性和可靠性检测试验结果表明,ESP系统在汽 车行驶的各种工况下都能起到良好效果,如弯道行驶、急速绕过障碍等。ESP 系统不仅可提高汽车在干燥路面上行驶时的稳定性，还可以在路面附着性较 差（如结冰、湿滑及碎石等）时起作用。在上述不利状况下，车轮与路面之 间的附着力降低，汽车容易发生侧滑和跑偏，失去方向稳定性，甚至在急转 弯时发生翻车事故。这时ESP系统干预驾驶操作，精确控制各车轮的受力以稳 定车辆。 在过去几年中，多家世界著名汽车厂商和研究机构对ESP的有效性进行了 科学研究。结果表明，装备ESP系统的汽车可以减少80%由侧滑引起的交通事 故，而且可有效降低42%的行车事故（并非因驾驶员受其他路人的影响而失去 对车辆控制而引起的交通事故）。 虽然ESP系统是汽车主动安全技术中堪称里程碑式的突破,但它并不是车 辆自动驾驶系统,不能因为使用了ESP系统,驾驶员就粗心大意,ESP系统并不能 在任何情况下都能保持汽车的行驶稳定性。 2.32.3 ESPESP 系统的应用系统的应用 奔驰公司是第一个在其轿车上使用ESP系统的汽车制造商，该系统的首 次亮相是在1995年，目前，德国已有超过70% 的新注册车辆配备了ESP。博 世公司的研究表明，2005年，欧洲大约40%的新注册车辆配备了ESP。在高 档车上，ESP已成为标准配置，在中档车上的装配率也迅速提高，在紧凑型 车上装配率稍低。在美国和日本，ESP的装配率也迅速提高。美国政府要求 所有汽车必须在2011年9月前配备防止倾翻的电子稳定控制装置。这将是继安 全带之后的又一项重大强制性措施。 在中国，ESP的装配率还较低，目前，仅在高档豪华车上较常见，而中 第二章第二章 汽车电子稳定系统分析汽车电子稳定系统分析 11 高档的几款销量领先的车型（如帕萨特、 马自达6等）都没有配置ESP，甚 至连宝马3系和5系、奥迪A4和A6都未将ESP作为其标准配置。 2.42.4 ESPESP 系统的可靠性系统的可靠性 梅塞德斯一奔驰公司从1994年起就对ESP系统进行了适用性和可靠性的全 面验证试验。 在微机控制系统的ROM中，预先储存的控制程序中的标准技术数据，应该 来源于大量的实车测试数据。但由于在没有安全保障的情况下的实车试验， 有可能造成无法弥补的安全事故后果，因此标准技术数据的取得，采用了模 拟器。模拟器内输入了大量的通过实验采集的数据，可以仿真出很多复杂的 路面状况和驾驶过程。再通过80位梅塞德斯轿车车主用模拟器进行时速为 100kmh的模拟路面驾驶试验，得到各种不同性能的汽车在各种驾驶过程中 的响应。模拟器检测手段既安全，又可以得到很多实车试验无法测量的数据。 比如，在试验场的4个转弯处，用模拟器模拟路面突然结冰的情况，这将使车 轮和路面之间的附着力在几米的路程内减少70以上。如果轿车没有ESP系统， 则78的驾驶员不能将他们的汽车稳定在冰雪路面上，还可能遭受汽车连续3 次翻转造成的伤害。有了ESP系统，所有参加过模拟测试的驾驶员都能避免汽 车翻转事故的发生。 2.52.5 汽车底盘电子控制系统的发展汽车底盘电子控制系统的发展 2.5.1 集成底盘管理系统集成底盘管理系统 随着电子技术特别是大规模集成电路和微型电子计算机技术的高速发展， 汽车的电子化程度越来越高。汽车的底盘系统也改变了以往那种完全依靠液 压或气压执行机构来传递力的机械式结构，开始步入电子伺服控制(By-wke， 第二章第二章 汽车电子稳定系统分析汽车电子稳定系统分析 12 操纵装置与执行器之间靠电信号联系而非机械的连接)阶段，底盘综合控制系 统也已开始出现。先进的底盘电子控制系统优化了车轮与地l面之间的附着状 况，显著地改善了汽车的动力性、安全性和舒适性。 汽车底盘电子控制系统将逐步形成一个集成底盘管理(ICM)系统。该系统 将集成所有的底盘电控子系统，实现各子系统问硬件、能量和信息的共享， 以最大限度地获取系统集成带来的增效作用，提高汽车的安全性、舒适性和 经济性。 2.5.22.5.2 动力车身控制系统动力车身控制系统(Dynamic(Dynamic BodyBody Control)Control) 对于多用途运动车(SUV)和其他质心较高的汽车，动力车身控制系统町最 大程度地提高转向稳定能力，同时汽车行驶舒适感增强。在汽车越野行驶时， 车桥通过相互配合来获得更好的牵引性能。动力车身控制系统使用12个主 动式平衡杆模块，通过对平衡杆施加可调节的预加载荷来防止汽车转弯时发 生左右摇晃。当汽车车身要发生倾斜时，加速度计监测到汽车侧滑倾向，将 信号传到控制系统ECU，ECU指令向平衡杆执行器通入压力油，压力油产生力 的大小根据加速度计监测到的汽车横向加速度大小和汽车产生摇晃的时间来 确定。 2.62.6 新一代新一代 ESPESP 新一代汽车电子稳定系统将主动转向控制系统(Activesteefing Control。ASC)和可选择悬架模式的主动悬架控制系统(Active Damping Control，ADC)和ESP集成在一起，使汽车的动态稳定控制技术更加完善，提 高了汽车在任何情况下的行驶稳定性和操纵稳定性。 在非危险行驶状况下，主动转向控制系统使驾驶更灵活，以增加驾驶乐 趣。在危险行驶状况下，主动转向控制系统与制动系统、发动机管理系统共 同控制汽车的行驶稳定性和乘坐舒适性。 第三章第三章 第二代汽车电子稳定程序第二代汽车电子稳定程序 ESPII 13 第三章第三章 第二代汽车电子稳定程序第二代汽车电子稳定程序 ESPII 3.13.1 ESPIIESPII 的系统及组件的系统及组件 ESP系统由制动、转向和优化悬架等子系统组成，当然还包括各种传感 器。 3.1.1 制动系统制动系统 作为电控制动，系统主要采用了Mk60E5/Mk25E5或电液制动。2套系统共 同使用内部压力传感器，确保四轮压力和驾驶员意图的冗余度。 3.1.2 主动转向主动转向 主动转向体现出ESP系统中最先进的技术。在方向盘转角的基础上通过 转向柱上的1个集成电机，经由1套两级行星齿轮机构在前轮上附加了1个叠加 转向角。因而，车轮的转向角就是驾驶员操纵的转角与行星机构驱动的叠加 转角之和。根据电机调节的行星架旋转方向可以控制车轮转角的大小，也即 体现转向的“直接”和“间接”性。当系统出现故障或者被切断电源时，行 星架即会被机构锁止，成为传统的转向系统。 尽可能保留原有转向系统的各个构件，同时在车辆急转时给予良好的操 控性能。通过一定的转向叠加既可以使车辆操控灵活(传动比1：12“直接” 转向叠加)，又可以保持车辆的舒适性(传动比1：20“间接”转向叠加)。如 果车辆采用运动型的设计(即较小传动比)，则在停车工况下可以显著减少方 向盘行程。在高速行驶时转向系统灵敏很高，容易产生急转的感觉，而当车 辆采用舒适性设计时(即较大传动比)，转向变得更“间接”，此时进行停车 或侧方移位所需的方向盘行程变得很大，也给驾驶员带来不便。通过采用主 动转向，可以利用电子控制装置影响转向效果，前提是必须对附加的叠加转 第三章第三章 第二代汽车电子稳定程序第二代汽车电子稳定程序 ESPII 14 角随车速进行变化调节。 在转向系统与其他系统的集成过程中，除了能够提供随车速变化的转向 叠加之外还可以提供一系列其他潜在功能。主动转向技术在底盘动力学控制 系统中的集成，为车辆软件技术的开发开辟了一块新的领域。这主要是由于 传统的ESP制 动干预会使驾驶员明显感受到车速的放慢，这只能在危险工况下使用。 与此相对的主动转向干预就不易使驾驶员察觉，可以用于非危险工况。如可 以对驾驶员感受到的自转向特性给与干预。即使是在极限工况下，主动转向 技术还可以和制动 干预共同使用，改善车辆的动力学性能。 3.23.2 ESPESP转向控制功能转向控制功能 3.2.1 辅助驾驶辅助驾驶 “辅助驾驶”指的是提高驾驶安全性和驾驶舒适性。由于底盘元件如车 轮和橡胶件的弹性变形，车辆在较快的转向输入下反应会产生滞后。就转向 的灵活性而言，这样会让驾驶员感觉到车辆的反应特性非常迟缓，对于驾驶 乐趣产生负面 的影响。这种车辆响应中的相位滞后还会导致一些危险工况。例如，当 驾驶员需要快速避让一个障碍物，而车辆的响应又非常迟缓时，驾驶员很容 易“过多转向”。那么当车辆真正响应的时候，这时的转向角要比预期的大 得多，从而导致车辆失 稳。 ESP系统根据车速、转向角和侧向加速度通过一个参考模型可以得出一 个目标横摆角速度，并且用软件参数的形式储存在ESP的控制器中。而实际 的车辆性能在行驶过程中始终将由横摆角速度传感器进行检测。根据目标横 第三章第三章 第二代汽车电子稳定程序第二代汽车电子稳定程序 ESPII 15 摆角速度 和实际横摆角速度的偏差，ESP控制器将快速要求主动转向系统提供一 个附加转角。通过对横摆角速度的闭环控制，可以补偿底盘上不同的承载状 态和磨损现象，从而加速车辆的响应。 3.2.2 横摆力矩补偿横摆力矩补偿 对开路面上的制动过程是体现EsP效果的最好例证。在没有电控制动系 统的车辆上，两侧车轮所获得的制动力不相等，车辆会产生一个朝向高附着 系数路面的横摆力矩，并朝这一方向滑转。由于这时候抱死车轮完全丧失了 侧向力，车 辆便会失稳。 目前电子制动系统能够识别出不同的路面附着系数，缓慢地在前轴建立 “压力差”。这样一来，驾驶员就不需要再进行转向调节了。考虑到稳定性， 还需要在后轴建立起较低的制动压力。即使是在极限工况下，这两项措施都 可以使驾驶员轻松地驾驭车辆。同时由于需要缓慢建立制动压力，制动距离 会相应变长。 在ESP系统中引入一套电子转向干预系统。不同制动力引起的横摆力矩 可以根据情况通过自动的快速转向进行补偿。与目前的ABS和ESP系统不同， 通过调节方向盘转角的方式，驾驶员可以不必不断地修正转向角，同时还可 以按照理想的行驶路线前进。通过转向产生横摆力矩补偿的同时，前轮还可 以建立起无滞后的制动压力，同时后轴也可以进行制动压力调节。通过这一 技术的应用，根据不同的地面摩擦力，与传统ABsESP相比可使制动距离减 少多达15。 即使是在驱动状态，EsP仍然可以在不同附着系数的行驶道路上，通过 转向干预补偿由车轮不同驱动力引起的干扰横摆力矩。通过横摆力矩补偿可 以大大提高行驶安全性和舒适性。 第三章第三章 第二代汽车电子稳定程序第二代汽车电子稳定程序 ESPII 16 3.2.3 横摆角速度控制横摆角速度控制 通过在横摆角速度控制中集成转向功能，ESP与传统EsP相比除了使用 制动干预之外，还在车辆横向动力学方面具有另一有效的干预方式，从而拓 宽了车辆行驶的极限区域，也使得车辆更易于操纵(ESP在驾驶员转向过多 的情况下自动 进行回调)。由于转向干预对于驾驶员来说不易被察觉，因而可以使他更 早地采取措施，预先避免一些危险工况。 在横摆角速度控制中集成的转向控制有以下优点：提高车辆稳定性，拓 宽极限行驶区域的转向幅度，较少产生由制动干预引起的急剧减速，进而通 过ESP的横摆角速度控制提高车辆的行驶安全性、舒适性以及驾驶乐趣。 3.2.4 侧倾及挂车稳定性侧倾及挂车稳定性 作为ESP系统的扩展，在目前ESP的“主动侧倾保护”(ARP)和“拖车稳 定性控制”(隅P)中都集成了转向技术。 ARP主要是针对目前日益增长的运动型轿车和货车设计的，这类车辆更易 产生倾翻危险。ARP系统能够识别出这些危险的行驶工况(例如在高速下需要 急速转向躲避障碍物)，并且通过制动降低外前轮的侧向力减小横向加速度， 同时降低车速。在这些工况中可以显著减少倾覆危险。而通过引入转向功能 使侧向力快速降低也是对制动干预的有效支持。 3.33.3 系统集成控制系统集成控制 ESP在开发时的主要目标就是实现对底盘进行全局控制。随着底盘电控 系统的增多，传感器、执行器、控制器的数量也急剧上升。这不仅导致整车 成本的上升，而且使得系统结构变得复杂而难以控制，并给可靠性和故障诊 断带来新的问题。为了解决上述问题，ESP提出了全局底盘控制概念。整个 系统采用CAN总线连接所有执行器和传感器，达到共用的目的，节省了冗余的 第三章第三章 第二代汽车电子稳定程序第二代汽车电子稳定程序 ESPII 17 部件；通过采用状态估计器进一步节约了一定数量的传感器；通过采用协调 控制算法，按照工况决定AFS和ESP的工作负荷，既提高了对车辆的控制效果， 又延长了制动器、转向器的工作寿命。整个系统的控制结构如图6所示。实现 集成底盘控制将是未来底盘技术发展的方向。 图6 ESP对底盘系统全局控制的机构图 结束语结束语 18 结结 束束 语语 本文首先介绍了ESP电子稳定系统的概念、功能、组成以及它的工作原理 与工作过程。并且重点介绍了ESP的关键技术，让我们更加清楚的认识了ESP 电子稳定系统的重要性。 汽车电子稳定程序(ESP)包含ABS(防抱死制动系统)和ASR(加速防滑控制 系统)，是这2种系统功能上的延伸，ESP称得上是当前汽车防滑装置的最高级 形式。ESP的出现是应时代对汽车提出的一种新型的主动安全性要求，它是当 今的主动安全措施之一，其应用使车辆的主动安全性大大提高。 ESP是一种可在各种行驶条件下提高车辆行驶稳定性的新型主动安全体系。 ESP控制系统增强了制动防抱死系统(ESP)、牵引力控制系统(ASR或TCS)以及 发动机扭矩控制系统的功能，其功能处于比ABS和ASR更高的控制层次。 第二代ESP系统在原有ESP系统的基础上引入主动转向技术，不仅提高了 行驶安全性，而且还开启了驾驶舒适性的新纪元。系统使车辆在极限工况下 更易操纵，并且在驾驶上更具有灵活性。通过引入状态估计器、协调控制算 法等技术实现了底盘集成控制，指出了未来电控底盘的发展方向。 通过综上所述：ESP系统是汽车主动安全措施的巨大突破，它通过控制事 故发生的可能性来实现安全行车，使汽车在极其恶劣的行车环境中确保行驶 的 稳定性和安全性，避免交通事故的发生。 参考文献参考文献 19 参考文献参考文献 1.杨庆彪 汽车电控制动系统原理与维修精华 2006. 2.裴锦华.李以农汽车电子稳定程序控制系统的研究现状及发展趋势期刊论 文-天津汽车 2005. 3.李国勇 浅谈汽车电子稳定程序系统,(ESP)期刊论文-汽车维修与保养 2005. 4 李亮，宋健，祁雪乐汽车动力学稳定性控制系统的研究现状与发展趋势 J农业机械学报，2006. 5 余卓平，高晓杰，张立军用于车辆稳定性控制的直接横摆力矩及车轮变 滑移率联合控制研究J汽车工程，2006. 6 王德平，郭孔辉车辆动力学稳定性控制的控制原理与控制策略研究 J机械工程学报，2000. 7 刘国福，张圮，王跃科，等防抱制动系统基于最佳滑移率的滑模变结构 控制方法J国防科技大学学报，2004. 8 申铁龙H。控制理论与应用M北京：清华大学出版社，1996. 9 梅升伟，申铁龙，刘康志现代鲁棒控制理论与应用M北京：清华大学 出版社。2004 10 祝辉，陈无畏基于策略分层的汽车悬架与转向系统主动控制J农业 机械学报，2008. 11 王其东，王霞，陈无畏，等汽车主动前轮转向和防抱死制动协调控制 J农业机械学报，2008. 12 喻凡，李道飞车辆动力学集成控制综述期刊论文农业机械学报， 2008. 参考文献参考文献 20 13 王欲峰汽车电子稳定程序的研究与发展期刊论文-科技信息 2008(7). 致谢致谢 21 致致 谢谢 感谢我的指导教师老师在这一段时间里对我的细心指导和教育，从而使 我增加了自己的专业知识，使我顺利的完成了毕业设计和毕业论文。 本文从选题到撰写的整个过程无不倾注了导师的大量心血。导师渊博深 厚的理论知识，宽阔的学术视角及对事业的执着追求精神，使我明白学无止 境，让我受益匪浅。导师的一言一行都在潜移默化中熏陶和教育了我，使我 终生受益。至此，在我的论文完成之际，向导师表示最真挚的感谢和最崇高 的敬意！感谢这四年来对我的悉心栽培，感谢学院的所有老师对我的细心教 导，使我学到了很多专业技能和实践能力。 感谢我的导员老师这四年来对我的关心和照顾，从而使我度过了美好的 四年大学生活，并且顺利的完成了大学学业。 同时感谢这四年来陪同我一起走来的同学和朋友，因为有你们的陪伴我 的大学生活才格外精彩。 特别要感谢我的父母对我的养育之恩，感谢家人对我的支持和理解，正 是他们的支持和鼓励我才可以顺利的完成学业，深深感谢关心和爱护我的亲 人和朋友们！ 祝愿所有帮助过我的人在以后的工作和学习中一切顺利！谢谢！ 2010.12.15 于能源与动力大楼