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关键词:
ESP主动安全系统ABS电子控制
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系统的控制原理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汽车底盘电子控制系统的发展11
2.6新一代ESP12
第三章第二代汽车电子稳定程序ESPII13
3.1ESPII的系统及组件13
3.2ESPⅡ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
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(ElectricalPowerSteering,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%,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ESP电子稳定系统简介
1.1ESP电子稳定系统概念
ESP是电子稳定程序(ElectronicStabilityProgramme)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。
1.2ESP的功能与组成
1.2.1ESP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
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。
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,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。
②从湿滑路面驶入干燥路段,车辆保持稳定。
1.2.2ESP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.ESP组成(见图1):
2.ESP主要部件(见图2):
图2ESP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。
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)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。
1.3ESP工作原理与工作过程
1.ESP工作原理:
ABS/TCS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3ESP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
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
2.ESP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5ESP制动油路控制过程
第二章汽车电子稳定系统分析
2.1ESP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。
2.2ESP系统特点和性能
2.2.1ESP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
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