.,.,第2章3汽車(chē)主動(dòng)安全技術(shù)-VSC車(chē)輛穩(wěn)定控制系統(tǒng),主講：朱明高級(jí)技師、經(jīng)濟(jì)師,工程師高級(jí)技能專(zhuān)業(yè)教師汽車(chē)維修工高級(jí)考評(píng)員,ABS車(chē)型在原有裝備基礎(chǔ)上，又增加了車(chē)身穩(wěn)定系統(tǒng)VSC(VDC,ESP,DSC,DSTC,ASC),車(chē)身穩(wěn)定控制系統(tǒng),VSC車(chē)輛穩(wěn)定控制系統(tǒng),車(chē)身穩(wěn)定系統(tǒng)VSC(VDC,ESP,DSC,DSTC,ASC)1.車(chē)輛穩(wěn)定性控制（防側(cè)滑控制裝置）（VSCVehicleStabilityControl）（豐田汽車(chē)公司開(kāi)發(fā)）2.車(chē)輛動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)（VDCVehicleDynamicsControlSystem），3.電子穩(wěn)定化程序電子穩(wěn)定化控制程序系統(tǒng)（ESPElectronicStabilizationProgram/(control)Procedure）（由德國(guó)梅賽德斯奔馳和波許公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)）這些控制技術(shù)對(duì)車(chē)輛在所有的行駛狀態(tài)下，尤其在車(chē)輛轉(zhuǎn)彎時(shí)發(fā)生的車(chē)輪側(cè)滑控制具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。,ESP是英語(yǔ)單詞ElectronicStabilityPrograme縮寫(xiě)。意為電子穩(wěn)定程序,在大眾、奧迪、奔馳車(chē)型上使用此簡(jiǎn)稱(chēng)。在其它車(chē)型上，相同或相近功用的系統(tǒng)采用了不同的名字。如：DynamicStabilityControl(DSC)-BMWVehicleStabilityControl(VSC)-ToyotaVehicleStabilityAssist(VSA)-HondaAutomaticStabilityManagementSystemDrivingDynamicControl車(chē)輛穩(wěn)定控制系統(tǒng)是一個(gè)主動(dòng)安全系統(tǒng)。它是建立在其它牽引控制系統(tǒng)之上的一個(gè)非獨(dú)立的系統(tǒng)。,車(chē)輛穩(wěn)定控制系統(tǒng),ABSABS系統(tǒng)防止制動(dòng)時(shí)車(chē)輪出現(xiàn)抱死，使車(chē)輛具有方向性和穩(wěn)定性，并縮短制動(dòng)距離。,EBD-ElectronicBrakePressureDistributionEBD系統(tǒng)是防止ABS起作用以前，或者由于特定的故障導(dǎo)致ABS失效后，后輪出現(xiàn)過(guò)度制動(dòng)。,EDL-ElectronicDifferentialLock兩驅(qū)動(dòng)輪在附著系數(shù)不同的路面上，出現(xiàn)單側(cè)車(chē)輪打滑時(shí)，制動(dòng)打滑車(chē)輪。,TCS-TractionControlSystem通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)干預(yù)及制動(dòng)車(chē)輪，防止驅(qū)動(dòng)輪打滑。例如在沙石及冰面上。,ESP-ElectronicStabilityPrograme通過(guò)有選擇性的分缸制動(dòng)及發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)干預(yù)，防止車(chē)輛滑移。,EBC-EngineBrakingControl防止在發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)（突然收油門(mén)踏板或掛入低檔）出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)輪抱死。,VSC,VSC(ESP)包含TCS,裝備VSC(ESP)的車(chē)型，將同時(shí)具有TCS（ASR)、EDL、ABS功能,裝備TCS的車(chē)型，將同時(shí)具有EDL、ABS功能,汽車(chē)技術(shù)進(jìn)步的一個(gè)主要任務(wù)就是提高主動(dòng)安全性以避免發(fā)生事故，并充分發(fā)揮車(chē)輛的動(dòng)力性能。ABS/TCS系統(tǒng)就是要防止在車(chē)輛加速或制動(dòng)時(shí)出現(xiàn)我們所不期望的縱向滑移。而ElectronicDynamicControl/ESP就是要控制橫向滑移。他是各種工況下的一個(gè)主動(dòng)安全系統(tǒng)，處理各種異常情況，減輕駕駛員的精神緊張及身體疲勞。!只要VSC(ESP)識(shí)別出駕駛員的輸入與車(chē)輛的實(shí)際運(yùn)動(dòng)不一致，它就馬上通過(guò)有選擇的制動(dòng)/發(fā)動(dòng)機(jī)干預(yù)來(lái)穩(wěn)定車(chē)輛。,VSC(ESP)的工作,VSC(ESP)的用途,VSC(ESP)系統(tǒng)的出現(xiàn)，極大地改善了汽車(chē)在行駛過(guò)程中的安全性和操縱性，特別是在路況很差，路面被雨水和冰雪覆蓋時(shí)，VSC(ESP)控制系統(tǒng)在車(chē)輛行駛過(guò)程中，始終監(jiān)測(cè)車(chē)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，尤其是與轉(zhuǎn)向相關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)，一旦出現(xiàn)不穩(wěn)定的預(yù)兆，VSC(ESP)控制系統(tǒng)便實(shí)時(shí)予以修正，從而使汽車(chē)的行駛安全性大大提高，駕車(chē)人員感覺(jué)更靈活，更快捷，更安全。VSC(ESP)系統(tǒng)使汽車(chē)在極限狀況下更容易操縱，它可以降低汽車(chē)突然轉(zhuǎn)向時(shí)的危險(xiǎn)，提高方向穩(wěn)定性。VSC(ESP)系統(tǒng)可以辯識(shí)汽車(chē)的趨向，并且做出反應(yīng)，它可在單個(gè)車(chē)輪上施加制動(dòng)力，從而產(chǎn)生附加橫擺調(diào)節(jié)力矩，幫助汽車(chē)回到正確的方向上來(lái)。,VSC(ESP)降低事故風(fēng)險(xiǎn)當(dāng)不得不采取緊急避讓動(dòng)作時(shí)，也許彎道比預(yù)料的還要急拐，或者路面狀況突然發(fā)生變化時(shí)。德國(guó)保險(xiǎn)公司協(xié)會(huì)推薦所有尺寸規(guī)格的乘用車(chē)都將VSC(ESP)作為標(biāo)準(zhǔn)裝置VSC(ESP)避免打滑德國(guó)保險(xiǎn)公司協(xié)會(huì)通過(guò)對(duì)受調(diào)查事件碰撞之前情況的研究，顯示25%導(dǎo)致嚴(yán)重人員傷害事故的車(chē)輛發(fā)生了打滑。VSC(ESP)極大地提高對(duì)車(chē)輛的操控機(jī)會(huì)。,VSC(ESP)避免側(cè)面碰撞研究也證實(shí)了碰撞死亡事故中有60%因側(cè)面碰撞所致。VSC(ESP)意識(shí)到打滑的危險(xiǎn)，并在車(chē)道上穩(wěn)定車(chē)輛，因此能幫助駕駛者保持操縱，以避免危險(xiǎn)。VSC(ESP)增強(qiáng)被動(dòng)駕駛安全性德國(guó)保險(xiǎn)公司協(xié)會(huì)事故分析得出結(jié)論：裝備VSC(ESP)后發(fā)生打滑的風(fēng)險(xiǎn)很小，車(chē)輛能夠保持循跡及前向行駛。如果安裝了VSC(ESP)的車(chē)輛發(fā)生了碰撞事故，它常常也是由車(chē)輛前端吸能區(qū)的潰變來(lái)吸收碰撞能量，而不是自身安全防護(hù)措施較少的車(chē)身側(cè)面（車(chē)輛發(fā)生打滑碰撞時(shí)，所有的沖擊能量都集中在車(chē)身側(cè)面上了）。VSC(ESP)因此能大大降低碰撞風(fēng)險(xiǎn)和保障車(chē)內(nèi)乘員的安全。,(1)避讓始料不及的障礙物在悠長(zhǎng)平整的路面上交替進(jìn)行著超車(chē)和變道。突然出現(xiàn)一個(gè)障礙物。,(2)路程的錯(cuò)誤估計(jì)行駛于蜿蜒曲折的山路。下一彎道始料不及地出現(xiàn)。,(3)始料不及的新?tīng)顩r冰雪路面、彎道上的濕樹(shù)葉或者鵝卵石路旁的鐵軌。,無(wú)論是在彎道或緊急避讓狀態(tài)，還是在制動(dòng)、加速過(guò)程中。或是車(chē)輪打滑時(shí)。一旦實(shí)際狀態(tài)變得危急，VSC(ESP)都能利用之前講過(guò)的原理來(lái)增加車(chē)輛行駛的方向穩(wěn)定性，同時(shí)VSC(ESP)還能縮短ABS在彎道上和對(duì)開(kāi)路面(車(chē)輛的一側(cè)為光滑路面）上的制動(dòng)距離。不管什么樣的電子穩(wěn)定系統(tǒng)不是萬(wàn)能的。VSC(ESP)只有在輪胎與地面之間還有附著力時(shí)，才能控制使車(chē)輛保持穩(wěn)定。如果車(chē)速超過(guò)了一定值，VSC(ESP)系統(tǒng)也會(huì)不起作用。,VSC(ESP),VSC(ESP)系統(tǒng)構(gòu)成圖P45,1VSC執(zhí)行器2制動(dòng)總泵壓力傳感器3轉(zhuǎn)向舵角傳感器4加速度傳感器5橫向擺動(dòng)率傳感器6節(jié)氣門(mén)動(dòng)作器7節(jié)氣門(mén)位置傳感器8車(chē)輪速度傳感器9ABS、ASR與VSC用ECU,VSC(ESP)的類(lèi)型目前VSC(ESP)有3種類(lèi)型：a4通道或4輪系統(tǒng)。能自動(dòng)地向4個(gè)車(chē)輪獨(dú)立施加制動(dòng)力。b2通道系統(tǒng)。只能對(duì)2個(gè)前輪獨(dú)立施加制動(dòng)力。c3通道系統(tǒng)。能對(duì)2個(gè)前輪獨(dú)立施加制動(dòng)力，而對(duì)后輪只能一同施加制動(dòng)力。,實(shí)際上ESP是一套電腦程序，通過(guò)對(duì)從各傳感器傳來(lái)的車(chē)輛行駛狀態(tài)信息進(jìn)行分析，進(jìn)而向ABS、TCS發(fā)出糾偏指令，來(lái)幫助車(chē)輛維持動(dòng)態(tài)平衡。ESP的電腦會(huì)計(jì)算出保持車(chē)身穩(wěn)定的理論數(shù)值，再比較由側(cè)滑率傳感器和加速度傳感器所測(cè)得的數(shù)據(jù)，發(fā)出平衡、糾偏指令。主要控制偏航率。轉(zhuǎn)向不足，會(huì)產(chǎn)生向理想軌跡曲線(xiàn)外側(cè)的偏離傾向，而轉(zhuǎn)向過(guò)度則正好相反，向內(nèi)側(cè)偏離。,VSC(ESP)的工作原理,VSC(ESP)的工作,當(dāng)輪胎運(yùn)動(dòng)超過(guò)側(cè)向附著力時(shí)，就會(huì)形成不穩(wěn)定因素。這時(shí)有兩種情況：1.后輪相對(duì)于前輪更多地失去輪胎附著力，其結(jié)果是產(chǎn)生強(qiáng)烈的過(guò)多轉(zhuǎn)向傾向；2.前輪相對(duì)于后輪更多失去輪胎附著力，這時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的不足轉(zhuǎn)向傾向。VSC則可對(duì)上述兩種傾向起到限制作用。為了消除上述兩種傾向的不穩(wěn)定因素，首先應(yīng)該判斷是何種情況產(chǎn)生了不穩(wěn)定因素。,2.不足轉(zhuǎn)向傾向,1.過(guò)多轉(zhuǎn)向傾向,VSC(ESP)首先通過(guò)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器及各車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器識(shí)別駕駛員轉(zhuǎn)彎方向（駕駛員意愿）a圖,VSC(ESP)通過(guò)橫擺角速度傳感器（英文原稱(chēng)為yawratesensor）,識(shí)別車(chē)輛繞垂直于地面軸線(xiàn)方向的旋轉(zhuǎn)角度及側(cè)向加速度傳感器識(shí)別車(chē)輛實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向b圖,若ab,VSC(ESP)判定為出現(xiàn)不足轉(zhuǎn)向，將制動(dòng)內(nèi)側(cè)后輪，使車(chē)輛進(jìn)一步沿駕駛員轉(zhuǎn)彎方向偏轉(zhuǎn)，從而穩(wěn)定車(chē)輛。（圖I）,若ab,ESP判定為出現(xiàn)過(guò)度轉(zhuǎn)向，VSC(ESP)將制動(dòng)外側(cè)前輪，防止出現(xiàn)甩尾，并減弱過(guò)度轉(zhuǎn)向趨勢(shì)，穩(wěn)定車(chē)輛。（圖II）,VSC(ESP)的工作,傳感器,執(zhí)行元件,TCS/ESP開(kāi)關(guān)E256制動(dòng)燈開(kāi)關(guān)FESP制動(dòng)識(shí)別開(kāi)關(guān)F83在伺服器內(nèi)轉(zhuǎn)速傳感器G44-G47方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器G85側(cè)向加速度傳感器G200制動(dòng)壓力傳感器-1G201橫擺角速度傳感器G202制動(dòng)壓力傳感器-2G214縱向加速度傳感器G249附加信號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)變速箱管理系統(tǒng),ABS回油泵ABS進(jìn)油閥N99,N101,N133,N134ABS出油閥N100,N102N135.N136DDC閥N225,N226DDC高壓閥N227,N228預(yù)壓電磁線(xiàn)圈N247繼電器J508ABS警告燈K47制動(dòng)系統(tǒng)警告燈K118TCS/ESP警告燈K155附加信號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)速箱管理系統(tǒng)巡航系統(tǒng)自診接口,VSC(ESP)電控系統(tǒng),控制單元,方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器G85,安裝位置：轉(zhuǎn)向柱上，轉(zhuǎn)向開(kāi)關(guān)與方向盤(pán)之間，與安全氣囊時(shí)鐘彈簧集成為一體。,任務(wù)：向帶有EDL/TCS/ESP的ABS控制單元傳遞方向盤(pán)轉(zhuǎn)角信號(hào)。測(cè)量范圍為+-720度，4圈測(cè)量精度：1.5度分辨速度：1-2000度/秒,側(cè)向加速度傳感器G200,安裝位置：轉(zhuǎn)向柱下方偏右側(cè)，與橫擺角速度傳感器一體。,任務(wù)：確定側(cè)向力失效影響：沒(méi)有G200信號(hào)，無(wú)法識(shí)別車(chē)輛狀態(tài)，ESP失效測(cè)量精度：1.2V/g測(cè)量范圍：+-1.7g(加速度）信號(hào)：0-2.5V,橫擺角速度傳感器G202,安裝位置：轉(zhuǎn)向柱下方偏右側(cè)，與側(cè)向加速度傳感器一體。任務(wù)：G202感知作用在車(chē)輛上的扭矩，識(shí)別車(chē)輛圍繞垂直于地面軸線(xiàn)方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。失效影響：沒(méi)有此信號(hào)，控制單元不能識(shí)別車(chē)輛是否發(fā)生轉(zhuǎn)向，ESP功能失效。,縱向加速度傳感器G249,注：只在4驅(qū)車(chē)上安裝此傳感器。對(duì)于單軸驅(qū)動(dòng)車(chē)輛，系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算制動(dòng)壓力、車(chē)輪轉(zhuǎn)速信號(hào)以及發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)信息，得出縱向加速度。,此開(kāi)關(guān)安裝在儀表板上。按此開(kāi)關(guān)可關(guān)閉ESP/TCS功能，并由儀表上的警告燈指示出來(lái)。再次按壓此開(kāi)關(guān)可重新激活TCS/ESP功能如果司機(jī)忘記重新激活TCS/ESP，再次啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)后系統(tǒng)可被重新激活。,TCS/ESP開(kāi)關(guān)E256,下列情況下，有必要關(guān)閉ESP-在積雪路面或松軟路面上，讓車(chē)輪自由轉(zhuǎn)動(dòng)，前后移動(dòng)車(chē)輛。-安裝了防滑鏈的車(chē)輛-在測(cè)功機(jī)上檢測(cè)車(chē)輛,ESP正在介入時(shí)，系統(tǒng)將無(wú)法被關(guān)閉。E256失效，ESP將不起作用,制動(dòng)壓力傳感器G201,安裝位置：在主缸上,為最大限度的保證安全，有些系統(tǒng)采用了2個(gè)傳感器（雙重保障，實(shí)際1個(gè)就夠用，本車(chē)采用1個(gè)）功能：計(jì)算制動(dòng)力，控制預(yù)壓力,VSC(ESP)控制框圖,VSC(ESP),ESP與其它動(dòng)力控制系統(tǒng)的關(guān)系（優(yōu)先原則）TCS邏輯覆蓋ESP邏輯（只發(fā)生在驅(qū)動(dòng)輪）即：選擇較低的制動(dòng)壓力施加在車(chē)輪上。與TCS直接介入有所不同的是，此時(shí)動(dòng)力源來(lái)自ESP壓力調(diào)節(jié)器，否則將破壞液壓系統(tǒng)。ESP邏輯覆蓋ABS邏輯。這是由于ESP系統(tǒng)將產(chǎn)生接近50%的滑移率來(lái)穩(wěn)定車(chē)輛.（超出ABS20%邏輯控制范圍）,優(yōu)先原則,發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩調(diào)節(jié)：如果ESP和TCS都想降低發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，將優(yōu)先采用最大調(diào)節(jié)量。ESP與EBC:當(dāng)ESP工作時(shí)，EBC需要介入，則此時(shí)EBC起作用，提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。,優(yōu)先原則,VSC(ESP)系統(tǒng)研究的關(guān)鍵技術(shù),VSC(ESP)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)有賴(lài)于以下幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)的突破：1傳感技術(shù)的改進(jìn)在VSC(ESP)系統(tǒng)中使用的傳感器有汽車(chē)橫擺角速度傳感器、側(cè)向加速度傳感器、方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器、制動(dòng)壓力傳感器及節(jié)氣門(mén)開(kāi)度傳感器等，它們都是VSC(ESP)系統(tǒng)中不可缺少的重要部件。提高他們的可靠性并降低成本一直是這方面的開(kāi)發(fā)人員追求的目標(biāo)。,2體積小、重量輕、低成本液壓制動(dòng)作動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)這方面BOSCH公司在ESP系統(tǒng)中采用的結(jié)構(gòu)有一定的代表性，其液壓作動(dòng)系統(tǒng)由預(yù)加壓泵(PrechargePump，簡(jiǎn)稱(chēng)為PCP)+壓力產(chǎn)生裝置(PressureGeneratorAssembly)+液壓?jiǎn)卧狧U50所構(gòu)成,3ECU的軟、硬件設(shè)計(jì)由于VSC(ESP)的ECU需要估計(jì)車(chē)輛運(yùn)行的狀態(tài)變量和計(jì)算相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)控制量，所以計(jì)算處理能力和程序容量要比ABS系統(tǒng)大數(shù)倍。一般采用多CPU結(jié)構(gòu)。而ECU軟計(jì)算的研究則是研究的重中之重，基于模型的現(xiàn)代控制理論已經(jīng)很難適應(yīng)VSC(ESP)這樣一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)的控制，必須尋求魯棒性較強(qiáng)的非線(xiàn)性控制算法。,4通過(guò)CAN完善控制功能VSC(ESP)的ECU與發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系的ECU通過(guò)CAN互聯(lián)，使其能更好地發(fā)揮控制功能。例如自動(dòng)變速器將當(dāng)前的機(jī)械傳動(dòng)比、液力變矩器變矩比和所在檔位等信息傳給VSC(ESP)，以估算驅(qū)動(dòng)輪上的驅(qū)動(dòng)力。當(dāng)VSC(ESP)識(shí)別出是在低附著系數(shù)路面時(shí)，它會(huì)禁止駕駛員掛低檔。在這種路面上起步時(shí)，VSC(ESP)會(huì)告知傳動(dòng)系ECU應(yīng)事先掛入二檔，這將顯著改善大功率轎車(chē)的起步舒適性。5CAN的發(fā)展方向隨著汽車(chē)底盤(pán)動(dòng)力學(xué)控制的不斷發(fā)展，集成控制是今后發(fā)展的方向，汽車(chē)穩(wěn)定性控制將綜合考慮對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制，并共享傳感器信號(hào)，進(jìn)一步提高汽車(chē)的穩(wěn)定性。,車(chē)身動(dòng)態(tài)綜合管理系統(tǒng),6)VDIM(車(chē)身動(dòng)態(tài)綜合管理系統(tǒng))(2-6)為了確保行車(chē)安全，并獲得更大的駕駛樂(lè)趣，在VDIM（VehicleDynamicsIntegratedManagement）這一概念的基礎(chǔ)上對(duì)車(chē)輛的操控性做了進(jìn)一步的改進(jìn)。傳統(tǒng)的ABS、TRC和VSC均為各自獨(dú)立的功能，而改進(jìn)后的VDIM除了能對(duì)包括轉(zhuǎn)向