會計學1ESP電子穩(wěn)定程序2ESP是英語單詞ElectronicStabilityProgram縮寫。意為電子穩(wěn)定程序,在大眾、奧迪、奔馳車型上使用此簡稱。在其它車型上，相同或相近功用的系統(tǒng)采用了不同的名字。如：

DynamicStabilityControl (DSC)-BMW VehicleStabilityControl (VSC)-Toyota VehicleStabilityAssist (VSA)-Honda DynamicStabilityTractionControlSystemDSTC-VolvoESP是一個主動安全系統(tǒng)。它是建立在其它牽引控制系統(tǒng)之上的一個非獨立的系統(tǒng)。ESP是什么第1頁/共39頁3德國博世（BOSCH)公司將直接橫擺力偶矩控制（DirectYawControl,DYC)跟ABS及TCS結(jié)合起來，開發(fā)了基于制動力橫向分配的電子穩(wěn)定程序ESP，形成了同時控制車輪滑移率和整車橫擺運動的綜合系統(tǒng)，該技術(shù)通過合理分配縱向和側(cè)向輪胎力，精確控制極限附著情況下的汽車動力學行為，使汽車在物理極限內(nèi)最大限度按照駕駛員的意愿行駛。ESP系統(tǒng)是ABS和TCS兩種系統(tǒng)功能的它們之間的差別在于ABS或ASR只能被動地作出反應，而ESP系統(tǒng)則能夠探測和分析車況并糾正駕駛的錯誤，防患于未然。ESP概述第2頁/共39頁4汽車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)是車輛新型的主動安全系統(tǒng)，是汽車防抱死制動系統(tǒng)(ABS)和牽引力控制系統(tǒng)(TCS)功能的進一步擴展，并在此基礎上,增加了車輛轉(zhuǎn)向行駛時橫擺率傳感器、測向加速度傳感器和方向盤轉(zhuǎn)角傳感器，通過ECU控制前后、左右車輪的驅(qū)動力和制動力，確保車輛行駛的側(cè)向穩(wěn)定性。在汽車行駛過程中，ESP系統(tǒng)通過不同傳感器實時監(jiān)控駕駛員轉(zhuǎn)彎方向、車速、油門開度、制動力以及車身傾斜度和測傾速度，并以此判斷汽車正常安全行駛和駕駛員操縱汽車意圖的差距；然后通過調(diào)整發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和車輪上的制動力分布，修正過度轉(zhuǎn)向或轉(zhuǎn)向不足。ESP概述第3頁/共39頁5ESP的典型工況(A)行駛工況：避讓障礙物裝備有ESP：1.緊急制動，猛打方向盤，車輛有轉(zhuǎn)向不足的傾向。2.增加左后車輪制動壓力車輛按照轉(zhuǎn)向意圖行駛。3.恢復正常的行駛路線，車輛有過度的傾向，在左前輪施加制動力。4.車輛保持穩(wěn)定。第4頁/共39頁6(B)在地面附著力不同的工況下(C)在急轉(zhuǎn)彎車道上高速行駛工況第5頁/共39頁7ABSABS系統(tǒng)防止制動時車輪出現(xiàn)抱死，使車輛具有方向性和穩(wěn)定性，并縮短制動距離。EBD-ElectronicBrakePressureDistributionEBD系統(tǒng)是防止ABS起作用以前，或者由于特定的故障導致ABS失效后，后輪出現(xiàn)過度制動。EDL-ElectronicDifferentialLock兩驅(qū)動輪在附著系數(shù)不同的路面上，出現(xiàn)單側(cè)車輪打滑時，制動打滑車輪。TCS-TractionControlSystem通過發(fā)動機管理系統(tǒng)干預及制動車輪，防止驅(qū)動輪打滑。例如在沙石及冰面上。ESP-ElectronicStabilityPrograme通過有選擇性的分缸制動及發(fā)動機管理系統(tǒng)干預，防止車輛滑移。

EBC-EngineBrakingControl防止在發(fā)動機制動時（突然收油門踏板或掛入低檔）出現(xiàn)驅(qū)動輪抱死。ESP的構(gòu)成第6頁/共39頁8TCSEDL

ABS/EBDESPESP包含TCS裝備TCS的車型，將同時具有EDL、ABS功能裝備ESP的車型，將同時具有TCS（ASR)、EDL、ABS功能第7頁/共39頁ESP主要部件是：電控單元（ECU）、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、橫向偏擺率傳感器、橫/縱向加速度傳感器及液壓系統(tǒng)等。典型組成部分如右圖所示。9ESP的構(gòu)成第8頁/共39頁（1）ESP控制單元1是控制核心，如左圖，為確保高可靠性，采用冗余控制，用2個相同的處理器同時處理信號，并相互比較監(jiān)控。接通點火開關后，系統(tǒng)進入自檢，連續(xù)監(jiān)控所有電器連接，并周期性檢查電磁閥功能。若ECU出故障，仍可按常規(guī)制動，但ABS/EBC/ASR/ESP/功能失效。（2）轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器7依據(jù)光柵原理測量轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角，ECU以此獲得預定的行駛方向。若無此信號則無法確定行駛方向，ESP失效。（3）制動壓力傳感器3檢測實際制動管路壓力大小，ECU由此算出車輪上的制動力和整車的縱向力大小。如果ESP正在對不穩(wěn)定狀態(tài)進行調(diào)整，ECU將該數(shù)值包含在側(cè)向力計算范圍內(nèi)。若無此信號則無法準確算出側(cè)向力，ESP失效。ESP各主要部件介紹10第9頁/共39頁液壓調(diào)節(jié)器（4）橫向偏擺率傳感器5檢測車輛繞其縱軸旋轉(zhuǎn)角度和轉(zhuǎn)動速率，ECU以此來獲得車輛的實際行駛方向，使用音叉形振蕩式陀螺儀原理工作。若無此信號則ECU無法確定車輛是否發(fā)生偏擺，ESP失效。（5）縱向加速度傳感器只安裝在四驅(qū)車上。對于單軸驅(qū)動車輛，通過計算制動壓力、車輪轉(zhuǎn)速信號以及發(fā)動機管理系統(tǒng)信息，得出縱向加速度。（6）側(cè)向加速度傳感器4檢測車輪側(cè)向力大小。若無該信號則ECU無法算出車輛的實際行駛狀態(tài)，ESP失效。ESP各主要部件介紹11第10頁/共39頁12ESP控制框圖如下圖，通過傳感器收集轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、橫擺角速度、側(cè)向加速度等信息，輸入電控單元，檢測轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角輸入和實際行駛狀態(tài)，一旦識別出車輛不穩(wěn)定狀態(tài)，立刻對制動系統(tǒng)、發(fā)動機管理系統(tǒng)和變速器管理系統(tǒng)等綜合協(xié)調(diào)控制，來降低車輛橫向滑移，防止在制動時車輪抱死、起步時打滑和車輛側(cè)滑。一般情況下，如果單獨制動某個或某幾個車輪不足以穩(wěn)定車輛，ESP將通過降低發(fā)動機轉(zhuǎn)矩輸出或其他方式來進一步控制。在不踩制動踏板時，制動預壓力一般來源于ABS液壓控制單元。ESP控制過程第11頁/共39頁13ESP控制框圖制動壓力制動燈車輪轉(zhuǎn)速偏航角橫向加速度轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角液壓控制單元車輛駕駛員傳動器ESP控制單元發(fā)動機管理系統(tǒng)油門踏板報警信息第12頁/共39頁14汽車技術(shù)進步的一個主要任務就是提高主動安全性以避免發(fā)生事故，并充分發(fā)揮車輛的動力性能。在汽車行駛過程中，ESP系統(tǒng)通過不同傳感器實時監(jiān)控駕駛員轉(zhuǎn)彎方向、車速、油門開度、制動力以及車身傾斜度和測傾速度，并以此判斷汽車正常安全行駛和駕駛員操縱汽車意圖的差距；然后通過調(diào)整發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和車輪上的制動力分布，修正過度轉(zhuǎn)向或轉(zhuǎn)向不足。只要ESP識別出駕駛員的輸入與車輛的實際運動不一致，它就馬上通過有選擇的制動/發(fā)動機干預來穩(wěn)定車輛。ESP是如何工作的第13頁/共39頁15ESP液壓控制示意圖1.液壓控制單元2.隔離閥3.起動閥4.右前進口閥5.液壓泵6.左前出口閥1.液壓控制單元2.隔離閥3.起動閥4.右后進口閥5.液壓泵6.左后出口閥第14頁/共39頁16第15頁/共39頁通過轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器及各車輪轉(zhuǎn)速傳感器識別駕駛員轉(zhuǎn)彎方向（駕駛員意愿）→A。由橫擺角速度傳感器識別車輛繞重心的旋轉(zhuǎn)角度，側(cè)向加速度傳感器識別車輛實際運動方向→B。若A＞B,ESP判定為出現(xiàn)轉(zhuǎn)向不足，則制動內(nèi)側(cè)后輪，使車輛進一步增大轉(zhuǎn)向。若A＜B,ESP判定為出現(xiàn)轉(zhuǎn)向過度，則制動外側(cè)前輪，防止出現(xiàn)甩尾并減弱過度轉(zhuǎn)向趨勢。若單獨制動某個車輪不足以穩(wěn)定車輛，ESP則進一步降低發(fā)動機轉(zhuǎn)矩輸出或制動其他車輪以達到要求。ESP工作原理和控制措施17第16頁/共39頁ESP首先通過方向盤轉(zhuǎn)角傳感器及各車輪轉(zhuǎn)速傳感器識別駕駛員轉(zhuǎn)彎方向（駕駛員意愿）a圖

ESP通過橫擺角速度傳感器（英文原稱為yawratesensor）,識別車輛繞垂直于地面軸線方向的旋轉(zhuǎn)角度及側(cè)向加速度傳感器識別車輛實際運動方向b圖

若a〉b,ESP判定為出現(xiàn)不足轉(zhuǎn)向，將制動內(nèi)側(cè)后輪，使車輛進一步沿駕駛員轉(zhuǎn)彎方向偏轉(zhuǎn)，從而穩(wěn)定車輛。（圖I）

若a〈b,ESP判定為出現(xiàn)過度轉(zhuǎn)向，ESP將制動外側(cè)前輪，防止出現(xiàn)甩尾，并減弱過度轉(zhuǎn)向趨勢，穩(wěn)定車輛。（圖II）18ESP工作過程第17頁/共39頁轉(zhuǎn)向不足19當ECU檢測到車輛轉(zhuǎn)向不足時，控制液壓調(diào)節(jié)器過程為：關閉前/后隔離閥→打開前后/起動閥→關閉右前/右后進口閥→運行液壓泵第18頁/共39頁轉(zhuǎn)向過度20當ECU檢測到車輛轉(zhuǎn)向不足時，控制液壓調(diào)節(jié)器過程為：關閉前/后隔離閥→打開前后/起動閥→關閉右前/右后進口閥→運行液壓泵轉(zhuǎn)向過度的響應操作與轉(zhuǎn)向不足類似第19頁/共39頁工作過程車輛轉(zhuǎn)向行駛狀態(tài)受制動車輪目的第一階段向左不足轉(zhuǎn)向左后輪前輪保留側(cè)向力，有效保證車輛的轉(zhuǎn)向第二階段向右不足轉(zhuǎn)向右前輪保證后軸的最佳側(cè)向力，后軸車輪自由轉(zhuǎn)動第三階段向左過度轉(zhuǎn)向左前輪為阻止車輛出現(xiàn)甩尾并限制前軸產(chǎn)生側(cè)向力，在特殊危險情形下該車輪將劇烈制動第四階段中間穩(wěn)定無在所有不穩(wěn)定行駛狀態(tài)被校正后，ESP結(jié)束調(diào)整21第20頁/共39頁22緊急制動，猛打方向盤，車輛有轉(zhuǎn)向不足的傾向增加右后輪制動壓力車輛按照轉(zhuǎn)向意圖行駛恢復正常的行駛路線，車輛有轉(zhuǎn)向過度的傾向，在左前輪上施加制動力車輛保持穩(wěn)定裝配ESP汽車躲避障礙物時的行駛狀況第21頁/共39頁ESP絕對是車輛主動安全系統(tǒng)的終極設備，它替駕駛員完成很多不可能的動作，讓車能夠更加易于控制。但是什么東西都不是萬能的，ESP也逃脫不了物理定律的束縛。當車身出現(xiàn)輕微失控的時候ESP可以通過制動系統(tǒng)修正車身姿態(tài)，這車要是過彎速度太快輪胎的抓地力抵不過離心力的時候，再高級的ESP也不能挽回這車沖出去的結(jié)局。ESP存在問題23第22頁/共39頁24ESP未來發(fā)展1：ESP未來發(fā)展方向2：ESPII功用和組成部分4：汽車底盤集成控制5：底盤集成控制結(jié)構(gòu)3：ESPII控制結(jié)構(gòu)第23頁/共39頁251：ESP未來發(fā)展方向

在汽車安全系統(tǒng)日益增多的情況下，如果分別獨立的去考慮和設計在汽車安全系統(tǒng)各種汽車主動安全系統(tǒng)，然后再將它們?nèi)诤掀饋?，難免會出現(xiàn)某些控制功能不兼容甚至沖突的現(xiàn)象，這與汽車主動安全控制的目標是背道而馳的，而且造成了控制資源的浪費，使系統(tǒng)可靠性降低。所以在設計階段就將各種汽車主動安全系統(tǒng)綜合考慮，實現(xiàn)多層面集成式的全局優(yōu)化控制，實現(xiàn)底盤一體化控制，這對汽車主動安全是十分重要且十分必要的。第24頁/共39頁26

德國大陸公司正在研發(fā)ESPII系統(tǒng)，ESPII系統(tǒng)體現(xiàn)了“集成控制”思想，革新點主要體現(xiàn)在在控制器及其功能的集成通訊上。ESPII在開發(fā)時的主要目標就是實現(xiàn)對底盤進行全局控制。

第25頁/共39頁272:ESPII功用和組成部分Continental公司在ESP的基礎上增加主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng),開發(fā)了ESPII,其中集成了ABS、TCS、DYC(directyawmomentcontrol)和AFS等控制系統(tǒng),主要組成部分如圖所示。最基礎的控制能力如制動防抱死、驅(qū)動防滑及轉(zhuǎn)向功能依然由底層的ABS、TCS和AFS獨立完成。汽車的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性功能則由ESPII控制層統(tǒng)一管理,ESPII通過網(wǎng)絡獲得AFS、ABS、TCS和ESP的所有信息,并通過網(wǎng)絡向這些系統(tǒng)傳達控制指令。第26頁/共39頁28ESPII比ESP有著更好的性能,在附著系數(shù)分離路面上能縮短制動距離,減少駕駛員輸入;在換道試驗時也減小了駕駛員輸入,提高了車輛的穩(wěn)定性。第27頁/共39頁3：EXPII控制結(jié)構(gòu)ESPII在開發(fā)時的主要目標就是實現(xiàn)對底盤進行全局控制。整個系統(tǒng)采用CAN總線連接所有執(zhí)行器和傳感器，達到共用的目的，節(jié)省了冗余的部件：通過采用狀態(tài)估計器進一步節(jié)約了一定數(shù)量的傳感器；通過采用協(xié)調(diào)控制算法，按照工況決定AFS和ESP的工作負荷，既提高了對車輛的控制效果，又延長了制動器、轉(zhuǎn)向器的工作壽命。整個系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)如圖所示。實現(xiàn)集成底盤控制將是未來底盤技術(shù)發(fā)展的方向。第28頁/共39頁304：汽車底盤集成控制4.1特征(1)各個控制系統(tǒng)的控制目標不一致,如主動懸架的主要控制目標是舒適性,四輪轉(zhuǎn)向的主要控制目標是操縱穩(wěn)定性,將兩者集成時會由于控制目標不一致而沖突;(2)各個控制系統(tǒng)對執(zhí)行器的控制存在干涉,如制動器同時受到駕駛員、防抱死系統(tǒng)ABS和電子穩(wěn)定程序ESP等的控制;第29頁/共39頁31(3)同一控制目標可以由多個控制系統(tǒng)完成,如轉(zhuǎn)向時的操縱穩(wěn)定性可以由主動前輪向AFS、主動后輪轉(zhuǎn)向ARS和ESP等來實現(xiàn)。此外還存在基于反饋的控制存在時間相位的滯后,系統(tǒng)的冗余度較大,尤其是傳感器冗余.第30頁/共39頁324.2優(yōu)點(1)消除各系統(tǒng)間的沖突如四輪轉(zhuǎn)向可以改變汽車的橫向運動,同樣通過制動力控制也可以改變汽車的橫向運動,集成控制能實現(xiàn)兩個系統(tǒng)各自以合適的幅度向同一個方向作用,消除可能存在的沖突。(2)改善車輛性能如在裝有ABS的車輛上,若安裝形式為“高選擇”,則在分離附著系數(shù)路面上會產(chǎn)生橫擺力矩,導致車輛失穩(wěn);若安裝形式為“低選擇”,又沒有充分利用路面附著系數(shù),導致制動距離延長。通過第31頁/共39頁33ABS和4WS的集成控制既能充分利用路面附著系數(shù),縮短制動距離,又能保證車輛穩(wěn)定性。(3)減少傳感器很多控制系統(tǒng)所需要的傳感器信號是相同的,可以通過集成實現(xiàn)傳感器共享,還可以利用狀態(tài)估計等方法來估計一些車輛的狀態(tài)參數(shù),減少傳感器的數(shù)量,降低控制系統(tǒng)的成本。(4)降低系統(tǒng)復雜性隨著底盤電控系統(tǒng)數(shù)量的不斷增加,控制器、傳感器和執(zhí)行器都大大增多,造成電子線路復雜,布局混亂,成本上升,還造成檢修和維護的困難。第32頁/共39頁34集成控制從系統(tǒng)工程的角度,整合現(xiàn)有的控制器,簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu),大大降低統(tǒng)的復雜性如圖所示第33頁/共3