1、機(jī)電一體化討論課匯報(bào) 汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng)（ESP）,第七組成員：,于洋 劉正操 王鑫磊 周霜,目 錄,ESP簡(jiǎn)介、重要性、典型工作狀況,ESP:車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)(Electronic Stability Program），簡(jiǎn)稱（ESP)， 是博世（Bosch）公司的專利。,ESP:車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)(Electronic Stability Program），簡(jiǎn)稱（ESP)， 是博世（Bosch）公司的專利。,ESP（Electronic Stability Program ）簡(jiǎn)介,其他公司類似產(chǎn)品： 日產(chǎn)：車輛行駛動(dòng)力學(xué)調(diào)整系統(tǒng)（Vehicle Dynamic Control 簡(jiǎn)稱VDC） 豐田

2、：車輛穩(wěn)定控制系統(tǒng)（Vehicle Stability Control 簡(jiǎn)稱VSC） 本田：車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)（Vehicle Stability Assist Control 簡(jiǎn)稱VSA） 寶馬：動(dòng)態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)（Dynamic Stability Control 簡(jiǎn)稱DSC ）,ESP的重要性,ESP= (ABS +TCS) 每當(dāng)緊急情況出現(xiàn)的時(shí)候， 如急轉(zhuǎn)彎或者遇到障礙物、意想不到的彎路，或者持續(xù)變化的路面時(shí)， ESP就會(huì)起作用。 ESP能夠加強(qiáng) ABS 和 TCS 的優(yōu)點(diǎn)： 不僅改進(jìn)車輛的機(jī)動(dòng)性， 而且還使向各個(gè)方向的行駛更加穩(wěn)定。,有ESP與只有ABS及TCS的汽車，它們之間的差別在

3、于ABS及TCS只能被動(dòng)地作出反應(yīng)，而ESP則能夠探測(cè)和分析車況并糾正駕駛的錯(cuò)誤，防患于未然,ABS（Anti-locked Braking System)： 防抱死剎車系統(tǒng) TCS（Traction Control System):牽引力控制系統(tǒng)/循跡控制系統(tǒng)（大眾車型：ASR； 寶馬車型：DTC；日系車型上叫TRC（TRAC） ）,在歐洲，每年有 5 萬人死于車禍， 190 萬人因此而受傷。德國的一項(xiàng)研究表明，涉及嚴(yán)重人身傷害的車禍當(dāng)中有 1/4 都是由汽車側(cè)滑所引起。 往往一個(gè)轉(zhuǎn)彎就足以危及到生命。 ESP能夠增加車輛的穩(wěn)定性，減少打滑的危險(xiǎn)。著名汽車生產(chǎn)廠商所作的研究表明， ESP可以

4、將嚴(yán)重車禍的數(shù)量減少 50 。,德國保險(xiǎn)業(yè)公會(huì)（GDV）的研究結(jié)果： 25 的涉及嚴(yán)重人身傷害的車禍都是因?yàn)檐囕v發(fā)生側(cè)滑所引起。 60的致命車禍都是起因于由側(cè)滑引起的側(cè)面撞擊。廣泛使用 ESP 可以使嚴(yán)重車禍的數(shù)量大大下降。”,戴姆勒克萊斯勒的研究： 自從 1999 年將 ESP 作為所有梅塞德斯汽車標(biāo)配使用以來，發(fā)生駕駛事故的梅塞德斯汽車的比例已經(jīng)實(shí)際下降了 30 。這項(xiàng)研究結(jié)果是根據(jù)對(duì) 150 萬輛汽車所進(jìn)行的研究得出。,豐田的研究： 豐田公司對(duì) 100 萬例駕駛事故進(jìn)行了分析研究，研究表明，由于使用了 ESP，駕駛事故減少了 35% 。嚴(yán)重人身傷害的數(shù)量甚至已經(jīng)降低了 50 。,大眾公司

5、的研究： 使用 ESP之后，因側(cè)滑而發(fā)生的事故數(shù)量減少了 85 。大眾公司根據(jù) 2002 年車禍的受害者人數(shù)計(jì)算，將 ESP作為標(biāo)配安裝在汽車上之后，車禍死亡人數(shù)可以降低 35 ，嚴(yán)重傷害人數(shù)降低約 25 。,美國愛荷華洲立大學(xué)的研究： 借助駕駛模擬器對(duì)駕駛員在危急情況下的反應(yīng)進(jìn)行了研究。安裝 ESP之后，安裝 ESP 車輛的駕駛員比未安裝 ESP車輛的駕駛員緊急情況下能夠控制住車輛的人數(shù)提高了 34 。,ABS TCS ESP 關(guān)系圖,ESP 典型工作狀況,在地面附著力不同的路面行駛,3,ESP 典型工作狀況,ESP 典型工作狀況,ESP 典型工作狀況,ESP系統(tǒng)組成,2,信 號(hào),執(zhí)行器,E

6、SP 系統(tǒng)組成,執(zhí)行器,控 制 單 元（ECU）,轉(zhuǎn)向 傳感器,側(cè)滑 傳感器,橫向加速度 傳感器,車輪 傳感器,傳感器（Sensors）,側(cè)滑 傳感器,監(jiān)測(cè)車體繞垂直軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài),監(jiān)測(cè)汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的離心力,橫向加速度 傳感器,轉(zhuǎn)向 傳感器,監(jiān)測(cè)方向盤的轉(zhuǎn)向角度,監(jiān)測(cè)各個(gè)車輪的速度轉(zhuǎn)動(dòng),車輪 傳感器,控制單元（Electronic Control Unit ）,ECU（Electronic Control Unit）電子控制單元，又稱“行車電腦”、“車載電腦”等。汽車專用微機(jī)控制器，也叫汽車專用單片機(jī)。它和普通的單片機(jī)一樣，由微處理器（CPU）、存儲(chǔ)器（ROM、RAM）、輸入/輸出接口（I/O）

7、、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）以及整形、驅(qū)動(dòng)等大規(guī)模集成電路組成。,U:6.5-16V（內(nèi)部關(guān)鍵處有穩(wěn)壓裝置） I :0.015-0.1A T:-4080 能承受1000Hz以下的振動(dòng) 因此ECU損壞的概率非常小,控制單元（Electronic Control Unit ）,ECU與CAN數(shù)據(jù)總線,CAN數(shù)據(jù)總線：多路復(fù)用通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將整車的ECU形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),多向可調(diào)電控座椅ECU,安全氣囊系統(tǒng)ECU,主動(dòng)懸架系統(tǒng)ECU,電控自動(dòng)變速器ECU,ESP系統(tǒng)ECU,4輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)ECU,CAN數(shù)據(jù)總線,ESP的ECU,核心：CPU 功能：運(yùn)算、控制 具體過程：發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，它采集各傳感器的信號(hào)，進(jìn)行

8、運(yùn)算，并將運(yùn)算的結(jié)果轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂菩盘?hào)，控制被控對(duì)象的工作。 它還實(shí)行對(duì)存儲(chǔ)器（ROM/RAM）、輸入/輸出接口（I/O）和其它外部電路的控制； ROM中存放的程序是經(jīng)過精確計(jì)算和大量實(shí)驗(yàn)取的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。這個(gè)固有程序在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，不斷地與采集來的各傳感器的信號(hào)進(jìn)行比較和計(jì)算 。,ESP 控制開關(guān) ON,ECU計(jì)算 （25HZ）,偏離,執(zhí)行器,正常,傳感器信號(hào),執(zhí)行器,對(duì)車輪獨(dú)立的施加制動(dòng)力（以液壓系統(tǒng)為主的制動(dòng)系統(tǒng) ）,在特殊工況對(duì)變速箱的干預(yù)措施，通過發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)減小發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩,執(zhí)行器,控制閥N225(a)反向打開。在出口閥打開時(shí)，入口閥保持關(guān)閉。制動(dòng)液通過制動(dòng)主缸返回儲(chǔ)液罐。,入口閥關(guān)閉，

9、出口閥也保持關(guān)閉。制動(dòng)壓力不能卸壓?；赜捅猛Ｖ构ぷ?，高壓閥N227(b)關(guān)閉。,ESP進(jìn)行控制調(diào)整，動(dòng)態(tài)液壓泵(g)開始從制動(dòng)液儲(chǔ)液罐中向制動(dòng)管路輸送制動(dòng)液。在制動(dòng)分泵和回油泵內(nèi)很快建立制動(dòng)壓力，回油泵開始輸送制動(dòng)液使制動(dòng)壓力進(jìn)一步提高。,制動(dòng)分泵(e) 回油泵(f) 動(dòng)態(tài)液壓泵(g) 制動(dòng)助力器(h),控制閥N225(a) 高壓閥N227(b) 入口閥(c) 出口閥(d),卸 壓,保 壓,建 壓,部件組成,執(zhí)行器,奧迪A4L電子穩(wěn)定系統(tǒng),3,奧迪A4L ESP部件組成及功用,1、ABS控制單元2、液壓控制單元3、制動(dòng)壓力傳感器4、側(cè)向加速度傳感器5、橫擺率傳感器6、ASR/ESP按鈕7、方向

10、盤轉(zhuǎn)角傳感器8、制動(dòng)燈開關(guān)9-12、輪速傳感器13、自診斷14、制動(dòng)系統(tǒng)警報(bào)燈15、ABS警報(bào)燈16、ASR/ESP警報(bào)燈17、車輛和駕駛狀態(tài)18、發(fā)動(dòng)機(jī)控制調(diào)整19、變速箱控制調(diào)整,奧迪A4L ESP系統(tǒng)組成,奧迪A4L ESP系統(tǒng)組成,ASR/ESP按鈕E256,制動(dòng)燈開關(guān)F,制動(dòng)踏板開關(guān)F47,轉(zhuǎn)速傳感器 后右G44/前左G47 前右G45/后左G46,方向盤角度傳感器G85,側(cè)向加速度傳感器G200,制動(dòng)壓力傳感器G201,橫擺率傳感器G202,附加信號(hào) 發(fā)動(dòng)機(jī)管理 變速箱管理,行駛動(dòng)態(tài)控制液壓泵V156,進(jìn)油閥N99,N101,N133,N134,回油泵繼電器J105,回油泵V39,

11、電磁閥繼電器J106,行駛動(dòng)態(tài)控制閥1 N225,出油閥N100,N102,N135,N136,行駛動(dòng)態(tài)控制閥2 N226,行駛動(dòng)態(tài)控制高壓閥2 N228,行駛動(dòng)態(tài)控制高壓閥1 N227,ABS警報(bào)燈K47 制動(dòng)系統(tǒng)警報(bào)燈K118 ASR/ESP警報(bào)燈K115,附加信號(hào) 發(fā)動(dòng)機(jī)管理 變速箱管理 導(dǎo)航管理,自診斷,控制單元J104,傳感器,執(zhí)行元件,奧迪A4L ESP系統(tǒng)元件分布,奧迪A4L ESP系統(tǒng)電路圖,A/+:正極連接 D：點(diǎn)火開關(guān) E256：ASR/ESP按鈕 F：制動(dòng)燈開關(guān) F47：制動(dòng)踏板開關(guān) G44：右后輪速傳感器 G45：右前輪速傳感器 G46：左后輪速傳感器 G47：左前輪速

12、傳感器 G85：方向盤轉(zhuǎn)角傳感器,G200：側(cè)向加速度傳感器 G201：制動(dòng)壓力傳感器 G202：橫擺率傳感器 J104：帶有EDS/ASR/ESP的ABS控制單元 J105：回油泵（ABS）繼電器 J106：電磁閥（ABS）繼電器 J285：組合儀表顯示控制單元 K47：ABS警報(bào)燈 K118：制動(dòng)系統(tǒng)警報(bào)燈 K155：ASR/ESP警報(bào)燈,N227：動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)-高壓閥1 N228：動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)-高壓閥2 S：保險(xiǎn) V39：ABS回油泵 V156：動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)液壓泵 A：連接手制動(dòng)警報(bào)燈 B：導(dǎo)航系統(tǒng) C：發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩控制 D：變速箱控制（自動(dòng)變速箱） E：自診斷,N99：右前ABS入口閥 N100：右

13、前ABS出口閥 N101：左前 ABS入口閥 N102：左前 ABS出口閥 N133： 右后ABS入口閥 N134：左后 ABS入口閥 N135：右后ABS出口閥 N136：左后 ABS出口閥 N225：動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)-控制閥1 N226：動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)-控制閥2,奧迪A4L ESP系統(tǒng)電路圖,J104：帶有ESP的ABS控制單元,控制單元J104主要負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的信息運(yùn)算分析和控制指令的發(fā)出，為了保障系統(tǒng)的可靠性，在系統(tǒng)中有2個(gè)處理器，二者都用同樣的軟件處理信號(hào)數(shù)據(jù)，并相互監(jiān)控比較。如果控制單元出現(xiàn)故障，駕駛者仍可做一般的制動(dòng)操作，但ABS、EDL、EBD、TCS、ESP等功能都將失效，這時(shí)可診斷出“控

14、制單元故障”或“供電電壓故障”的故障存儲(chǔ)。,奧迪A4L ESP控制單元（J104）,奧迪A4L ESP傳感器,方向盤轉(zhuǎn)角傳感器,側(cè)向加速度傳感器,橫擺率傳感器,制動(dòng)傳感器,轉(zhuǎn)速傳感器,Sensors,奧迪A4L ESP傳感器 G85,G85：方向盤轉(zhuǎn)角傳感器,G85是依據(jù)光柵原理進(jìn)行角度的測(cè)量，G85位于轉(zhuǎn)向燈開關(guān)總成和方向盤之間，集成在安全氣囊的螺旋電纜內(nèi)，該傳感器根據(jù)駕駛員操縱方向盤的不同程度，向控制單元傳送方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，測(cè)量的角度范圍是540，對(duì)應(yīng)方向盤轉(zhuǎn)3圈。,奧迪A4L ESP傳感器 G200,G200：側(cè)向加速度傳感器,G200可以確定車輛是否受到使車輛發(fā)生滑移作用的側(cè)向力，以

15、及側(cè)向力的大小。,奧迪A4L ESP傳感器 G202,G202：橫擺率傳感器,G202主要是用以確定車輛是否沿垂直軸線發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，并給控制單元提供轉(zhuǎn)動(dòng)速率。,在實(shí)際結(jié)構(gòu)中，G200、G202二者集成在一起，共同安裝在一個(gè)艙盒內(nèi)，位于前儀表臺(tái)內(nèi)，為車輛的重心位置，這樣既可以減小安裝尺寸，又能保證精確的配合數(shù)值。,奧迪A4L ESP傳感器 G44-G47,G44G47:轉(zhuǎn)速傳感器,G44G47是用以檢測(cè)每個(gè)車輪的實(shí)際轉(zhuǎn)速，以便判斷車輪的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。,奧迪A4L ESP傳感器 G201,G201通知控制單元制動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)際壓力，控制單元相應(yīng)計(jì)算出作用在車輪上的制動(dòng)力和整車的縱向力大小，如果ESP正在對(duì)不穩(wěn)

16、定狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，控制單元將這一數(shù)值包含在側(cè)向力計(jì)算范圍之內(nèi)。,G201：制動(dòng)傳感器,奧迪A4L ESP液壓制動(dòng)系統(tǒng),ESP作用具體案例,ESP作用具體案例,ESP作用具體案例,ESP作用具體案例,ESP工作過程,ESP未來發(fā)展趨勢(shì),4,ESP發(fā)展趨勢(shì),傳感器的優(yōu)化,集成控制是今后發(fā)展的方向,隨著汽車 底盤動(dòng)力學(xué) 控制的不斷發(fā)展， 汽車穩(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)一步提高汽車的穩(wěn)定性,ESP未來發(fā)展趨勢(shì),普通 制動(dòng),ABS/ TCS,EHB （Electro Hydraulic Brake）,EMB （Electro Mechanical Brake）,ESP,EMB優(yōu)點(diǎn)簡(jiǎn)介,汽 車 制 動(dòng) 系 統(tǒng) 的 最 終 發(fā) 展 目 標(biāo),EMB,