汽車ESP技術(shù)淺析

黑龍江 袁雙宏

汽車ESP技術(shù)淺析

黑龍江 袁雙宏

ESP是英文Electronic Stability Program的縮寫，中文可翻譯成電子穩(wěn)定程序或者電控穩(wěn)定裝置。ESP是一個(gè)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，它每時(shí)每刻都在處理監(jiān)控駕駛者的操控、路面反應(yīng)、汽車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并不斷向發(fā)動(dòng)機(jī)和制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出指令，它包含ABS及ASR，是這兩種系統(tǒng)功能上的延伸。是當(dāng)前汽車防滑裝置的最高級(jí)形式。

汽車ESP；組成；工作原理；特點(diǎn)

一、ESP的產(chǎn)生

1866 年，年僅25歲的德國人羅伯特·博世（Bosch）先生創(chuàng)辦了自己的“精密機(jī)械和電氣工程車間”，從此拉開了博世公司創(chuàng)業(yè)的序幕，并與卡爾奔馳先生結(jié)下不解之緣。

博世一直是安全行車?yán)砟畹南刃姓摺?978年，公司研制并生產(chǎn)出世界上第一套ABS防抱死系統(tǒng)，為汽車的安全行駛又解決了一道難題。1986年，博世推出了第一個(gè)牽引力控制系統(tǒng)（TCS）；1995年，又成功推出了電子穩(wěn)定程序（Electronic Stability Program），ESP從此而誕生，并投入批量生產(chǎn)。經(jīng)過不斷優(yōu)化其設(shè)計(jì)，到2002年，已經(jīng)發(fā)展到第8代。2005年，適逢博世對(duì)汽車產(chǎn)業(yè)的重要貢獻(xiàn)之一——ESP電子穩(wěn)定程序面世10周年之際，ESP8.0系統(tǒng)這一世界領(lǐng)先的技術(shù)實(shí)現(xiàn)了在中國蘇州國產(chǎn)化。

博世已向全球60多家汽車制造商提供ESP系統(tǒng)。著名的奔馳汽車的幾乎所有車型都加裝了博世的ESP系統(tǒng)，博世的試車場里幾乎每天都跑著奔馳，其他著名汽車廠商如德國大眾、寶馬、雪鐵龍、標(biāo)致、豐田、現(xiàn)代也不例外，都紛紛購買博世的ESP產(chǎn)品。

二、ESP的組成

（一）傳感器

ESP的傳感器主要有：

（1）轉(zhuǎn)向傳感器：監(jiān)測方向盤旋轉(zhuǎn)的角度，幫助確定汽車行駛方向是否正確；

（2）車輪傳感器：監(jiān)測每個(gè)車輪的速度，確定車輪是否在打滑；

（3）側(cè)滑傳感器：記錄汽車?yán)@垂直軸線的運(yùn)動(dòng)，確定汽車是否在打滑；

（4）橫向加速度傳感器：它對(duì)轉(zhuǎn)彎時(shí)產(chǎn)生的離心力起反應(yīng)，確定汽車是否在通過彎道時(shí)打滑。

（二）電腦

ESP的電腦將傳感器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、分析（頻率高達(dá)25次/秒），測出車身運(yùn)行狀態(tài)后，將測算數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)器里面預(yù)先設(shè)定的行車數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)。當(dāng)電腦計(jì)算數(shù)據(jù)超出存儲(chǔ)器預(yù)存的數(shù)值，即車身臨近失控或者已經(jīng)失控的時(shí)候，行車電腦立刻向執(zhí)行器發(fā)出操作指令，及時(shí)修正行車數(shù)據(jù)，并自動(dòng)地向一個(gè)或多個(gè)車輪施加制動(dòng)力，在某些情況下每秒進(jìn)行150次制動(dòng)，將汽車保持在駕駛員所選定的車道內(nèi)，盡量滿足駕駛員的意圖。

（三）執(zhí)行器

ESP的執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括：

（1）ABS防抱死制動(dòng)系統(tǒng)；（2）EBV電子制動(dòng)力分配；（3）ASR驅(qū)動(dòng)(輪)防滑系統(tǒng)；（4）EDS電子差速鎖；（5）MSR發(fā)動(dòng)機(jī)阻力矩控制系統(tǒng)；（6）ESP電子車身穩(wěn)定裝置；（7）HBA液壓制動(dòng)輔助；（8）BSW制動(dòng)盤水膜清除；（9）HBV真空助力液壓增強(qiáng)；（10）HHC坡路起步輔助功能；（11）DSR動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)向彌補(bǔ)；（12）ESP初級(jí)動(dòng)態(tài)調(diào)整。

（四）顯示器

ESP系統(tǒng)工作時(shí)，儀表盤上的ESP指示燈會(huì)閃亮，與駕駛員保持溝通。

三、ESP的工作原理

（一）轉(zhuǎn)向不足：例如左轉(zhuǎn)，當(dāng)車速太快，出現(xiàn)轉(zhuǎn)向不足的時(shí)候（就是速度太快拐不過來了），ESP各個(gè)傳感器會(huì)把轉(zhuǎn)向不足的信息告訴行車電腦，然后行車電腦就控制左后輪制動(dòng)，產(chǎn)生一個(gè)拉力和一個(gè)扭力來對(duì)抗車頭向右推的轉(zhuǎn)向不足趨勢(shì)。

（二）轉(zhuǎn)向過度：還是左轉(zhuǎn)，后輪抓地不足或者后驅(qū)車油門踩猛了出現(xiàn)轉(zhuǎn)向過度的時(shí)候（甩尾），ESP會(huì)控制右前輪制動(dòng)，同時(shí)減小發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的功率，糾正錯(cuò)誤的轉(zhuǎn)向姿態(tài)。

（三）直線剎車：由于地面附著力不均勻出現(xiàn)跑偏的時(shí)候，ESP會(huì)控制附著力強(qiáng)的輪子減小制動(dòng)力，讓車按照駕駛員預(yù)想的行駛線路前進(jìn)。同樣當(dāng)一邊剎車一邊轉(zhuǎn)向的時(shí)候ESP也會(huì)控制某些車輪增大制動(dòng)力或者減小制動(dòng)力，讓車子按照駕駛員的意圖行駛。

四、ESP的特點(diǎn)

（一）實(shí)時(shí)監(jiān)控：ESP能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控駕駛者的操控動(dòng)作、路面反應(yīng)、汽車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并不斷向發(fā)動(dòng)機(jī)和制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出指令。

（二）主動(dòng)干預(yù)：ABS等安全技術(shù)主要是對(duì)駕駛者的動(dòng)作起干預(yù)作用，但不能調(diào)控發(fā)動(dòng)機(jī)。ESP則可以通過主動(dòng)調(diào)控發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，并調(diào)整每個(gè)輪子的驅(qū)動(dòng)力和制動(dòng)力，來修正汽車的過度轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)向不足。

（三）事先提醒：當(dāng)駕駛者操作不當(dāng)或路面異常時(shí)，ESP會(huì)用警告燈警示駕駛者。換句話說ESP實(shí)際上是一種牽引力控制系統(tǒng)，與其他牽引力控制系統(tǒng)比較，ESP不但控制驅(qū)動(dòng)輪，而且可控制從動(dòng)輪。如后輪驅(qū)動(dòng)汽車常出現(xiàn)的轉(zhuǎn)向過多情況，此時(shí)后輪失控而甩尾，ESP便會(huì)剎慢外側(cè)的前輪來穩(wěn)定車子；在轉(zhuǎn)向過少時(shí)，為了校正循跡方向，ESP則會(huì)剎慢內(nèi)后輪，從而校正行駛方向。

五、目前ESP的應(yīng)用情況

中國的ESP重視程度仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界水平。在2006年，我們國內(nèi)的ESP裝備情況居然只有驚人的3%。我國乘用車輛的ABS與ESP的裝配率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于歐美地區(qū)，甚至低于全球平均數(shù)值。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，歐美地區(qū)國家的車輛配備ABS的比例為88%，ESP的配備比例則為45%，在中國這兩個(gè)數(shù)字則分別為63%和5%。而根據(jù)博世集團(tuán)的未來預(yù)計(jì)，在2012年，國內(nèi)車輛的ESP裝備情況仍然不容樂觀，只有18%，僅能達(dá)到韓國在2006年的水平。在2007年，美國首先將ESP作為車輛必須的裝備以法律的形式規(guī)定出來。其目的在于迅速提高該安全系統(tǒng)在車輛中的裝配率，從而進(jìn)一步減少致命交通事故的風(fēng)險(xiǎn)。法律規(guī)定自2009年，55%的所有總重量少于4.5噸的新型乘用車及輕型卡車必須裝配這一拯救生命的安全系統(tǒng)ESP。該比例將會(huì)在2012年增長到100%。

六、結(jié)束語

有ESP與只有ABS及ASR的汽車，它們之間的差別在于ABS及ASR只能被動(dòng)地做出反應(yīng)，而ESP則能夠探測和分析車況并糾正駕駛的錯(cuò)誤，防患于未然。當(dāng)然，任何事物都有一個(gè)度的范圍，如果駕車者盲目開快車，現(xiàn)在的任何安全裝置都難以保證其安全。

[1]韓建保,云志剛,陳厲兵.汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP的工作原理及應(yīng)用[J].汽車電器,2004(4):29-31.

[2]劉軍,朱建新.ESP與SBC-未來的汽車安全系統(tǒng)[J].汽車運(yùn)用,2001(11):16-18.

[3]張煒,黃宏成,夏祥洪,等.ESP-車輛新型主動(dòng)安全系統(tǒng)[J].傳動(dòng)技術(shù),2003,17(4):34-37.

[4]韓建保.電控車輛穩(wěn)定系統(tǒng)ESP明顯降低轎車事故率[J].汽車維修與保養(yǎng),2004(11):39-40.

（作者單位：齊齊哈爾職業(yè)學(xué)院交通工程系）

（編輯 李艷華）