汽車電子穩定系統ESP的工作原理及應用分析

德州職業技術學院 王海平

引言：隨著我國的社會不斷發展，人們的生活水平有了很大提高，這也使得私家車的數量急劇增加，人們對于汽車的要求也由原本的舒適、經濟基礎上，對于安全性提出了更高的要求。

隨著私家車的數量越來越多，駕駛過程中出現狀況的可能也不斷增加，在車輛正常行駛的過程中，不可避免的會受到各種外界因素的干擾，例如行人、其他車輛或者道路環境等等，某些因素需要駕駛員進行一些緊急避讓操作，在這個過程中車輛將會處于一種不穩定行駛的狀態，成為安全隱患。但是通過汽車電子穩定系統ESP的控制，可以在極短的時間內判斷出車輛的運行狀態，并根據需要對車輛的傳動系統和制動系統進行控制，從而幫助駕駛員保持一個穩定的駕駛狀態，避免發生安全事故。所以通過在汽車中加入汽車電子穩定系統ESP，可以更好的減少安全事故的發生，從而保證駕駛員的安全行車，尤其是在一些外界因素較差的行車環境中，ESP系統可以發揮非常巨大的作用。

1 ESP系統的工作原理

ESP系統的結構十分復雜，包含了感應汽車行駛狀態的各種元件，以及分析和處理信號的控制系統等。在系統實際運行的過程中，微機控制系統會將傳感器傳輸的數據與實現設定好的標準數據進行對比，從而確定車輛的行駛狀態，如果車輛處于不穩定行駛的狀態，微機控制系統還會對其原因進行分析，并迅速執行設定好的控制方案，通過最安全的方式來解決汽車的不穩定運行狀態。

在解決汽車不穩定運行狀態的過程中系統所采取的措施就是我們常說的安全措施，具體表現為系統感應到車輛處于不穩定行駛的時候，會根據實際情況來選擇對單個輪胎進行制動，同時還會根據情況來調整發動機的扭矩。通過ESP系統，微機控制系統將會在行駛過程中持續的對汽車的行駛狀態進行監控，并不斷進行數據對比，這樣可以讓微機控制系統比駕駛員更早發現不穩定行駛并代替駕駛員進行處理，從而更好的避免危險情況的發生。例如駕駛員在左側入彎的情況下，如果駕駛員進行控制的轉向半徑過小，就容易使汽車發生翻轉，ESP系統則會增加右輪的制動力，從而將車輛控制在正常路線上。反之如果駕駛員轉向半徑過大，則可能發生車輛沖出路面的情況，這時ESP系統將會增加左輪的制動力，從而避免危險的發生。

2 ESP系統的基本組成

2.1 控制單元ECU

ECU是ESP系統的控制核心，通常情況下，為了更好的提高ECU的可靠性，會采用冗余控制的方法，通過使用兩個相同的處理器同時對信號進行分析處理，兩個處理器各自獨立并且相互監督，從而最大程度上保證處理器對各種情況及時進行處理。另外在車輛點火的過程中，整個ESP系統也會進行自檢，確定從傳感器以及處理器都處于正常的運行狀態，更好的提升其穩定性。值得一提的是，如果ECU出現故障，則車輛依然可以通過常規方法進行制動，但是ESP系統的相關功能將會失效，這是需要駕駛者重點注意的。

2.2 轉向盤轉角傳感器

轉向盤轉角傳感器是ESP系統中非常重要的部分，通常會依據光柵原理來對轉向盤轉角進行測量，從而向ECU傳遞車輛的行駛方向。如果在行使過程中傳感器出現問題，則會是ECU難以判斷車輛的行使方向，進而導致ESP系統無法行使原定的功能。

2.3 制動壓力傳感器

制動壓力傳感器的作用在于監測行使過程中車輛制動管路的壓力數值，通過將數據反饋至ECU，可以計算出車輪實際制動力以及整個車輛縱向力的數值。無論車輛處于正常行駛狀態還是不穩定行駛狀態，制動壓力傳感器都會不斷的監測數據，在不穩定行駛狀態下，ECU將會將制動壓力傳感器的監測數值與側向力進行合并計算，從而保證車輛迅速恢復穩定狀態。如果制動壓力傳感器出現問題，同樣會導致ESP系統的失效。

2.4 橫向偏擺率傳感器

橫向偏擺率傳感器是負責監測車輛繞自身縱軸旋轉角度和轉動速率的傳感器。ECU會根據其傳遞的數據來判斷車輛的實際行駛方向，并對車輛的偏擺進行及時處理。很想偏擺率傳感器的工作原理是通過音叉形振蕩式陀螺儀進行檢測，如果傳感器失效，則會導致ECU難以判斷車輛行駛狀態，使得ESP系統無法發揮作用。

2.5 縱向加速度傳感器

與前面介紹的組成部分不同，縱向加速度傳感器只存在于四輪驅動的汽車上，通過對制動壓力、車輪轉速以及發動機運行情況等信息進行綜合處理，進而計算出車輛的縱向加速度。

2.6 側向加速度傳感器

側向加速度傳感器同樣是ESP系統中非常重要的一部分，通過傳感器檢測車輛側向力的大小，從而為ECU計算車輛實際行駛狀態提供重要的數據參考，只有側向加速度傳感器正常運行，才可以使ECU準確掌控車輛行駛狀態，可以說是ESP系統發揮作用的重要部分。

3 ESP系統的應用性能

ESP系統最早是有博世公司進行研發的，在投入使用之前，德國的梅賽德斯奔馳公司就對其的應用性能進行了全面的測試，而且重點對ESP系統的舒適性和可靠性進行了試驗。

為了充分保證ESP系統應用性測定的準確性，梅賽德斯奔馳公司共要求了80余位梅賽德斯轎車的車主參與了測定，通過在梅賽德斯奔馳公司的模擬器上以100km/h的時速進行虛擬路面駕駛，并通過模擬器在駕駛過程中加入了各種實現采集的影響因素，例如路面、車輛性能、不同駕駛條件等因素。通過這樣的模擬器測驗，可以在沒有安全隱患的情況下對車輛實際行駛進行測驗。在測驗過程中可以發現，在車輛行駛過程中，如果突然遇到一些影響車輛穩定行駛的因素干擾時，安裝了ESP系統的車輛可以在大多數情況下保持穩定的形式，而未安裝ESP系統的車輛駕駛員則面臨著難以穩定行駛的情況，還有部分未安裝ESP系統的車輛出現了翻轉、沖出路面等情況，由此可以證明，ESP系統可以在很大程度上幫助駕駛員避免因為車輛不穩定行駛而出現的事故。隨著相關技術的不斷發展，如今很多車輛都已經增加了ESP系統，并且在實際行駛的過程中，給駕駛員帶來了非常好的駕駛體驗和安全保障。

4 結語

隨著人們對于車輛安全性的要求越來越高，汽車電子穩定系統ESP已經受到了越來越多的重視，通過在汽車中加入汽車電子穩定系統ESP，可以對汽車行駛過程中的各項數據進行全面的監控，并且在發現異常的時候及時進行調整，從而幫助駕駛員更好的保持車輛的穩定運行，為保障駕駛人員的安全以及交通安全提供了非常巨大的幫助。