1、机电一体化讨论课汇报机电一体化讨论课汇报 汽车电子稳定系统（汽车电子稳定系统（ESPESP）1ESP系统组成系统组成2ESP未来发展趋势未来发展趋势4ESP简介、重要性、典型工作状况简介、重要性、典型工作状况3 1奥迪奥迪A4L电子稳定系统电子稳定系统3 3目目 录录21ESP简介、重要性、典型工作状况简介、重要性、典型工作状况3ESP:车身电子稳定系统(Electronic Stability Program），简称（ESP)，是博世博世（Bosch）公司的专利。ESP:车身电子稳定系统(Electronic Stability Program），简称（ESP)，是博世博世（Bosch）公司
2、的专利。ESP（Electronic Stability Program）简介）简介其他公司类似产品：其他公司类似产品：日产：车辆行驶动力学调整系统（Vehicle Dynamic Control 简称VDC）丰田：车辆稳定控制系统（Vehicle Stability Control 简称VSC）本田：车辆稳定性控制系统（Vehicle Stability Assist Control 简称VSA）宝马：动态稳定控制系统（Dynamic Stability Control 简称DSC）简单地说它是一个防滑系统.ESP能够识别车辆不稳定状态，并通过对制动系统、发动机管理系统和变速箱管理系统实施控
3、制，从而有针对性地弥补车辆滑动。以防车辆滑出跑道。4ESP的重要性的重要性ESP=(ABS+TCS)每当紧急情况出现的时候，如急转弯急转弯或者遇到障碍物、障碍物、意想不到的弯路，弯路，或者持续变化的路面持续变化的路面时，ESP就会起作用。ESP能够加强 ABS 和 TCS 的优点：不仅改进车辆的机动性，而且还使向各个方向的行驶更加稳定。有ESP与只有ABS及TCS的汽车，它们之间的差别在于ABS及TCS只能被动地作出反应，而ESP则能够探测和分析车况并纠正驾驶的错误，防患于未然 ABS（Anti-locked Braking System)：防抱死刹车系统TCS（Traction Contro
4、l System):牵引力控制系统/循迹控制系统（大众车型：ASR；宝马车型：DTC；日系车型上叫TRC（TRAC）在欧洲，每年有 5 万人死于车祸，190 万人因此而受伤。德国的一项研究表明，涉及严重人身伤害的车祸当中有 1/4 都是由汽车侧滑侧滑所引起。往往一个转弯就足以危及到生命。ESP能够增加车辆的稳定性，减少打滑的危险。著名汽车生产厂商所作的研究表明，ESP可以将严重车祸的数量减少 50。5德国保险业公会（德国保险业公会（GDVGDV）的研究结果：）的研究结果：25 的涉及严重人身伤害的车祸都是因为车辆发生侧滑所引起。的涉及严重人身伤害的车祸都是因为车辆发生侧滑所引起。60的致命车祸
5、都是起的致命车祸都是起因于由侧滑引起的侧面撞击。广泛使用因于由侧滑引起的侧面撞击。广泛使用 ESP 可以使严重车祸的数量大大下降。可以使严重车祸的数量大大下降。”戴姆勒戴姆勒克莱斯勒的研究：克莱斯勒的研究：自从自从 1999 年将年将 ESP 作为所有梅塞德斯汽车标配使用以来，发生驾驶事故的梅塞德斯作为所有梅塞德斯汽车标配使用以来，发生驾驶事故的梅塞德斯汽车的比例已经实际下降了汽车的比例已经实际下降了 30。这项研究结果是根据对这项研究结果是根据对 150 万辆汽车所进行的研究万辆汽车所进行的研究得出。得出。丰田的研究：丰田的研究：丰田公司对丰田公司对 100 万例驾驶事故进行了分析研究，研究
6、表明，由于使用了万例驾驶事故进行了分析研究，研究表明，由于使用了 ESP，驾驶事，驾驶事故减少了故减少了 35%。严重人身伤害的数量甚至已经降低了。严重人身伤害的数量甚至已经降低了 50。大众公司的研究：大众公司的研究：使用使用 ESP之后，因侧滑而发生的事故数量减少了之后，因侧滑而发生的事故数量减少了 85。大众公司根据大众公司根据 2002 年年车祸的受害者人数计算，将车祸的受害者人数计算，将 ESP作为标配安装在汽车上之后，车祸死亡人数可以作为标配安装在汽车上之后，车祸死亡人数可以降低降低 35，严重伤害人数降低约严重伤害人数降低约 25。美国爱荷华洲立大学的研究：美国爱荷华洲立大学的研
7、究：借助驾驶模拟器对驾驶员在危急情况下的反应进行了研究。安装借助驾驶模拟器对驾驶员在危急情况下的反应进行了研究。安装 ESP之后，安装之后，安装 ESP 车车辆的驾驶员比未安装辆的驾驶员比未安装 ESP车辆的驾驶员紧急情况下能够控制住车辆的人数提高了车辆的驾驶员紧急情况下能够控制住车辆的人数提高了 34。6ABS TCS ESP 关系图关系图7ESP 典型工作状况 在地面附着力不同的路面行驶在地面附着力不同的路面行驶3在急转弯车道上高速行驶在急转弯车道上高速行驶1 躲避前方突然出现的障碍物躲避前方突然出现的障碍物28ESP 典型工作状况9ESP 典型工作状况10ESP 典型工作状况11ESP系
8、统组成系统组成212信信 号号执行器执行器ESP 系统组成系统组成执行器执行器转向转向传感器传感器侧滑侧滑传感器传感器横向加速度横向加速度传感器传感器车轮车轮传感器传感器13传感器（传感器（Sensors）侧滑侧滑传感器传感器监测车体绕垂直轴线转动的状态监测车体绕垂直轴线转动的状态监测汽车转弯时的离心力监测汽车转弯时的离心力横向加速度横向加速度 传感器传感器 转向转向传感器传感器 监测方向盘的转向角度监测方向盘的转向角度监测各个车轮的速度转动监测各个车轮的速度转动 车轮车轮传感器传感器14控制单元（控制单元（Electronic Control Unit）ECU（Electronic Cont
9、rol Unit）电子控制单元，又称“行车电脑”、“车载电脑”等。汽车专用微机控制器，也叫汽车专用单片机。它和普通的单片机一样，由微处理器（CPU）、存储器（ROM、RAM）、输入/输出接口（I/O）、模数转换器（A/D）以及整形、驱动等大规模集成电路组成。U:6.5-16V（内部关键处有稳压装置）（内部关键处有稳压装置）I :0.015-0.1AT:-4080能承受能承受1000Hz以下的振动以下的振动因此因此ECU损坏的概率非常小损坏的概率非常小 15控制单元（控制单元（Electronic Control Unit）16ECU与CAN数据总线CAN数据总线数据总线：多路复用通信网络技术，
10、将整车的ECU形成一个网络系统多向可调电控座椅多向可调电控座椅ECU安全气囊系统安全气囊系统ECU主动悬架系统主动悬架系统ECU电控自动变速器电控自动变速器ECUESP系统系统ECU4轮驱动系统轮驱动系统ECU CAN数据数据总线总线17ESP的的ECU核心：核心：CPU功能：运算、控制功能：运算、控制 具体过程：具体过程：发动机运行时，它采集各传感器的信号，进行运算，并将运算的结果转变为控制信号，控制被控对象的工作。它还实行对存储器（存储器（ROM/RAM）、输入）、输入/输出接口（输出接口（I/O）和其它外部电路外部电路的控制；ROM中存放的程序是经过精确计算经过精确计算和大量实验大量实验
11、取的数据为基础。这个固有程序在发动机工作时，不断地与采集来的采集来的各传感器的信号进行比较比较和计算计算。ESP控制开关控制开关 ONECU计算计算（25HZ）偏离偏离执行器执行器正常传感器信号传感器信号18 执行器执行器对车轮独立对车轮独立的施加制动的施加制动力（以液压力（以液压系统为主的系统为主的制动系统制动系统）在特殊工况对在特殊工况对变速箱的干预变速箱的干预措施，通过发措施，通过发动机管理系统动机管理系统减小发动机扭减小发动机扭矩矩执行器执行器19控制阀N225(a)反向打开。在出口阀打开时，入口阀保持关闭。制动液通过制动主缸返回储液罐。入口阀关闭，出口阀也保持关闭。制动压力不能卸压。
12、回油泵停止工作，高压阀N227(b)关闭。ESP进行控制调整，动态液压泵(g)开始从制动液储液罐中向制动管路输送制动液。在制动分泵和回油泵内很快建立制动压力，回油泵开始输送制动液使制动压力进一步提高。制动分泵(e)回油泵(f)动态液压泵(g)制动助力器(h)控制阀N225(a)高压阀N227(b)入口阀(c)出口阀(d)卸 压保 压建 压部件组成执行器执行器20奥迪奥迪A4L电子稳定系统电子稳定系统321奥迪奥迪A4L ESP部件组成及功用部件组成及功用1、ABS控制单元2、液压控制单元3、制动压力传感器4、侧向加速度传感器5、横摆率传感器6、ASR/ESP按钮7、方向盘转角传感器8、制动灯开
13、关9-12、轮速传感器13、自诊断14、制动系统警报灯15、ABS警报灯16、ASR/ESP警报灯17、车辆和驾驶状态18、发动机控制调整19、变速箱控制调整奥迪奥迪A4L ESP系统组成系统组成22奥迪奥迪A4L ESP系统组成系统组成ASR/ESP按钮E256制动灯开关F制动踏板开关F47转速传感器后右G44/前左G47前右G45/后左G46方向盘角度传感器G85侧向加速度传感器G200制动压力传感器G201横摆率传感器G202附加信号发动机管理变速箱管理行驶动态控制液压泵V156进油阀N99,N101,N133,N134回油泵继电器J105回油泵V39电磁阀继电器J106行驶动态控制阀1
14、 N225出油阀N100,N102,N135,N136行驶动态控制阀2 N226行驶动态控制高压阀2 N228行驶动态控制高压阀1 N227ABS警报灯K47制动系统警报灯K118ASR/ESP警报灯K115附加信号发动机管理变速箱管理导航管理自诊断控制单元J104传感器传感器执行元件执行元件23奥迪奥迪A4L ESP系统元件分布系统元件分布控制单元制动助力器制动压力传感器动态液压泵液压控制单元侧向加速度传感器横摆率传感器轮速传感器方向盘角度传感器纵向加速度传感器（仅quattro）24奥迪奥迪A4L ESP系统电路图系统电路图A/+:正极连接D：点火开关E256：ASR/ESP按钮F：制动灯
15、开关F47：制动踏板开关G44：右后轮速传感器G45：右前轮速传感器G46：左后轮速传感器G47：左前轮速传感器G85：方向盘转角传感器G200：侧向加速度传感器G201：制动压力传感器G202：横摆率传感器J104：带有EDS/ASR/ESP的ABS控制单元J105：回油泵（ABS）继电器J106：电磁阀（ABS）继电器J285：组合仪表显示控制单元K47：ABS警报灯K118：制动系统警报灯K155：ASR/ESP警报灯N227：动态调节-高压阀1N228：动态调节-高压阀2S：保险V39：ABS回油泵V156：动态调节液压泵A：连接手制动警报灯B：导航系统C：发动机扭矩控制D：变速箱控制
16、（自动变速箱）E：自诊断N99：右前ABS入口阀N100：右前ABS出口阀N101：左前 ABS入口阀N102：左前 ABS出口阀N133：右后ABS入口阀N134：左后 ABS入口阀N135：右后ABS出口阀N136：左后 ABS出口阀N225：动态调节-控制阀1N226：动态调节-控制阀2奥迪奥迪A4L ESP系统电路图系统电路图25J104：带有：带有ESP的的ABS控制单元控制单元控制单元J104主要负责整个系统的信息运算分析和控制指令的发出，为了保障系统的可靠性可靠性，在系统中有2个处理器，二者都用同样的软件处理信号数据，并相互监控比较。如果控制单元出现故障，驾驶者仍可做一般的制动操
17、作，但ABS、EDL、EBD、TCS、ESP等功能都将失效，这时可诊断出“控制单元故障”或“供电电压故障”的故障存储。奥迪奥迪A4L ESP控制单元（控制单元（J104）26奥迪奥迪A4L ESP传感器传感器方向盘转角传感器方向盘转角传感器 侧向加速度传感器侧向加速度传感器 横摆率传感器横摆率传感器 制动传感器制动传感器转速传感器转速传感器 27奥迪奥迪A4L ESP传感器传感器 G85G85：方向盘转角传感器：方向盘转角传感器G85是依据光栅原理进行角度的测量，G85位于转向灯开关总成转向灯开关总成和方向盘方向盘之间，集成在安全气囊的螺旋电缆安全气囊的螺旋电缆内，该传感器根据驾驶员操纵方向盘
18、的不同程度，向控制单元控制单元传送方向盘转动的角度，测量的角度范围是540，对应方向盘转3圈圈。28奥迪奥迪A4L ESP传感器传感器 G200G200：侧向加速度传感器：侧向加速度传感器G200可以确定车辆是否受到使车辆发生滑移滑移作用的侧向力侧向力，以及侧向力的大小侧向力的大小。29奥迪奥迪A4L ESP传感器传感器 G202G202：横摆率传感器：横摆率传感器 G202主要是用以确定车辆是否沿垂直轴线垂直轴线发生转动，转动，并给控制单元提供转动速率。转动速率。在实际结构中，G200、G202二者集成在一起，共同安装在一个舱盒内，位于前仪表台内，为车辆的重心位置，这样既可以减小安减小安装尺
19、寸装尺寸，又能保证精确的配合数值。精确的配合数值。30奥迪奥迪A4L ESP传感器传感器 G44-G47G44G47:转速传感器转速传感器G44G47是用以检测每个车轮的实际转速实际转速，以便判断车轮的运动状态运动状态。31奥迪奥迪A4L ESP传感器传感器 G201G201通知控制单元控制单元制动系统的实际压力实际压力，控制单元相应计算计算出作用在车轮上的制动力制动力和整车的纵向力大小纵向力大小，如果ESP正在正在对不稳定状态进行调整调整，控制单元将这一数值包含在侧向侧向力力计算范围之内。G201：制动传感器：制动传感器32奥迪奥迪A4L ESP液压制动系统液压制动系统结构和功能结构和功能制
20、动分泵通过液压控制单元的电磁阀控制，通过制动分泵的入口阀和出口阀的控制，建立了三个工作状态:1、建压；2、保压；3、卸压信号中断影响信号中断影响当电磁阀功能出现不可靠故障,整体系统关闭.自诊断自诊断转换阀N225和N226以及吸油高压阀N227和N228被检测：1、线路断路；2、线路短路(对正极/负极)电路电路33ESP作用具体案例作用具体案例34ESP作用具体案例作用具体案例35ESP作用具体案例作用具体案例36ESP作用具体案例作用具体案例37ESP工作过程工作过程38ESP未来发展趋势未来发展趋势439ESP发展趋势发展趋势近期近期未未来来传感器传感器的优化集成集成控制是今后发展的方向
21、随着汽车底盘动力学控制的不断发展，汽车稳定性控制将综合考虑对制动系统制动系统、悬架系统悬架系统和转向系统的协调控制和转向系统的协调控制，并共享共享传感器信号传感器信号，进一步提高汽车的稳定性 40ESP未来发展趋势未来发展趋势普通普通制动制动 ABS/TCS EHB（Electro Hydraulic Brake）EMB（Electro Mechanical Brake）ESP41EMB优点简介优点简介汽汽车车制制动动系系统统的的最最终终发发展展目目标标 EMB制动系统结构简单，省去了传统制动系统中的制动油箱、制动主制动油箱、制动主缸、助力装置缸、助力装置。液压阀、复杂的管路液压阀、复杂的管路系统等部件，使整车质量降低 制动响应时间短，提高制动性能制动响应时间短，提高制动性能 无制动液，维护简单且不污染环境无制动液，维护简单且不污染环境 易于改进，稍加改进就可以增加各种电控制功能易于改进，稍加改进就可以增加各种电控制功能 系统总成制造、装配、测试简单快捷，制动分总成为模块化结构系统总成制造、装配、测试简单快捷，制动分总成为模块化结构 42题外话题外话12若驾车盲目开快车，任何再先进的安全装置都难以保全装备ESP 系统的汽车，若将ESP系统关闭，紧急情况下，ESP仍然会强行介入43ESP（Electronic Stability Program）44
