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　　ESP(Electronic Stability Program，電子穩(wěn)定程序)是汽車電控的一個標志性發(fā)明。不同的研發(fā)機構(gòu)對這一系統(tǒng)的命名不盡相同，如博世(BOSCH)公司早期稱為汽車動力學(xué)控制(VDC)，現(xiàn)在博世、梅賽德—奔馳公司稱為ESP；豐田公司稱為汽車穩(wěn)定性控制系統(tǒng)(VSC)、汽車穩(wěn)定性輔助系統(tǒng)(VSA)或者汽車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)(ESC)；寶馬公司稱為動力學(xué)穩(wěn)定控制系統(tǒng)(DSC)。盡管名稱不盡相同，但都是在傳統(tǒng)的汽車動力學(xué)控制系統(tǒng)，如ABS和TCS的基礎(chǔ)上增加一個橫向穩(wěn)定控制器，通過控制橫向和縱向力的分布和幅度，以便控制任何路況下汽車的動力學(xué)運動模式，從而能夠在各種工況下提高汽車的動力性能，如制動、滑移、驅(qū)動等。ESP在國外已經(jīng)批量生產(chǎn)，在國內(nèi)尚處于研究階段，要達到產(chǎn)業(yè)化的程度，還有大量的工作要做。 其電子部件主要包括電子控制單元(ECU)、方向盤傳感器、縱向加速度傳感器、橫向加速度傳感器、橫擺角速度傳感器、輪速傳感器等。ESP作為保證行車安全的一個重要電控系統(tǒng)，其各個傳感器的正常工作是進行有效控制的基礎(chǔ)。本文介紹了ESP常用傳感器的特點，設(shè)計了傳感器硬件接口和軟件接口，并在實車測試中得到驗證。 　　汽車安全性能的提升是汽車業(yè)界不斷的追求，秉承這一理念，ABS在經(jīng)過普及階段以后，目前已進入了產(chǎn)品升級階段。業(yè)界的一致共識是ABS（防抱死制動系統(tǒng)）將向ESP（電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)）演化。 　　市場上ESP已在拓展自己的領(lǐng)地。在歐洲，2005年大約40%的新注冊車輛配備了ESP，在高檔車上，ESP已經(jīng)成為了標準配置，中檔車上的裝配率也迅速提高，在緊湊型車上裝配率稍低。北美和日本的ESP裝配率上升也很快。在中國，目前ESP的裝配率還比較低，但是可喜的變化正在顯現(xiàn)，以往通常只在高檔車上才裝配ESP，而今年上市的新車東風(fēng)雪鐵龍的凱旋一汽大眾的速騰和上海通用的君越都配有ESP。 　　ESP的結(jié)構(gòu)及控制原理 　　汽車電子穩(wěn)定程序控制系統(tǒng)，英文縮寫為ESP（Electronic Stability Program）。雖然不同的車型，往往賦予其不同的名稱，如BMW稱其為DSC，豐田、雷克薩斯稱其為VSC，而VOLVO 汽車稱其為DSTC，但其原理和作用基本相同。 　　ESP系統(tǒng)由電子控制單元（ECU），方向盤轉(zhuǎn)角傳感器，輪速傳感器，橫擺角速度傳感器，橫向角速度傳感器及液壓系統(tǒng)組成，ESP除了具有ABS和TCS的功能之外，更是一種智能的主動安全系統(tǒng)。 　　ESP的ECU通過高度靈敏的傳感器時刻監(jiān)測車輛的行駛狀態(tài)，并通過計算分析判定車輛行駛方向是否偏離駕駛員的操作意圖。ESP能立刻識別出危險情況，并提前裁決出可行的干預(yù)措施使車輛恢復(fù)到穩(wěn)定行駛狀態(tài)，ESP的干預(yù)措施包括對車輪獨立的施加制動力；在特殊工況對變速箱的干預(yù)措施；通過發(fā)動機管理系統(tǒng)減小發(fā)動機扭矩。 　　ESP三大特點 　　1．實時監(jiān)控：ESP能夠?qū)崟r監(jiān)控駕駛者的操控動作、路面反應(yīng)、汽車運動狀態(tài)，并不斷向發(fā)動機和制動系統(tǒng)發(fā)出指令。 　　2．主動干預(yù)：ABS等安全技術(shù)主要是對駕駛者的動作起干預(yù)作用，但不能調(diào)控發(fā)動機。ESP則可以通過主動調(diào)控發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，并調(diào)整每個輪子的驅(qū)動力和制動力，來修正汽車的過度轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)向不足。 　　3．事先提醒：當駕駛者操作不當或路面異常時，ESP會用警告燈警示駕駛者。換句話說ESP實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)動輪，而且可控制從動輪。如后輪驅(qū)動汽車常出現(xiàn)的轉(zhuǎn)向過多情況，此時后輪失控而甩尾，ESP便會剎慢外側(cè)的前輪來穩(wěn)定車子；在轉(zhuǎn)向過少時，為了校正循跡方向，ESP則會剎慢內(nèi)后輪，從而校正行駛方向。 　　ESP研究的關(guān)鍵技術(shù) 　　ESP系統(tǒng)的開發(fā)有賴于以下幾個關(guān)鍵技術(shù)的突破。因此科研人員要在以下幾個方面多下功夫，爭取研究開發(fā)出更加完善和優(yōu)化的ESP系統(tǒng)。 　　1．傳感技術(shù)的改進 　　在ESP系統(tǒng)中使用的傳感器有車輛橫擺角速度傳感器、橫向加速度傳感器、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、輪速傳感器等，它們都是ESP中不可缺少的重要部件。提高他們的可靠性并降低成本一直是這方面的開發(fā)人員追求的目標。隨著價格低廉的微機械（Micro—Machined）加速度和橫擺角速度傳感器的出現(xiàn)，為這項技術(shù)的廣泛應(yīng)用創(chuàng)造了一定的條件。 　　2．體積小質(zhì)量輕及低成本液壓制動作動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 　　這方面BOSCH公司在ESP系統(tǒng)中采用的結(jié)構(gòu)有一定的代表性，其液壓作動系統(tǒng)由預(yù)加壓泵PCP 　�。≒recharge Pump）+壓力產(chǎn)生裝置（Pressure Generator Assembly）+液壓單元HU5.0所構(gòu)成。 　　3．ESP的軟硬件設(shè)計 　　由于ESP的ECU需要估計車輛運行的狀態(tài)變量和計算相應(yīng)的運動控制量，所以計算處理能力和 　　程序容量要比ABS系統(tǒng)大數(shù)倍，一般多采用CPU結(jié)構(gòu)。而ECU軟件計算的研究則是研究的重中之重，基于模型的現(xiàn)代控制理論已經(jīng)很難適應(yīng)ESP這樣一個復(fù)雜系統(tǒng)的控制，必須尋求魯棒性較強的非線性控制算法。 　　4．通過CAN完善控制功能 　　ESP的ECU（電子控制單元）與發(fā)動機、傳動系的ECU通過CAN互聯(lián)，使其能更好地發(fā)揮控制功能。例如自動變速器將當前的機械傳動比、液力變矩器變矩比和所在檔位等信息傳給ESP，以估算驅(qū)動輪上的驅(qū)動力。當ESP識別出是在低附著系數(shù)路面時，它會禁止駕駛員掛低檔。在這種路面上起步時，ESP會告知傳動系ECU應(yīng)事先掛入2檔，這將顯著改善大功率轎車的起步舒適性。 　　目前國外，特別是歐洲，越來越多的車型已將ESP系統(tǒng)作為其標準配置，國內(nèi)一些中高檔車型也逐漸將其作為標準配置。據(jù)報道，2004年中國新車的ESP系統(tǒng)裝備率為3%，歐洲的新車裝備率為35%。2005年歐洲出產(chǎn)新車ESP裝備率達到40%，中國達到4%。ESP正在向一般的商用車及重型卡車普及，多家商用車生產(chǎn)廠商和重型卡車生產(chǎn)廠商正在推出帶ESP系統(tǒng)的車型�，F(xiàn)在正是歐美汽車工業(yè)界推廣應(yīng)用ESP系統(tǒng)的高潮時期，國內(nèi)也正處于迅速的推廣普及階段。 　　可以預(yù)見，ESP汽車安全產(chǎn)品不久將成為多款中、高檔轎車和其它車型的標準配制，掌握ESP技術(shù)，就掌握了競爭未來汽車安全技術(shù)的主動權(quán)。所以攻克ESP設(shè)計的理論與關(guān)鍵技術(shù)，對提高國產(chǎn)汽車的自主開發(fā)能力、縮短與發(fā)達國家的差距具有重要的現(xiàn)實意義。它將為我國汽車工業(yè)的繁榮發(fā)展以及促進其它相關(guān)工業(yè)的繁榮發(fā)展起著重要作用，并能帶來巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。 　　生產(chǎn)企業(yè) 　　當前，全球共有6家主要汽車零部件制造商生產(chǎn)ESP，他們是德國博世、日本電裝、德國大陸Teves、美國德爾福、日本愛信精工和美國TRW公司。 　　德國博世公司一直是這方面技術(shù)的領(lǐng)先者，無論是ABS/ASR還是更先進的ESP系統(tǒng)，技術(shù)上都一直處于領(lǐng)先地位，為國際大多數(shù)汽車廠商供應(yīng)ABS/ASR/ESP系統(tǒng)。國內(nèi)汽車穩(wěn)定性控制的研究還處在起步階段，只有少數(shù)學(xué)者從事控制方法的仿真研究，而且由于缺少試驗條件，研究還不十分深入，現(xiàn)在吉林大學(xué)、清華大學(xué)、上海交大、西北工大等高校和中國重汽集團、上海匯眾汽車制造公司等企業(yè)也在開展相關(guān)的研究工作。 　　世界上最大的ESP供應(yīng)商——博世（Bosch） 　　世界上最大的汽車原廠配套裝備獨立供應(yīng)商——博世于1995年成為第一個把ESP技術(shù)投入量產(chǎn)的公司，并在接下來的數(shù)年中不斷優(yōu)化其設(shè)計，到2002年，已經(jīng)發(fā)展到第8代。2005年，適逢博世對汽車產(chǎn)業(yè)的重要貢獻之一——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)實現(xiàn)了在中國蘇州國產(chǎn)化。 　　博世集團總部位于德國斯圖加特，在全球50多個國家設(shè)有子公司和分支機構(gòu)，2005年收益超過415億歐元。目前公司在全球擁有25.1萬余名員工，其中在華員工超過1.3萬人。博世的產(chǎn)品涉及汽車技術(shù)、工業(yè)技術(shù)、消費品和建筑智能化技術(shù)等領(lǐng)域。博世自上世紀80年代重新進入中國市場以來，已經(jīng)在國內(nèi)設(shè)立了10個代表處、5個貿(mào)易公司、1個貿(mào)易辦事處、11個全資企業(yè)、9個合資企業(yè)，并由博世（中國）投資有限公司負責統(tǒng)一協(xié)調(diào)。目前，博世集團在中國的投資總額已超過6億美元。博世中國旗下的博世貿(mào)易(上海)有限公司、博世汽車部件(蘇州)有限公司、博世汽車柴油系統(tǒng)股份有限公司、南京華德火花塞有限公司和聯(lián)合汽車電子有限公司均在各自的領(lǐng)域內(nèi)占據(jù)市場主導(dǎo)地位。 　　知識鏈接 　　ABS英文全稱是“Anti-Lock Brake System”，即“剎車防抱死系統(tǒng)”。在沒有ABS時，如果緊急剎車會使輪胎抱死，剎車的距離變長，容易跑偏或甩尾。ABS是通過控制剎車油壓的收放，來達到對車輪抱死的控制，使車輛始終處于臨界抱死的間隙滾動狀態(tài)。 　　TCS英文全稱是“Traction Control System”，即“牽引力控制系統(tǒng)”，在日本等地也稱為TRC或TRAC。TCS是在ABS基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新系統(tǒng)。ABS控制4個輪，而TCS只控制驅(qū)動輪，其制動原理與驅(qū)動防滑系統(tǒng)ASR（Acceleration Slip Regulation）系統(tǒng)如出一轍。當汽車加速時，TCS將滑動控制在一定的范圍內(nèi)，從而防止驅(qū)動輪快速滑動。其功能在于提高牽引力和保持車輛行駛穩(wěn)定性。 　　據(jù)德國保險聯(lián)合會的一份事故調(diào)查報告顯示：在所有的汽車事故中，約有25%的事故都是由車輛發(fā)生側(cè)滑引起的。而在中國，這一數(shù)字則更高。導(dǎo)致這種側(cè)滑的原因，可能是駕駛員猛打方向盤、緊急避讓，或?qū)β肪�的判斷失誤。因此研發(fā)一種能夠提前預(yù)知，并能迅速有效地控制側(cè)滑現(xiàn)象發(fā)生的系統(tǒng)成為了行業(yè)當務(wù)之急的事情。作為世界最大的汽車技術(shù)研發(fā)商之一的羅伯特·博世集團一直致力于這項技術(shù)的研究，新一代的ESP8.0于2002年問世，而博世最早的ESP則是10年前誕生的。 　　ESP到底是什么？ 　　ESP是英文Electronic Stability Program的縮寫，這串英文字母的中文含意為“電子穩(wěn)定程序”。從它的名字來看，與其說ESP是一套系統(tǒng)，倒不如說它是一組程序。ESP以ABS制動防抱死系統(tǒng)為基礎(chǔ)，通過外圍的傳感器收集方向盤的轉(zhuǎn)動角度、側(cè)向加速度等信息，這些信息經(jīng)過微處理器加工，再由液壓調(diào)節(jié)器向車輪制動器發(fā)出制動指令，來實現(xiàn)對側(cè)滑的糾正。因此，ESP整合了ABS和TCS牽引力控制系統(tǒng)，不僅能防止車輪在制動時抱死和啟動時打滑，還能防止車輛側(cè)滑。此外，ESP還能以25次/秒的頻率對駕駛員的行駛意圖和實際行駛情況進行檢測，隨時待命對車輛的側(cè)滑進行控制，保證駕乘者的行車安全。 　　ESP具體做些什么？ 　　在任何行駛狀態(tài)下，不管是在緊急制動還是正常制動，以及在車輛自由行駛、加速、油門或載荷發(fā)生變化的時候，ESP都能讓車輛保持穩(wěn)定，并確保駕駛員對車輛操縱自如。 　　ESP以高頻率(25次/秒)對當前的行駛狀態(tài)及駕駛員的轉(zhuǎn)向操作進行檢測和比較，時刻對失去穩(wěn)定的情況、過度轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)向不足進行記錄，一旦預(yù)定的情況有出現(xiàn)危險的可能性，ESP會立即作出干預(yù)使車輛恢復(fù)穩(wěn)定。 　　因此，ESP在車輛即將失去穩(wěn)定、糾正車輛姿態(tài)和恢復(fù)穩(wěn)定的過程中完全是主動的，在事故發(fā)生之前起作用，徹底防范事故的發(fā)生，主動地提高行車安全。 　　ESP是如何工作的？ 　　單獨對車輪進行制動是ESP的首要功能。換句話說，為了使車輛恢復(fù)穩(wěn)定行駛，必須對各個車輪單獨施加精確的制動力。而且，ESP還能降低發(fā)動機扭矩并干預(yù)自動變速器的擋位，而整個過程ESP利用微處理器分析來自傳感器的信號并輸出相應(yīng)的控制指令。 　　總結(jié)來說，ESP工作過程如下： 　　ESP分析：駕駛員通過對方向盤的操作，想向哪個方向行駛？ 　　ESP檢測：車輛的行駛方向是什么？ 　　ESP干預(yù)：有針對性地對各個車輪實施制動。 　　ESP與ABS、TCS有什么區(qū)別？ 　　ESP提高了所有行駛條件下的主動安全，特別是在轉(zhuǎn)彎時，即側(cè)向力起作用時，ESP使車輛穩(wěn)定并保持安全行駛。而ABS和TCS僅僅在縱方向上起作用。ESP不僅用到了ABS和TCS的所有部件，還包含了一個集成有側(cè)向加速傳感器的橫擺角速度傳感器和方向傳感器。 　　其實在很多配備具有該功能裝置的汽車上并沒有稱之為ESP，比如說寶馬就稱之為DSC(動態(tài)穩(wěn)定控制)，而其作用完全等同于ESP，只是各個廠家為了區(qū)分，換種叫法而已 。

回答者：shengiydf3562016-04-23 00:00