汽车电子稳定控制系统
玫瑰柒
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2019.12.31
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车辆在常规状态下,按照驾驶者的转向操作执行转向。但是,由于路面状态的突然变化、障碍物回避等紧急操作,有时可出现后轮侧滑或前轮侧滑的情况。ESC全称是Electronic Stability Controller(车身电子稳定控制系统),它是一种辅助驾驶者控制车辆的主动安全技术,同时也是汽车防抱死制动系统(ABS)和牵引力控制系统(TCS)功能的进一步扩展,我们在ESC上可以看到ABS和TCS功能的影子,可以说是目前车辆安全电子设备的集大成者。ESC的名称因各整车厂商而异,如VSC、VDC、VSA、ESP(博世注册专利)等。ESC是ESC普及委员会的统一名称。不同整机厂的名称如表1所示。
表1 常见品牌车辆电子稳定控制系统的不同名称

1.ESC的系统构成

系统中除了轮速传感器,还有检测车辆行动和摇摆运动的传感器(偏航传感器、前后及左右加速度传感器)、检测驾驶员操作的传感器(转向角度、液压传感器)等许多传感器器,以及可以独立对四轮制动器自动加压的执行器和ESC ECU。ESC除了车身稳定控制,还具备ABS和TCS的功能。其结构示意图如图1所示。

图1 ESC(ESP)电子稳定系统的构成

2. ESC传感器

ESC系统中使用的传感器及其作用如下:

① 偏航传感器

偏航传感器用于检测车辆的转角速度,是检测车辆行动的核心传感器。如图2

图2 博世偏航传感器

② 加速度传感器
是检测车辆加减速度的传感器。如图3,博世加速度传感器。

图3 博世偏航传感器

偏航传感器、加速度传感器,为了利用其它系统的信息,通常具备CAN总线功能。

③ 转向角度传感器

转向角传感器安装在转向柱内,用于检测驾驶者的转向要求(转向角度、转向方向)。

3. ESC ECU

相对于ABS ECU,ESC ECU增加了以下部分:CAN总线电路;利用制动器液压传感器输入及PWM电流控制的线性电磁驱动电路;电机通断继电器等。为了应对功能的增加,ESC ECU的微控制器性能也有所提升。

4. ESC 控制概要

如果ESC 系统检测到前轮或后轮出现侧滑,则朝着车辆稳定的方向控制各车轮的制动力和驱动扭矩。前轮有侧滑倾向时(转向不足),应向车辆施加朝向内侧的力矩,所以主要向内侧后轮发出制动加压指令。后轮有侧滑倾向时,应施加朝向外侧的力矩,所以ESC ECU对转向外侧的前轮发出制动加压指令。在制动器加压控制的同时,配合驱动扭矩抑制控制,将车辆控制在稳定方向。转向过度和不足情况有无ESC效果如图4、5所示。

图4 转向过度情况

图5 转向不足情况

4. ESC(ESP) 与ABS和TCS的关系

我们经常提到的ABS、TCS和ESC到底是一个什么样的关系呢?如图6所示博世ABS、TCS、ESC(ESP)关系,可以清楚的看到它们的包含关系。

图6 博世ABS、TCS、ESC(ESP)关系

通过上面的讲解,你是掌握了汽车电子稳定系统的组成以及作用原理呢?在此基础上又演变出了车辆综合控制系统,即以高主动安全性能和理想车辆运动性能为目标的系统。

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