1、摘要 随着现代汽车技术的快速发展，人们在注重汽车的舒适性、可靠性、经济性的同时，对汽车的安全性更是提出了最高的要求。事实证明 ESP 电子稳定程序可以有效地降低重大交通事故发生率 ,从而挽救许许多多人的生命 ,为进一步加强汽车的乘坐安全性，全球道路专家一致认为 ESP 应该成为每一辆车的标准配置。汽车 电子稳定 程序(Electronic Stablity Program，简称 ESP)是由奔驰汽车公司首先应用在它的 A 级车上的。 ESP 实际上是一种牵引力控制系统，与其他牵引力控制系统比较， ESP 不但控制驱动轮，而且可控制从动 轮。如后轮驱动汽车常出现的转向过多情况，此时后轮失控而甩尾
2、， ESP 便会刹慢外侧的前轮来稳定车子；在转向过少时，为了校正循迹方向， ESP 则会刹慢内后轮，从而校正行驶方向 。本文 介绍 了 汽车电子稳定系统 ESP的 概念、结构组成、 工作原理 及发展趋势。 关 键词： 电子稳定 程序 ；行驶稳定性；过度转向； 不足 转向 Abstract With the rapid development of modern automotive technology, people focus on vehicle comfort , reliability and economy at the same time , the safety of the
3、car is made of the highest demands. ESP electronic stability program proved to be effective in reducing the incidence of major accidents , thereby saving the lives of many people , to further enhance the car s ride safety experts agree that the worlds roads each vehicle ESP should become the standar
4、d configuration . Automotive Electronic Stability Program (Electronic Stablity Program, referred to as ESP) was first applied by the Mercedes-Benz A-class in its car . ESP is actually a traction control system , traction control system compared with other , ESP not only control wheels , and can cont
5、rol the driven wheels . As often occurs in rear-wheel drive car oversteering situation , when the rear wheel drift out of control , ESP will slowly brake the outside front wheel to stabilize the car ; steering is too low, in order to correct tracking direction , ESP will brake slow rear wheel , ther
6、eby correcting the direction of travel. This paper introduces the concept of automotive electronic stability system ESP , structure , working principle and trends. Keywords: Electronic Stability Program; Driving stability; Oversteer; Understeer 目录 引言 -1 第一章 电子稳定系统 ESP 概述 -2 1.1 电子稳定系统 ESP 概念 -2 1.2
7、电子稳定系统 ESP 国内外应用研究现状 -2 1.3 电子稳定系统 ESP 的研究意义 -3 第二章 电子稳定系统 ESP 的结构与组成 -5 2.1 电子稳定系统 ESP 的结构组成 -5 2.2 电子控制单元 ECU-5 2.3 液压调节总成 -7 2.4 前轮速度 传感器 -8 2.5 后轮速度传感器 -8 2.6 ESP 开关 -8 2.7 方向盘转角传感器 -9 第三章 电子稳定程序（ ESP）工作原理及过程 -10 3.1 克服转向不足的操作 -10 3.2 克服转向过度的操作 -11 第四章 电子稳定系统 ESP 发展历程与趋势 -13 4.1 电子稳定系统 ESP 发展历程
8、-13 4.2 电子稳定系统 ESP 发展趋势 -13 4.2.1 传感技术的改进 -13 4.2.2 体积小质量轻及低成本液压制动作动系统的结构设计 -14 4.2.3ESP 的软硬件设计 -14 4.2.4 通过 CAN 完善控制功能 -14 总结 -15 参考文献 -161 引言 ESP 是汽车电子稳定 程序 (Electronic Stability Program)的简写 ， 由德国博世公司 (BOSCH)和梅赛德斯 -奔驰 (MERCEDES BENZ)公司联合研制 。 1998 年 2 月，梅赛德斯一奔驰公司首次在其 A 级微型轿车中 成批地 安装该电控车辆 稳 定行驶系统。它集
9、成了 电 子 制动防抱死系统 (ABS)， 电子制动力分配（ EBD）和牵引力控制（ TCS） 的基本功能 ； 能够在几毫秒的时间内，识别出汽车不稳定的行 驶 趋势，比如，由于人为或环境的干扰，轿车可能进入不稳定的行驶 状 态 ；特别是驾驶员在转向时经常出现“过度转向”或“转向不足”的操作缺陷，如果得不到及时纠正，就会使车子 偏离 正确 行驶路线 ，严重时，就有 翻转趋势等危险。 ESP 系统通过智能化的电子 控 制方案 ， 让汽车传动或制动系统产生所期望的准确响应，从而及时 地，恰 当地消除这些不稳定行驶趋势，使汽车保持在所期望的行驶路线上 。 ESP 系统是汽车主动安全 性技术发展的一个巨
10、大突破，它可以在极其恶劣的行车环境中确保汽车的行驶稳定性。 近几十年随着现代汽车技术的发展，汽车工业已成为我国的支柱产业，在日常工作和生活中起着越来越重要的作用。汽车行业内， 20 世纪 80 年代热门话题是防抱死制动系统 ABS， 90 年代是加速防滑控制系统 ASR，而当前的热门话题是电子稳定程序(ESP)。 ESP 包含 ABS 和 ASR，是这两种系统功能上的延伸， ESP 称得上是当前汽车防滑装置的最高级形式。 ESP 的出现是应时代对汽车提出的一种新型的主动安全性要求，它是当今的主动安全措施之一，其应用使车辆的 主动安全性大大提高。 汽车稳定性控制系统在发展过程中出现了很多名称，如
11、电子稳定性程序 ESP、汽车稳定性控制 VSC、汽车动力学控制 VDC、动力学稳定性控制 DSC 等，但其组成与功能大体一致，在此统一用 ESP。它不仅是对 ABS 和 ASR 所有功能的整合，而且还能在车轮自由滑转以及极限操纵下保持车辆的稳定性；可以更好地利用轮胎与路面间的附着潜能，改善车辆转向能力和稳定性的同时，进一步改善驱动能力、缩短停车距离。在 ABS 和 ASR 两者的共同作用下， ESP 最大限度地保证汽车不跑偏、不用尾、不侧翻，有效地保证了汽车稳定的操控安 全性。 2 第一章 电子稳定系统 ESP 概述 1.1 电子稳定系统 ESP 概念 汽车电子稳定系统或动态偏航稳定控制系统
12、(Electronic Stability Program，ESP)是防抱死制动系统 ABS、驱动防滑控制系统 ASR、电子制动力分配系统 EBD、牵引力控制系统 TCS 和主动车身横摆控制系统 AYC(Active Yaw Control)等基本功能的组合，是一种汽车新型主动安全系统。该系统是德国博世公司 (B0SCH)和梅塞德斯 -奔驰 (MERCEDES-BENZ)公司联合开发的汽车底盘电子控制 系统。 ESP 系统通过对从各传感器传来的车辆行驶状态信息进行分析，然后向 ABS、 ASR 发出指令，帮助车辆维持动态平衡。 ESP 可以使车辆在各种状况下保持最佳的稳定性，在转向过度或转向不
13、足的情形下效果更加明显。 ESP 系统由控制单元及转向传感器（监测方向盘的转向角度）、车轮传感器（监测各个车轮的转动速度）、侧滑传感器（监测车体绕垂直轴线转动的状态）、横向加速度传感器（监测汽车转弯时的离心力）等组成。控制单元通过这些传感器的信号对车辆的运行状态进行判断，进而发出控制指令。 ESP 最主要的作用是在紧急情况下，可以帮助 驾驶员保持对车辆的控制，避免重大意外事故。具体主要是通过防止车辆侧滑，在车辆和地面间还有附着力的前提下，保证车辆的方向操控性。通过对驾驶员的动作和路面情况的判断，对车辆的行驶状态进行及时的干预。 ESP 系统实际是一种牵引力控制系统，与其他牵引力控制系统比较，
14、ESP 不但控制驱动轮，而且可控制从动轮。如后轮驱动汽车常出现的转向过多情况，此时后轮失控而甩尾， ESP 便会刹慢外侧的前轮来稳定车子；在转向过少时，为了校正循迹方向，ESP 则会刹慢内后轮，从而校正行驶方向。 目前 ESP 有 3 种类型：能向 四 个车轮独立施加制动力 的四通道或四轮系统，能对两个前轮独立施加制动力的双通道系统，能对两个前轮独立施加制动力和对后轮同时施加制动力的三通道系统。 1.2 电子稳定 系统 ESP 国内外应用研究现状 德国的一项研究表明，涉及严重人身伤害的交通事故当中有 1/4 都是由车辆侧滑所引起的。全球碰撞研究证实，侧滑及导致的侧面碰撞是严重伤亡道路碰撞的主要
15、原3 因。电子稳定程序 ESP 能够防止侧滑：增加车辆的稳定性，减少侧滑的危险。在中国，2005 年有约 10 万人死于交通事故，约 47 万人受伤居世界第一。国际著名的汽车生产商和安全机构的研究证实了 ESP 能 够拯救生命的有效性。 汽车生产厂家有的把 ESP 作为标准配置，有的作为选装设备。 1995 年奔驰 S 级轿车首先使用 ESP 系统的轿车型， 1999 年梅赛德斯一奔驰公司正式宣布全车系都将ESP 列为标准配备，宝马与奥迪于 2001 年也宣布全车系都将 ESP 列为标准配备，丰田在 2005 年宣布准备用 10 年时间使 ESP 成为其车辆的标准配置，美国三大汽车厂家通用、福
16、特和克莱斯勒联合宣布在 2006 年前将它作为大部分 SUV 的标准安全配置。现在， ESP 不再只配在顶级豪华轿车上，在欧美等国家的小型车工也已得到普及，如奥兹莫比尔的 Intrigue、福特福克斯、新款丰田卡罗拉、日产天籁、德国原装的波罗和许多轻型卡车。 近年来世界范围内新车的 ESP 装配率显示了其正在被越来越多的人所认可。装配了 ESP 车辆的数量有显著提高。 2008 年上半年，欧洲乘用车 ESP 的新车装配率升至53%。另外，最新装配率数据显示，全球不到三分之一的新注册车辆装配了 ESP 。 ESP的接受率在未来数年内将继续提高。同时，中高档车型考虑过 ESP 作为标配的安全装置，
17、而小型车通常将 ESP 作为选配或没有装配。但是， ESP 对于小型车和大型车的重要性是完全一样的。因此，如果该安全系统不 是标准配置，购车者应要求将其作为可选配置。 到目前为止，欧洲是 ESP 最大的市场，而且将继续保持几年。 ESP 将成为所有车辆的标准配置，它是继安全带之后最具拯救生命潜力的科技。依相关法规草案，在美国所有总重量低于 4.5t 的小型车上都将配置 ESP，此规定在 2009 2012 年的车型上逐步推行。 中国目前 ESP 的装配率还比较低，以往通常只在高档车上才装配 ESP，中高级轿车中只有一部分把它作为标准配置，如东风雪铁龙的凯旋一汽大众的速腾和上海通用的君越。将来它
18、的装配率一定会随着汽车市场的发展显著提高，但由于技术水平的差距，这部分市场将会完全掌握在外资企业手中，国内企业几乎无法涉足。经过数年不断优化设计，到 2002 年已经发展到第 8 代。 2005 年，适逢博世开发 ESP 面世 10 周年， ESP8.0 系统这一世界领先的技术实现了在中国苏州国产化。 1.3 电子稳定系统 ESP 的 研究意义 4 车辆安全是购买车辆时最重要的衡量标准。这是最近博世调查的结果。值得关注的是，主动安全系统的知名度越来越高。例如，欧洲一半的驾驶者知道电子稳定程序ESP。购车成本是选择公司用车非常重要的因素。固定成本例如购车成本或租赁成本，油价，和保险级别等，都计算
19、在 内，但是通常并没有考虑碰撞有关的费用。根据欧洲工业 EurotaxGlass s 的分析，该费用占购车总价的 13%，向主要决策者说明这些费用，推荐有避免碰撞系统的车辆，例如电子稳定程序 ESP。 ESP汽车安全产品不久将成为中高级轿车和其它车型的标准配制，掌握 ESP技术，就掌握了竞争未来汽车安全技术的主动权。 ESP 在国外已批量生产，在国内尚处于研究阶段，要达到产业化的程度，还有大量的工作要做。所以，攻克 ESP 设计的理论与关键技术，对提高国产汽车的自主开发能力、缩短与发达国家的差距具有重要的现实意义。 ESP(电子 稳定系统 )通过传感器得知车辆的抱死情况、车辆的横摆惯量 (简单
20、理解为车身倾侧的程度 )，当车辆出现失控趋势时，对特定的车轮给予额外的制运力，甚至通过调整车辆的牵引力，务求以最大的程度保持住车轮的附着力。在 ESP 的默默工作下，车辆遇到险情时往往能够化险为夷。对于普通驾驶者而言， ESP 自然显得格外重要。 5 第二章 电子稳定系统 ESP 的结构与组成 2.1 电子稳定系统 ESP 的结构组成 ESP 是在原有 电子制动 防抱死制动系统（ ABS）、电子制动力分配（ EBD）和牵引力控制（ ASR）的基础 上发展起来的。该电子制动系统由电子控制单元（ ECU）、液压调节器总成、车轮速度传感器、方向盘转角传感器、 横向偏摆率传感器、车轮速度传感器脉冲环以
21、及 ESP 控制开关等部件组成 ， 其中电子控制单元与液压调节器是一体 的 。 其系统组成见图 2-1。 1-前轮速度传感器； 2-前轮速度传感器引线； 3-电子控制单元（ ECU）； 4-液压调节器总成； 5-方向盘转角传感器； 6-横向偏摆率传感器； 7-后轮速度传感器脉冲环； 8-后轮速度传感器 （字母 A、 B、 C、 D、 E 为上述该传感器或总成在汽车中的具体 位置） 图 2-1 电子稳定系统 ESP 结构组成 2.2 电子控制单元 ECU 6 表 2-2 各端子作用表 7 电子控制单元如图 2-2 所示，各端子的作用见表 2-3, 电子控制单元 (ECU)插头端子见 2-4 所示
22、。 电子控制单元是 ABS-ASR/ESP 系统的控制中心，它与液压调节器集成在一起组成一个总成。电子控制单元持续监测并判断的输入信号有：蓄电池电压、车轮速度、方向盘转角、横向偏摆率以及点火开关接通、停车灯开关、串行数据通信电路等信号。根据所接收的输入信号，电子控制单元将向液压调节器、发动机控制模块、组合仪表和串行数据通信电路等发送输出控制 信 号 。 1-电子控制单元（ ECU）； 2-液压调节器总成 图 2-3 电子控制单元（ ECU） 图 2-4 电子控制单元（ ECU）插头端子视图 当点火开关接通时，电子控制单元会不断进 行自检，以检测并查明 ABS-ASR/ESP 系统的故障。此外，
23、电子控制单元还在每个点火循环都执行自检初始化程序。当车速达到约 15 km/h 时，初始化程序即启动。在执行初始化程序时，可能会听到或感觉到程序正在运行，这属于系统的正常操作。在执行初始化程序的过程中，电子控制单元将向液压调节器发送一个控制信号，循环操作各个电磁阀并运行泵电机，以检查各部件是否正常工作。如果泵或任何电磁阀不能正常工作，电子控制单元会设置一个故障诊断码。当车速超过 15 km/h 时，电子控制单元会将输入和输出逻辑序列信号与电子控制单元中所 存储的正常工作参数进行比较，以此来不断监测 ABS-ASR/ESP 系统。如果有任何输入或输出信号超出正常工作参数范围，则电子控制单元将设置故障诊断码。 2.3 液压调节总成 为了能独立控制各车轮的制动回路，本系统采用了前 /后分离的 4 通道回路结
