汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng)（ESP）的原理分析

　　綜上所述，汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP在汽車出現(xiàn)不穩(wěn)定行駛趨勢時，采用了兩種不同的控制方法，使汽車消除不穩(wěn)定行駛因素，回復(fù)并保持汽車預(yù)定的行駛狀態(tài)。這兩種控制方法是，首先ESP系統(tǒng)通過精確地控制一個或者多個車輪的制動過程(脈沖制動)，根據(jù)需要分配施加在每個車輪上的制動力，迫使汽車產(chǎn)生一個繞其質(zhì)心轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)力矩，同時代替駕駛員調(diào)整汽車行駛方向。其次在必要時(比如車速太快，發(fā)動機驅(qū)動轉(zhuǎn)矩過大)，ESP系統(tǒng)自動調(diào)整發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩，控制汽車的行駛速度。

　　通過采取上述兩種技術(shù)措施，當(dāng)汽車進(jìn)行蛇形線路測試的時候就可以有效避免汽車的翻轉(zhuǎn)。ESP系統(tǒng)不僅僅是在干燥路面上提高了汽車的穩(wěn)定性，還可以在路面附著性比較差的時候，諸如結(jié)冰、濕滑，以及碎石等情況下起作用。在上述不利狀況下，車輪與路面之問的附著力降低，即使是最好的駕駛員也很難將高速行駛的汽車保持在預(yù)定的路線上，汽車容易發(fā)生側(cè)滑和跑偏，失去方向穩(wěn)定性，甚至在急轉(zhuǎn)彎的時候發(fā)生翻車事故，這時就需要ESP系統(tǒng)。

　　3.汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng)的可靠性

　　梅塞德斯-奔馳公司從1994年起就對ESP系統(tǒng)進(jìn)行了適用性和可靠性的全面驗證試驗。

　　在微機控制系統(tǒng)的ROM中，預(yù)先儲存的控制程序中的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)數(shù)據(jù)，應(yīng)該來源于大量的實車測試數(shù)據(jù)。但由于在沒有安全保障的情況下的實車試驗，有可能造成無法彌補的安全事故后果，因此標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)數(shù)據(jù)的取得，采用了模擬器。模擬器內(nèi)輸入了大量的通過實驗采集的數(shù)據(jù)，可以仿真出很多復(fù)雜的路面狀況和駕駛過程。再通過80位梅塞德斯轎車車主用模擬器進(jìn)行時速為100km/h的模擬路面駕駛試驗，得到各種不同性能的汽車在各種駕駛過程中的響應(yīng)。模擬器檢測手段既安全，又可以得到很多實車試驗無法測量的數(shù)據(jù)。比如，在試驗場的4個轉(zhuǎn)彎處，用模擬器模擬路面突然結(jié)冰的情況，這將使車輪和路面之間的附著力在幾米的路程內(nèi)減少 70%以上。如果轎車沒有ESP系統(tǒng)，則78%的駕駛員不能將他們的汽車穩(wěn)定在冰雪路面上，還可能遭受汽車連續(xù)3次翻轉(zhuǎn)造成的傷害。有了ESP系統(tǒng)，所有參加過模擬測試的駕駛員都能避免汽車翻轉(zhuǎn)事故的發(fā)生。

　　1995年，梅塞德斯-奔馳S級轎車開始安裝ESP系統(tǒng)，ESP系統(tǒng)突出的安全保障表現(xiàn)，大大降低了汽車在各種道路狀況下以及轉(zhuǎn)彎時發(fā)生翻轉(zhuǎn)的可能性。同時汽車在彎道和濕滑路面上的制動距離得到縮短，在彎道行駛加強了汽車線內(nèi)行駛能力。1998年，梅塞德斯-奔馳A級微型轎車也安裝了。ESP系統(tǒng)，使這種采用大量高新技術(shù)開發(fā)的A級微型轎車，克服了因車身較窄，在汽車以小轉(zhuǎn)彎半徑急轉(zhuǎn)向時，容易產(chǎn)生側(cè)向翻轉(zhuǎn)而造成人身傷害和財產(chǎn)損失的缺點，成為一輛安全性能卓越的微型轎車。

　　目前，梅塞德斯-奔馳公司的S600、CL600、sL600、FA30、E320、4MATIC以及高性能的E55AMG和C43AMG等車型上都選配了ESP系統(tǒng)，2002年所有G級車上都安裝了該系統(tǒng)。

　　4.新一代汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng)

　　新一代汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng)將主動轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)(Active steering Control，ASC)和可選擇懸架模式的主動懸架控制系統(tǒng)(Active Damping Control，ADC)和ESP集成在一起，使汽車的動態(tài)穩(wěn)定控制技術(shù)更加完善，提高了汽車在任何情況下的行駛穩(wěn)定性和操縱穩(wěn)定性。

　　在非危險行駛狀況下，主動轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)使駕駛更靈活，以增加駕駛樂趣。在危險行駛狀況下，主動轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)與制動系統(tǒng)、發(fā)動機管理系統(tǒng)共同控制汽車的行駛穩(wěn)定性和乘坐舒適性。

　　5.綜合穩(wěn)定控制系統(tǒng)

　　綜合穩(wěn)定控制系統(tǒng)在任何給定的條件下，具有綜合控制車上所有的主動系統(tǒng)，如驅(qū)動、制動和操縱系統(tǒng)等功能。綜合穩(wěn)定 控制系統(tǒng)與現(xiàn)行的主動車輛穩(wěn)定控制系統(tǒng)相比，可以對汽車進(jìn)行持續(xù)控制，并實現(xiàn)控制的個性化。

　　6.汽車底盤電子控制系統(tǒng)的發(fā)展

　　(1) 集成底盤管理系統(tǒng)

　　隨著電子技術(shù)特別是大規(guī)模集成電路和微型電子計算機技術(shù)的高速發(fā)展，汽車的電子化程度越來越高。汽車的底盤系統(tǒng)也改變了以往那種完全依靠液壓或氣壓執(zhí)行機構(gòu)來傳遞力的機械式結(jié)構(gòu)，開始步入電子伺服控制(By-wire，操縱裝置與執(zhí)行器之間靠電信號聯(lián)系而非機械的連接)階段，底盤綜合控制系統(tǒng)也已開始出現(xiàn)。先進(jìn)的底盤電子控制系統(tǒng)優(yōu)化了車輪與地面之間的附著狀況，顯著地改善了汽車的動力性、安全性和舒適性。

　　汽車底盤電子控制系統(tǒng)將逐步形成一個集成底盤管理(ICM)系統(tǒng)。該系統(tǒng)將集成所有的底盤電控子系統(tǒng)，實現(xiàn)各子系統(tǒng)問硬件、能量和信息的共享，以最大限度地獲取系統(tǒng)集成帶來的增效作用，提高汽車的安全性、舒適性和經(jīng)濟性。圖3是ICM系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)圖的上層只包含了一些關(guān)鍵的監(jiān)控功能，在這一層次上系統(tǒng)通過一個“協(xié)調(diào)器”ECU來實現(xiàn)對發(fā)動機、傳動系、底盤系統(tǒng)等的管理?？瞻追綁K代表其他的功能，如導(dǎo)航和ACC功能。結(jié)構(gòu)圖的下層代表目前的電控系統(tǒng)，不過它 們不再是單獨工作的模塊，而是在上層單元監(jiān)控、管理下協(xié)調(diào)工作。系統(tǒng)中的傳感器和執(zhí)行器可分為兩類：傳統(tǒng)型和智能型。傳統(tǒng)型傳感器和執(zhí)行器與各自的ECU之間只有直接的物理連接，而智能傳感器和執(zhí)行器與ECU之間則使用總線接口來傳輸數(shù)據(jù)。一般情況下它們都具有自診斷能力和一定的傳感器信號處理能力。

　　(2) 動力車身控制系統(tǒng)(Dynamic Body Control)

　　對于多用途運動車(SUV)和其他質(zhì)心較高的汽車，動力車身控制系統(tǒng)可最大程度地提高轉(zhuǎn)向穩(wěn)定能力，同時汽車行駛舒適感增強。在汽車越野行駛時，車橋通過相互配合來獲得更好的牽引性能。動力車身控制系統(tǒng)使用1～2個主動式平衡桿模塊，通過對平衡桿施加可調(diào)節(jié)的預(yù)加載荷來防止汽車轉(zhuǎn)彎時發(fā)生左右搖晃。當(dāng)汽車車身要發(fā)生傾斜時，加速度計監(jiān)測到汽車側(cè)滑傾向，將信號傳到控制系統(tǒng)ECU，ECU指令向平衡桿執(zhí)行器通入壓力油，壓力油產(chǎn)生力的大小根據(jù)加速度計監(jiān)測到的汽車橫向加速度大小和汽車產(chǎn)生搖晃的時間來確定。