1、第四章 汽车电子稳定系统 4.1 概述 4.2 ESP系统的组成 4.3 汽车稳定性控制原理 4.4 汽车ESP控制策略 4.5 ESP控制系统实例 4.2 ESP系统的组成 ESP系统由控制单元及转向传感器（监测方向盘的转向角度）、轮速传感器（监测各个车轮的速度转动）、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。 传感器： 包括转向传感器、轮速传感器、侧滑传感器、横向加速度传感器、方向盘油门刹车踏板传感器等。这些传感器负责采集车身状态的数据。 ESP控制器： 将传感器采集到的数据进行计算，算出车身状态然后跟存储器里面预先设定的数据进行比对。当
2、电脑计算数据超出存储器预存的数值，即车身临近失控或者已经失控的时候则命令执行器工作，以保证车身行驶状态能够尽量满足驾驶员的意图。 执行装置： ESP的执行器是4个车轮的刹车系统，和没有ESP的车不同的是，装备有ESP的车其刹车系统具有蓄压功能。 （1）轮速传感器 检测车轮转速。原理同ABS系统的轮速传感器。 （2）方向盘转角传感器 它监测转向盘旋转的角度，帮助确定汽车行驶方向是否正确。结合来自轮速传感器和转向角度传感器的输入信息，ECU计算出车辆的目标动作。 方向盘转角传感器由光电耦合元件、开孔槽板等组成。光电耦合元件为发光二极管和光敏晶体管。开孔槽板置于发光二极管和光敏晶体管之间。开孔槽板有
3、许多小孔。当方向盘转动时，开孔槽板会跟随转动。光敏晶体管依据穿过开孔槽板的光线来动作，并且会输出数字脉冲信号。汽车电控单元会以此信号来辨认方向盘的转向角度、转动方向和转速。 光电式转角传感器的结构 1转角传感器；2传感器；3光电元件； 4遮光盘；5轴；6圆盘；7传感器圆盘 转向盘转动时，使遮光器之间的光束产生通/断变化可检测转向盘的转角和转速转角和转速。 同时，传感器在结构上采用两组光耦合器，它们的相位错开90，通过判断哪个遮光器首先转变为ON状态，即可检测出转向轴的转动方向转动方向。 光电式转角传感器电路原理光电式转角传感器电路原理 光敏三极管在遮光盘的作用下，或者导通，或者截止， 根据三极
4、管的导通、截止速度，可以检测出转向器的速度。在设计时使两个光电耦合元件（晶体管Tr1和 Tr2）之间的导通与截止，相位差90，根据先导通的脉冲信号（波形下降）可以检测出转向器的旋转方向 。当汽车直线行驶时，如图4.7所示，信号A处于OFF状态（高电位）的中间位置。转向时，根据信号A下降沿处信号B的状态，即可判断出转向的方向。信号A由OFF状态变为ON状态（低电位）时，如果信号B为ON状态，则为左转向；如果信号B为OFF状态，则为右转向。 （3）加速度传感器 汽车电子稳定程序所用到的加速度传感器可以测量前进方向的加速度，还可以测量横向加速度。两种用途的传感器的工作原理是一样的，只是安装在汽车上的
5、方位不一样。 加速度传感器通常由质量块、阻尼器、弹性元件、敏感元件和适调电路等部分组成。传感器在加速过程中，通过对质量块所受惯性力的测量，利用牛顿第二定律获得加速度值。根据传感器敏感元件的不同，常见的加速度传感器包括电容式、电感式、应变式、压阻式、压电式等。 多数加速度传感器是根据压电效应的原理来工作的。所谓的压电效应就是 “对于不存在对称中心的异极晶体加在晶体上的外力除了使晶体发生形变以外，还将改变晶体的极化状态，在晶体内部建立电场，这种由于机械力作用使介质发生极化的现象称为正压电效应 ”。一般加速度传感器就是利用了其内部的由于加速度造成的晶体变形这个特性。由于这个变形会产生电压，只要计算出
6、产生电压和所施加的加速度之间的关系，就可以将加速度转化成电压输出。 汽车在行驶时通过传感器内部的电压变化来判断加速度的大小和方向。电压的正向变化对应的是正的加速度，反之对应的是反方向的加速度。 （4）横摆角速度传感器 横摆角速度传感器的原理是陀螺原理。汽车的横摆运动是汽车绕着垂直轴的旋转运动。如果汽车的偏转角速度达到一定的值，则提示汽车发生侧滑或者甩尾的危险。传感器内部置有振动原件，当汽车发生横摆运动时，根据振动原件的振动平面的改变来计算横摆角速度的大小。但是近些年来以硅原料为基础的微机械测量系统的发展十分迅猛，最近生产出来了一种集成传感器，它可以测侧向加速度和横摆角速度两种运动。 控制器（E
7、CU） 将传感器采集到的数据进行计算，算出车身状态然后跟存储器里面预先设定的数据进行比对。当电脑计算数据超出存储器预存的数值，即车身临近失控或者已经失控的时候则命令执行器工作，以保证车身行驶状态能够尽量满足驾驶员的意图。 执行器 汽车稳定性控制系统的主要执行机构是液压调节器，主要由电磁阀和泵电机组成，同时还包括一个特制的液压回路模块。液压执行机构对制动油压的调控过程分为：增压、保压、减压三个阶段。以主动增压为例，其功能的实现主要依靠泵电机。当汽车出现失稳需要主动制动时，位于主缸油路上的两个常开电磁阀与不需要主动制动的轮缸上的常开阀会关闭，泵电机泵出的制动液只能流入需要制动的轮缸管路中，从而实现主动增压的功能。