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 Bosch公司的电子稳定控制系统 Bosch公司的电子稳定控制系统采用汽车实际运行状态与汽车理想运行状态的误差反馈来决策汽车的横摆力矩，并通过差动制动或对发动机的控制实现对汽车横摆运动的调节，这一控制方法也是目前汽车稳定控制中比较常用的控制方法。 2022/9/16 4.5 ESP控制系统实例 2022/9/16 2022/9/16 转向角度传感器 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
2、，ECU计算出车辆的目标动作。转向角度传感器的工作范围(量程)为720。在方向盘满舵转动范围内，其误差在5之内。 2022/9/16 侧滑率和加速度传感器 侧滑率传感器：记录汽车绕垂直轴线的旋转，确定汽车侧滑与否。旋转的角度取决于由ECU测得的横向加速值，并且监测车辆转向的数据。并将从其它传感器传来的信号整合，判定驾驶者的意图与实际车辆动态，进而取用修正后的参数，以示刹车力或减低动力的方式调整。 2022/9/16 电子控制单元 电子控制单元是汽车电子稳定控制系统的核心部件，它是控制逻辑的载体，且用来处理各种传感器信号，驱动执行机构动作，从而构成控制闭环。ECU一般具有两个微处理器，一个用来计
3、算控制逻辑，一个用于故障诊断和处理，两个微处理器通过内部总线相互交换信息。除了微处理器以外，ECU还包括电源管理模块、传感器信号输入模块、液压调节器驱动模块、各种指示灯接口以及CAN总线通讯接口等。现在的ECU大多与液压调节器安装在一起，通过电磁线圈与电磁阀阀芯之间的电磁祸合连接，这样不仅减少了连线的长度，又能使结构紧凑。 2022/9/16 奥迪A4汽车电子稳定系统 奥迪A4汽车电子稳定系统（ESP）的组成大致可分为传感信号部分、控制单元和执行控制部分。 2022/9/16 2022/9/16 1 1、控制单元、控制单元 J104J104 控制单元J104主要负责整个系统的信息运算分析和控制
4、指令的发出，为了保障系统的可靠性，在系统中有2个处理器，二者都用同样的软件处理信号数据，并相互监控比较。如果控制单元出现故障，驾驶者仍可做一般的制动操作，但ABS、EDL、EBD、TCS、ESP等功能都将失效，这时可诊断出“控制单元故障”或“供电电压故障”的故障存储。 2022/9/16 2 2、方向盘转角传感器、方向盘转角传感器 G85G85 方向盘转角传感器G85是依据光栅原理进行角度的测量，G85位于转向灯开关总成和方向盘之间，集成在安全气囊的螺旋电缆内，该传感器根据驾驶员操纵方向盘的不同程度，向控制单元传送方向盘转动的角度，测量的角度范围是540，对应方向盘转3圈。 如果该传感器无信号
5、，则车辆无法确定行驶方向，ESP将失效，这时可诊断出“传感器无信号”、“设定错误”、“电子故障”、“不可靠信号”等故障存储。 2022/9/16 3 3、侧向加速度传感器、侧向加速度传感器 G200G200 侧向加速度传感器G200可以确定车辆是否受到使车辆发生滑移作用的侧向力，以及侧向力的大小。 G200通过三根电线与电子控制单元J104连接。一根线为5V电源线，一根线为信号线，另一根线为搭铁线。 G200由一块永久磁铁、一根弹簧、一块减振板和一个霍尔传感器组成，如右图。永久磁铁、弹簧、减振器构成电磁系统，磁铁和弹簧紧密连接，并能在减振器板上来回摆动。 若横向加速度作用到车辆上，由于惯性，永
6、久磁铁稍后才随之运动，即开始时，永久磁铁保持静止，而减振器板随传感器机体和整个车辆一起运动，见图（a）。 通过移动，在减振器板上产生电子涡流，形成了一个与永久磁铁相反的磁场，从而减小了总磁场的强度，而引起霍尔电压（U）的变化。该变化与横向加速度的大小成比例，见图（b）。减振器板和磁铁间摆动越大，磁场强度越弱，霍尔电压变化越明显。没有横向加速度时霍尔电压是一个常数，见图（c）。 如果无侧向加速度传感器信号，控制单元将无法计算出车辆的实际行驶状态，ESP功能将失效，可以诊断出“线路断路”、“对正极、负极短路”、“传感器损坏”等故障。 2022/9/16 4 4、横摆率传感器、横摆率传感器 G202
7、G202 横摆率传感器G202主要是用以确定车辆是否沿垂直轴线发生转动，并给控制单元提供转动速率。 如果没有横摆率测量值，控制单元无法测量车辆是否发生转向，ESP功能将失效，可以诊断出“线路断路”、“对正极、负极短路”、“传感器损坏”等故障。在实际结构中，二者集成在一起，共同安装在一个舱盒内，位于前仪表台内，为车辆的重心位置，这样既可以减小安装尺寸，又能保证精确的配合数值，而且不改变。 2022/9/16 5 5、转速传感器、转速传感器 G44G44G47G47 转速传感器 G44G47是用以检测每个车轮的实际转速，以便判断车轮的运动状态。如果没有信号，则ABS、ESP警报灯亮，表明系统无法正
8、常工作，即ABS、ESP功能失效，可以诊断出“传感器无信号”、“传感器断路”等故障。 2022/9/16 6 6、制动传感器、制动传感器 G201G201 制动传感器G201通知控制单元制动系统的实际压力，控制单元相应计算出作用在车轮上的制动力和整车的纵向力大小，如果ESP正在对不稳定状态进行调整，控制单元将这一数值包含在侧向力计算范围之内，如果没有制动压力信号系统将无法计算出正确的侧向力，故ESP失效，这样可以诊断出“线路断路”、“对正极短路”、“对负极短路”等故障。 2022/9/16 7 7、ESPESP按钮开关按钮开关 E256E256 按下ESP按钮开关E256的按钮，ESP功能关闭
9、，通过再次按该按钮，ESP功能重新激活。当ESP调整功能正进行或超过一定的车速，系统将不能被关闭，其工作模式有3种：为从深雪或松软地面驶出，有意让驱动轮打滑以摆脱被陷状态；带防滑链行驶；在车辆处于功率测试状态下行驶。在这3种情况下，开关应处于关闭状态，当出现故障后，ESP无法关闭，组合仪表上的 ESP警报灯会报警，该开关没有自诊断功能。 2022/9/16 8 8、液压控制单元、液压控制单元 制动分泵通过液压控制单元的电磁阀控制，通过制动分泵的进油阀和出油阀控制，建立 3个工作状态：这里以其中一个制动回路上的车轮制动过程为例，说明液压单元是如何工作的。基本部件有：控制阀 N225（a）、动态控
10、制高压阀 N227（b）、进油阀（c）、出油阀（d）、制动缸（e）、回流泵（f）、主动伺服器（g）、低压蓄能器（h）。 2022/9/16 在增压过程中，助力器建立预压力使回流泵吸入制动液。N225关闭，N227打开，进油阀保持开启，ESP进行控制调整，动态液压泵（g）开始从制动液储液罐中向制动管路输送制动液。在制动分泵和回油泵内很快建立制动压力，回油泵开始输送制动液使制动压力进一步提高。 保压过程中，进油阀关闭，出油阀也保持关闭。制动压力不能卸压。回油泵停止工作，高压阀N227（b）关闭。 在卸压过程中，出油阀打开，N225视压力大小打开或关闭，N227和进油阀关闭。制动液经N225和主缸回
11、到储液罐。 当电磁阀功能出现不可靠故障时，整体系统被关闭，电磁阀会被诊断为“线路断路”、“对正/负极短路 。 2022/9/16 9 9、双级回油泵、双级回油泵 双级回油泵是在 ESP起作用时建立制动压力，在图（a）中活塞向左运动，腔1中油压升高，单向阀打开，止回阀关闭，压力油送到制动分泵，同时腔 2中真空度提高，会将储油罐的液压油吸入。在图（b）中，活塞向右移动，腔2中压力升高，同时腔1压力降低出现真空，则止回阀打开，腔2中的压力油进入腔1中去，迅速充满腔1。当活塞再次左移时，压力建立很快，则制动分泵会很快的将车轮制动，这种回油泵的优点就在于此，即泵油量大，建立压力快。 2022/9/16 2022/9/16 1010、ESPESP系统警报灯系统警报灯 ESP系统共有3种警报灯，分别为制动系统警报灯K118、ABS警报灯K47、ASR/ESP警报灯K155。当系统处于不同的状态时，3种警报灯就会有不同的显示，所以在实际应用过程中，可以根据3种警报灯的显示情况来判断整个ESP系统的工作是否正常，3种警报灯的显示情况如下图所示。另外，当制动液储液罐中的油面过低或液面传感器损坏时，警报灯K118也会点亮，但此时ESP系统中不会有故障存储。由于其他原因导致三种警报灯点亮时，系统中会有故障存储。 2022/9/16