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1．汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng)的組成

ESP在ABS和ASR各種傳感器的基礎(chǔ)上，增加了汽車轉(zhuǎn)向行駛時(shí)橫擺率傳感器、車身翻轉(zhuǎn)角速度傳感器、側(cè)加速度傳感器、制動(dòng)總泵中的液壓力傳感器和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器等。其中zui重要的是車身翻轉(zhuǎn)角速度傳感器，這種車用傳感器是航天飛機(jī)和空間飛行器上使用的旋轉(zhuǎn)角速度傳感器的類似產(chǎn)品。車身翻轉(zhuǎn)角速度傳感器就像一個(gè)羅盤，適時(shí)地監(jiān)控汽車行駛的準(zhǔn)確姿態(tài)，監(jiān)控汽車每個(gè)可能的翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)角速度。其他傳感器則分別監(jiān)控汽車的行駛速度和各車輪的速度差，監(jiān)控轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)角度和汽車的水平側(cè)向加速度，當(dāng)制動(dòng)發(fā)生時(shí)則監(jiān)控制動(dòng)力的大小和各車輪制動(dòng)力的分配情況。

汽車電子干擾模擬器 ESP系統(tǒng)包括車距控制、防駕駛員困倦、限速識別、并線警告、停車入位、夜視儀，周圍環(huán)境識別、綜合穩(wěn)定控制和制動(dòng)助力(BAS)9項(xiàng)控制功能。通過綜合應(yīng)用9種智能主動(dòng)安全技術(shù)，ESP可將駕駛員對車輛失去控制的危險(xiǎn)性降低80％左右。

 

ESP智能化隨車微機(jī)控制系統(tǒng)，通過各種傳感器，隨時(shí)監(jiān)測車輛的行駛狀態(tài)和駕駛員的駕駛意圖，及時(shí)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出各種指令，以確保汽車在制動(dòng)、加速、轉(zhuǎn)向等狀況下的行駛穩(wěn)定性。

 

圖1是汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP的各種傳感器及電子穩(wěn)定系統(tǒng)ECU在轎車上的安裝，其ECU中配置了兩臺56kB內(nèi)存的微機(jī)。ESP系統(tǒng)利用這兩臺微機(jī)和各種傳感器信號不間斷地監(jiān)控車內(nèi)電子模塊、系統(tǒng)的工作狀態(tài)和汽車的行駛姿勢，比如，速度傳感器每相隔20ms就會(huì)自檢一次。ESP系統(tǒng)還通過車內(nèi)電子模塊之間的信號交流通信網(wǎng)絡(luò)，充分利用防抱死制動(dòng)系統(tǒng)ABS、制動(dòng)助力系統(tǒng)BAS和驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)ASR等的先進(jìn)功能。緊急情況下，如緊張的駕駛員對制動(dòng)力施加不夠，制動(dòng)助力系統(tǒng)BAS將自動(dòng)增大制動(dòng)力。在ESP系統(tǒng)出現(xiàn)故障不能正常工作時(shí)，ABS和ASR系統(tǒng)能照樣工作，以保證汽車正常行駛和制動(dòng)。

 

汽車電子干擾模擬器ESP系統(tǒng)的功能不簡單是ABS和ASR功能之和，而是ABS與ASR功能之和的平方，因此使汽車能在極其惡劣的條件下保持行駛的穩(wěn)定性。梅塞德斯-奔馳*轎車的安全理念是通過先進(jìn)的電子控制模塊與液壓機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)的智能化集成，實(shí)現(xiàn)了對汽車及乘員安全的zui大可能保護(hù)。

 

2．汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng)的工作原理

 

從外部作用于汽車的所有力，包括制動(dòng)力、驅(qū)動(dòng)力、任何一種側(cè)向力，都會(huì)引起汽車?yán)@其質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)。ESP系統(tǒng)根據(jù)此原理，在汽車進(jìn)人不穩(wěn)定行駛狀態(tài)時(shí)，通過對制動(dòng)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的干涉，修正過度轉(zhuǎn)向或轉(zhuǎn)向不足的傾向，使汽車保持穩(wěn)定行駛狀態(tài)。

 

微機(jī)控制系統(tǒng)的ROM中，預(yù)先儲存了控制程序中的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)數(shù)據(jù)。在汽車傳感器監(jiān)測并將汽車行駛狀態(tài)的各種數(shù)據(jù)隨機(jī)傳送給ECU時(shí)，ECU立即調(diào)出預(yù)存標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)與之進(jìn)行比較，判定轎車是否出現(xiàn)不穩(wěn)定行駛趨勢和不穩(wěn)定的程度及原因。一旦確定汽車有不穩(wěn)定行駛的趨勢，ESP系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)代替駕駛員控制汽車，通過微機(jī)控制系統(tǒng)向制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和發(fā)動(dòng)機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，采取zui有利的安全措施修正驅(qū)動(dòng)力和制動(dòng)力，阻止?jié)撛谖ｋU(xiǎn)情況的發(fā)生，使汽車恢復(fù)到安全穩(wěn)定的行駛狀態(tài)。

 

微機(jī)控制系統(tǒng)指令執(zhí)行的安全措施是指，當(dāng)汽車傳感器監(jiān)測到汽車有發(fā)生翻轉(zhuǎn)或偏離駕駛員需求的行駛路線的趨勢時(shí)，系統(tǒng)能有選擇地對單個(gè)汽車前輪或后輪實(shí)施制動(dòng)，或必要時(shí)同時(shí)增加或者減少發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，調(diào)整驅(qū)動(dòng)力。

 

圖2是汽車在轉(zhuǎn)彎道路上行駛時(shí)的軌跡示意。見圖2(a)，當(dāng)汽車駛?cè)霃澋罆r(shí)，假如駕駛員通過轉(zhuǎn)向盤使汽車轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)彎半徑大于彎道半徑，這種情況稱為不足轉(zhuǎn)向。如汽車車速過快，則汽車可能沖出路面。安裝在汽車上的橫擺率傳感器會(huì)測出轉(zhuǎn)向偏差，側(cè)加速度傳感器會(huì)測得右駛加速度偏大和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器測得左轉(zhuǎn)向不足，并立即監(jiān)測到這種沖出路面的危險(xiǎn)趨勢，將信號輸入電子穩(wěn)定系統(tǒng)中的ECU。ECU立即指令在左后輪實(shí)施脈沖制動(dòng)力，制動(dòng)力在汽車質(zhì)心產(chǎn)生一個(gè)向內(nèi)偏轉(zhuǎn)力矩，迫使汽車?yán)@質(zhì)心向內(nèi)偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度。同時(shí)ECU立即指令發(fā)動(dòng)機(jī)減少輸出轉(zhuǎn)矩，將汽車速度降下來，并代替駕駛員使汽車轉(zhuǎn)向角度稍大一些，使汽車按彎道半徑要求的轉(zhuǎn)向角度行駛，回到正確路線上。

 

反之，見圖2(b)，汽車行駛軌跡的zui初位置。假如駕駛員轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)過猛，使汽車轉(zhuǎn)彎半徑小于彎道半徑，這種情況稱為過度轉(zhuǎn)向。如汽車速度過快，則汽車可能因離心力而向外翻轉(zhuǎn)。安裝在汽車上的橫擺率傳感器、側(cè)加速度傳感器和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器等監(jiān)測到這種翻轉(zhuǎn)的危險(xiǎn)趨勢，立即將信號輸入電子穩(wěn)定系統(tǒng)中的ECU，ECU迅速指令在右前輪實(shí)施脈沖制動(dòng)，制動(dòng)力在汽車質(zhì)心產(chǎn)生一個(gè)向外偏轉(zhuǎn)力矩，抵消離心翻轉(zhuǎn)力矩，迫使汽車?yán)@質(zhì)心向外偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度，制止了汽車可能側(cè)翻的趨勢。同時(shí)ECU控制迅速減少驅(qū)動(dòng)力，將汽車速度降下來，并代替駕駛員使汽車轉(zhuǎn)向角度稍小一些，使汽車按彎道半徑要求的轉(zhuǎn)向角度行駛。

 

汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng)(ESP)

 

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(shí)，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)通過地控制一個(gè)或者多個(gè)車輪的制動(dòng)過程(脈沖制動(dòng))，根據(jù)需要分配施加在每個(gè)車輪上的制動(dòng)力，迫使汽車產(chǎn)生一個(gè)繞其質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)力矩，同時(shí)代替駕駛員調(diào)整汽車行駛方向。其次在必要時(shí)(比如車速太快，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩過大)，ESP系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)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(shí)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(shí)候發(fā)生翻車事故，這時(shí)就需要ESP系統(tǒng)。

3．汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng)的可靠性

 

在微機(jī)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(shí)車測試數(shù)據(jù)。但由于在沒有安全保障的情況下的實(shí)車試驗(yàn)，有可能造成無法彌補(bǔ)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(shí)驗(yàn)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(shí)速為100km／h的模擬路面駕駛試驗(yàn)，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(shí)車試驗(yàn)無法測量的數(shù)據(jù)。比如，在試驗(yàn)場的4個(gè)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(shí)發(fā)生翻轉(zhuǎn)的可能性。同時(shí)汽車在彎道和濕滑路面上的制動(dòng)距離得到縮短，在彎道行駛加強(qiáng)了汽車線內(nèi)行駛能力。1998年，梅塞德斯-奔馳*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*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(shí)，容易產(chǎn)生側(cè)向翻轉(zhuǎn)而造成人身傷害和財(cái)產(chǎn)損失的缺點(diǎn)，成為一輛安全性能的微型轎車。