汽车电子稳定系统ESP学习教案.pptx

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1、会计学1汽车电子汽车电子(dinz)稳定系统稳定系统ESP第一页，共44页。ESP系统组成系统组成2ESP未来发展趋势未来发展趋势4ESP简介、重要性、典型工作状况简介、重要性、典型工作状况3 1奥迪奥迪A4L电子稳定系统电子稳定系统3 3目目 录录第1页/共44页第二页，共44页。1ESP简介简介(jin ji)、重要性、典型工作状况、重要性、典型工作状况第2页/共44页第三页，共44页。ESP:车身电子稳定系统(ElectronicStabilityProgram），简称(jinchng)（ESP)，是博世（Bosch）公司的专利。ESP:车身电子车身电子(dinz)稳定系统稳定系统(El

2、ectronic Stability Program），简），简称（称（ESP)，是博世（是博世（Bosch）公司的专利。）公司的专利。ESPESP（Electronic Stability Program Electronic Stability Program）简介）简介）简介）简介(ji(ji n ji)n ji)其他公司类似产品：其他公司类似产品：日产：车辆行驶动力学调整系统（VehicleDynamicControl简称VDC）丰田：车辆稳定控制系统（VehicleStabilityControl简称VSC）本田：车辆稳定性控制系统（VehicleStabilityAssistCon

3、trol简称VSA）宝马：动态稳定控制系统（DynamicStabilityControl简称DSC）简单地说它是一个防滑系统.ESP能够识别车辆不稳定状态，并通过对制动系统、发动机管理系统和变速箱管理系统实施控制，从而有针对性地弥补车辆滑动。以防车辆滑出跑道。第3页/共44页第四页，共44页。ESP的重要性的重要性ESP=(ABS+TCS)每当紧急情况出现的时候，每当紧急情况出现的时候，如急转弯或者遇到障碍物、意想不到的弯路，或者持续变化的路面时，如急转弯或者遇到障碍物、意想不到的弯路，或者持续变化的路面时，ESP就会起作用。就会起作用。ESP能够加强能够加强 ABS 和和 TCS 的优点：

4、的优点：不仅不仅(bjn)改进车辆的机动性，改进车辆的机动性，而且还使向各个方向的行驶更加稳定。而且还使向各个方向的行驶更加稳定。有ESP与只有(zhyu)ABS及TCS的汽车，它们之间的差别在于ABS及TCS只能被动地作出反应，而ESP则能够探测和分析车况并纠正驾驶的错误，防患于未然ABS（Anti-locked Braking System)：防抱死刹车系统防抱死刹车系统TCS（Traction Control System):牵引力控制系统牵引力控制系统/循迹控制系统（大众循迹控制系统（大众(dzhng)车型：车型：ASR；宝马车型：宝马车型：DTC；日系车型上叫；日系车型上叫TRC（T

5、RAC）在欧洲，每年有5万人死于车祸，190万人因此而受伤。德国的一项研究表明，涉及严重人身伤害的车祸当中有1/4 都是由汽车侧滑侧滑所引起。往往一个转弯就足以危及到生命。ESP能够增加车辆的稳定性，减少打滑的危险。著名汽车生产厂商所作的研究表明，ESP可以将严重车祸的数量减少50。第4页/共44页第五页，共44页。德国保险业公会（德国保险业公会（GDVGDV）的研究结果：）的研究结果：25 25 的涉及严重人身伤害的车祸都是因为车辆发生侧滑所引起。的涉及严重人身伤害的车祸都是因为车辆发生侧滑所引起。60 60的致命车祸都是起因于由侧滑引起的侧面撞击。广泛使用的致命车祸都是起因于由侧滑引起的侧

6、面撞击。广泛使用 ESP ESP 可以使可以使严重车祸的数量大大严重车祸的数量大大(d d)(d d)下降。下降。”戴姆勒戴姆勒克莱斯勒的研究：克莱斯勒的研究：自从自从 1999 1999 年将年将 ESP ESP 作为所有梅塞德斯汽车标配使用作为所有梅塞德斯汽车标配使用(shyng)(shyng)以以来，发生驾驶事故的梅塞德斯汽车的比例已经实际下降了来，发生驾驶事故的梅塞德斯汽车的比例已经实际下降了 30 30。这。这项研究结果是根据对项研究结果是根据对 150 150 万辆汽车所进行的研究得出。万辆汽车所进行的研究得出。丰田的研究：丰田的研究：丰田公司对丰田公司对 100 100 万例驾驶

7、事故进行了分析研究，研究表明，由于使万例驾驶事故进行了分析研究，研究表明，由于使用了用了 ESP ESP，驾驶事故减少了，驾驶事故减少了 35%35%。严重人身伤害的数量。严重人身伤害的数量(shling)(shling)甚至已经降低了甚至已经降低了 50 50。大众公司的研究：大众公司的研究：使用使用 ESP之后，因侧滑而发生的事故数量减少了之后，因侧滑而发生的事故数量减少了 85。大众公司根据大众公司根据 2002 年车祸的受害者人数计算，将年车祸的受害者人数计算，将 ESP作为标配安装在汽车上之后，车祸死亡人数可以降低作为标配安装在汽车上之后，车祸死亡人数可以降低 35，严重伤害人数降低

8、约严重伤害人数降低约 25。美国爱荷华洲立大学的研究：美国爱荷华洲立大学的研究：借助驾驶模拟器对驾驶员在危急情况下的反应进行了研究。安装借助驾驶模拟器对驾驶员在危急情况下的反应进行了研究。安装 ESP之后，安装之后，安装 ESP 车辆的驾驶员比未安装车辆的驾驶员比未安装 ESP车辆的驾驶员紧急情况下能够控制住车辆的人数提高了车辆的驾驶员紧急情况下能够控制住车辆的人数提高了 34。第5页/共44页第六页，共44页。ABS TCS ESP 关系关系(gun x)图图第6页/共44页第七页，共44页。ESP 典型工作典型工作(gngzu)状况状况 在地面附着力不同的路面在地面附着力不同的路面(lmi

9、n)行驶行驶3在急转弯车道上高速行驶在急转弯车道上高速行驶1 躲避前方突然出现的障碍物躲避前方突然出现的障碍物2第7页/共44页第八页，共44页。ESP 典型典型(dinxng)工作状况工作状况第8页/共44页第九页，共44页。ESP 典型典型(dinxng)工作状况工作状况第9页/共44页第十页，共44页。ESP 典型典型(dinxng)工作状况工作状况第10页/共44页第十一页，共44页。ESP系统系统(xtng)组成组成2第11页/共44页第十二页，共44页。信信 号号执行器执行器ESP 系统系统(xtng)组成组成执行器执行器控控控控 制制制制 单单单单 元（元（元（元（ECUECU）

10、转向转向(zhunxing)传感器传感器侧滑侧滑传感器传感器横向横向(hn xin)加速度加速度传感器传感器车轮车轮传感器传感器第12页/共44页第十三页，共44页。传感器（传感器（Sensors）侧滑侧滑传感器传感器监测车体绕垂直轴线监测车体绕垂直轴线(zhu xin)转转动的状态动的状态监测汽车监测汽车(qch)转弯时的离心力转弯时的离心力横向横向(hn xin)加速度加速度 传感器传感器 转向转向传感器传感器 监测方向盘的转向角度监测方向盘的转向角度监测各个车轮的速度转动监测各个车轮的速度转动 车轮车轮传感器传感器第13页/共44页第十四页，共44页。控制控制控制控制(kngzh)(kn

11、gzh)单元（单元（单元（单元（Electronic Control Unit Electronic Control Unit）ECU（Electronic Control Unit）电子控制单元，又称电子控制单元，又称“行车电脑行车电脑”、“车载电脑车载电脑”等。汽车专用微机控制器，等。汽车专用微机控制器，也叫汽车专用单片机。它和普通的也叫汽车专用单片机。它和普通的单片机一样，由微处理器（单片机一样，由微处理器（CPU）、）、存储器（存储器（ROM、RAM）、输入）、输入(shr)/输出接口（输出接口（I/O）、模数转）、模数转换器（换器（A/D）以及整形、驱动等大）以及整形、驱动等大规模集

12、成电路组成。规模集成电路组成。U:6.5-16V（内部关键处有稳压装置）（内部关键处有稳压装置）I :0.015-0.1AT:-4080能承受能承受1000Hz以下的振动以下的振动因此因此ECU损坏损坏(snhui)的概率非常小的概率非常小 第14页/共44页第十五页，共44页。控制控制控制控制(kngzh)(kngzh)单元（单元（单元（单元（Electronic Control Unit Electronic Control Unit）第15页/共44页第十六页，共44页。ECU与与CAN数据总线数据总线CAN数据总线数据总线：多路复用通信网络技术，将整车的ECU形成一个网络系统多向可调电

13、控座椅多向可调电控座椅ECU安全气囊系统安全气囊系统(xtng)ECU主动主动(zhdng)悬架系统悬架系统ECU电控自动电控自动(zdng)变速器变速器ECUESP系统系统ECU4轮驱动系统轮驱动系统ECUCAN数据总线数据总线第16页/共44页第十七页，共44页。ESP的的ECU核心：核心：CPU功能：运算、控制功能：运算、控制 具体过程：发动机运行时，它采集各传感器的信号，进行运算，并将运算的结果转变具体过程：发动机运行时，它采集各传感器的信号，进行运算，并将运算的结果转变(zhunbin)为控制信号，控制被控对象的工作。为控制信号，控制被控对象的工作。它还实行对存储器（它还实行对存储器

14、（ROM/RAM）、输入）、输入/输出接口（输出接口（I/O）和其它外部电路的控制；）和其它外部电路的控制；ROM中存放的程序是经过精确计算和大量实验取的数据为基础。这个固有程序在发动机工作时，不断地与采集来的各传感器的信号进行比较和计算中存放的程序是经过精确计算和大量实验取的数据为基础。这个固有程序在发动机工作时，不断地与采集来的各传感器的信号进行比较和计算。ESP控制控制(kngzh)开关开关 ONECU计算计算(j sun)（25HZ）偏离偏离执行器执行器正常传感器信号传感器信号第17页/共44页第十八页，共44页。执行器执行器对车轮对车轮(ch ln)独立的施独立的施加制动力加制动力（

15、以液压（以液压系统为主系统为主的制动系的制动系统统）在特殊工况对在特殊工况对变速箱的干预变速箱的干预措施措施(cush)，通过发动机，通过发动机管理系统减小管理系统减小发动机扭矩发动机扭矩执行器执行器第18页/共44页第十九页，共44页。控制阀N225(a)反向打开。在出口阀打开时，入口(r ku)阀保持关闭。制动液通过制动主缸返回储液罐。入口阀关闭，出口(ch ku)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。ESP进行控制调整，动态液压泵(g)开始(kish)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(kish)输送

16、制动液使制动压力进一步提高。制动分泵(e)回油泵(f)动态液压泵(g)制动助力器(h)控制阀N225(a)高压阀N227(b)入口阀(c)出口阀(d)卸 压保 压建 压部件组成执行器执行器第19页/共44页第二十页，共44页。奥迪奥迪A4L电子稳定电子稳定(wndng)系统系统3第20页/共44页第二十一页，共44页。奥迪奥迪A4L ESP部件组成部件组成(z chn)及功用及功用1、ABS控制(kngzh)单元2、液压控制(kngzh)单元3、制动压力传感器4、侧向加速度传感器5、横摆率传感器6、ASR/ESP按钮7、方向盘转角传感器8、制动灯开关9-12、轮速传感器13、自诊断14、制动系

17、统警报灯15、ABS警报灯16、ASR/ESP警报灯17、车辆和驾驶状态18、发动机控制(kngzh)调整19、变速箱控制(kngzh)调整奥迪奥迪A4L ESP系统系统(xtng)组成组成第21页/共44页第二十二页，共44页。奥迪奥迪A4L ESP系统系统(xtng)组成组成ASR/ESP按钮E256制动(zh dn)灯开关F制动踏板(t bn)开关F47转速传感器后右G44/前左G47前右G45/后左G46方向盘角度传感器G85侧向加速度传感器G200制动压力传感器G201横摆率传感器G202附加信号发动机管理变速箱管理行驶动态控制液压泵V156进油阀N99,N101,N133,N134

18、回油泵继电器J105回油泵V39电磁阀继电器J106行驶动态控制阀1 N225出油阀N100,N102,N135,N136行驶动态控制阀2 N226行驶动态控制高压阀2 N228行驶动态控制高压阀1 N227ABS警报灯K47制动系统警报灯K118ASR/ESP警报灯K115附加信号发动机管理变速箱管理导航管理自诊断控制单元J104传感器传感器执行元件执行元件第22页/共44页第二十三页，共44页。奥迪奥迪A4L ESP系统元件系统元件(yunjin)分布分布控制单元制动助力器制动压力传感器动态液压泵液压控制单元侧向加速度传感器横摆率传感器轮速传感器方向盘角度传感器纵向加速度传感器（仅quat

19、tro）第23页/共44页第二十四页，共44页。奥迪奥迪A4L ESP系统系统(xtng)电路图电路图A/+:正极连接D：点火(din hu)开关E256：ASR/ESP按钮F：制动灯开关F47：制动踏板开关G44：右后轮速传感器G45：右前轮速传感器G46：左后轮速传感器G47：左前轮速传感器G85：方向盘转角传感器G200：侧向加速度传感器G201：制动压力传感器G202：横摆率传感器J104：带有EDS/ASR/ESP的ABS控制(kngzh)单元J105：回油泵（ABS）继电器J106：电磁阀（ABS）继电器J285：组合仪表显示控制(kngzh)单元K47：ABS警报灯K118：制动

20、系统警报灯K155：ASR/ESP警报灯N227：动态调节-高压阀1N228：动态调节-高压阀2S：保险V39：ABS回油泵V156：动态调节液压泵A：连接手制动警报灯B：导航系统C：发动机扭矩控制D：变速箱控制（自动变速箱）E：自诊断N99：右前ABS入口阀N100：右前ABS出口阀N101：左前 ABS入口阀N102：左前 ABS出口阀N133：右后ABS入口阀N134：左后 ABS入口阀N135：右后ABS出口阀N136：左后 ABS出口阀N225：动态调节-控制阀1N226：动态调节-控制阀2奥迪奥迪A4L ESP系统电路图系统电路图第24页/共44页第二十五页，共44页。J104：带

21、有：带有ESP的的ABS控制控制(kngzh)单元单元控制单元J104主要负责整个系统的信息运算分析和控制指令的发出，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(shxio)，这时可诊断出“控制单元故障”或“供电电压故障”的故障存储。奥迪奥迪A4L ESP控制控制(kngzh)单单元（元（J104）第25页/共44页第二十六页，共44页。奥迪奥迪A4L ESP传感器传感器G200G200G201G201G202G202G44-G44-G47G

22、47G85G85方向盘转角方向盘转角(zhunjio)传感器传感器 侧向侧向(c xin)加速加速度传感器度传感器 横摆率传感器横摆率传感器制动制动(zh dn)传感器传感器转速传感器转速传感器SensorsSensors第26页/共44页第二十七页，共44页。奥迪奥迪A4L ESP传感器传感器 G85G85：方向盘转角：方向盘转角(zhunjio)传感传感器器G85是依据光栅原理是依据光栅原理(yunl)进行角进行角度的测量，度的测量，G85位于转向灯开关总成位于转向灯开关总成和方向盘之间，集成在安全气囊的螺和方向盘之间，集成在安全气囊的螺旋电缆内，该传感器根据驾驶员操纵旋电缆内，该传感器根

23、据驾驶员操纵方向盘的不同程度，向控制单元传送方向盘的不同程度，向控制单元传送方向盘转动的角度，测量的角度范围方向盘转动的角度，测量的角度范围是是540，对应方向盘转，对应方向盘转3圈。圈。第27页/共44页第二十八页，共44页。奥迪奥迪A4L ESP传感器传感器 G200G200：侧向：侧向(c xin)加速度加速度传感器传感器G200可以可以(ky)确定车辆是否受到确定车辆是否受到使车辆发生滑移作用的侧向力，以使车辆发生滑移作用的侧向力，以及侧向力的大小。及侧向力的大小。第28页/共44页第二十九页，共44页。奥迪奥迪A4L ESP传感器传感器 G202G202：横摆率传感器：横摆率传感器

24、G202主要是用以确定车辆是否沿垂直主要是用以确定车辆是否沿垂直轴线发生转动，并给控制单元轴线发生转动，并给控制单元(dnyun)提供转动速率。提供转动速率。在实际结构中，G200、G202二者集成在一起，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减小安装尺寸，又能保证精确的配合数值。精确的配合数值。第29页/共44页第三十页，共44页。奥迪奥迪A4L ESP传感器传感器 G44-G47G44G47:转速转速(zhun s)传感器传感器G44G47是用以检测每个车轮的实际是用以检测每个车轮的实际转速，以便判断转速，以便判断(pndun)车轮的运动车轮的运动状

25、态。状态。第30页/共44页第三十一页，共44页。奥迪奥迪A4L ESP传感器传感器 G201G201通知控制单元制动系统的实际压力，控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，如果整车的纵向力大小，如果(rgu)ESP正在对正在对不稳定状态进行调整，控制单元将这一数值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。包含在侧向力计算范围之内。G201：制动：制动(zh dn)传感器传感器第31页/共44页第三十二页，共44页。奥迪奥迪A4L ESP液压制动液压制动(zh dn)系统系统第32页

26、/共44页第三十三页，共44页。ESP作用具体作用具体(jt)案例案例第33页/共44页第三十四页，共44页。ESP作用作用(zuyng)具体案例具体案例第34页/共44页第三十五页，共44页。ESP作用具体作用具体(jt)案例案例第35页/共44页第三十六页，共44页。ESP作用作用(zuyng)具体案例具体案例第36页/共44页第三十七页，共44页。ESP工作工作(gngzu)过程过程第37页/共44页第三十八页，共44页。ESP未来未来(wili)发展趋势发展趋势4第38页/共44页第三十九页，共44页。ESP发展趋势发展趋势近近期期未未来来传感器传感器的优化集成控制是今后发展集成控制是

27、今后发展(fzhn)的方向的方向 随着汽车底盘动力学控制(kngzh)的不断发展，汽车稳定性控制(kngzh)将综合考虑对制动系统、悬架系统和转向系统的协调控制(kngzh)，并共享传感器信号，进一步提高汽车的稳定性第39页/共44页第四十页，共44页。ESP未来未来(wili)发展趋势发展趋势普通普通(ptng)制动制动 ABS/TCS EHB（Electro Hydraulic Brake）EMB（ElectroMechanicalBrake）ESP第40页/共44页第四十一页，共44页。EMB优点优点(yudin)简介简介汽汽车车制制动动系系统统的的最最终终发发展展目目标标 EMB制动系

28、统(xtng)结构简单，省去了传统制动系统(xtng)中的制动油箱、制动主缸、助力装置。液压阀、复杂的管路系统(xtng)等部件，使整车质量降低制动响应制动响应(xingyng)时间短，提高制动性能时间短，提高制动性能 无制动液，维护简单且不污染环境无制动液，维护简单且不污染环境 易于改进，稍加改进就可以增加各种电控制功能易于改进，稍加改进就可以增加各种电控制功能系统总成制造、装配、测试简单快捷，制动分总成为模块化结构系统总成制造、装配、测试简单快捷，制动分总成为模块化结构 第41页/共44页第四十二页，共44页。题外话题外话12若驾车(jich)盲目开快车，任何再先进的安全装置都难以保全装备ESP系统的汽车，若将ESP系统关闭，紧急情况下，ESP仍然(rngrn)会强行介入第42页/共44页第四十三页，共44页。ESPESP（Electronic Stability Program Electronic Stability Program）第43页/共44页第四十四页，共44页。