汽車(chē)電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP的工作原理及應(yīng)用分析

德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王海平

引言：隨著我國(guó)的社會(huì)不斷發(fā)展，人們的生活水平有了很大提高，這也使得私家車(chē)的數(shù)量急劇增加，人們對(duì)于汽車(chē)的要求也由原本的舒適、經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)上，對(duì)于安全性提出了更高的要求。

隨著私家車(chē)的數(shù)量越來(lái)越多，駕駛過(guò)程中出現(xiàn)狀況的可能也不斷增加，在車(chē)輛正常行駛的過(guò)程中，不可避免的會(huì)受到各種外界因素的干擾，例如行人、其他車(chē)輛或者道路環(huán)境等等，某些因素需要駕駛員進(jìn)行一些緊急避讓操作，在這個(gè)過(guò)程中車(chē)輛將會(huì)處于一種不穩(wěn)定行駛的狀態(tài)，成為安全隱患。但是通過(guò)汽車(chē)電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP的控制，可以在極短的時(shí)間內(nèi)判斷出車(chē)輛的運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)需要對(duì)車(chē)輛的傳動(dòng)系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行控制，從而幫助駕駛員保持一個(gè)穩(wěn)定的駕駛狀態(tài)，避免發(fā)生安全事故。所以通過(guò)在汽車(chē)中加入汽車(chē)電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP，可以更好的減少安全事故的發(fā)生，從而保證駕駛員的安全行車(chē)，尤其是在一些外界因素較差的行車(chē)環(huán)境中，ESP系統(tǒng)可以發(fā)揮非常巨大的作用。

1 ESP系統(tǒng)的工作原理

ESP系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，包含了感應(yīng)汽車(chē)行駛狀態(tài)的各種元件，以及分析和處理信號(hào)的控制系統(tǒng)等。在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，微機(jī)控制系統(tǒng)會(huì)將傳感器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)與實(shí)現(xiàn)設(shè)定好的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，從而確定車(chē)輛的行駛狀態(tài)，如果車(chē)輛處于不穩(wěn)定行駛的狀態(tài)，微機(jī)控制系統(tǒng)還會(huì)對(duì)其原因進(jìn)行分析，并迅速執(zhí)行設(shè)定好的控制方案，通過(guò)最安全的方式來(lái)解決汽車(chē)的不穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。

在解決汽車(chē)不穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的過(guò)程中系統(tǒng)所采取的措施就是我們常說(shuō)的安全措施，具體表現(xiàn)為系統(tǒng)感應(yīng)到車(chē)輛處于不穩(wěn)定行駛的時(shí)候，會(huì)根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選擇對(duì)單個(gè)輪胎進(jìn)行制動(dòng)，同時(shí)還會(huì)根據(jù)情況來(lái)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩。通過(guò)ESP系統(tǒng)，微機(jī)控制系統(tǒng)將會(huì)在行駛過(guò)程中持續(xù)的對(duì)汽車(chē)的行駛狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，并不斷進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比，這樣可以讓微機(jī)控制系統(tǒng)比駕駛員更早發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定行駛并代替駕駛員進(jìn)行處理，從而更好的避免危險(xiǎn)情況的發(fā)生。例如駕駛員在左側(cè)入彎的情況下，如果駕駛員進(jìn)行控制的轉(zhuǎn)向半徑過(guò)小，就容易使汽車(chē)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，ESP系統(tǒng)則會(huì)增加右輪的制動(dòng)力，從而將車(chē)輛控制在正常路線上。反之如果駕駛員轉(zhuǎn)向半徑過(guò)大，則可能發(fā)生車(chē)輛沖出路面的情況，這時(shí)ESP系統(tǒng)將會(huì)增加左輪的制動(dòng)力，從而避免危險(xiǎn)的發(fā)生。

2 ESP系統(tǒng)的基本組成

2.1 控制單元ECU

ECU是ESP系統(tǒng)的控制核心，通常情況下，為了更好的提高ECU的可靠性，會(huì)采用冗余控制的方法，通過(guò)使用兩個(gè)相同的處理器同時(shí)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理，兩個(gè)處理器各自獨(dú)立并且相互監(jiān)督，從而最大程度上保證處理器對(duì)各種情況及時(shí)進(jìn)行處理。另外在車(chē)輛點(diǎn)火的過(guò)程中，整個(gè)ESP系統(tǒng)也會(huì)進(jìn)行自檢，確定從傳感器以及處理器都處于正常的運(yùn)行狀態(tài)，更好的提升其穩(wěn)定性。值得一提的是，如果ECU出現(xiàn)故障，則車(chē)輛依然可以通過(guò)常規(guī)方法進(jìn)行制動(dòng)，但是ESP系統(tǒng)的相關(guān)功能將會(huì)失效，這是需要駕駛者重點(diǎn)注意的。

2.2 轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器

轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器是ESP系統(tǒng)中非常重要的部分，通常會(huì)依據(jù)光柵原理來(lái)對(duì)轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角進(jìn)行測(cè)量，從而向ECU傳遞車(chē)輛的行駛方向。如果在行使過(guò)程中傳感器出現(xiàn)問(wèn)題，則會(huì)是ECU難以判斷車(chē)輛的行使方向，進(jìn)而導(dǎo)致ESP系統(tǒng)無(wú)法行使原定的功能。

2.3 制動(dòng)壓力傳感器

制動(dòng)壓力傳感器的作用在于監(jiān)測(cè)行使過(guò)程中車(chē)輛制動(dòng)管路的壓力數(shù)值，通過(guò)將數(shù)據(jù)反饋至ECU，可以計(jì)算出車(chē)輪實(shí)際制動(dòng)力以及整個(gè)車(chē)輛縱向力的數(shù)值。無(wú)論車(chē)輛處于正常行駛狀態(tài)還是不穩(wěn)定行駛狀態(tài)，制動(dòng)壓力傳感器都會(huì)不斷的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，在不穩(wěn)定行駛狀態(tài)下，ECU將會(huì)將制動(dòng)壓力傳感器的監(jiān)測(cè)數(shù)值與側(cè)向力進(jìn)行合并計(jì)算，從而保證車(chē)輛迅速恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)。如果制動(dòng)壓力傳感器出現(xiàn)問(wèn)題，同樣會(huì)導(dǎo)致ESP系統(tǒng)的失效。

2.4 橫向偏擺率傳感器

橫向偏擺率傳感器是負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)車(chē)輛繞自身縱軸旋轉(zhuǎn)角度和轉(zhuǎn)動(dòng)速率的傳感器。ECU會(huì)根據(jù)其傳遞的數(shù)據(jù)來(lái)判斷車(chē)輛的實(shí)際行駛方向，并對(duì)車(chē)輛的偏擺進(jìn)行及時(shí)處理。很想偏擺率傳感器的工作原理是通過(guò)音叉形振蕩式陀螺儀進(jìn)行檢測(cè)，如果傳感器失效，則會(huì)導(dǎo)致ECU難以判斷車(chē)輛行駛狀態(tài)，使得ESP系統(tǒng)無(wú)法發(fā)揮作用。

2.5 縱向加速度傳感器

與前面介紹的組成部分不同，縱向加速度傳感器只存在于四輪驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)上，通過(guò)對(duì)制動(dòng)壓力、車(chē)輪轉(zhuǎn)速以及發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行情況等信息進(jìn)行綜合處理，進(jìn)而計(jì)算出車(chē)輛的縱向加速度。

2.6 側(cè)向加速度傳感器

側(cè)向加速度傳感器同樣是ESP系統(tǒng)中非常重要的一部分，通過(guò)傳感器檢測(cè)車(chē)輛側(cè)向力的大小，從而為ECU計(jì)算車(chē)輛實(shí)際行駛狀態(tài)提供重要的數(shù)據(jù)參考，只有側(cè)向加速度傳感器正常運(yùn)行，才可以使ECU準(zhǔn)確掌控車(chē)輛行駛狀態(tài)，可以說(shuō)是ESP系統(tǒng)發(fā)揮作用的重要部分。

3 ESP系統(tǒng)的應(yīng)用性能

ESP系統(tǒng)最早是有博世公司進(jìn)行研發(fā)的，在投入使用之前，德國(guó)的梅賽德斯奔馳公司就對(duì)其的應(yīng)用性能進(jìn)行了全面的測(cè)試，而且重點(diǎn)對(duì)ESP系統(tǒng)的舒適性和可靠性進(jìn)行了試驗(yàn)。

為了充分保證ESP系統(tǒng)應(yīng)用性測(cè)定的準(zhǔn)確性，梅賽德斯奔馳公司共要求了80余位梅賽德斯轎車(chē)的車(chē)主參與了測(cè)定，通過(guò)在梅賽德斯奔馳公司的模擬器上以100km/h的時(shí)速進(jìn)行虛擬路面駕駛，并通過(guò)模擬器在駕駛過(guò)程中加入了各種實(shí)現(xiàn)采集的影響因素，例如路面、車(chē)輛性能、不同駕駛條件等因素。通過(guò)這樣的模擬器測(cè)驗(yàn)，可以在沒(méi)有安全隱患的情況下對(duì)車(chē)輛實(shí)際行駛進(jìn)行測(cè)驗(yàn)。在測(cè)驗(yàn)過(guò)程中可以發(fā)現(xiàn)，在車(chē)輛行駛過(guò)程中，如果突然遇到一些影響車(chē)輛穩(wěn)定行駛的因素干擾時(shí)，安裝了ESP系統(tǒng)的車(chē)輛可以在大多數(shù)情況下保持穩(wěn)定的形式，而未安裝ESP系統(tǒng)的車(chē)輛駕駛員則面臨著難以穩(wěn)定行駛的情況，還有部分未安裝ESP系統(tǒng)的車(chē)輛出現(xiàn)了翻轉(zhuǎn)、沖出路面等情況，由此可以證明，ESP系統(tǒng)可以在很大程度上幫助駕駛員避免因?yàn)檐?chē)輛不穩(wěn)定行駛而出現(xiàn)的事故。隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，如今很多車(chē)輛都已經(jīng)增加了ESP系統(tǒng)，并且在實(shí)際行駛的過(guò)程中，給駕駛員帶來(lái)了非常好的駕駛體驗(yàn)和安全保障。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著人們對(duì)于車(chē)輛安全性的要求越來(lái)越高，汽車(chē)電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP已經(jīng)受到了越來(lái)越多的重視，通過(guò)在汽車(chē)中加入汽車(chē)電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP，可以對(duì)汽車(chē)行駛過(guò)程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的監(jiān)控，并且在發(fā)現(xiàn)異常的時(shí)候及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，從而幫助駕駛員更好的保持車(chē)輛的穩(wěn)定運(yùn)行，為保障駕駛?cè)藛T的安全以及交通安全提供了非常巨大的幫助。