车身稳定控制

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汽车电子稳定系统(ElectronicStabilityProgram,ESP)是全新一代的主动安全控制系统,它可以显著提高汽车在各种极限工况下的操纵稳定性。 ESP源于1983年,并在1987年获得相关专利。车身稳定控制系统主要由传感器、ESP电脑执行器和仪表盘上的ESP灯组成。原理是通过直接横摆力矩来控制车辆的稳定性控制。直接横摆力矩控制通过对四个轮胎制动力和驱动力的独立控制,从而产生附加横摆...

汽车电子稳定系统(Electronic Stability Program,ESP)是全新一代的主动安全控制系统,它可以显著提高汽车在各种极限工况下的操纵稳定性。

ESP源于1983年,并在1987年获得相关专利。车身稳定控制系统主要由传感器、ESP电脑执行器和仪表盘上的ESP灯组成。原理是通过直接横摆力矩来控制车辆的稳定性控制。直接横摆力矩控制通过对四个轮胎制动力和驱动力的独立控制,从而产生附加横摆力矩,实现在各种工况下车辆都能够按照驾驶员的驾驶意图跟踪理想控制目标。ESP可分为四通道或四轮系统、双通道系统、三通道系统三类。ESP系统具有主动安全性、实时响应、多功能性、个性化适应、提升操控性能的特点。并且广泛应用于汽车领域。由于汽车动力学的高度非线性和汽车参数的不确定性等因素,未来汽车侧偏角和轮路附着系数的估计或测量对于ESP是关键技术之一。

车身稳定控制

车身稳定控制简史

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ESP源于1983年,博世的工程师通过优化的ABS控制来增进车辆在全力制动时的稳定性。接下来的几年,这个增强型的ABS系统不断地改进,并在1987年获得相关的专利。1991年,博世与戴姆勒-克莱斯勒合作,双方在1992年建立了联合项目基地,开发和完善ESP系统。1995年,奔驰公司提出了VDC的概念,后称 ESP。丰田公司也提出了VSC的概念。1986年12月,奔驰公司第一次将ABS(Anti-lock Braking System,制动防抱死系统)和TCS(Traction Control System,牵引力控制系统)控制技术相结合应用于梅赛德斯 S级轿车上。1996年BMW公司和奔驰公司合作推出了DSC3。Continental Teves(德国大陆特维斯)公司也以 MK60 液压调节器为基础进行 ESC (Electronic Stability Control)的研制与开发。博世和Continental Teves是世界汽车技术的两个最大供应商,也是ESP的主要供应商。不同的汽车生产商对汽车稳定性控制系统有不同的名称,但其组成与功能大体一致。这些汽车生产商家有的把ESP 作为标准配置,有的作为选装设备。例如,自 1999 年,奔驰就把 ESP 作为其生产的轿车标准配置。

车身稳定控制功能原理

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ESP 的 ECU(ElectronicControl Unit,电子控制单元)根据方向盘转角传感器、制动主缸压力传感器的信号、油门踏板位置判断驾驶员的驾驶意图,计算出名义的汽车运行状态值。ECU根据检测得到的实际汽车状态与名义汽车状态的误差,通过控制逻辑计算出稳定横摆力矩,使汽车按驾驶员预定的轨迹行驶。

车身稳定控制结构

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典型 ESP 是基于 DYC 原理的,它包括,传统制动系统, 传感器, 其它部分组成。其中,传统制动系统包括真空助力器、管路和制动器。传感器包括4 个轮速传感器、方向盘转角传感器、侧向加速度传感器、横摆角速度传感器、制动主缸压力传感器。其他部分包括液压调节器、汽车稳定控制电子控制单元(ECU)和辅助系统发动机管理系统。

传制动系统

当ESP系统检测到车辆出现失控或偏离理想状态时,它可以通过控制车辆的制动系统来帮助恢复稳定。系统可以根据需要对单个车轮或多个车轮进行制动力分配,以减轻车辆的侧滑或失控倾向。

传感器

ESP系统依赖于多个传感器来获取车辆的运动参数,包括车轮速度传感器、转向传感器、横向加速度传感器和车辆倾斜传感器等。这些传感器不断监测车辆的状态,并将数据传输给计算机控制单元。

其他部分

电子控制单元:ESP系统的核心是计算机控制单元(ECU),它接收传感器传输的数据,并根据预设的算法进行实时计算和分析。计算机控制单元评估车辆的运动状态,判断是否存在潜在的失控风险,并采取相应的控制策略。

引擎动力控制:ESP系统还可以通过调整引擎输出动力来改善车辆的稳定性。当系统检测到车辆存在潜在的失控风险时,它可以减小引擎的动力输出,以减轻车辆的侧滑或偏离轨迹的倾向。

车身稳定控制主要分类

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ESP可分为3种类型:能向4个车轮独立施加制动力的四通道或四轮系统、能对两个前轮独立施加制动力的双通道系统、能对两个前轮独立施加制动力和对后轮同时施加制动力的三通道系统。

车身稳定控制主要特点

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ABS系统和ESP系统的重要区别是:ABS以车轮作为被控对象,通过控制轮速避免轮被抱死;而ESP系统以汽车作为被控对象,通过控制汽车运动使其偏离名义运动尽可能小。

ESP系统具有主动安全性、实时响应、多功能性、个性化适应、提升操控性能的特点。

主动性安全

ESP系统是一种主动安全性系统,它通过实时监测和控制车辆的动态参数,能够主动预防和纠正潜在的失控情况,提高驾驶安全性。

实时响应

ESP系统采用高精度的传感器和快速的计算机控制单元,能够实时感知车辆的运动状态并快速作出响应,以减少驾驶员与车辆之间的反应时间,提高系统的效果。

多功能性

ESP系统不仅可以控制制动系统来减少侧滑和保持稳定,还可以调整引擎输出和协同其他系统(如牵引力控制和防抱死制动系统)来提供全面的稳定性控制,以适应不同的驾驶情况。

个性化适应

在个性化适应方面的表现为ESP系统通常具有可调节的参数和模式,可以根据驾驶员的偏好和驾驶条件进行个性化配置和适应,提供更加个性化的驾驶体验和稳定性控制。

兼容性

在兼容性方面,ESP系统可以与其他车辆控制系统(如牵引力控制系统和防抱死制动系统)无缝协同工作,共同提供综合的车辆稳定性和安全性控制,确保系统的兼容性和协同效果。

提升操控性能

ESP系统在保持车辆稳定性的同时,也能够提升车辆的操控性能。通过对制动力和动力输出的精确控制,ESP系统可以使车辆更具响应性和精准性,提供更好的操控感受。

应用领域

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车身稳定控制系统(ESP)已经广泛用于国内外汽车市场。汽车上的电子稳定控制系统(ESP)可以防止汽车在低附着路面行驶或在行驶过程中突然受到侧向力干扰时出现失稳的现象,保证汽车行驶的安全性。

发展趋势

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由于汽车动力学的高度非线性和汽车参数的不确定性,商业化的ESP控制逻辑还是主要基于实验的知识。许多研究者提出非线性控制设计算法如自适应控制、滑模控制等,及智能控制算法如模糊控制、神经网络等。基于这些算法设计的控制器对于各种操纵工况和路面条件、汽车参数、轮胎参数的变化具有一定的鲁棒性。但在应用这些高级的控制理论到汽车的稳定性控制时,是有必要进一步的研究与观察汽车的动力学,考虑轮胎侧向力、纵向力、垂直载荷和侧向力饱和特性之间的非线性关系。非线性特性的处理将是最重要的问题,克服轮胎非线性动力学特性需进行大量的挑战性研究。汽车侧偏角和轮路附着系数的估计或测量对于ESP也是关键技术之一。

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词条目录
  1. 车身稳定控制简史
  2. 车身稳定控制功能原理
  3. 车身稳定控制结构
  4. 传制动系统
  5. 传感器
  6. 其他部分
  7. 车身稳定控制主要分类
  8. 车身稳定控制主要特点
  9. 主动性安全
  10. 实时响应
  11. 多功能性
  12. 个性化适应
  13. 兼容性
  14. 提升操控性能
  15. 应用领域
  16. 发展趋势

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