..第2章3汽車主動(dòng)安全技術(shù)

----VSC車輛穩(wěn)定控制系統(tǒng)主講：朱明高級(jí)技師、經(jīng)濟(jì)師,工程師高級(jí)技能專業(yè)教師汽車維修工高級(jí)考評(píng)員

ABS車型在原有裝備基礎(chǔ)上，又增加了車身穩(wěn)定系統(tǒng)VSC(VDC,ESP,DSC,DSTC,ASC)車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)VSC車輛穩(wěn)定控制系統(tǒng)車身穩(wěn)定系統(tǒng)VSC(VDC,ESP,DSC,DSTC,ASC)1.車輛穩(wěn)定性控制（防側(cè)滑控制裝置）（VSC—VehicleStabilityControl）（豐田汽車公司開發(fā)）2.車輛動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)（VDC—VehicleDynamicsControlSystem），3.電子穩(wěn)定化程序／電子穩(wěn)定化控制程序系統(tǒng)（ESP—ElectronicStabilizationProgram/(control)Procedure）（由德國(guó)梅賽德斯—奔馳和波許公司聯(lián)合開發(fā)）這些控制技術(shù)對(duì)車輛在所有的行駛狀態(tài)下，尤其在車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)發(fā)生的車輪側(cè)滑控制具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。

ESP是英語單詞ElectronicStabilityPrograme縮寫。意為電子穩(wěn)定程序,在大眾、奧迪、奔馳車型上使用此簡(jiǎn)稱。在其它車型上，相同或相近功用的系統(tǒng)采用了不同的名字。如：

DynamicStabilityControl (DSC)-BMW VehicleStabilityControl (VSC)-Toyota VehicleStabilityAssist (VSA)-Honda AutomaticStabilityManagementSystem DrivingDynamicControl車輛穩(wěn)定控制系統(tǒng)是一個(gè)主動(dòng)安全系統(tǒng)。它是建立在其它牽引控制系統(tǒng)之上的一個(gè)非獨(dú)立的系統(tǒng)。車輛穩(wěn)定控制系統(tǒng)ABSABS系統(tǒng)防止制動(dòng)時(shí)車輪出現(xiàn)抱死，使車輛具有方向性和穩(wěn)定性，并縮短制動(dòng)距離。EBD-ElectronicBrakePressureDistributionEBD系統(tǒng)是防止ABS起作用以前，或者由于特定的故障導(dǎo)致ABS失效后，后輪出現(xiàn)過度制動(dòng)。EDL-ElectronicDifferentialLock兩驅(qū)動(dòng)輪在附著系數(shù)不同的路面上，出現(xiàn)單側(cè)車輪打滑時(shí)，制動(dòng)打滑車輪。TCS-TractionControlSystem通過發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)干預(yù)及制動(dòng)車輪，防止驅(qū)動(dòng)輪打滑。例如在沙石及冰面上。ESP-ElectronicStabilityPrograme通過有選擇性的分缸制動(dòng)及發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)干預(yù)，防止車輛滑移。

EBC-EngineBrakingControl防止在發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)（突然收油門踏板或掛入低檔）出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)輪抱死。TCSEDL

ABS/EBDVSCVSC(ESP)包含TCS裝備VSC(ESP)的車型，將同時(shí)具有TCS（ASR)、EDL、ABS功能裝備TCS的車型，將同時(shí)具有EDL、ABS功能汽車技術(shù)進(jìn)步的一個(gè)主要任務(wù)就是提高主動(dòng)安全性以避免發(fā)生事故，并充分發(fā)揮車輛的動(dòng)力性能。ABS/TCS系統(tǒng)就是要防止在車輛加速或制動(dòng)時(shí)出現(xiàn)我們所不期望的縱向滑移。而ElectronicDynamicControl/ESP就是要控制橫向滑移。他是各種工況下的一個(gè)主動(dòng)安全系統(tǒng)，處理各種異常情況，減輕駕駛員的精神緊張及身體疲勞。!只要VSC(ESP)識(shí)別出駕駛員的輸入與車輛的實(shí)際運(yùn)動(dòng)不一致，它就馬上通過有選擇的制動(dòng)/發(fā)動(dòng)機(jī)干預(yù)來穩(wěn)定車輛。VSC(ESP)的工作VSC(ESP)的用途

VSC(ESP)系統(tǒng)的出現(xiàn)，極大地改善了汽車在行駛過程中的安全性和操縱性，特別是在路況很差，路面被雨水和冰雪覆蓋時(shí)，VSC(ESP)控制系統(tǒng)在車輛行駛過程中，始終監(jiān)測(cè)車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，尤其是與轉(zhuǎn)向相關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)，一旦出現(xiàn)不穩(wěn)定的預(yù)兆，VSC(ESP)控制系統(tǒng)便實(shí)時(shí)予以修正，從而使汽車的行駛安全性大大提高，駕車人員感覺更靈活，更快捷，更安全。VSC(ESP)系統(tǒng)使汽車在極限狀況下更容易操縱，它可以降低汽車突然轉(zhuǎn)向時(shí)的危險(xiǎn)，提高方向穩(wěn)定性。VSC(ESP)系統(tǒng)可以辯識(shí)汽車的趨向，并且做出反應(yīng)，它可在單個(gè)車輪上施加制動(dòng)力，從而產(chǎn)生附加橫擺調(diào)節(jié)力矩，幫助汽車回到正確的方向上來。

VSC(ESP)降低事故風(fēng)險(xiǎn)當(dāng)不得不采取緊急避讓動(dòng)作時(shí)，也許彎道比預(yù)料的還要急拐，或者路面狀況突然發(fā)生變化時(shí)。德國(guó)保險(xiǎn)公司協(xié)會(huì)推薦所有尺寸規(guī)格的乘用車都將VSC(ESP)作為標(biāo)準(zhǔn)裝置．

VSC(ESP)避免打滑德國(guó)保險(xiǎn)公司協(xié)會(huì)通過對(duì)受調(diào)查事件碰撞之前情況的研究，顯示25%導(dǎo)致嚴(yán)重人員傷害事故的車輛發(fā)生了打滑。VSC(ESP)極大地提高對(duì)車輛的操控機(jī)會(huì)。VSC(ESP)避免側(cè)面面碰撞研究也證證實(shí)了碰碰撞死亡亡事故中中有60%因側(cè)面碰碰撞所致致。VSC(ESP)意識(shí)到打打滑的危危險(xiǎn)，并并在車道道上穩(wěn)定定車輛，，因此能能幫助駕駕駛者保保持操縱縱，以避避免危險(xiǎn)險(xiǎn)。VSC(ESP)增強(qiáng)被動(dòng)動(dòng)駕駛安安全性德國(guó)保險(xiǎn)險(xiǎn)公司協(xié)協(xié)會(huì)事故故分析得得出結(jié)論論：裝備備VSC(ESP)后發(fā)生打打滑的風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)很小小，車輛輛能夠保保持循跡跡及前向向行駛。。如果安安裝了VSC(ESP)的車輛發(fā)發(fā)生了碰碰撞事故故，它常常常也是是由車輛輛前端吸吸能區(qū)的的潰變來來吸收碰碰撞能量量，而不不是自身身安全防防護(hù)措施施較少的的車身側(cè)側(cè)面（車車輛發(fā)生生打滑碰碰撞時(shí)，，所有的的沖擊能能量都集集中在車車身側(cè)面面上了））。VSC(ESP)因此能大大大降低低碰撞風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)和保保障車內(nèi)內(nèi)乘員的的安全。。(1)避讓始料料不及的的障礙物物在悠長(zhǎng)平平整的路路面上交交替進(jìn)行行著超車車和變道道。突然然出現(xiàn)一一個(gè)障礙礙物。(2)路程的錯(cuò)錯(cuò)誤估計(jì)計(jì)行駛于蜿蜿蜒曲折折的山路路。下一一彎道始始料不及及地出現(xiàn)現(xiàn)。(3)始料不及及的新狀狀況冰雪路面面、彎道道上的濕濕樹葉或或者鵝卵卵石路旁旁的鐵軌軌。無論是在在彎道或或緊急避避讓狀態(tài)態(tài)，還是是在制動(dòng)動(dòng)、加速速過程中中。或是是車輪打打滑時(shí)。。一旦實(shí)實(shí)際狀態(tài)態(tài)變得危危急，VSC(ESP)都能利用用之前講講過的原原理來增增加車輛輛行駛的的方向穩(wěn)穩(wěn)定性，，同時(shí)VSC(ESP)還能縮短短ABS在彎道上上和對(duì)開開路面(車輛的一側(cè)為為光滑路面））上的制動(dòng)距距離。不管什么樣的的電子穩(wěn)定系系統(tǒng)不是萬能能的。VSC(ESP)只有在輪胎與與地面之間還還有附著力時(shí)時(shí)，才能控制制使車輛保持持穩(wěn)定。如果果車速超過了了一定值，VSC(ESP)系統(tǒng)也會(huì)不起起作用。VSC(ESP)VSC(ESP)系統(tǒng)構(gòu)成圖P451—VSC執(zhí)行器2—制動(dòng)總泵壓力力傳感器3—轉(zhuǎn)向舵角傳感感器4—加速度傳感器器5—橫向擺動(dòng)率傳傳感器6—節(jié)氣門動(dòng)作器器7—節(jié)氣門位置傳傳感器8—車輪速度傳感感器9—ABS、ASR與VSC用ECUVSC(ESP)的類型目前VSC(ESP)有3種類型：a．4通道或4輪系統(tǒng)。能自自動(dòng)地向4個(gè)車輪獨(dú)立施施加制動(dòng)力。。b．2通道系統(tǒng)。只只能對(duì)2個(gè)前輪獨(dú)立施施加制動(dòng)力。。c．3通道系統(tǒng)。能能對(duì)2個(gè)前輪獨(dú)立施施加制動(dòng)力，，而對(duì)后輪只只能一同施加加制動(dòng)力。實(shí)際上ESP是一套電腦程程序，通過對(duì)對(duì)從各傳感器器傳來的車輛輛行駛狀態(tài)信信息進(jìn)行分析析，進(jìn)而向ABS、TCS發(fā)出糾偏指令令，來幫助車車輛維持動(dòng)態(tài)態(tài)平衡。ESP的電腦會(huì)計(jì)算算出保持車身身穩(wěn)定的理論論數(shù)值，再比比較由側(cè)滑率率傳感器和加加速度傳感器器所測(cè)得的數(shù)數(shù)據(jù)，發(fā)出平平衡、糾偏指指令。主要要控制偏航率率。轉(zhuǎn)向不足足，會(huì)產(chǎn)生向向理想軌跡曲曲線外側(cè)的偏偏離傾向，而而轉(zhuǎn)向過度則則正好相反，，向內(nèi)側(cè)偏離離。VSC(ESP)的工作原理VSC(ESP)的工作當(dāng)輪胎運(yùn)動(dòng)超超過側(cè)向附著著力時(shí)，就會(huì)會(huì)形成不穩(wěn)定定因素。這時(shí)時(shí)有兩種情況況：1.后輪相對(duì)于前前輪更多地失失去輪胎附著著力，其結(jié)果果是產(chǎn)生強(qiáng)烈烈的過多轉(zhuǎn)向傾向向；2.前輪相對(duì)于后后輪更多失去去輪胎附著力力，這時(shí)會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生強(qiáng)烈的不足轉(zhuǎn)向傾向向。VSC則可對(duì)上述兩兩種傾向起到到限制作用。。為了消除上上述兩種傾向向的不穩(wěn)定因因素，首先應(yīng)應(yīng)該判斷是何何種情況產(chǎn)生生了不穩(wěn)定因因素。2.不足轉(zhuǎn)向傾向向1.過多轉(zhuǎn)向傾向向VSC(ESP)首先通過方向向盤轉(zhuǎn)角傳感感器及各車輪輪轉(zhuǎn)速傳感器器識(shí)別駕駛員員轉(zhuǎn)彎方向（（駕駛員意愿愿）a圖VSC(ESP)通過橫擺角速速度傳感器（（英文原稱為為yawratesensor）,識(shí)別車輛繞垂垂直于地面軸軸線方向的旋旋轉(zhuǎn)角度及側(cè)側(cè)向加速度傳傳感器識(shí)別車車輛實(shí)際運(yùn)動(dòng)動(dòng)方向b圖若a〉b,VSC(ESP)判定為出現(xiàn)不不足轉(zhuǎn)向，將制動(dòng)內(nèi)側(cè)后后輪，使車輛輛進(jìn)一步沿駕駕駛員轉(zhuǎn)彎方方向偏轉(zhuǎn)，從從而穩(wěn)定車輛輛。（圖I）若a〈b,ESP判定為出現(xiàn)過過度轉(zhuǎn)向，VSC(ESP)將制動(dòng)外側(cè)前前輪，防止出出現(xiàn)甩尾，并并減弱過度轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向趨勢(shì)，穩(wěn)穩(wěn)定車輛。（（圖II）VSC(ESP)的工作傳感器執(zhí)行元件TCS/ESP開關(guān)E256制動(dòng)燈開關(guān)FESP制動(dòng)識(shí)別開關(guān)關(guān)F83在伺服器內(nèi)轉(zhuǎn)速傳感器G44-G47方向盤轉(zhuǎn)角傳傳感器G85側(cè)向加速度傳傳感器G200制動(dòng)壓力傳感感器-1G201橫擺角速度傳傳感器G202制動(dòng)壓力傳感感器-2G214縱向加速度傳傳感器G249附加信號(hào)發(fā)發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)統(tǒng)變速箱管理系系統(tǒng)ABS回油泵ABS進(jìn)油閥N99,N101,N133,N134ABS出油閥N100,N102N135.N136DDC閥N225,N226DDC高壓閥N227,N228預(yù)壓電磁線圈圈N247繼電器J508ABS警告燈K47制動(dòng)系統(tǒng)警告告燈K118TCS/ESP警告燈K155附加信號(hào)發(fā)發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)統(tǒng)速箱管理系統(tǒng)統(tǒng)巡航系統(tǒng)自診接口VSC(ESP)電控系統(tǒng)控制單元方向盤轉(zhuǎn)角傳傳感器G85安裝位置：轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向柱上，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向開關(guān)與方方向盤之間，，與安全氣囊囊時(shí)鐘彈簧集集成為一體。。任務(wù)：向帶有有EDL/TCS/ESP的ABS控制單元傳遞遞方向盤轉(zhuǎn)角角信號(hào)。測(cè)量量范圍為+-720度，4圈測(cè)量精度：1.5度分辨速度：1-2000度/秒側(cè)向加速度傳傳感器G200安裝位置：轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向柱下方偏偏右側(cè)，與橫橫擺角速度傳傳感器一體。。任務(wù)：確定側(cè)側(cè)向力失效影響：沒沒有G200信號(hào)，無法識(shí)識(shí)別車輛狀態(tài)態(tài)，ESP失效測(cè)量精度：1.2V/g測(cè)量范圍：+-1.7g(加速度）信號(hào)：0-2.5V橫擺角速度傳傳感器G202安裝位置：轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向柱下方偏偏右側(cè)，與側(cè)側(cè)向加速度傳傳感器一體。。任務(wù)：G202感知作用在車車輛上的扭矩矩，識(shí)別車輛輛圍繞垂直于于地面軸線方方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)運(yùn)動(dòng)。失效影響：沒沒有此信號(hào)，，控制單元不不能識(shí)別車輛輛是否發(fā)生轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向，ESP功能失效。縱向加速度傳傳感器G249注：只在4驅(qū)車上安裝此此傳感器。對(duì)于單軸驅(qū)動(dòng)動(dòng)車輛，系統(tǒng)統(tǒng)通過計(jì)算制制動(dòng)壓力、車車輪轉(zhuǎn)速信號(hào)號(hào)以及發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)管理系統(tǒng)信信息，得出縱縱向加速度。。此開關(guān)安裝在在儀表板上。。按此開關(guān)可關(guān)關(guān)閉ESP/TCS功能，并由儀儀表上的警告告燈指示出來來。再次按壓此開開關(guān)可重新激激活TCS/ESP功能如果司機(jī)忘記記重新激活TCS/ESP，再次啟動(dòng)發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)后系統(tǒng)統(tǒng)可被重新激激活。TCS/ESP開關(guān)E256下列情況下，，有必要關(guān)閉閉ESP-在積雪路面或或松軟路面上上，讓車輪自自由轉(zhuǎn)動(dòng)，前前后移動(dòng)車輛輛。-安裝了防滑鏈鏈的車輛-在測(cè)功機(jī)上檢檢測(cè)車輛ESP正在介入時(shí)，，系統(tǒng)將無法法被關(guān)閉。E256失效，ESP將不起作用制動(dòng)壓力傳感感器G201安裝位置：在在主缸上為最大限度的的保證安全，，有些系統(tǒng)采采用了2個(gè)傳感器（雙雙重保障，實(shí)實(shí)際1個(gè)就夠用，本本車采用1個(gè)）功能：計(jì)算制制動(dòng)力，控制制預(yù)壓力VSC(ESP)控制框圖制動(dòng)壓力制動(dòng)燈車輪轉(zhuǎn)速偏航角側(cè)向加速度方向盤轉(zhuǎn)角液壓?jiǎn)卧囕v司機(jī)傳動(dòng)器電子控制單元發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)油門踏板警告信息系統(tǒng)VSC(ESP)ESP與其它動(dòng)力控控制系統(tǒng)的關(guān)關(guān)系（優(yōu)先原原則）TCS邏輯覆蓋ESP邏輯（只發(fā)生生在驅(qū)動(dòng)輪））即：選擇較低的制制動(dòng)壓力施加加在車輪上。。與TCS直接介入有所所不同的是，，此時(shí)動(dòng)力源源來自ESP壓力調(diào)節(jié)器，，否則將破壞壞液壓系統(tǒng)。。ESP邏輯覆蓋ABS邏輯。這是由于ESP系統(tǒng)將產(chǎn)生接接近50%的滑移率來穩(wěn)穩(wěn)定車輛.（超出ABS20%邏輯控制范圍圍）優(yōu)先原則發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩調(diào)調(diào)節(jié)：如果ESP和TCS都想降低發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)扭矩，將將優(yōu)先采用最最大調(diào)節(jié)量。。ESP與EBC:當(dāng)ESP工作時(shí)，EBC需要介入，則則此時(shí)EBC起作用，提高高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速速。優(yōu)先原則VSC(ESP)系統(tǒng)研究的關(guān)關(guān)鍵技術(shù)VSC(ESP)系統(tǒng)的開發(fā)有有賴于以下幾幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)術(shù)的突破：1傳感技術(shù)的改改進(jìn)在VSC(ESP)系統(tǒng)中使用的的傳感器有汽汽車橫擺角速速度傳感器、、側(cè)向加速度度傳感器、方方向盤轉(zhuǎn)角傳傳感器、制動(dòng)動(dòng)壓力傳感器器及節(jié)氣門開開度傳感器等等，它們都是是VSC(ESP)系統(tǒng)中不可缺缺少的重要部部件。提高他他們的可靠性性并降低成本本一直是這方方面的開發(fā)人人員追求的目目標(biāo)。2體積小、重量量輕、低成本本液壓制動(dòng)作作動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)這方面BOSCH公司在ESP系統(tǒng)中采用的的結(jié)構(gòu)有一定定的代表性，，其液壓作動(dòng)系系統(tǒng)由預(yù)加壓壓泵(PrechargePump，簡(jiǎn)稱為PCP)+壓力產(chǎn)生裝置置(PressureGeneratorAssembly)+液壓?jiǎn)卧狧U5．0所構(gòu)成3ECU的軟、硬件設(shè)設(shè)計(jì)由于VSC(ESP)的ECU需要估計(jì)車輛輛運(yùn)行的狀態(tài)態(tài)變量和計(jì)算算相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)動(dòng)控制量，所所以計(jì)算處理理能力和程序序容量要比ABS系統(tǒng)大數(shù)倍。。一般采用多多CPU結(jié)構(gòu)。而ECU軟計(jì)算的研究究則是研究的的重中之重，，基于模型的的現(xiàn)代控制理理論已經(jīng)很難難適應(yīng)VSC(ESP)這樣一個(gè)復(fù)雜雜系統(tǒng)的控制制，必須尋求求魯棒性較強(qiáng)強(qiáng)的非線性控控制算法。4通過CAN完善控制功能能VSC(ESP)的ECU與發(fā)動(dòng)機(jī)、傳傳動(dòng)系的ECU通過CAN互聯(lián)，使其能能更好地發(fā)揮揮控制功能。。例如自動(dòng)變變速器將當(dāng)前前的機(jī)械傳動(dòng)動(dòng)比、液力變變矩器變矩比比和所在檔位位等信息傳給給VSC(ESP)，以估算驅(qū)動(dòng)動(dòng)輪上的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力。當(dāng)VSC(ESP)識(shí)別出是在低低附著系數(shù)路路面時(shí)，它會(huì)會(huì)禁止駕駛員員掛低檔。在在這種路面上上起步時(shí)，VSC(ESP)會(huì)告知傳動(dòng)系系ECU應(yīng)事先掛入二二檔，這將顯顯著改善大功功率