本文系统通过五个部分给大家详细介绍了ESC的系统、ESC的附加功能、
ABS工作原理
、TCS和VDC工作原理和ESC液压工作原理。
汽车电子稳定控制系统ESC(Electronic StabilityController)是一个主动安全控制系统,通过传感器监控车辆自身行驶状态,在车辆紧急躲避障碍物、转弯等容易出现不稳定状况时,以及在转向过度或转向不足情况下,利用动力系统干预及制动系统干预,帮助车辆克服偏离理想轨迹的倾向,为车辆行驶提供更好的安全性。
博世是世界上第一家实现ESC量产的公司,博世将自己的ESC产品称为ESP(Electronic Stability Program),本系列文章将主要依据博世ESP的产品特性介绍ESC的相关知识。
ESC系统的硬件包括ESC控制器、轮速传感器、齿圈(集成在轮毂轴承或驱动轴上)、转向角传感器、YG传感器、线束和ESP仪表警告灯等,见下图1。
1 – ESC控制器;2 – 轮速传感器;3 – 转向角传感器;4 – YG传感器
ESC控制器总成由ECU电子控制单元、HCU液压控制单元、马达等部分组成,具体见图2。
随着ESC系统功能的不断扩展,同一家供应商的ESC控制器往往存在多个不同功能版本。
轮速传感器通过与齿圈配合,采集车轮的转动速度转化为电信号,输入到ESC电子控制单元进行处理。常用的轮速传感器分为两类:被动式轮速传感器和主动式轮速传感器。
被动式轮速传感器又称为电磁式,利用电磁感应原理,产生的是正弦波信号,见图12.1-5。而主动式轮速传感器目前主要使用霍尔式,利用霍尔原理,产生的是方形波信号,见图12.1-6。由于主动式轮速传感器具有抗干扰能力强、工作气隙范围宽及可零速输出等优点,已成为当前应用的主流产品。
YG传感器分为集成式和独立式:集成式是将传感器集成到ESC控制器内部,独立式是将传感器单独安装在整车质心附近。目前,集成式YG传感器已逐步成为趋势。
在以往的车型中,转角传感器通常集成在方向盘组合开关上,为一个单独零件。但目前出于成本等方面考虑,电动助力转向系统EPS直接外发转角信号给ESC使用,整车取消单独转角传感器已成为趋势。
对于传统ESC,其必须具备的四大基本功能为防抱死制动系统(ABS)、电子制动力分配(EBD)、牵引力控制系统(TCS)、车辆动态控制系统(VDC)
EBD (Electronic Brake Distribution)
电子控制单元根据轮速信号计算车轮的转速及滑移率,如果后轮有抱死倾向,则由液压控制单元调节后轮制动压力,使后轮制动力降低,以保证后轮不会先于前轮抱死。
同传统制动力分配方式(如比例阀、感载阀)相比,EBD功能保证了较高的车轮附着力及合理的制动力分配。尤其在汽车制动时,根据轴荷转移的不同,自动调节前后轴制动力比例,提高制动效能。
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在制动过程中保持稳定性;
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提供与机械液压比例阀同样的功能;
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防止后轮比前轮先抱死;
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当汽车载荷变化,利用EBD对汽车平衡进行改良。
ABS(Anti-lock Brake System)
当车轮制动时,由装在车轮上的轮速传感器采集四个车轮的转速信号,送到电子控制单元计算出车辆的减速度及车轮的滑移率。电子控制单元根据计算结果调节车轮制动力,让车轮达到一个最佳制动状态(滑移率处于最理想状态),防止车轮抱死,使汽车在制动状态下仍能转向。
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保持车辆稳定性——防止后轮抱死;
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保持转向功能——防止前轮抱死;
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减小制动距离;
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减少驾驶员工作量。
当ABS起作用时,EBD即停止工作,ABS与EBD的调节过程对比如下:
TCS (Traction Control System)
汽车在光滑路面制动时,车轮会打滑,甚至使方向失控。同样,汽车在起步或急加速时,驱动轮也有可能打滑,在冰雪等光滑路面上还会使方向失控而出危险。TCS依靠轮速传感器监测到从动轮速度低于驱动轮时(打滑特征),就会降低驱动轮上的有效驱动力,使驱动轮不再打滑。TCS主要功能包括:
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保持稳定性;
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保持转向性;
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改进易打滑路面的车辆加速性;
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减少驾驶员的工作量。
VDC (Vehicle Dynamics Control)
当车辆出现非预期的过多或不足转向时,通过采集到的信号判断理论与实际的差异,进行主动对某个车轮施加制动力,使车辆运行状态符合驾驶员的期望,避免车辆的不稳定状态。VDC主要功能包括:
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维持车辆行驶稳定性;
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消除避让动作和路况改变所产生的险情;
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过弯时保持正确的路线;
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提供最佳驾驶条件,提供高程度驾驶安全。
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