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車身電子穩定系統

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車身電子穩定系統（ESP），是對旨在提升車輛操控表現的同時，有效地防止汽車達到其動態極限時失控的系統或程序的通稱。電子穩定程序能提升車輛的安全性和操控性。 [1] 
中文名
車身電子穩定系統
外文名
Electronic Stability Program
用    途
提升車輛安全性和操縱性

目錄

  1. 1 簡介
  2. 2 發展歷史
  3. 3 組成部分
  1. ▪ 傳感器
  2. ▪ ESP電腦
  3. ▪ 執行裝置
  4. ▪ 溝通裝置
  1. 4 工作原理

車身電子穩定系統簡介

ESP是英文Electronic Stability Program的縮寫，中文譯成“電子穩定程序”。ESP包括電子剎車分配力系統（EBD， Electrical Brake Distribution）、防抱死剎車系統（ABS， Anti-lock Brake System）、循跡控制系統（TCS， Traction Control System）、車輛動態控制系統（VDC， Vehicle Dynamic Control）這幾項功能。 [5]  它通過對從各傳感器傳來的車輛行駛狀態信息進行分析，然後向ABS、EBD等發出糾偏指令，來幫助車輛維持動態平衡。ESP可以使車輛在各種狀況下保持最佳的穩定性，在轉向過度或轉向不足的情形下效果更加明顯。 [2] 
EBD：調節制動力分配，以防止車輛後輪先抱死，一般情況下只有模塊硬件出現故障時才會失效； [5] 
ABS：防止車輪抱死，通過計算出車輛滑移率，控制在峯值附着係數附近，這屬於被動安全控制； [5] 
TCS：牽引力控制系統，作用工況通常為低附路面車輛，驅動輪滑轉，TCS發出請求發動機降扭同時輕微施加制動，使得車輛平順起步； [5] 
VDC：車輛動態穩定控制系統，主要通過對單個車輪主動增壓以糾正車輪的不足轉向和過度轉向。TCS和VDC屬於主動增壓，即不用施加制動踏板力即可以對制動管路施加壓力。 [5] 

車身電子穩定系統發展歷史

車輛電子穩定控制系統是近些年剛剛發展起來的一種電子裝置，是對制動防抱死和牽引力控制功能的繼承與進一步擴展。德國博世公司於20世紀80年代中期開始量產製動防抱死系統，這種裝置極大地提高了車輛制動穩定性。但是後來發現制動防抱死系統無法解決低附着路面上車輛起步和加速時出現的車輪打滑問題。雖然有關解決驅動輪打滑問題的專利從20世紀70年代就已經出現，但直到VOLVO公司開發出第一套電子牽引力控制系統產品，牽引力控制技術才開始實用化。1986年，博世公司將制動防抱死系統和牽引力控制系統集成到一起並應用於梅塞德斯S級轎車上，這標誌着 ABS/TCS集成時代的來臨。 [1] 
但由於ABS只在制動時起作用，TCS只在驅動時起作用，因此ABS/TCS的集成只能解決車輛縱向穩定性問題，無法解決車輛驅動和制動轉向、高速轉向等極端工況引起的側向穩定性問題。寶馬與博世公司合作於1992年在 ABS/TCS的基礎上開發了旨在解決車輛側向穩定性問題的第一代穩定性控制系統。1995年ESC系統實現批量生產，並首次應用在奔馳S級轎車上。 [1] 
2002年，ESP 8.0推出。發展到8.0以後換代頻率大幅度降低，意味着ESP的成熟度已經很高，基本上已接近於理想狀態。
2010年，ESP 9.0推出。除車身穩定控制功能外，它還增加了車道檢測、碰撞預警、自適應巡航等多向功能。 [6] 
2011 年，美國和歐盟就立法強制安裝車身穩定系統。
2014 年11 月，歐洲一律強制性要求所有乘用車和輕、中和重型車輛裝配車身穩定系統；日本和韓國車的裝配率也高於世界平均水平。 [7] 

車身電子穩定系統組成部分

示意圖 示意圖
ESP系統由控制單元及轉向傳感器（監測方向盤的轉向角度）、車輪傳感器（監測各個車輪的速度轉動）、側滑傳感器（監測車體繞垂直軸線轉動的狀態）、橫向加速度傳感器（監測汽車轉彎時的離心力）等組成。 [3] 

車身電子穩定系統傳感器

包括轉向傳感器、車輪傳感器、側滑傳感器、橫向加速度傳感器、方向盤油門剎車踏板傳感器等。這些傳感器負責採集車身狀態的數據。 [4] 

車身電子穩定系統ESP電腦

將傳感器採集到的數據進行計算，算出車身狀態然後跟存儲器裏面預先設定的數據進行比對。當電腦計算數據超出存儲器預存的數值，即車身臨近失控或者已經失控的時候則命令執行器工作，以保證車身行駛狀態能夠儘量滿足駕駛員的意圖。 [4] 

車身電子穩定系統執行裝置

ESP的執行器就是一個能單獨對車輪進行制動的制動系統，和沒有ESP的車不同的是，裝備有ESP的車其制動系統具有蓄壓功能。簡單地説，蓄壓就是電腦可以根據需要，在駕駛員沒踩剎車的時候替駕駛員向車輪的制動油管加壓，對各個車輪單獨施加精確的制動力，使車輛保持穩定行駛。另外ESP還能控制發動機的動力輸出和干預變速器的擋位。 [4] 

車身電子穩定系統溝通裝置

儀表盤上的ESP燈。 [4] 

車身電子穩定系統工作原理

工作示意圖 工作示意圖
在一定的路面條件和車輛負載條件下，車輪能夠提供的最大附着力為定值，即在極限情況下，車輪受到的縱向力（沿車輪滾動方向）與側向力（垂直車輪滾動方向）為此消彼長關係。電子穩定程序可分別控制各輪的縱向的制動力，從而對側向力施加影響，從而提高車輛的操控性能。 [5] 
當縱向力達到極值時（比如車輪抱死），側向力即為0，此時車輛的橫向運動將不受控制，即發生側滑，此時可能無法按司機的意願進行變道或者轉彎。電子穩定程序可以檢測並預防車輛側滑，當電子穩定程序檢測到車輛將要失控，它會向特定的車輪施加制動力從而幫助車輛按照駕駛者期望的方向前進。 [5] 
在轉彎時，一種可行的控制策略為：當車輛有轉向不足的傾向時，系統可以向轉彎內側的後輪施加制動力，由於此輪縱向力的增加，所能提供的側向力減小，隨之對車身產生幫助轉向的力矩；當有轉向過度的傾向時，系統可以向轉彎外側的前輪施加制動力，由於此輪縱向力的增加，所能提供的側向力減小，隨之對車身產生抵抗轉向的力矩，從而保證了行駛的穩定。部分的電子穩定程序系統還會在車輛失控時減低發動機的動力。 [5] 
參考資料