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电子稳定控制

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电子稳定控制(ESC),也称为电子稳定程序(ESP)或动态稳定控制(DSC),是一种计算机技术,可通过检测和减少牵引力损失(打滑)来提高车辆的稳定性。当ESC检测到失去转向控制时,它会自动施加制动,以帮助驾驶员“转向”想要行驶的车辆。制动会自动自动应用到车轮,例如外侧前轮以应对过度转向或内后轮以防止转向不足。某些ESC系统还会降低发动机功率,直到重新获得控制为止。ESC不会改善车辆的转弯性能;相反,它有助于**程度地减少控制损失。

1995年,三家汽车制造商推出了ESC系统。由博世(Bosch)提供的梅赛德斯·奔驰(Mercedes-Benz)是**个通过其梅赛德斯·奔驰S 600Coupé实施ESP的公司。丰田的车辆稳定控制(VSC)系统于1995年出现在丰田Crown Majesta上。

通用汽车与德尔福汽车公司(Delphi Automotive)合作,并在1996年的1997年款凯迪拉克(Cadillac)车型上推出了称为“ StabiliTrak”的ESC版本。到2007年,StabiliTrak成为在美国加拿大销售的所有通用SUV和面包车的标准设备,某些商用和车队车辆除外。在美国市场上,通用汽车的大多数汽车上都使用了StabiliTrak名称,而通用汽车公司的海外品牌(如欧宝、霍尔顿和萨博)则使用“电子稳定控制” ,但萨博的9-7X和9-4X除外(也使用StabiliTrak名称)。

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同年,凯迪拉克在凯迪拉克Eldorado上推出了一种称为集成底盘控制系统(ICCS)的集成式车辆操纵和软件控制系统。它涉及发动机,牵引力控制,Stabilitrak电子稳定控制,转向和自适应无级变速道路传感悬架(CVRSS)的综合计算机集成,旨在提高对驾驶员输入,性能和整体安全性的响应能力,类似于Toyota / 雷克萨斯汽车动力学综合管理。

1997年,奥迪推出了全轮驱动车辆(带quattro的奥迪A8和奥迪A6(四轮驱动系统))的**批量产ESP。1998年,沃尔沃汽车公司在新的沃尔沃S80上开始提供称为动态稳定性和牵引力控制(DSTC)的ESC版本。同时,其他人也研究并开发了自己的系统。

在一项驼鹿测试中,瑞典记者TeknikensVärld的 罗伯特·科林(Robert Collin )在1997年10月以78 km / h的速度滚动了一辆梅赛德斯A级(无ESC)。因为梅赛德斯·奔驰在安全方面享有盛誉,所以他们召回并改装了130,000 A带ESC的一流汽车。这大大减少了撞车事故,带电调的车辆数量增加了。像A级这样的小型汽车中的ESC的供应点燃了市场趋势。因此,ESC可以用于所有型号(无论是标准型号还是可选配件)。

福特的ESC版本称为AdvanceTrac,于2000年问世。福特后来在AdvanceTrac上增加了侧倾稳定性控制功能,该功能于2003 年在沃尔沃XC90上首次引入。它已在许多福特汽车中实现。以来。

福特和丰田宣布,到2009年底,他们所有的北美汽车都将配备ESC标准(2004年是丰田SUV的标准,而在2011车型年之后,所有雷克萨斯,丰田和Scion车辆都配备了ESC;**后一款是2011年的Scion tC)。但是,截至2010年11月,福特仍在北美销售没有ESC的车型。通用汽车公司(General Motors)在2010年底也做出了类似的宣布。

2009年,欧盟决定强制执行ESC。自2011年11月1日起,仅对配备ESC的型号授予EU 型式认可。自2014年11月1日起,欧盟所有新注册的汽车都需要使用ESC。

美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)要求,截至2012车型年,在美国销售的所有新乘用车都必须配备ESC,并估计它将避免5,300–9,600的年度死亡人数。对新的卡车和公共汽车提出了类似的要求,但尚未**终确定。

操作

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在正常驾驶过程中,ESC会连续监控转向和车辆方向。它将驾驶员的预期方向(由测得的方向盘角度确定)与车辆的实际方向(由测得的横向加速度,车辆旋转和各个车轮速度确定)进行比较。

ESC仅在其检测到可能失去转向控制时才进行干预,例如在驾驶员转向时车辆不行驶时。例如,在紧急避险转弯期间打滑,在湿滑的道路上判断不正确的转弯或滑水过程中转向不足或转向过度时,可能会发生这种情况。在高性能驾驶过程中,ESC可能会在不需要时进行干预,因为转向输入可能并不总是指示行驶的预期方向(例如在可控漂移时))。ESC估计打滑的方向,然后非对称地将制动器施加到各个车轮上,以围绕车辆的垂直轴产生扭矩,使其与打滑相对,并使车辆返回与驾驶员指令的方向一致的方向。另外,系统可以降低发动机功率或操作变速器以使车辆减速。

ESC可以在从干燥路面到结冰的湖泊的任何表面上起作用。通常,在驾驶员甚至意识不到任何即将失控的情况下,它比典型的驾驶员能够更快,更有效地对滑行做出反应并进行纠正。这引起了一些担忧,即电调可能会使驾驶员对自己的车辆操纵和/或自己的驾驶技能变得过于自信。因此,ESC系统通常会在驾驶员干预时向驾驶员发出警报,以使驾驶员意识到已经达到了车辆的操作极限。大多数激活仪表盘指示和/或警报音;即使有可能更精确地匹配它,某些方法也会故意使车辆的校正路线偏离驾驶员指令的方向。

所有ESC制造商都强调,该系统不是性能增强产品,也不是安全驾驶习惯的替代品,而是帮助驾驶员从危险情况中恢复过来的安全技术。ESC不会增加牵引力,因此无法实现更快的转弯(尽管它可以促进更好地控制转弯)。更一般而言,ESC在车辆操作和轮胎与道路之间的可用牵引力的限制范围内工作。鲁ck的操作仍可能超过这些限制,从而导致失控。例如,在滑水过程中,ESC用来校正打滑的车轮可能会失去与路面的接触,从而降低其有效性。

由于稳定性控制可能与高性能驾驶不兼容,因此许多车辆都具有超驰控制,使系统可以部分或完全停用。在简单的系统中,单个按钮可能会禁用所有功能,而更复杂的设置可能具有多位置开关,或者可能永远不会完全脱离。

组件和设计

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ESC将横摆率控制纳入防抱死制动系统(ABS)。防抱死制动器使ESC可以降低单个车轮的速度。许多ESC系统还集成了牵引力控制系统(TCS或ASR),该系统可感测加速状态下的驱动轮打滑并单独制动一个或多个打滑轮和/或减少多余的发动机功率,直到重新获得控制。但是,电调具有与ABS或牵引力控制不同的目的

ESC系统使用多个传感器来确定驾驶员打算行驶的位置。其他传感器指示车辆的实际状态。控制算法将驾驶员输入与车辆响应进行比较,并在必要时决定通过状态空间(用于对车辆动力学建模的一组方程式)计算出的制动量和/或减少油门。ESC控制器还可以从车辆上的其他控制器(例如全轮驱动系统或主动悬架系统)接收数据并向其发出命令,以提高车辆的稳定性和可控性。

ESC系统中的传感器必须始终发送数据,以便尽快检测到牵引力的损失。它们必须抵抗可能的干扰形式,例如降水或坑洼。**重要的传感器如下:

  • 方向盘角度传感器,用于确定驾驶员要转向的位置。这种传感器经常使用AMR元件。
  • 一个偏航率传感器是测量汽车的旋转速度。将偏航传感器的数据与方向盘角度传感器的数据进行比较,以确定调节作用。
  • 横向加速度传感器,用于测量车辆的横向加速度。这通常称为加速度计
  • 车轮速度传感器,用于测量车轮速度。

其他传感器可以包括:

  • 纵向加速度传感器在设计上类似于横向加速度传感器,但提供了有关道路坡度的其他信息,并且是用于车辆加速度和速度的另一个传感器。
  • 侧倾率传感器在设计上与横摆率传感器类似,但是提高了控制器车辆模型的保真度,并与其他传感器组合提供了更准确的数据。

ESC使用液压调节器来确保每个车轮都能接收正确的制动力。ABS中使用了类似的调制器。尽管ABS会在制动过程中降低压力,但ESC在某些情况下可能会增加压力,并且除了液压泵外,还可以使用主动式真空制动助力器来满足这些要求的压力梯度。

ESC系统的中心是电子控制单元(ECU),其中包含各种控制技术。通常,同一ECU会同时用于不同的系统(例如ABS,牵引力控制或气候控制)。输入信号通过输入电路发送到数字控制器。根据方向盘角度,其坡度和车轮速度确定所需的车辆状态。同时,偏航传感器测量车辆的实际偏航率。控制器计算每个车轮所需的制动力或制动力,并控制液压调节器的阀。ECU通过控制器局域网络接口与其他系统连接,以避免与它们发生冲突。

许多ESC系统都有一个超驰开关,因此驾驶员可以禁用ESC,该ESC可能会在泥土或沙子等松散的表面上使用,或者使用小的备用轮胎(可能会干扰传感器)。一些系统还提供了具有提高的阈值的附加模式,因此驾驶员可以在较少的电子干预下利用车辆抓地力的限制。但是,重新点火后,ESC会重新激活。某些没有关闭开关的ESC系统,例如许多**近的Toyota和Lexus车辆,可以通过一系列不公开的制动踏板和手刹操作来暂时禁用。此外,拔掉车轮速度传感器是禁用大多数ESC系统的另一种方法。即使使用“关闭开关”,也无法完全禁用在较新的福特汽车上执行ESC的功能。如果在踩下制动踏板后检测到打滑,ESC将自动以高速公路速度重新启动,并且低于该速度。


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