在汽車行業中創新者往往都會是技術的領先者,人們口中常提起的ESP(Electronic Stability Program)更準确的來說應該稱之為“ESP®”,因為它僅僅是博世公司的一項車身穩定控制系統專利。在行業中車企對ESC(Electronic Stability Control)車身電子穩定控制系統有不同的稱謂:大衆奧迪奔馳稱之為ESP、寶馬路虎稱之為DSC、豐田稱之為VSC、本田則稱之為VSA……它們的結構與功能都大緻相同,隻是ESP最早投入使用影響力更大而已。在衆多安全系統中為什麼ESC能成為汽車廣告中的亮點,它又是如何救命的呢?今天就以博世的ESP為例深談一番!
摸清結構是關鍵,好與壞誰都能判斷
ESP系統主要是由三大功能模塊搭建而成:傳感器、電控單元(ECU)以及執行機構,其中傳感器的種類最為複雜,在汽車地闆下方通常會布置側向加速度傳感器、縱向加速度傳感器和橫擺角速度傳感器,在各個車輪上都會有輪速傳感器,以上這些傳感器都是為了時刻獲取監控汽車的運動狀态。
傳感器每秒鐘都會采集若幹組數據(博世為25組),它們都會傳輸到ESP微型計算機做分析處理,而微型計算機的好壞通常不在于硬件處理速度的能力,相反它内部處理數據的邏輯以及對各個控制模塊的控制能力才是核心技術。當微機判斷出汽車運動狀态與駕駛員駕駛意圖不相符或者汽車存在安全隐患時,微機就會向各個執行機構的控制模塊發出信号指令,發動機節氣門、制動輪缸電磁閥就會據此做出相應動作來幫助汽車回到安全的駕駛軌迹,這就是ESP的基本結構與工作原理。
搞懂你所處的危險境地,才能明白救命的意義
經過大量制動實驗後,工程師發現在制動過程中隻要有車輪抱死就會帶來巨大的安全隐患。如果前輪先抱死,那它将失去轉向輪的作用,由于此時前輪滑移率為100%即無法滾動,所以無論方向盤怎麼轉汽車都隻會沿慣性方向前進,直到停車或者發生碰撞。如果後輪先抱死危險則更大,路面的凹坑、左右制動器制動力差值甚至是橫向風都會隻讓前輪輪胎産生側偏力,受力不平衡後整車就會繞質心做旋轉運動,輕則發生汽車側滑重則會有翻車危險。
可能許多人認為他的車在設計階段經過了嚴格的實驗與主觀評測,整車的操作穩定性絕對沒問題,但是部件安裝誤差、路面條件都會帶來不可避免的汽車操縱危險。
汽車橫擺角速度就是界定這種危險的主要指标,它表征汽車在轉向時汽車繞垂直于地面軸線的轉動角度,一旦它超過某一阈值就說明汽車存在不正常轉向,其中以甩尾最為常見。此外通過汽車橫擺角速度和方向盤轉角可以計算出整車橫擺角速度增益,此值的不正常能夠直接反應出駕駛員轉向操作時的異常反饋感,這種轉向不足或者轉向過度的反饋很容易造成駕駛員緊張最終誤判誤操作!
不知不覺中,ESP就可能救了你的命
ESP就是針對上述各類汽車失穩危險狀況而生,為了防止制動時車輪發生抱死,ESP系統會通過對比所有車輪的輪速來預測抱死發生的可能。當任意車輪的角減速度和滑移率超過設定的門限值後,ESP将調用ABS來調整各個制動輪缸的液壓進行加壓或者洩壓控制。這種邏輯門限值控制方法使得車輪在不同路面上都隻能接近抱死極限而無法真正達到,所以盡可能降低了轉向喪失和整車側滑等危險情況發生的可能。
汽車在附着條件不好的道路上起步、加速時都容易發生打滑,後驅車容易發生甩尾而前驅車則容易喪失轉向。當ESP檢測到汽車行進時輪胎即将進入打滑狀态,那它就會調用TCS系統并控制發動機輸出,通過對打滑車輪施加制動力和降低車輪扭矩輸出,ESP就能将車輪的滑動率接近極限卻不超越安全限值,此時汽車就不會因為車輪打滑出現行駛姿态失控的慘劇。
當然,ESP的預判不僅能夠讓ABS與TCS兩個安全系統實現提前介入,它還能對汽車橫向穩定性做補充控制。最典型的情況就是在高速轉向時,如果汽車橫擺角速度與駕駛員意圖下的行駛軌迹不符合,ESP就會通過調整内側(外側)車輪的制動力或者驅動扭矩來形成一個修正力矩,最終讓汽車回歸正确的行駛軌迹。此外當駕駛員為了躲避橫向車輛而猛打轉向後,ESP系統會迅速對四個車輪的制動力進行調節,同時降低發動機扭矩輸出,以此來保證即使是附着條件最差的車輪也不會出現側滑等危險狀況。駕駛員可能會認為是輪胎抓地性好,其實是因為ESP對四輪制動做了精準迅速極限的調節!
高階版ESP功能更豐富,控制功能更龐大
高階版的ESP已經實現了對制動的完全控制,當系統判斷車輛需要制動而駕駛員沒有踩下制動踏闆時,ESP會直接對制動回路中的液壓控制單元發出指令主動介入産生制動力。在附着條件較差的路段上制動需要更長的制動距離,由于它的附着系數遠低于整車設計時的同步附着系數,所以車輪會容易進入抱死狀态,經驗不足的駕駛員很容易出現制動失誤,而ESP的主動介入會非常有效的降低制動風險并且将制動時的車身失穩扼殺在搖籃中!
結語ESP可以說是ABS系統的高階版本,但是它與ABS有着本質的差别,ABS成為法規強制配置是因為在危險狀态下它會被動地工作來保障行車安全。ESP則是通過計算各類傳感器的數據來進行預判,一旦有甩尾、側傾、轉向不足(過度)時,它就會提前介入控制,而且它的控制手段也更為多樣化,以制動力控制為主以發動機扭矩控制為輔,方方面面時時刻刻!
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