摘要 文章主要介紹了汽車ESP的發(fā)展歷程和組成，闡述了其基本原理和作用，對(duì)它的國(guó)內(nèi)外應(yīng)用研究現(xiàn)狀作了分析，并展望了其未來的發(fā)展前景。

主題詞 安全主動(dòng) 汽車 電子穩(wěn)定性

前言

近幾十年隨著現(xiàn)代汽車技術(shù)的發(fā)展，汽車工業(yè)已成為我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)，在日常工作和生活中起著越來越重要的作用。汽車行業(yè)內(nèi)，20世紀(jì)80年代熱門話題是防抱死制動(dòng)系統(tǒng)ABS，90年代是加速防滑控制系統(tǒng)ASR，而當(dāng)前的熱門話題是電子穩(wěn)定程序(ESP，Electronic Stability Program)。ESP包含ABS和ASR，是這兩種系統(tǒng)功能上的延伸，ESP稱得上是當(dāng)前汽車防滑裝置的最高級(jí)形式。ESP的出現(xiàn)是應(yīng)時(shí)代對(duì)汽車提出的一種新型的主動(dòng)安全性要求，它是當(dāng)今的主動(dòng)安全措施之一，其應(yīng)用使車輛的主動(dòng)安全性大大提高。

汽車穩(wěn)定性控制系統(tǒng)在發(fā)展過程中出現(xiàn)了很多名稱，如電子穩(wěn)定性程序ESP、汽車穩(wěn)定性控制VSC、汽車動(dòng)力學(xué)控制VDC、動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性控制DSC等，但其組成與功能大體一致，在此統(tǒng)一用ESP。它不僅是對(duì)ABS和ASR所有功能的整合，而且還能在車輪自由滑轉(zhuǎn)以及極限操縱下保持車輛的穩(wěn)定性；可以更好地利用輪胎與路面間的附著潛能，改善車輛轉(zhuǎn)向能力和穩(wěn)定性的同時(shí)，進(jìn)一步改善驅(qū)動(dòng)能力、縮短停車距離。在ABS和ASR兩者的共同作用下，ESP最大限度地保證汽車不跑偏、不用尾、不側(cè)翻，有效地保證了汽車穩(wěn)定的操控安全性。

1 汽車ESP電子系統(tǒng)的構(gòu)成

ESP系統(tǒng)是一種牽引力控制系統(tǒng)，它在ABS和ASR的基礎(chǔ)上增加了相應(yīng)功能的傳感器。該系統(tǒng)的電子部件主要包括電子控制單元(ECU)、方向盤傳感器、縱向加速度傳感器、橫向加速度傳感器、橫擺角速度傳感器、輪速傳感器等。作為保證行車安全的一個(gè)重要電控系統(tǒng)，其各個(gè)傳感器的正常工作是進(jìn)行有效控制的基礎(chǔ)。圖1所示為汽車ESP的構(gòu)成示意圖。

ESP各電子部件的主要功用：

(1)方向盤傳感器，監(jiān)測(cè)方向盤旋轉(zhuǎn)的角度，幫助確定汽車行駛方向是否正確。

(2)輪速傳感器，監(jiān)測(cè)每個(gè)車輪的速度，確定車輪是否打滑。

(3)橫擺角速度傳感器，記錄汽車?yán)@垂直軸線的運(yùn)動(dòng)，確定汽車是否在打滑。

(4)縱向／橫向加速度傳感器，ESP中的加速度傳感器有沿汽車前進(jìn)方向的縱向加速度傳感器和垂直于前進(jìn)方向的橫向加速度傳感器，基本原理相同，只是成90°夾角安裝。它對(duì)轉(zhuǎn)彎時(shí)產(chǎn)生的離心力起反應(yīng)，確定汽車是否在通過彎道時(shí)打滑。

控制單元通過這些傳感器信號(hào)對(duì)車輛的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷，進(jìn)而發(fā)出控制指令，并自動(dòng)向一個(gè)或多個(gè)車輪施加制動(dòng)力，葚至在某些情況下每秒進(jìn)行150次制動(dòng)，以把車輛保持在駕駛者所選定的車道內(nèi)。這些傳感器還向控制裝置提供汽車在任何瞬間的運(yùn)行狀況信息。

2 汽車ESP系統(tǒng)的工作原理

ESP的三大特點(diǎn)是：實(shí)時(shí)監(jiān)控、主動(dòng)干預(yù)先提醒。

傳感器記錄車輛的變量：車輪速度、轉(zhuǎn)向角度、側(cè)向加速度及橫向移動(dòng)。基于這些數(shù)據(jù)，通過ESP分析駕駛員對(duì)方向盤的操作方向，并計(jì)算車輛是否遵照駕駛員提出的轉(zhuǎn)向要求行駛，最后ESP干預(yù)，有針對(duì)性地對(duì)各個(gè)車輪實(shí)施制動(dòng)。圖2為ESP的工作流程，圖3為汽車上ESP控制環(huán)。

3 ESP的作用

ESP最主要的作用是在緊急情況下，與ABS和ASR共同工作，幫助駕駛員保持對(duì)車輛的控制，在車輛和地面間還有附著力的前提下，通過對(duì)駕駛員的動(dòng)作和路面等實(shí)際情況的判斷，對(duì)車輛的行駛狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)干預(yù)，從而避免重大意外事故。裝了ESP的汽車，不再盲目服從司機(jī)，它能糾正司機(jī)的過度轉(zhuǎn)向和不足轉(zhuǎn)向。ABS和ASR只能被動(dòng)地作出反應(yīng)，而ESP則能夠探測(cè)和分析車況并糾正駕駛的錯(cuò)誤，防患于未然。ESP的具體作用歸納為3點(diǎn)。

(1)控制驅(qū)動(dòng)力，防止車輪打滑

ESP能夠避免車輛的起步打滑，系統(tǒng)對(duì)制動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)管理和變速換擋控制及時(shí)干預(yù)，讓汽車在啟動(dòng)時(shí)保持合適的扭矩，而整個(gè)過程ESP利用微處理器分析來自傳感器的信號(hào)并輸出相應(yīng)的控制指令。

(2)控制轉(zhuǎn)向過度或不足

在轉(zhuǎn)向過程中，如果駕駛員對(duì)車輛的操作過于激烈，會(huì)使車輛不能按照自己的軌跡行駛，后驅(qū)汽車常出現(xiàn)轉(zhuǎn)向過度情況，此時(shí)后輪失控而甩尾。當(dāng)ESP感知到這種情況將要出現(xiàn)之前，便會(huì)對(duì)外側(cè)前輪制動(dòng)，讓前輪得到一個(gè)反向轉(zhuǎn)矩來穩(wěn)定車身；在轉(zhuǎn)向不足時(shí)，為了校正循跡方向，ESP則對(duì)內(nèi)側(cè)后輪制動(dòng)，形成一個(gè)加強(qiáng)汽車轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)矩，從而校正汽車的行駛方向。

(3)控制方向，減少對(duì)開路面制動(dòng)距離

對(duì)開路面，指的是汽車的左右輪分別位于不同附著系數(shù)的路面上，如一半是干燥路面，而另一半是積水甚至是積雪路面。在這種路面上剎車時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)在對(duì)附著力較低的路面上的車輪施加制動(dòng)力時(shí)，為了防止車輪的抱死滑動(dòng)，制動(dòng)系統(tǒng)不能夠?qū)囕喪┘优c干燥路面上的車輪同樣大的制動(dòng)力。原因是如果沒有反方向控制車身，不對(duì)稱的制動(dòng)力會(huì)使車輛受到一個(gè)水平方向的轉(zhuǎn)矩，在路面旋轉(zhuǎn)打滑，ESP系統(tǒng)察覺到后，系統(tǒng)會(huì)給電動(dòng)機(jī)一個(gè)必要的轉(zhuǎn)向角度命令。這時(shí)，駕駛員能夠感覺到方向盤的變化，并隨之繼續(xù)控制方向盤，反向旋轉(zhuǎn)。在這樣的作用下，制動(dòng)力能夠發(fā)揮地面附著力的最大值，并把制動(dòng)距離縮短5％～10％，這是大眾最新的“ESP Plus”轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)所能達(dá)到的最新成果。

4 ESP國(guó)內(nèi)外應(yīng)用研究現(xiàn)狀

研究表明，25％造成嚴(yán)重傷害的交通事故和60％引起死亡的交通事故都是因?yàn)檐囕v側(cè)滑所致。而電子穩(wěn)定程序ESP可以防止很多這種由于側(cè)滑所導(dǎo)致的交通事故。中國(guó)每年死于交通事故的人數(shù)達(dá)到10萬人之多，居世界第一。ESP可大大降低交通事故并提高道路安全。許多研究和分析都證實(shí)了ESP在增強(qiáng)道路安全方面的成效。

汽車生產(chǎn)廠家有的把ESP作為標(biāo)準(zhǔn)配置，有的作為選裝設(shè)備。1995年奔馳S級(jí)轎車首先使用ESP系統(tǒng)的轎車型，1999年梅賽德斯一奔馳公司正式宣布全車系都將ESP列為標(biāo)準(zhǔn)配備，寶馬與奧迪于2001年也宣布全車系都將ESP列為標(biāo)準(zhǔn)配備，豐田在2005年宣布準(zhǔn)備用10年時(shí)間使ESP成為其車輛的標(biāo)準(zhǔn)配置，美國(guó)三大汽車廠家通用、福特和克萊斯勒聯(lián)合宣布在2006年前將它作為大部分SUV的標(biāo)準(zhǔn)安全配置?，F(xiàn)在，ESP不再只配在頂級(jí)豪華轎車上，在歐美等國(guó)家的小型車工也已得到普及，如奧茲莫比爾的Intrigue、福特??？怂埂⑿驴钬S田卡羅拉、日產(chǎn)Primera、德國(guó)原裝的波羅和許多輕型卡車。

近年來世界范圍內(nèi)新車的ESP裝配率顯示了其正在被越來越多的人所認(rèn)可。2006年歐洲的ESP裝配率達(dá)到42％。在美國(guó)的裝配率也提升得非?？?，幾乎翻倍到達(dá)21％。到目前為止，歐洲是ESP最大的市場(chǎng)，而且將繼續(xù)保持幾年。ESP將成為所有車輛的標(biāo)準(zhǔn)配置，它是繼安全帶之后最具拯救生命潛力的科技。依相關(guān)法規(guī)草案，在美國(guó)所有總重量低于4.5t的小型車上都將配置ESP，此規(guī)定將在2009～2012年的車型上逐步推行。

中國(guó)目前ESP的裝配率還比較低，以往通常只在高檔車工才裝配ESP，中高級(jí)轎車中只有一部分把它作為標(biāo)準(zhǔn)配置，如東風(fēng)雪鐵龍的凱旋速騰和上海通用的君越。將來它的裝配率一定會(huì)隨著汽車市場(chǎng)的發(fā)展顯著提高，但由于技術(shù)水平的差距，這部分市場(chǎng)將會(huì)完全掌握在外資企業(yè)手中，國(guó)內(nèi)企業(yè)幾乎無法涉足。經(jīng)過數(shù)年不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)，到2002年已經(jīng)發(fā)展到第8代。2005年，適逢博世開發(fā)ESP面世10周年，ESP8.0系統(tǒng)這一世界領(lǐng)先的技術(shù)實(shí)現(xiàn)了在中國(guó)蘇州國(guó)產(chǎn)化。

5 結(jié)語

ESP汽車安全產(chǎn)品不久將成為多款中高級(jí)轎車和其它車型的標(biāo)準(zhǔn)配制，掌握ESP技術(shù)，就掌握了競(jìng)爭(zhēng)未來汽車安全技術(shù)的主動(dòng)權(quán)。ESP在國(guó)外已批量生產(chǎn)，在國(guó)內(nèi)尚處于研究階段，要達(dá)到產(chǎn)業(yè)化的程度，還有大量的工作要做。所以，攻克ESP設(shè)計(jì)的理論與關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)提高國(guó)產(chǎn)汽車的自主開發(fā)能力、縮短與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。