奔驰轿车的行驶稳定性电子控制系统

上海东驰汽车维修有限公司 王景祜

电子稳定程序(Electronic Stability Progrmn，简写为ESP)控制系统是一种在各种行驶条件下能提高车辆行驶稳定性的主动安全体系。它是当车辆在转向、制动或打滑时，用来稳定车辆行驶的。

驾驶员在转向时，产生“过度转向”或“转向不足”的操作缺陷是经常发生的事。此时，如果不立即加以矫正，车辆就会偏离正确的行驶轨迹，严重时还会发生事故。ESP控制系统根据“从外部作用于车辆上的所有力(不管是制动力、推动力，还是任何一种侧向力)都会使车辆环绕其重心而转动”的原理，通过对前、后桥一个以上的车轮进行制动干预，迅速克服上述操作缺陷，使车辆不偏离正确的行驶轨

迹，确保安全。

ESP控制系统增强了制动防抱死系统(ABS)、加速防滑控制系统(ASR)，以及发动机扭矩控制系统(MSR)等功能，其功能处于比ABS和ASR更高的控制层次。ESP除了作有效的“制动干预”以外，对发动机和变速器的操作控制也有一定的影响。 ABS和ASR的功能均包含在ESP制动控制模块中，3个系统共用一个液压单元硬件。它们各自按ESP制动控制模块的指令，在不同的时间和条件下，发挥各自的功能。

电控油门踏板(EFP)和定速控制系统的功能都包含在发动机控制模块中。ESP、发动机控制模块和电控变速器控制系统之间的信息通过CAN(控制区交换网络)进行交换。

ESP系统的优点有：

a． 由于附着力增大，改善了起动性能和加速性能，尤其在不同附着力的路面，以及在转向时，它的优点更为明显；

b． 当车轮打滑时，它会立即排除横向控制损失，使车辆具有最佳驱动能力，从而有效地提高动态安全性；

c． 当驾驶员加速过猛时，它能自动地使发动机扭矩适应车轮对地面的传递能力；

d． 当制动、加速或在等速下滑行时，通过自动稳定来减少在各种路面条件下打滑的危险；

e. 当在极限范围内转向时，大大改善了车辆的稳定性；

f. 在转向或在冰滑路面上行驶时，减少了制动距离。

ESP制动力矩控制回路框图如图l所示。

ESP控制模块功能框图如图2所示。

从图l可以看出ESP控制模块信号的输人与输出途径。ESP控制模块根据输人信号确定在当前行驶条件下，下面6种工作模式中的哪种应该接通：普通模式；ABS控制模式；ASR控制模式；MSR控制模式；ESP控制模式；ESP切断模式。

 普通模式

在这种模式下，车辆不需要任何特定的控制模式。在ESP液压单元中的所有电磁阍均处于正常位

置，即断电位置。整个系统为制动做好准备。当ESP或ABS发生故障时，该模式就起作用，驱动力矩控制不起作用。

 ABS控制模式

只要有一个车轮有抱死倾向时，这个车轮的制动压力就起到控制作用。此时，ESP液压单元就通过电磁阀，借助于“建压、持压、减压”过程(参阅ASR的相似过程示意图)进人ABS控制状态。

 ASR控制模式

为了对打滑中的驱动轮进行“制动干预”，将制动压力通过液压单元中的压力系统引到后桥制动分泵(建压)，从而另一个驱动轮就能传递最佳的驱动力(差速锁效应)。制动力矩通过ESP液压单元中的电磁阀，借助于“建压、持压、减压”3个过程(图3、图4和图5)来得到ASR控制。

1 建压

以后右驱动轮为例，当ASR控制起动时，后桥转换开关电磁阀23和后桥持压电磁闷16均被关闭。ESP充油泵8通过活塞加压单元29和后桥加压电磁阀21，使高压泵／回油泵2的进油压力为0．7MPa～1．5 MPa。由高压泵／回油泵2产生的出油压力通过打开持压电磁阀18引入后右制动轮。与后桥转换开关电磁阀23做成一体的限压阀是用来限

定高压的(16 MPa左右)。加过压的压力通过打开前桥转换开关电磁阀22，也作用于关闭着的前桥持压电磁阀12、14上。

2 持压

如果不需要更大的“制动干预”来防止驱动轮打滑，则ASR持压控制模式即开始。此时，后桥持压电磁阀l8关闭，减压电磁阀19也关闭。

3 减压

如果防止驱动轮打滑的制动压力过高，则ASR控制就进入减压模式。此时，后桥减压电磁阀19打开，后桥持压电磁阀18继续保持关闭，ESP充油泵8和高压泵／回油泵2仍起作用。后桥转换开关电磁阀23被关闭，后桥加压电磁阎21被打开。于是，制动液通过它流回到加压压力回路。由高压泵／回油泵2送回来的制动液，通过与转换开关电磁阀23做成一体的限压阀(16 MPa左右)也被回流到后桥加压压力回路中。

 ESP控制模式

当ESP控制模块根据车轮轮速信号、转向角度信号、车辆摇摆信号、侧向加速度信号，以及前桥回路中的制动压力信号，确认存在“过度转向”和“转向不足”的操作缺陷时，它就向液压单元发指令，对

前、后桥上有关车轮，通过“建压、持压、减压”过程，实施经计算确定的“制动干预”，此“制动干预”有选择地抵消了不需要的驱动力。由于该指令还通过CAN控制区联络网发送给发动机控制模块，所以发动机的扭矩也减小了，从而驱动力矩就减小到所希望的程度。

1 建压

以前左轮为例，当ESP控制模式起动时，前桥转换开关电磁阀22和前桥持压电磁阀l4均被关闭。ESP充油泵8通过加压活塞单元29和前桥加压电磁阀2O使高压泵／回油泵1的进油压力为：0．7MPa～1．5 MPa。由高压泵／回油泵1产生的出油压力打开前桥持压电磁阀12、对前左轮进行制动。与前桥转换开关电磁阀22做成一体的限压阀(约16

MPa)用来限制高压。加压后的压力通过打开后桥转换开关电磁阀23，也作用于关闭着的前桥持压电磁阀16、18上(图6)。

2 持压

持压过程的开始是由于持压电磁阀12起作用(关闭)，此时减压电磁阀13保持关闭(图7)。

3 减压

减压过程的开始是由于减压电磁阀13起作用(打开)，此时持压电磁阀12保持关闭，ESP充油泵8和高压泵／回油泵1仍在起作用。前桥转换开关电磁阀22被关闭，而前桥加压电磁阀2O被打开。通过打开前桥加压电磁阀20，制动液流人加压压力回路。由高压泵／回油泵1泵回的制动液，通过与前桥转换开关电磁阀22做成一体的限压阀，也同时被回流人前桥加压压力回路中(图8)。

 ESP控制模块的功能

ESP控制模块按功能划分由3部分组成：

1 信号调节

下列输入信号由功能／逻辑部门进行处理，以供计算或作为信息之用。

a. 供车速／打滑率计算用—— 车轮轮速传感器信号。

b． 供侧向力计算用—— 转向角度传感器信号；侧向加速度传感器信号；偏摆传感器信号。

c. 供纵向力计算用——CAN信息、发动机扭矩；CAN信息、实际变速器挡位；制动压力传感器信号。

d． 供信息使用——停车灯开关信号；驻车制动开关信号；ESP切断开关信号。

2 功能／逻辑

在功能／逻辑部门，经过处理的输入信号转换为输出信号：

a． 车轮轮速传感器信号----4个车轮的轮速传感器信号不断地互相比较，并根据不同车速，不断地与前、后轮规定的打滑临界值进行比较。通过比较确定以下控制参数，即车速、加速度／减速度、制动打滑率(ABS)、驱动打滑率(ASR)、超速防抱死(MSR)。

b． 转向角度传感器信号----车辆运动方向的改变(即转弯)，通过转向角度传感器信号和前轮不同的轮速信号被确认下来。这两种信号提供给ESP控制模块作为驾驶员根据车况对车辆提出的性能要求的信息。

c. 侧向加速度传感器信号-----ESP控制模块根据侧向加速度传感器信号，确认转弯时出现的侧向力。ESP控制模块中的车况控制器根据侧向加速度传感器信号，以及偏摆传感器信号，确认“过度转向”或“转向不足”状态的存在。

d．偏摆传感器信号-----借助于偏摆传感器，车辆在打滑时出现的偏转运动，即车辆环绕其垂直轴旋转的运动，被记录在ESP控制模块中 ESP控制模块通过侧向加速度传感器和偏转速度传感器确认车辆的实际行驶状况。

e．CAN信息、发动机扭矩-----ESP控制模块接收从发动机控制模块通过CAN控制区网络传来的关于发动机扭矩的信息。在ESP控制模式时，发动机控制模块的功能／逻辑部门要求减小发动机扭矩的设置值，并临时减小点火提前角。

f.CAN信息、实际变速器挡位-----电控变速器控制模块通过CAN(控制区网络)不断地向ESP功能／逻辑部门提供关于变速器挡位的信息。于是，作用在驱动轮上的驱动力就被计算出来，并通过现挡位用来作驱动力矩控制(ESP)。在ESP控制期间，变速器现挡位由车况控制器予以考虑。

g．制动压力传感器信号-----制动压力由制动压力传感器记录下来，并由逻辑部门用来计算车轮制动力(纵向力)。如果在制动过程中，需要作EsP控制的话，则现有车轮制动力(纵向力)也被包括在侧向控制力(侧向力)计算中。

h．停车灯开关信号-----当进行制动操作时，此信号就被确认，并由ESP逻辑部门通过两个接触开关(常开和常闭)进行评估 如果ASR控制模式正在进行的话．则此过程立即中断。在ESP控制期间，上述停车灯开关信号和制动压力传感器信号一起被进行处理。

i． 驻车制动开关信号-----如果从驻车制动开关发来一个信号，则不允许进入MSR控制模式。

j． ESP切断开关信号-----如果从ESP切断开关发来一个信号，则驱动力矩控制回路被切断，并且ESP故障警报灯常亮。

3 安全回路

安全回路的任务在于确认传感器的故障信号，以及控制模块和电气线路中的故障。在控制过程中，对充油泵和高压泵／回油泵的作用进行监控，所有电磁阀总是被监控着。如果有一个故障被确认，则系统被切断，并通过ESP指示灯发亮向驾驶员显示。故障代码被储存在控制单元中。

安全回路还不断地监控着蓄电池电压。如果电压达不到10．5 V，或者超过17．5 V，则系统也被切断，直到电压恢复到规定范围内为止。