博世第九代ESP安全技术解析

作者:本网编辑 文章来源:博世底盘控制系统 发布时间:2011-08-22
分享到


图1 ESP的功能已远远超过防侧滑这一基本功能,为车辆带来更高的安全控制

在最新统计中,关于消费者在预计购买汽车时,首先关注的问题是什么?在价格、安全、外观、动力和售后等几个选项中,选择关注安全的比例高达60%以上。由此可见,消费者已经将汽车的安全性能放在了一个非常重要的位置。ESP的问世及不断升级为汽车提供更多的安全保障。

安全问题一直是汽车这一特殊商品的一个重要组成部分,越来越受到广大消费者的重视。如今的电子安全系统在驾驶安全领域展开了新的一页。经过多年的成功开发,诸如安全带和安全气囊之类的被动安全系统已达到相当高的水平,而帮助驾驶员避免撞车的技术即主动安全技术也正变得越来越重要。

作为汽车安全技术领域的领导者,博世一直致力于满足包括中国在内的全球市场对汽车安全技术日益增长的需求。过去的几十年来,博世将多项主动安全技术在全球首次量产并投放市场,于1978年推出防抱死制动系统ABS,1986年推出牵引力控制系统TCS,并在1995年推出电子稳定程序ESP。

ESP被不同的汽车生产商赋予不同的名称,诸如电子稳定控制(ESC)、动态稳定控制(DSC)、汽车动态控制(VDC)、汽车稳定控制(VSC)和汽车稳定性辅助(VSA)。不论名字如何,ESP的功能和操作、以及其所提供的驾驶安全都是一样的。

ESP对于提高道路安全的作用已经得到了欧洲、澳大利亚和北美各国政府的一致认可,并将在未来的几年通过立法并进行强制安装。安全是中国购车者的首要考虑因素。因此,在中国政府、OEM厂家和供应商的共同努力下,ESP也必将在中国得到迅速的普及,而道路安全性也会因此获得大幅提升。

主动安全系统的革命性变化

目前,所有主动安全系统都是在1978年投入市场的防抱死制动系统ABS的基础上发展而成的,ESP于1995年投入市场,它能够在危急时刻帮助驾驶员保持对车辆的控制。ESP整合了ABS和TCS的功能,并且增加横摆转矩控制——防侧滑的功能。在紧急操控,如快速转向、反向转向、紧急变道和紧急避让等危急情况下,它能够帮助驾驶者保持对车辆的控制。

ESP时刻待命,每秒25次地监测微处理器,比较驾驶者的转向意图是否与车辆实际行驶的方向一致。如果车辆向不同的方向行进——转向不足或者转向过度——ESP能够监测出危急的情况并立即做出反应。为了实现以上功能,ESP利用车辆制动系统来操控车辆回到正确的轨道。精确的制动力直接作用于单个车轮,比如反向转向不足时的内后轮,或者转向过度时的外前轮。这些选择性的制动干涉产生所需要的反作用力,车辆就可以按照驾驶者的意图做出反应。为了实现最优的行驶稳定性,ESP不但能够干涉制动,而且能够直接作用于发动机以加速驱动车轮。ESP充分降低了操控过程的复杂性,并降低了对驾驶者的需求。

满足全方位安全需求的新一代制动控制系统

2010年,博世第九代制动控制系统投入量产。相比第八代系统,博世的工程师们成功地将第九代的质量和体积减少最高达30%。该制动控制系统成为市场上最小及最轻的系统:最紧凑的ABS质量仅为1.1 kg,而最轻的ESP也仅为1.6kg。拥有模块化设计的新一代产品将为所有的车型提供理想的解决方案——无论是紧凑型车辆、豪华型车辆,还是轻型商用车。全球汽车制造业和各国政府都致力于使主动安全系统成为每辆车的标准配置。凭借成本优化的设计,为这项努力提供支持。从而能够极大减少严重事故的数量。

ESP增值功能

ESP最基本的功能是防止侧滑。然而ESP产品系列提供的可能性远远超出了其基本功能。制动力能够独立于制动踏板而建立,这意味着软件能够执行新的增值功能。驾驶员能够直接感受到安全性、操控性和车辆动态性能的提高。目前博世已实现的增值功能主要有6类:制动和助力辅助功能;特殊稳定支持功能;驻车和车速控制功能;周围环境传感器的辅助;特殊的转矩控制;监视和信息。


图2 博世第九代ESP系统

以驻坡控制HHC为例,在斜坡上,带有加速度传感器的HHC能够识别斜坡,当驾驶员释放制动踏板时,它能使车辆保持静止大约2s,防止车辆在斜坡上起步时意外后退。

ESP增强道路的安全性

车辆失控或侧滑,已经被证实是碰撞前期主要的危险因素。一项关于碰撞侧滑事故的国际性对比毫无疑问地证实:至少20%的致伤的交通事故和40%的致命的交通事故,都是由碰撞前期车辆的侧滑引起的。例如,一项德国深度交通事故的研究(GIDAS)的数据表明:交通事故中由侧滑引起的严重伤害比率高达48%。

在许多国家,ESP在车辆上的广泛使用已经允许评估它在真实碰撞中的效果。评估ESP有效性的研究已经在日本、德国、瑞典、法国、英国、美国和澳大利亚进行过。所有这些研究使用了不同的方法和不同类型的汽车,包括轿车和SUV,但都确认了ESP的益处。许多早期数据的研究在更多数据的支持下再次被证实,并且更多精确的分析使人们对一系列条件下ESP的有效性有了更详细的理解。毫无疑问,ESP在降低单车车辆(轿车和SUV)事故上高度有效。诸多研究表明,ESP能够减少最高达80%的侧滑事故。在欧盟,如果所有的车辆都配备ESP,每年能够避免4000人死亡及100000人受伤!

全球和中国市场的发展

20世纪90年代中期,欧洲的汽车生产商最先开始给车辆装配ESP。虽然ESP最先只是作为高价位、豪华车辆的选装配置,但几年内一些高端的汽车生产商开始将其作为各种车型的标准配置。从那时起,ESP的装配率在全球都有稳定提高。事实上,全球市场数据显示,目前国际市场对车辆安全提出了更高的标准,特别是从ABS到ESP的装配升级。2008年,全球的ESP装配率达到33%。到2012年,预计全球所有乘用车及轻型商用车(LCV)中约50%都将装配ESP。当今,在欧洲和美国,每两辆新乘用车和轻型商用车中就有一辆装配了ESP。

ESP和ABS给驾驶者带来的好处日益得到广泛认可,一些国家已强制装配ESP和ABS。美国、欧盟、澳大利亚、加拿大和俄罗斯等国家已通过立法规定,未来几年所有新注册车辆都必须强制装配ESP;日本和韩国也正在ESP的立法建议中。2009年,巴西和阿根廷通过法规,至2014年,所有车辆必须装配ABS和前安全气囊。澳大利亚新车评估体系(ANCAP)和欧洲新车评估体系(EuroNCAP)也规定,只有将ESP作为标准配置的车型,才有可能获得最高五星的安全评定。

在中国,随着公路里程和第一次拥有车辆的车主数量的快速增长,对先进的安全系统的要求也在增长。在过去的几年中,装配了ESP的车辆数量有显著增加。

ESP包括部件

带电子控制单元(ECU)的液压单元

液压单元有输入和输出电磁阀来调节作用于各车轮制动器的制动压力。除了具有系统控制功能外,集成的ECU还具备系统所有电气和电子的控制职能。发动机舱内的液压单元位于制动主缸与制动轮缸之间,这样液压管路到制动主缸与制动轮缸的距离就可以变得更短。

转向角传感器

转向角传感器的任务是判定转向角度,帮助确定车辆测量转向轮的位置。这一数据与车辆速度、理想的制动压力或者加速器的位置结合起来能够计算出驾驶者的目标动作。

轮速传感器

ECU根据来自轮速传感器的信号计算车轮的转速。有两种不同工作原理的传感器:被动式(感应)和主动式(霍尔)速度传感器。主动式传感器正在变得越来越普及。它们应用磁场对轮速进行非接触式检测,同时还具备识别车轮旋转方向和停转的能力。

横摆角速度传感器和侧向加速度传感器

横摆角速度传感器记录车轮绕垂直轴线的横向运动。结合来自集成在一起的侧向加速度传感器的信息,车辆的状态及其是否与驾驶者的意图一致可以得到判定。

与发动机管理系统的通信

数据总成实现了ESP控制单元和发动机控制单元的交流。这样的话,如果驾驶员在特定驾驶状况中加速过猛,发动机转矩就能降低。同样地,这也可以补偿发动机拖滞转矩造成的打滑。

收藏
赞一下
0