電子穩定控制系統ESP：控制四輪必要的制動

ESP到底是什麼？

從它的名字來看，與其說ESP是一套系統，倒不如說它是一組程序。ESP以ABS制動防抱死系統為基礎，通過外圍的感測器收集方向盤的轉動角度、側向加速度等信息，這些信息經過微處理器加工，再由液壓調節器向車輪制動器發出制動指令，來實現對側滑的糾正。因此，ESP整合了ABS和TCS牽引力控制系統，不僅能防止車輪在制動時抱死和啟動時打滑，還能防止車輛側滑。此外，ESP還能以25次/秒的頻率對駕駛員的行駛意圖和實際行駛情況進行檢測，隨時待命對車輛的側滑進行控制，保證駕乘者的行車安全。

ESP負責恆時監控汽車的行駛狀態。在緊急閃避障礙物，或在過彎時出現轉向不足、轉向過度時，ESP都能幫助車輛克服偏離理想軌跡的傾向。實際上ESP是一套電腦程序，通過對從各感測器傳來的車輛行駛狀態信息進行分析，進而向ABS(剎車防抱死系統)、ASR(加速防滑裝置)發出糾偏指令，來幫助車輛維持動態平衡。其中最重要的信息由偏航率感測器提供，它負責測定汽車圍繞縱軸的旋轉運動(偏航率)。其它感測器負責記錄偏航角速度和橫向加速度。ESP的電腦會計算出保持車身穩定的理論數值，再比較由偏航率感測器和橫向加速度感測器所測得的數據，發出平衡、糾偏指令。 轉向不足，會產生向理想軌跡曲線外側的偏離傾向，而轉向過度則正好相反，向內側偏離。

具體的糾偏工作是這樣實現的；ESP通過ASR裝置牽制發動機的動力輸出，同時指揮ABS對各個車輪進行有目的的剎車，產生一個反偏航扭矩，將車輛帶回到所希望的軌跡曲線上來。比如轉向不足時，剎車力會作用在曲線內側的後輪上；而在嚴重轉向過度時會出現甩尾，這種傾向可以通過對曲線外側的前輪進行剎車得到糾正。

ESP對司機說「不」 汽車行業內80年代的熱門話題是ABS，90年代是牽引力控制裝置，而當前的熱門話題是電子穩定程序(簡稱ESP)。

一個晴朗的冬日，兩輛寶馬轎車拉開一段距離，沿著一條白雪覆蓋的山間公路，以中等車速駛過一連串下坡的彎道。第一輛車的司機儘管把轉向盤打得飛快，還是沒能躲過麻煩，車子一滑扎進了路旁的雪堆里。幾秒鐘後，另一輛寶馬轎車卻順利地通過了。它們之間的差別就在於第二輛車上裝了一套電子穩定程序。在不良路況下行車，有ESP就可以化險為夷，處變不驚；沒ESP就會危機四伏，保不齊什麼時候會出事。

ESP能夠通過自動地向一個或多個車輪施加制動力，甚至在某些情況下每秒進行150次制動，以把車子保持在司機所選定的車道內。目前它有3種類型：能自動向全體4個車輪獨立施加制動力的四通道或四輪系統；只能對兩個前輪獨立施加制動力的雙通道系統；能對兩個前輪獨立施加制動力而對後輪只能一同施加制動力的三通道系統。

ESP與ABS及牽引力控制系統共同工作，但跟它們不同的是它不需要司機對它進行操作，而是根據實際情況自己作出反應。裝上了ESP的汽車不再盲目服從司機，當司機讓它干蠢事時它會說「不」。例如，ESP能糾正司機的過度轉向和不足轉向。

比如：一輛汽車行駛在路滑的左彎道上，當過度轉向開始使得車子向右甩尾時，ESP的感測器感覺到了滑動，就迅速讓右前輪制動，使汽車產生順時針方向的轉矩，而將汽車保持在原來的車道內；當不足轉向使前輪駛離路面而喪失對地面的附著力時，四通道的ESP就讓左後輪制動，由此產生逆時針方向的轉矩使汽車回到正確路線上(如果車上裝的是雙通道的ESP，則會使左前輪制動)。

ESP對過度轉向和不足轉向感覺的靈敏度超過了世界上最優秀的賽車運動員。 如今，全世界有羅伯特?博世、電裝(Denso)、Continental Teves、德爾福、Aisin Seiki和TRW等6家汽車零部件供應商在生產ESP。博世公司去年銷售了約150萬套ESP，今年可望銷出210萬套；Continental Teves公司去年售出了約180萬套，2003年的訂貨量已達到340萬套。 ESP的工作以微型電腦的演算法為依據。微電腦對來自幾個感測器的信息進行評估。

雖然各個廠家所用的軟體不同，但它們的ESP都有下述硬體：

* 轉向感測器。它監測轉向盤旋轉的角度，幫助確定汽車行駛方向是否正確。

* 車輪感測器。它監測每個車輪的速度，確定車輪是否在打滑。

* 側滑感測器。它記錄汽車繞垂直軸線的運動，確定汽車是否在打滑。

* 橫向加速度感測器。它對轉彎時產生的離心力起反應，確定汽車是否在通過彎道時打滑。

這些感測器還向控制裝置提供汽車在任何瞬間的運行狀況信息。但ESP無法對抗物理學定律，如果汽車跑得太快，在某些情況下仍可能出事故。 其實ESP算不上是新事物，它已經在梅賽德斯—賓士和寶馬等品牌的車上用了幾年，雪佛蘭?考維特、某些凱迪拉克車型和日本豪華車也用了，現在它已普及到了北美一些比較便宜的車型。如奧茲莫比爾的Intrigue、福特?福克斯和許多輕型卡車上。它的價格已不昂貴，消費者只需為之花大約500美元。隨著產量的增加，價格會進一步降低。到目前為止歐洲是ESP最大的市場，而且將繼續保持幾年。

ESP的組成部件

ESP除用到了ABS和TCS的輪速感測器和液壓調節器之外，還包含了一個集成有側向加速感測器的橫擺角速度感測器和方向感測器，這兩隻感測器主要負責測量汽車圍繞其縱軸的迴轉運動和記錄駕駛員的轉向意圖。

①帶有ECU的液壓調節器：增加或減少車輪制動器中的制動壓力

②輪速感測器：測量車輪的即時轉速

③轉向角感測器：用於記錄駕駛員的轉向意圖

④橫擺角速度感測器和側向加速度感測器：測量汽車圍繞其縱軸的迴轉運動和離心力

⑤與發動機管理系統進行通訊的設備

ESP的工作方式

微處理器不斷比較實際工況和理想工況，一旦車輛表現出跑偏的趨勢，微處理器能迅速地進行干預。由於使用了邏輯運算以及專門為該車輛編製的數據，微處理器在不到1秒鐘的時間內就能給出必要的解決方案。它適時向制動器發出指令，使得每個車輪上的制動壓力都精準可靠，以達到糾正跑偏或側滑的效果。另外，從車輛動力學角度來說，當車輛的加速度達到臨界狀況時，ESP還能降低發動機的輸出扭矩來抑制跑偏或側滑。

ESP的實際作用：

1.行駛工況：在多變的路面上行駛

●沒有裝備ESP

①車輛跑偏(轉向不足)，即前輪向外偏離彎道，車輛失去控制。

②一旦駛入乾燥的瀝青路面，車輛就開始打滑。

●裝備有ESP

車輛表現出轉向不足的趨勢，即將跑偏，增加右後輪制動力的同時降低發動機輸出扭矩至車輛保持穩定。

2.行駛工況：避讓障礙物

●沒有裝備ESP

①緊急制動，猛打方向盤，車輛轉向不足。

②車輛繼續；中向障礙物，駕駛員反覆打方向盤，以求控制車輛，車輛避開障礙物。

③當駕駛員嘗試恢復正常行駛路線時，車輛產生側滑

●裝備有ESP

①緊急制動，猛打方向盤，車輛轉向不足。

②增加左後輪制動力車輛按照轉向意圖行駛。

③恢復正常的行駛路線，車輛有轉向過度的傾向上施加制動力至車輛保持穩定。

3.駕駛員轉彎過快

●沒有裝備ESP

①出現甩尾，企圖通過方向盤來調整方向輛側滑。

●裝備有ESP

①車輛有甩尾的傾向，自動在右前輪上施加制動力至車輛保持穩定。

②車輛有甩尾的傾向，自動在左前輪上施加制動力至車輛保持穩定。

ESP時刻監視著車輛的穩定性，始終對危險情況保持著高度的警惕，讓安全變得更為主動。不過，ESP非無所不能，只有駕駛員做出正確的判斷以及在輪胎和地面之間有起碼的附著力，ESP才能控制車輛保持穩定。因此，謹慎駕駛才是確保安全的最佳措施。

總結來說，ESP工作過程如下：

ESP分析：駕駛員通過對方向盤的操作，想向哪個方向行駛？

ESP檢測：車輛的行駛方向是什麼？

ESP干預：有針對性地對各個車輪實施制動。

ESP的工作方式

ESP不需要駕駛員人為開啟，從起動車輛開始，它就一直在工作。ESP是一種智能系統，這套系統的智能體現在可以不依賴駕駛員而獨立採取行動。它能每秒鐘檢查車輛的運動25次，通過對車輛運動足夠多的監測，可以分析出駕駛員想要往何處行駛以及車輛的實際行駛方向。因此它可以在駕駛員發現危險之前，就識別出危險的存在並採取行動。

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