什么是VDC和ESP功能?应该什么时候关闭汽车“VDC和ESP”功能?
一、什么是ESP
首先说明一下我们常说的ESP是博世的车辆稳定性控制系统的注册商标,全称是Electronic Stability Program,所以其他家零件厂商开发的车辆稳定性控制系统都不能叫ESP,采埃孚天合(TRW)的叫EBC,大陆(Continental)的叫MKC,各厂家的命名不同但是他们工作原理相同有一个共同的名字叫ESC(Electronic Stability Controller)。
ESC是以ABS(车辆防抱死系统)为基础发展起来的,主要是在大侧向加速度、大侧偏角的极限工况下工作,对于刚才所说的极限工况可能大家不太了解,大家可以看一下下面这个视频有一个初步的了解。
大家先通过这个视频对极限工况有个大致了解,后面会详细说明其工作原理。
二、动力学模型分析
在对ESC进行理论研究时通常需要建立整车模型,由于线性2自由度动力学模型表达简单,
且包含了车身质量、前后轴侧偏刚度、轴距等反映侧向运动最重要的几个量,因此被广泛作为ESC系统的期望值计算模型。
二自由度汽车受到的外力与绕质心的外力矩,外力、外力矩与汽车运动参数的关系。得到的汽车运动微分方程式为:
这个方程虽然简单,但却包含反映了汽车曲线运动最基本的特征。理想的横摆角速度和质心侧偏角计算如下:
理想横摆角速度应满足如下条件:
对于质心侧偏角,通过质心侧偏角和质心侧偏角速度构建质心侧偏角的稳定区域。
上面推导的横摆角速度和质心侧偏角稳定区域是汽车行驶时的理想状态。当汽车失稳时,汽车的运动状态与理想的横摆角度、质心侧偏角有较大的偏差,这个时候在汽车上施加额外的横摆力矩力矩△M来实施稳定性控制,使其实际状态逼近理想状态。
ESC就是根据这个原理通过两种干预方法改善驾驶行为:一种是通过制动系统对单轮施加制动产生与汽车转向运动方向相同或相反的横摆力矩,另一种是调节发动机输出力矩使前后轴的侧向力发生变化,从而改善操纵稳定性。
三、ESC组成和工作原理
还是先从整个制动系统讲起,整车的制动系统由两部分组成:机械制动系统和电子辅助制动系统(即ESC),机械制动系统就是传统的机械液压装置如自动踏板、制动主缸、制动
管路、制动卡钳、制动盘等。电子辅助制动系统主要有ESC、轮速传感器、ESC指示灯等部分组成。
下面继续介绍ESC,其实它是一个很复杂的装置,它内部有电控单元、电磁阀、直流电机、活塞泵、压力传感器,它把控制电路和液压回路调节机构封装在一起。
不要小瞧这个东西,车身稳定控制系统技术被国外几家顶级零件厂商垄断,大名鼎鼎的博世就是靠这个ABS/ESP起家,成为世界排名第一的汽车零部件厂商。
ESC经过多年的发展具有ABS(防抱死系统)、ASR(驱动防滑系统)和VDC(车辆动力学控制)三项主要功能,还有一堆其他小功能如HBA(液压制动力辅助)、HHC(上坡辅助)、TPM(胎压监测)等。下面就介绍一下他的主要功能。
ABS-防抱死系统
汽车漂移原理新手在遇到突发情况需要踩刹车时,往往是一脚踩到底,电台或电视汽车节目上的老司机往往告诉你这样刹不住车反而会有翻车甩尾的危险,正确的姿势应该是踩-松-再踩-再松,为什么会这样呢?我们要从轮胎特性说起。
中学物理学到摩擦分为三类:静摩擦、滚动摩擦和滑动摩擦,在相同的条件下滚动摩擦力小于滑动摩擦力,这同样适用于轮胎。根据轮胎特性曲线,发现轮胎打滑量在20%左右时,轮胎的滑动摩擦系数可以达到最大,同时侧向力系数也比较大。我们知道滑动摩擦系数比较大那么轮胎可以提供制动力就比较大,制动距离可以缩短。同时侧向力系数有什么用呢?侧向力系数越大轮胎保持转向、防止侧滑甩尾的能力就比较大。
刚才已经知道只要把轮胎打滑量控制在20%附近那么一方面可以减少制动距离,同时防止
甩尾保持转向能力,通过ESC如何实现呢?
也就是驾驶员踩刹车踏板1制动,经真空助力泵2助力调节制动液压主缸3压力,此时制动压力上升,ABS控制器通过轮速传感器5实时计算滑移率,将实际滑移率和目标滑移率进行对比闭环调节四个轮缸4轮端制动压力使各个车轮达到最大的附着力。
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