汽车ESP

汽车ESP（精选4篇）

汽车ESP 篇1

随着我国人民经济水平的提高,我国的汽车销量也迅速增长至全球首位,而随之而来的车辆安全、环保等问题却日益凸显。据有关部门统计,在2015年全球发生的交通事故中,车辆在弯道或易滑路面的转向失控是造成车辆失控导致交通事故的重要原因之一。ESP车身电子稳定系统的提出对于缓解车辆侧滑事故起到了很重要的主动安全预防作用,其可以很好地提高车辆在转弯时的稳定性,减少车辆由于转向不足或者转向过大引起的交通事故。然而,目前国内外对ESP控制监测的车辆状态参数主要来源与车载传感器数据,某些传感器测量不精确或者无法测量数据(如横摆角速度ωr与质心侧偏角β),极大地限制了中低档车辆ESP控制系统的控制效果。因此研究出一种估算车辆运行中的横摆角速度ωr与质心侧偏角β的方法,对于提升ESP车身电子稳定系统的应用具有非常重要的研究意义。本文基于前人的研究基础采用软测量技术,采用卡尔曼滤波算法建立汽车动力学模型与状态方程估计出汽车运动过程中的状态参数,估计出汽车运行中的横摆角速度ωr与质心侧偏角β,并通过对比Matlab中建立的整车仿真模型,验证了算法的有效性。

1 系统关键技术简介

1.1 ESP车身电子稳定系统

ESP是一种稳定车身的控制系统,其组成由ESP电子控制单元、转速传感器、方向盘传感器、摇摆运动感应器与发动机ECU组成。目前国外很多汽车公司都开发出了自己的车身电子稳定系统,不同厂家命名不同,但其功能大体一致,均可实现车辆在紧急操控、路面结冰等特殊行驶条件下的稳定行驶。ESP主要可用于调整汽车转向控制,它具有监测车辆状态预防在突发状况时,驾驶人误操作而造成车辆转向失控的情况。根据有关数据表明,不同型号的车辆装上EPS系统之后都会相应地减少碰撞率,其中SUV车型可减少70%左右的碰撞事故。ESP系统的工作流程为:车载转速转角传感器将车辆的转速、转角信号传递给ESP控制单元,ESP根据传送的信号识别出车辆的转向信息,结合车辆侧向加速传感器与横摆角传感器传递的信号识别出车辆的行驶情况,ESP系统对于车辆的转向具有重要作用,特别对于转向不足与转向过度的情况,系统会根据车辆转向不足或过度的具体情况,向车辆的制动系统发出不同信号,产生不同的制动力,以防止车辆因转向原因出现事故,维持车辆行驶的安全性与稳定性。ESP控制系统对于车辆转向情况的控制图如图1所示。

1.2 基于状态估计的软测量技术

软测量技术是一种基于数学建模与系统辨识的间接测量方法,其主要通过建立系统数学模型对变量进行估计计算,软测量技术是一种智能测量方法,通常人们根据参数的容易获取程度,将易于获得的变量参数称为辅助型参数,将不容易直接获得的参数称为主导型参数。主导型参数往往根据辅助型参数构造的数学模型,通过数学推算获得。软测量技术参数识别原理图如图2所示。

在图2中,辅助型参数与主导型参数之间的变量关系可以用以下关系式表示为:

软测量技术发展至今已有很多应用到实际中的实例,针对不同的工程对象往往有不同的软测量方法,目前应用较广泛的软测量技术有:基于机理分析的软测量技术;基于状态估计的软测量技术;基于神经网络、遗传算法等智能算法的软测量技术;基于回归分析的软测量技术。本文将着重分析基于状态估计的软测量技术。

1.2.1状态估计测量方法

基于状态估计的软测量技术以系统的状态空间表达式为估计模型,根据状态方程通过状态估计方法或状态观测方法对系统参数进行估计计算。首先,建立系统离散数学模型,设已知参数或辅助型参数为x(t),对应离散方程时间序列为{X(n T)};相应待测变量为y(t),对应离散方程时间序列为{Y(n T)},系统参数测量问题则转化为通过时间序列为{X(n T)}推导时间序列为{Y(n T)}最优解的数学问题。常采用的状态估计数学模型为:

其中,x为状态参数,y为观测参数,θ为辅助参数,u为输入参数,v、w为噪声参数;A、B、C、Cθ为系统系数矩阵。

系统参数估计过程为:状态初值x(t)借助辅助参数θ获得估计值,并最终获得观测值y的估计值。

2 车辆模型状态估计方法

2.1 卡尔曼滤波算法

卡尔曼滤波算法是一种典型的基于状态参数的软测量方法。它是一种对离散信号进行线性滤波的递推,进而获得最优解的方法,其主要特点为:1)是一种适用于求解多维随机问题的递推算法;2)可对所有信号进行处理并由系统状态方程描述参数变化情况;3)可利用系统现实存在的白噪声与测量噪声特性估计被观测参数;4)离散型滤波算法可通过计算机仿真实现。

卡尔曼滤波算法大多用于线性系统,而车辆的行驶过程、电机转轴过程均为典型的线性系统,建立上述过程的数学模型后,通过系统离散化即可建立系统状态方程与观测方程。

卡尔曼算法在状态方程中体现的滤波过程为:

设车辆行驶过程中初始状态方程与观测方程为:

状态下一步预测方程为:

估计状态方程为:

滤波增益矩阵为:

估计均方差为:

算法的状态滤波框图,如图3所示。

2.2 车辆二自由度转向状态估计模型

由于我们在分析汽车运动模型时,通常设定其沿x轴运动的速度是恒定的,因此汽车做平面运动时即可等效为类似于摩托车的二自由度模型。这里的二自由度常包括沿y轴方向的侧向运动与沿z轴方向的摆动转动的参数。车辆的二自由度模型如图4所示。

根据图4可以建立汽车的二自由度微分方程,但是还需要假设以下条件:

车辆的驱动力比较小,地面对轮胎特性的影响可以忽略;

可忽略汽车运动过程中的空气阻力;

可忽略车辆负载大小对于轮胎特性与轮胎回正能力的影响;

设轮胎特性保持在线性范围内;

根据车辆二自由度的微分方程可推导出车辆前轮转角δ与质心偏角β的值分别为:;进而推导出车辆行驶过程中横摆角速度ωr与质心侧偏角β的状态方程为:

3 系统仿真

根据式(8)在MATLAB软件中搭建离散系统模型并在AMEsim环境中模拟车辆行驶过程,将车辆的车速信号v、方向转角信号dta、侧向加速度信号ay传递给simulink模块,在simulink中建立的仿真结构图如图5所示。

系统各参数的意义如表1所示。

设车辆速度为60km/h,输入车辆运行过程中方向盘转角δsw、车速v以及侧向加速度ay的值后,估计系统在阶跃输入下横摆角速度ωr与质心侧偏角β的变化曲线分别如图6、图7所示。

4 结论

本文分析了ESP车身电子稳定系统的工作原理与应用现状,针对当前ESP系统无法准确测量车辆运动过程中的横摆角速度ωr与质心侧偏角β的情况,提出来软测量技术测量上述参数的方法,通过建立汽车二自由度状态方程,利用卡尔曼滤波算法估计β与β的值。最后结合AMEsim环境与MATLAB软件完成了系统模型的搭建,并针对车辆运行过程进行了仿真,获得了ωr与β的估计值变化曲线。

参考文献

[1]孟爱红,王治中,宋健等.汽车ESP液压控制单元关键部件建模与系统仿真[J].农业机械学报,2013,(2):22-26.

[2]李以农,谢敏松,米林.基于AMESim的汽车ESP液压系统建模[J].计算机辅助工程,2010,(2):68-71.

[3]张勇,李鑫,欧健.汽车ESP系统的控制策略及硬件在环仿真[J].西南师范大学学报,2012,(9):58-61.

[4]马春卉,吴志林,王良模等.汽车ESP系统的建模和控制方法[J].南京理工大学学报,2010,(1):111-113.

[5]付燕荣,王国业,关志伟等.汽车ABS/ASR/ESP集成控制策略研究[J].机械制造与设计工程,2014,(2):76-79.

汽车ESP 篇2

一、专业用途英语和通用英语的区别

专业用途英语指的是与某些特定行业、学科及科目相关的英语, 包含两个特点: (1) 学习者必须具备一定的英语能力, 达到学习专业学科所需要的水平; (2) 学习者有特定的学科或行业需求, 即学习者学习专业英语的目的是学习某一行业或学科的英语知识和技能, 内容包含专业化的知识, 并且前提是以通用英语为学习基础。

通用英语 (English for General Purpose) 即综合英语, 是学校里的语言课程, 学习者把英语看做一种语言知识和技能, 要掌握英语的听、说、读、写、译五种技能, 通过学习通用英语, 能够顺利通过一些语言技能考试。或者把它作为一种交流工具, 在对外交流日益频繁的社会中更好地进行日常交际。

二、ESP教学理念

1.ESP教学和EGP教学理念的区别

ESP教学理念和EGP有很大的不同。EGP教学是讲解英语语言的普遍现象, 训练学生的基础语言技能, 帮助学习者认识并掌握英语语言的普遍性。而ESP专业英语是学生在修完通用英语后开设的课程, 根据不同的学习目的、不同的学习阶段确定教学方式, 最终目标是培养学生在特定工作环境中运用英语进行交际的能力。因此它的教学理念与一般的教学概念不同。

2.ESP教学理念的特点

(1) 与通用英语相比, ESP具有明显的行业性和使用性, 因此在教学中, 往往要针对学生的实际需求, 注重培养学生在实际工作中的语言工作能力。教学中不仅包括英语语言技能的训练, 还要学习专业化的知识、行业的内在知识体系, 使语言技能训练和专业知识学习相结合。

(2) 教师要注重语法、词语意义及句法结构的讲解 , 从语义语法修辞和语篇角度, 探讨与分析英语各种功能的特殊性和规律性, 帮助学习者逐步具备以英语为媒介进行某种专业学科交流的能力。不同专业内容的语言材料有不同的语言表达方式和语言特点, 有专业的词汇、语法、句法模式。

(3) ESP教学中由传统的以教师为中心变为以学生为中心。学生的个人需求和学习动机在学习中起到重要作用。通过ESP学习, 学生既学习了专业知识, 又提高了英语水平。

(4) ESP不应该被称为一种特殊的学习或教学法, 它不包含某一特定的教材, 事实上, 它是一种探讨各种满足学习者需求的语言教学和语言学习的方法。教师在教学中不再仅仅是解释几个重点难句, 解释几个词句的用法, 而是通过整篇文章了解一种知识、一个道理, 带有学习某种专业的目的, 在这个过程中, 学习了语言。语言教学只是一个辅助过程。

(5) 国外的ESP教学以学习技能为主要的教学训练内容, 教师在教学实践中要注重使用综合技能和分项技能并列的训练方法。中国大学的英语教学倾向于重知识轻能力。ESP教学应该围绕学科知识进行, 而不是围绕语言的形式、功能、情景或语言技能展;不应该局限于句子层面的单位, 而是语义完整连贯的语篇。

(6) 阅读是专业英语语言输入的重要途径, 只有当学生有了足够的可理解的语言输入, 才可能有语言的输出。大量的阅读可以提高学习的语言能力和专业学科知识水平, 帮助学习扩大词汇量, 在使用语法和拼写上更准确, 还可以提高听说能力。

(7) ESP教学提倡学生合作性学习, 要求学生一起学习、分担责任, 才能完成任务。如小组讨论、辩论、双人讨论, 教师在参与过程中起到组织者、引导者、顾问、评估者的作用。另外, 要注重加大学生的语言输出, 如回答问题、翻译、口头演讲等。

三、汽车专业英语的教学

随着我国国民生活水平的提高, 汽车产业蓬勃发展, 进口车辆不断增加, 越来越多的汽车使用手册、维修资料、检测设备及汽车零部件都采用英文说明书, 高校汽车专业的学生会接触大量的汽车英语方面的资料。因此, 汽车英语教学得到了各高校的重视。

1.汽车专业英语教学目前存在的问题

作为一门新兴的课程, 目前汽车专业英语教学存在以下问题:

(1) 教学方式枯燥单一。教师在教学中基本上采用的是阅读和翻译原文的方法, 容易把重点放在单词学习和逐句翻译的训练上。

(2) 教学内容缺乏实训教学。汽车专业是对实训实践能力要求很高的专业, 专业英语的教学应该引入实践性教学内容。

(3) 学生英语水平较差 , 对英语学习兴趣不高 , 因此教师很难用全英语授课。

(4) 教学内容单调乏味 , 没有创新 , 教学文章几乎都是介绍汽车各个零部件专业知识的科技文。

因此, 汽车英语教师必须结合自己的特点, 总结出自己独特的一套教学模式和方法, 使汽车专业学生能够从中学到相关语言技能和专业知识, 增强岗位职业能力。

2.ESP在汽车专业英语中的运用

(1) 在教学中 , 教师应着重于整篇文章的理解 , 而不是单纯的句子理解。例如对照专业课上所学的相应基本原理和方法, 从文章段落上领会该原理和方法在英语中的表达方法、描述手段及内容的异同之处。

(2) 加强学生对专业词汇的记忆。有不少词汇在通用英语里和汽车英语里有不同的解释, 学生要学会积累总结词汇的记忆方法。如“bearing”在通用英语里表示“忍受”, 而在汽车英语里则表示“轴承”的意思;又如“leading shoe”在通用英语里很难有明确的意思, 而在汽车英语里则表示“领蹄”的意思。因此, 要求学生首先熟悉专业词汇, 然后进行对比、理解和记忆。

(3) 教学中要激发学生的学习兴趣, 以学生为中心。要保持轻松愉快的教学氛围, 让学生在课堂上畅所欲言, 因此要尽可能采用多媒体教学。比如使用大量的汽车零部件实物、图片资料、录像幻灯片进行讲解, 使学生能够直观地感受汽车零部件及其位置, 从而加强学生记忆, 达到事半功倍的效果。这样既提高了学生的学习热情, 又增强了课堂教学效果。如在讲解活塞运动时, 播放活塞运动的录像, 可以使学生更好地理解课文。

(4) 教材内容的改编、创新。在教学过程中 , 教师不能局限于教材本身的内容, 而应该以教材为基础, 融入、穿插一些课外内容, 如全球品牌汽车的中英文对照, 全球品牌汽车的图片收集, 汽车标志的收集和学习, 进口汽车的英文说明书的翻译, 等等, 既拓宽了学生课外知识面, 又进一步接触了实践性内容。

(5) 提倡合作学习, 促进学生的共同进步。在学习过程中, 教师应鼓励学生积极参与活动。如让学生对照专业知识, 用英文在专业原理的绘图片上进行英文注解, 并进行互相批改。又如让学生背诵汽车的常用符号 (SymbolsusedbyCar) , 互相提问并打分, 胜者获得奖励。这样可以提高学生的学习兴趣。

(6) 加强专业师资队伍的建设。很多大学英语教师需要学习汽车专业知识, 汽车专业教师要加强英语方面的学习与培训。因此, 汽车专业教师和英语教师之间存在较强的互补性, 应该加强相互之间的交流与学习, 从深度和广度上研究自己要讲授的课程, 从而使汽车专业英语更具特色。

四、结语

在如今汽车工业蓬勃发展的社会中, 汽车专业英语作为一门ESP, 它的重要作用逐渐凸显, 只有通过不断的研究和学习, 才能找到适合自己的独特的教学方法, 从而取得更好的教学成果。

参考文献

[1]袁晓晖.汽车专业英语教学研究与探讨.校园英语 (教研版) , 2012 (04) .

[2]王海林.汽车专业英语, 机械工业出版社, 2008, 7.

汽车ESP 篇3

1 图式理论教学法的内容

早在康德的某个哲学著作之中就已经出现了图式一词, 后经不断的发展和演变, 由著名的教育学家鲁梅尔哈特 (Rumelhart) 正式提出这一理论。这个理论的基础认为, 大脑为了方便信息的存储和理解, 将固有的事物与新出现的事物, 通过一定的有机组织从而形成的一种表达知识的形式, 也是将知识进行相互之间连接, 最终构成一个完整具体的信息体系, 此为图式的意义。图式理论认为, 学生在学习汽车英语之前大脑内并不是没有任何信息知识的, 而是在其他的专业学科内, 学生已经接触了有关于汽车专业的各项内容, 有了相应的知识储备, 并且在大脑中构建了一个相应的知识体系, 也就是上文所提到的“图式”。在汽车英语的学习中, 英语教师只需要将ESP汽车英语的内容依次灌输到学生已有的整个“图式”之中, 使学生将固有的知识体系, 以英文的语言形式进行新的知识整合, 最终顺利地将自己的知识体系“运行”起来。因此, 在学生学习ESP汽车英语之前, 教师为了降低课堂的枯燥程度, 提升学生的学习兴趣, 为学生做好充分的图式搭建是十分必要的。

2 图示理论教学法在ESP汽车英语阅读教学中的应用

文章以汽车引擎作为例子, 详细地讲解图式理论教学法在ESP汽车英语阅读中的应用。汽车引擎作为汽车的动力组成, 是汽车最重要的组成部分之一。因此, 在学习汽车专业的过程中, 汽车引擎的相关知识也相对重要。不仅如此, 在汽车英语的学习之中, 引擎部分的学习也会被列为汽车英语学习的开端, 由于其内容复杂, 所要学习的词汇量巨大, 句子形式也较为专业化, 所以相对枯燥, 从而导致了本来对汽车英语抱有兴趣的学生感受到了学习难度, 最终失去学习信心。为此, 笔者拟定了相关的学习任务和课堂内容。

2.1 确定广泛的阅读任务

在教师对汽车英语进行简单的介绍和整体的概述之后, 教师应为学生布置一个广泛的阅读任务。例如, 要求学生对组成汽车引擎的各种小部件名称的英文进行了解和记忆, 配合书中的插图以及专业学习之中的知识原理, 初步对汽车引擎各个部分所起到的作用以及工作的原理进行了解。

2.2 为学生分配阅读前的任务

在学生进行阅读理解之前, 将学生分成若干个小组, 以小组为单位进行PPT的制作和讲解, 从而使学生积极地参与到课堂之中。在课堂讲解中, 教师可以将引擎的相关知识分为4个模块, 由4个小组分别进行讲解和分析。一组负责引擎的构造部分以及引擎各组成部分所需要执行的功能;一组负责阐述为汽车提供动力的四大冲程的工作过程;一组负责讲述气缸的运行时经由什么原理以及气缸的具体组成构造;最后一组负责进行曲柄连杆的具体讲解, 以及活塞是如何进行做功的。

这一部分的学习要求全班同学都参与进去, 同时也是对过去相关知识学习的复习, 这种复习既能够将学生学习过的知识系统化, 还能够使学生对课堂学习的内容进行积极的参与, 提高学生学习汽车英语的兴趣, 为接下来的阅读理解课堂以及图式的构建奠定一个坚实的基础。

2.3 分配阅读子任务并进行成果分享

4个小组在分配阅读子任务的时候要进行与之前讲解的内容不相同的另外一个专题的讲解和介绍。在这一个环节之中, 4个小组要选出一位代表, 以这位代表为首, 将教材的内容进行精细的划分和简化, 用简单的英文语句向同学们讲述本组阅读子任务中所学习的内容, 其中包括机械的具体构造以及机械运行的各项原理等。将本组学习的内容重点和知识难点划分出来, 将阅读的中心句子, 以及在阅读中遇到的难以理解的句子全部划分出来, 在同学之间进行知识的分享和讨论。

2.4 针对阅读子任务进行难点讲解

机械的英语阅读内容存在一定的枯燥性和乏味性, 在这样的阅读条件下学生容易提不起兴趣, 最终导致学生的学习积极性消磨殆尽。因此, 教师在要求学生精读阅读内容之外还要对小组分配的子任务进行详细的重难点解析。除了重点和难点的讲解之外, 鼓励学生多做课外的自习。在讲解的过程中, 教师要注意从这个英语单词的构造角度进行讲解, 通常情况下, 汽车英语中所需要的单词是一些多词合成的英语单词, 也可能是对某些单词进行缩减和省略的英语单词。教师可以对组合单词进行拆分, 例如tailpipe (排气尾管) 一词, 前半部的tail为尾部的意思, 后半部的pipe为管子的意思, 结合在一起成为了汽车中的专业用语, 排气尾管。经过这样的拆分讲解, 学生能够更加灵活地对单词进行记忆和理解。此外, 关于句子的讲解, 教师应该更加注意, 将ESP汽车英语的英语课文与公共英语的英语课文进行整体的区分, 为学生构建一个具有独特语体特征的科技英语学习体系。这对培养学生的翻译能力和学生的英文写作能力都有一定的帮助。

2.5 对阅读成果进行检验和评价

教师需要检验的内容不仅要有英语和汉语之间句型的相互翻译, 还有关于汽车知识的专业选择和专业判断的能力。在课堂上, 教师要求各小组对阅读内容和教师重点讲解的部分要做出充分的理解, 能够及时地处理好长句子和难句子的学习任务。需要小组进行精读的阅读内容可以分发给小组成员, 使小组成员在互相的讨论之中学习完成, 并且为其安排相应的课后作业, 通过上交作业的形式来检验学生对知识内容的学习程度。并且要求学生扩大自己的单词储备量, 了解更多关于汽车专业的英语单词, 并进行理解和背诵, 以便日后在阅读理解中的使用。

此外, 教师还要对学生的作业情况进行及时的反馈, 除了了解学生的学习情况, 还要对学生做出相应的评价, 对学习好的学生进行鼓励, 对学习落后的同学进行帮助, 避免学生在学习中失去信心和兴趣, 培养学生学习ESP汽车英语正确和积极的心态。

3 结语

伴随着我国科学事业和生产技术的进步, 我国对专业人才的要求越来越高, 除了需要其具有一定的专业素质之外, 对人才的英语技能也极其重视。为了更好地培养学生ESP汽车英语阅读的能力, 采用图式理论教学法是十分必要的。

摘要：图式理论能够帮助人们快速的组织和记忆, 这在英语的学习中有极大的帮助和作用。ESP汽车英语的学习具有一定的专业性, 因此更加具有难度。为了快捷有效地理解和学习ESP汽车英语, 在ESP汽车英语阅读课堂中运用图式理论是必不可少的。

关键词：图式理论,ESP,英语阅读

参考文献

[1]李峡.图式理论在ESP汽车英语阅读课堂中的运用[J].考试周刊, 2013 (12) :78-79.

[2]颉利桃.高中英语阅读教学中运用图式理论的实验研究[D].呼和浩特:内蒙古师范大学, 2013.

ESP系统解析 篇4

ESP系统是汽车主动安全措施的巨大突破, 它通过控制事故发生的可能性来实现安全行车, 使汽车在极其恶劣的行车环境中确保行驶的稳定性和安全性。

1 ES P的组成

ESP在ABS和ASR各种传感器的基础上, 增加了汽车转向行驶时横摆率传感器、车身翻转角速度传感器、侧加速度传感器、制动总泵中的液压力传感器和转向盘转角传感器等。其中最重要的是车身翻转角速度传感器, 这种车用传感器是航天飞机和空间飞行器上使用的旋转角速度传感器的类似产品。车身翻转角速度传感器就像一个罗盘, 适时地监控汽车行驶的准确姿态, 监控汽车每个可能的翻转运动角速度。其他传感器则分别监控汽车的行驶速度和各车轮的速度差, 监控转向盘的转动角度和汽车的水平侧向加速度, 当制动发生时则监控制动力的大小和各车轮制动力的分配情况。

ESP系统包括车距控制、防驾驶员困倦、限速识别、并线警告、停车入位、夜视仪, 周围环境识别、综合稳定控制和制动助力 (BAS) 9项控制功能。通过综合应用9种智能主动安全技术, ESP可将驾驶员对车辆失去控制的危险性降低80%左右。

ESP智能化随车微机控制系统, 通过各种传感器, 随时监测车辆的行驶状态和驾驶员的驾驶意图, 及时向执行机构发出各种指令, 以确保汽车在制动、加速、转向等状况下的行驶稳定性。

图1是汽车电子稳定系统ESP的各种传感器及电子稳定系统ECU在轿车上的安装, 其ECU中配置了两台56k B内存的微机。ESP系统利用这两台微机和各种传感器信号不间断地监控车内电子模块、系统的工作状态和汽车的行驶姿势, 比如, 速度传感器每相隔20ms就会自检一次。ESP系统还通过车内电子模块之间的信号交流通信网络, 充分利用防抱死制动系统ABS、制动助力系统BAS和驱动防滑控制系统ASR等的先进功能。紧急情况下, 如紧张的驾驶员对制动力施加不够, 制动助力系统BAS将自动增大制动力。在ESP系统出现故障不能正常工作时, ABS和ASR系统能照样工作, 以保证汽车正常行驶和制动。

2 ES P的工作原理

从外部作用于汽车的所有力, 包括制动力、驱动力、任何一种侧向力, 都会引起汽车绕其质心转动。ESP系统根据此原理, 在汽车进人不稳定行驶状态时, 通过对制动系统、驱动传动系统的干涉, 修正过度转向或转向不足的倾向, 使汽车保持稳定行驶状态。

微机控制系统的ROM中, 预先储存了控制程序中的标准技术数据。在汽车传感器监测并将汽车行驶状态的各种数据随机传送给ECU时, ECU立即调出预存标准数据与之进行比较, 判定轿车是否出现不稳定行驶趋势和不稳定的程度及原因。一旦确定汽车有不稳定行驶的趋势, ESP系统就会自动代替驾驶员控制汽车, 通过微机控制系统向制动执行机构和发动机执行机构发出指令, 采取最有利的安全措施修正驱动力和制动力, 阻止潜在危险情况的发生, 使汽车恢复到安全稳定的行驶状态。

微机控制系统指令执行的安全措施是指, 当汽车传感器监测到汽车有发生翻转或偏离驾驶员需求的行驶路线的趋势时, 系统能有选择地对单个汽车前轮或后轮实施制动, 或必要时同时增加或者减少发动机的输出转矩, 调整驱动力。

图2是汽车在转弯道路上行驶时的轨迹示意。见图2 (a) , 当汽车驶入弯道时, 假如驾驶员通过转向盘使汽车转向的转弯半径大于弯道半径, 这种情况称为不足转向。如汽车车速过快, 则汽车可能冲出路面。安装在汽车上的横摆率传感器会测出转向偏差, 侧加速度传感器会测得右驶加速度偏大和转向盘转角传感器测得左转向不足, 并立即监测到这种冲出路面的危险趋势, 将信号输入电子稳定系统中的ECU。ECU立即指令在左后轮实施脉冲制动力, 制动力在汽车质心产生一个向内偏转力矩, 迫使汽车绕质心向内偏转一个角度。同时ECU立即指令发动机减少输出转矩, 将汽车速度降下来, 并代替驾驶员使汽车转向角度稍大一些, 使汽车按弯道半径要求的转向角度行驶, 回到正确路线上。

反之, 见图2 (b) , 汽车行驶轨迹的最初位置。假如驾驶员转向盘转动过猛, 使汽车转弯半径小于弯道半径, 这种情况称为过度转向。如汽车速度过快, 则汽车可能因离心力而向外翻转。安装在汽车上的横摆率传感器、侧加速度传感器和转向盘转角传感器等监测到这种翻转的危险趋势, 立即将信号输入电子稳定系统中的ECU, ECU迅速指令在右前轮实施脉冲制动, 制动力在汽车质心产生一个向外偏转力矩, 抵消离心翻转力矩, 迫使汽车绕质心向外偏转一个角度, 制止了汽车可能侧翻的趋势。同时ECU控制迅速减少驱动力, 将汽车速度降下来, 并代替驾驶员使汽车转向角度稍小一些, 使汽车按弯道半径要求的转向角度行驶。

综上所述, 汽车电子稳定系统ESP在汽车出现不稳定行驶趋势时, 采用了两种不同的控制方法, 使汽车消除不稳定行驶因素, 回复并保持汽车预定的行驶状态。这两种控制方法是, 首先ESP系统通过精确地控制一个或者多个车轮的制动过程 (脉冲制动) , 根据需要分配施加在每个车轮上的制动力, 迫使汽车产生一个绕其质心转动的旋转力矩, 同时代替驾驶员调整汽车行驶方向。其次在必要时 (比如车速太快, 发动机驱动转矩过大) , ESP系统自动调整发动机的输出转矩, 控制汽车的行驶速度。

通过采取上述两种技术措施, 当汽车进行蛇形线路测试的时候就可以有效避免汽车的翻转。ESP系统不仅仅是在干燥路面上提高了汽车的稳定性, 还可以在路面附着性比较差的时候, 诸如结冰、湿滑, 以及碎石等情况下起作用。在上述不利状况下, 车轮与路面之问的附着力降低, 即使是最好的驾驶员也很难将高速行驶的汽车保持在预定的路线上, 汽车容易发生侧滑和跑偏, 失去方向稳定性, 甚至在急转弯的时候发生翻车事故, 这时就需要ESP系统。

3 ES P的可靠性

梅塞德斯-奔驰公司从1994年起就对ESP系统进行了适用性和可靠性的全面验证试验。

在微机控制系统的ROM中, 预先储存的控制程序中的标准技术数据, 应该来源于大量的实车测试数据。但由于在没有安全保障的情况下的实车试验, 有可能造成无法弥补的安全事故后果, 因此标准技术数据的取得, 采用了模拟器。模拟器内输入了大量的通过实验采集的数据, 可以仿真出很多复杂的路面状况和驾驶过程。再通过80位梅塞德斯轿车车主用模拟器进行时速为100km/h的模拟路面驾驶试验, 得到各种不同性能的汽车在各种驾驶过程中的响应。模拟器检测手段既安全, 又可以得到很多实车试验无法测量的数据。比如, 在试验场的4个转弯处, 用模拟器模拟路面突然结冰的情况, 这将使车轮和路面之间的附着力在几米的路程内减少70%以上。如果轿车没有ESP系统, 则78%的驾驶员不能将他们的汽车稳定在冰雪路面上, 还可能遭受汽车连续3次翻转造成的伤害。有了ESP系统, 所有参加过模拟测试的驾驶员都能避免汽车翻转事故的发生。

1995年, 梅塞德斯-奔驰S级轿车开始安装ESP系统, ESP系统突出的安全保障表现, 大大降低了汽车在各种道路状况下以及转弯时发生翻转的可能性。同时汽车在弯道和湿滑路面上的制动距离得到缩短, 在弯道行驶加强了汽车线内行驶能力。1998年, 梅塞德斯-奔驰A级微型轿车也安装了。ESP系统, 使这种采用大量高新技术开发的A级微型轿车, 克服了因车身较窄, 在汽车以小转弯半径急转向时, 容易产生侧向翻转而造成人身伤害和财产损失的缺点, 成为一辆安全性能卓越的微型轿车。目前, 梅塞德斯-奔驰公司的S600、CL600、s L600、FA30、E320、4MATIC以及高性能的E55AMG和C43AMG等车型上都选配了ESP系统, 2002年所有G级车上都安装了该系统。

4 新一代ES P

新一代汽车电子稳定系统将主动转向控制系统 (Active steering Control, ASC) 和可选择悬架模式的主动悬架控制系统 (Active Damping Control, ADC) 和ESP集成在一起, 使汽车的动态稳定控制技术更加完善, 提高了汽车在任何情况下的行驶稳定性和操纵稳定性。

在非危险行驶状况下, 主动转向控制系统使驾驶更灵活, 以增加驾驶乐趣。在危险行驶状况下, 主动转向控制系统与制动系统、发动机管理系统共同控制汽车的行驶稳定性和乘坐舒适性。

5 综合稳定控制系统

综合稳定控制系统在任何给定的条件下, 具有综合控制车上所有的主动系统, 如驱动、制动和操纵系统等功能。综合稳定控制系统与现行的主动车辆稳定控制系统相比, 可以对汽车进行持续控制, 并实现控制的个性化。

6 汽车底盘电子控制系统的发展

6.1 集成底盘管理系统

随着电子技术特别是大规模集成电路和微型电子计算机技术的高速发展, 汽车的电子化程度越来越高。汽车的底盘系统也改变了以往那种完全依靠液压或气压执行机构来传递力的机械式结构, 开始步入电子伺服控制 (By-wire, 操纵装置与执行器之间靠电信号联系而非机械的连接) 阶段, 底盘综合控制系统也已开始出现。先进的底盘电子控制系统优化了车轮与地面之间的附着状况, 显著地改善了汽车的动力性、安全性和舒适性。

汽车底盘电子控制系统将逐步形成一个集成底盘管理 (ICM) 系统。该系统将集成所有的底盘电控子系统, 实现各子系统问硬件、能量和信息的共享, 以最大限度地获取系统集成带来的增效作用, 提高汽车的安全性、舒适性和经济性。图3是ICM系统的层次结构, 结构图的上层只包含了一些关键的监控功能, 在这一层次上系统通过一个“协调器”ECU来实现对发动机、传动系、底盘系统等的管理。空白方块代表其他的功能, 如导航和ACC功能。结构图的下层代表目前的电控系统, 不过它们不再是单独工作的模块, 而是在上层单元监控、管理下协调工作。系统中的传感器和执行器可分为两类:传统型和智能型。传统型传感器和执行器与各自的ECU之间只有直接的物理连接, 而智能传感器和执行器与ECU之间则使用总线接口来传输数据。一般情况下它们都具有自诊断能力和一定的传感器信号处理能力。

6.2 动力车身控制系统 (Dynamic Body Control)

对于多用途运动车 (SUV) 和其他质心较高的汽车, 动力车身控制系统可最大程度地提高转向稳定能力, 同时汽车行驶舒适感增强。在汽车越野行驶时, 车桥通过相互配合来获得更好的牵引性能。动力车身控制系统使用1~2个主动式平衡杆模块, 通过对平衡杆施加可调节的预加载荷来防止汽车转弯时发生左右摇晃。当汽车车身要发生倾斜时, 加速度计监测到汽车侧滑倾向, 将信号传到控制系统ECU, ECU指令向平衡杆执行器通入压力油, 压力油产生力的大小根据加速度计监测到的汽车横向加速度大小和汽车产生摇晃的时间来确定。

参考文献

[1]陈胜金.简析汽车稳定控制系统 (ESP) 的ECU的性能要求.北京汽车, 2004 (7) :51～53.

[2]唐天德.汽车电子稳定系统分析.公路与汽运, 2007 (7) :31-34.

[3]曾银丰.汽车电子制动系统—电子稳定程序ESP.汽车电器, 2008 (4) :40-43.