ABS、ASR、ESP结构原理与性能分析
〔摘要〕:随着汽车技术的不断改进，汽车安全系统已经成为汽车标准配件的一部分，因此本文以ABS（制动防抱死系统）,ASR（驱动防滑系统）,ESP（车身电子稳定系统）三种安全系统为例，对其进行结构原理与性能分析，并阐述该系统在实际安全驾驶中的重要性。本文结合一些结构和原理图简明扼要的表现三种系统不同却又互有联系的工作方式，从而进一步探讨这三种系统之间的相互关系，并在最后对汽车安全系统的将来发展做出憧憬。
〔关键词〕: ABS ASR ESP. 结构原理， 性能
绪论（引言）
在当代社会中，随着技术的发展，汽车成为了人类生活中越来越不可缺少的部分。而从第一辆汽车发明以来，车祸这个词也成为了人类生活的一部分。为了维持汽车消费者的安全，让其获得最佳的保障，汽车的安全设计已成为现代汽车设计之中最重要的一环。特别是普通汽车在紧急刹车时，后轮发生抱死，车子的转向能力虽然还是存在，但是极有可能会出现后轮侧滑，严重的时候就会出现甩尾。二车子一旦发生侧滑或者是甩尾，尤其是在高速行驶的时候，，车身就会完全失去控制，这时，如何能有效的紧急解决制动时车轮产生的状况就显得十分重要，从而ABS,ASR,ESP就这样接连诞生了。因此本文将着重从ABS,ASR,ESP的结构原理与性能分析入手，论述汽车安全中必不可少的安全系统的重要性。
四．论述
1．ABS的结构原理与性能分析 ABS（antilock braking system），全称“制动防抱死系统”， 其作用就是在汽车制动时，自动控制制动器制动力的大小，使车轮不被抱死，处于边滚边滑（滑移率在20%左右）的状态，以保证车轮与地面的附着力在最大值。该系统在汽车制动过程中可自动调节车轮制动力，防止车轮抱死以取得最佳制动效果，为了使汽车在行驶过程中以适当的减速度降低车速直至停车保证行驶的安全，汽车上均装有制动器。汽车的事故往往与制动距离过长、紧急制动时发生侧滑等情况有关，因此汽车的制动性能是汽车安全行驶的重要保障。ABS既有普通制动系统的制动功能，又能防止车轮锁死，使汽车在制动状态下仍能转向，保证汽车的制动方向稳定性，防止产生侧滑和跑偏，是目前汽车上最先进、制动效果最佳的制动装置。ABS可安装在任何带液压刹车的汽车上。它是利用阀体内的一个橡胶气囊，在踩下刹车时，给予刹车油压力，充斥到ABS的阀体中，此时气囊利用中间的空气隔层将压力返回，使车轮避过锁死点。当年轮即将到达下一个锁死点时，刹车油的压力使得气囊重复作用，如此在一秒钟内可作用60~120次，相当于不停地刹车、放松，即相似于机械的“点刹’。
防抱死系统是由ABS泵，ABS模块，ABS车轮轮速传感器和制动系统等组成的，其结构如图1。
ABS系统可以提高行车时，车辆紧急制动的安全系数。换句话说，没有ABS的车，汽车在遇紧急情况采取紧急刹车时，容易出现轮胎抱死，也就是方向盘不能转动，这样危险系数就会随之增加，很容易造成严重后果。ABS系统可以保证前轮制动未进行控制，制动时前轮仍会出现制动抱死，因而转向操纵能力也未得到改善，但由于制动时两后轮不会抱死，能够显著的提高制动时的方向稳定性，在安全上是一大优点，同时结构简单，成本低等优点，所以在轻型载货车上广泛应用。
综上所述，ABS系统可以通过控制施加在车轮上的制动力增加制动时的稳定性，通过自动寻找最佳制动点或区域来缩短制动距离，防止车轮完全抱死滑移来避免轮胎过度磨损，而且ABS系统与普通制动系统的使用几乎没有什么区别，制动时只需要把脚踩在制动踏板上进行正常的制动即可，因此使用方便，安全可靠。 2．ASR的结构原理与性能分析
ASR
，驱动（轮）防滑系统，全称：Acceleration Slip Regulation。它属于汽车主动安全装置。又称牵引力控制系统防止车辆尤其是大马力车在起步、在加速时驱动轮打滑现象，以维持车辆行驶方向的稳定性。目前在汽车上广泛使用的ASR多位发动机输出功率和驱动轮综合控制，其基本组成如图2
而提道ASR系统的原理，首先要提到一个概念——滑转率，指车轮滑移成分在车轮纵向运动中所占的比例，这个和ABS里面提到的滑移率类似，计算公式为滑转率λ=(Vw-Vv)/Vw×100%，其中Vw为驱动轮转速，Vv为车辆转速，一般以前轮（非驱动轮）的轮速作为整车参考车速。根据附着系数与滑转率的关系曲线图可知，当滑转率保持在10％～30％之间时，就可以获得良好纵向附着力和侧向附着力。如图3
在车辆起步和行驶过程中，通过ABS的传感器对车轮的转速进行监控，ABS的电控单元计算车辆各车轮的滑转率，
使驱动车轮的滑转率始终保持在设定的最佳范围（稳定区域）内，从而使车辆获得较高的牵引力和稳定的转向能力。ASR结构如下图4 。
ASR系统在当驱动轮单侧打滑时，可以对打滑的车轮进行差速制动；在相同路面上，两侧驱动轮同时打滑时，发动机控制会激活；发动机控制可以和差速制动同时起作用。
从而实现在在各种条件下使车辆最理想的起动，而且在过弯时可以使车辆更稳定，不出现侧滑，也可以取代部分差速锁的作用，并且在控制过程中ASR指示灯会激活并且相关的CAN信息会被发送出来，提醒驾驶员注意路面状况，提高行车安全性，ASR系统还可以减少轮胎磨损，降低车辆使用费用。
3. ESP结构原理与性能分析
ESP（Electronic Stability Program)，“车身电子稳定系统”，是在原有电子制动防抱死制动系统（ABS）、电子制动力分配（EBD）和牵引力控制（TCS）的基础上发展起来的，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，奔驰轿车的制动系统具有上述所有功能。该电子制动系统由电子控制单元（ECU）、液压调节器总成、车轮速度传感器、方向盘转角传感器、横向偏摆率传感器、车轮速度传感器脉冲环以及ESP控制开关等部件组成，其中电子控制单元与液压调节器是一体的。其系统组成见图5
1-前轮速度传感器；2-前轮速度传感器引线；3-电子控制单元（ECU）；4-液压调节器总成；5-方向盘转角传感器；6-横向偏摆率传感器；7-后轮速度传感器脉冲环；8-后轮速度传感器（字母A、B、C、D、E为上述该传感器或总成在汽车中的具体位置）
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，将车辆失去控制的危险性降低80%左右。ESP(电子稳定系统)通过传感器得知车辆的抱死情况、车辆的横摆惯量(简单理解为车身倾侧的程度)，当车辆出现失控趋势时，对特定的车轮给予额外的制运力，甚至通过调整车辆的牵引力，务求以最大的程度保持住车轮的附着力。在ESP的默默工作下，车辆遇到险情时往往能够化险为夷。对于普通驾驶者而言，ESP
自然显得格外重要。
五．结论 经过在图书馆查阅ABS,ASR,ESP的大量资料，对汽车安全系统有了进一步的深刻认识，并在参阅大量资料的基础上，撰写了此文。得知ESP是在ABS基础上的加入一个驱动防滑技术，ASR也是在ABS基础上的加入的一个汽车稳定程序，也就是对ABS的一个升级。ESP系统包含ABS及ASR（防侧滑系统），是这两种系统功能上的延伸。
在阅读期间，尤其对汽车安全系统所构建的安全机制接触深刻，有针对性地搜集这方面的资料，并作了经综合分析。我认为以ABS,ASR,ESP为例的汽车安全系统存在十分好的前景，因此提高他们的可靠性并降低成本应该是这方面的开发人员追求的目标，也相信在未来安全系统会以更加安全，简单，低成本的面目出现在生活中。在此次查阅关于ABS,ASR,ESP系统的过程中，丰富了我对汽车安全系统的知识，使我的眼界更加开阔。但是由于检验不足，在文中难免不存在这不少缺点和错误，还请老师指正批评。
六．参考文献
[1]宋健,李永. 汽车防抱死制动系统控制方法的研究进展[J].公路交通科技,2002,(06).
[2] 邹长庚. 现代汽车电子控制系统构造原理与故障诊断[M].北京:北京理工大学出版社,2000.
[3] 李巍. 汽车ABS/ASR/BAS/DSC/ESP系统维修实例精选及剖析[M].机械工业出版社，2010.2.
ABS、ASR、ESP结构原理与性能分析
〔摘要〕:随着汽车技术的不断改进，汽车安全系统已经成为汽车标准配件的一部分，因此本文以ABS（制动防抱死系统）,ASR（驱动防滑系统）,ESP（车身电子稳定系统）三种安全系统为例，对其进行结构原理与性能分析，并阐述该系统在实际安全驾驶中的重要性。本文结合一些结构和原理图简明扼要的表现三种系统不同却又互有联系的工作方式，从而进一步探讨这三种系统之间的相互关系，并在最后对汽车安全系统的将来发展做出憧憬。
〔关键词〕: ABS ASR ESP. 结构原理， 性能
绪论（引言）
在当代社会中，随着技术的发展，汽车成为了人类生活中越来越不可缺少的部分。而从第一辆汽车发明以来，车祸这个词也成为了人类生活的一部分。为了维持汽车消费者的安全，让其获得最佳的保障，汽车的安全设计已成为现代汽车设计之中最重要的一环。特别是普通汽车在紧急刹车时，后轮发生抱死，车子的转向能力虽然还是存在，但是极有可能会出现后轮侧滑，严重的时候就会出现甩尾。二车子一旦发生侧滑或者是甩尾，尤其是在高速行驶的时候，，车身就会完全失去控制，这时，如何能有效的紧急解决制动时车轮产生的状况就显得十分重要，从而ABS,ASR,ESP就这样接连诞生了。因此本文将着重从ABS,ASR,ESP的结构原理与性能分析入手，论述汽车安全中必不可少的安全系统的重要性。
四．论述
1．ABS的结构原理与性能分析 ABS（antilock braking system），全称“制动防抱死系统”， 其作用就是在汽车制动时，自动控制制动器制动力的大小，使车轮不被抱死，处于边滚边滑（滑移率在20%左右）的状态，以保证车轮与地面的附着力在最大值。该系统在汽车制动过程中可自动调节车轮制动力，防止车轮抱死以取得最佳制动效果，为了使汽车在行驶过程中以适当的减速度降低车速直至停车保证行驶的安全，汽车上均装有制动器。汽车的事故往往与制动距离过长、紧急制动时发生侧滑等情况有关，因此汽车的制动性能是汽车安全行驶的重要保障。ABS既有普通制动系统的制动功能，又能防止车轮锁死，使汽车在制动状态下仍能转向，保证汽车的制动方向稳定性，防止产生侧滑和跑偏，是目前汽车上最先进、制动效果最佳的制动装置。ABS可安装在任何带液压刹车的汽车上。它是利用阀体内的一个橡胶气囊，在踩下刹车时，给予刹车油压力，充斥到ABS的阀体中，此时气囊利用中间的空气隔层将压力返回，使车轮避过锁死点。当年轮即将到达下一个锁死点时，刹车油的压力使得气囊重复作用，如此在一秒钟内可作用60~120次，相当于不停地刹车、放松，即相似于机械的“点刹’。
防抱死系统是由ABS泵，ABS模块，ABS车轮轮速传感器和制动系统等组成的，其结构如图1。
ABS系统可以提高行车时，车辆紧急制动的安全系数。换句话说，没有ABS的车，汽车在遇紧急情况采取紧急刹车时，容易出现轮胎抱死，也就是方向盘不能转动，这样危险系数就会随之增加，很容易造成严重后果。ABS系统可以保证前轮制动未进行控制，制动时前轮仍会出现制动抱死，因而转向操纵能力也未得到改善，但由于制动时两后轮不会抱死，能够显著的提高制动时的方向稳定性，在安全上是一大优点，同时结构简单，成本低等优点，所以在轻型载货车上广泛应用。
综上所述，ABS系统可以通过控制施加在车轮上的制动力增加制动时的稳定性，通过自动寻找最佳制动点或区域来缩短制动距离，防止车轮完全抱死滑移来避免轮胎过度磨损，而且ABS系统与普通制动系统的使用几乎没有什么区别，制动时只需要把脚踩在制动踏板上进行正常的制动即可，因此使用方便，安全可靠。 2．ASR的结构原理与性能分析
ASR
，驱动（轮）防滑系统，全称：Acceleration Slip Regulation。它属于汽车主动安全装置。又称牵引力控制系统防止车辆尤其是大马力车在起步、在加速时驱动轮打滑现象，以维持车辆行驶方向的稳定性。目前在汽车上广泛使用的ASR多位发动机输出功率和驱动轮综合控制，其基本组成如图2
而提道ASR系统的原理，首先要提到一个概念——滑转率，指车轮滑移成分在车轮纵向运动中所占的比例，这个和ABS里面提到的滑移率类似，计算公式为滑转率λ=(Vw-Vv)/Vw×100%，其中Vw为驱动轮转速，Vv为车辆转速，一般以前轮（非驱动轮）的轮速作为整车参考车速。根据附着系数与滑转率的关系曲线图可知，当滑转率保持在10％～30％之间时，就可以获得良好纵向附着力和侧向附着力。如图3
在车辆起步和行驶过程中，通过ABS的传感器对车轮的转速进行监控，ABS的电控单元计算车辆各车轮的滑转率，
使驱动车轮的滑转率始终保持在设定的最佳范围（稳定区域）内，从而使车辆获得较高的牵引力和稳定的转向能力。ASR结构如下图4 。
ASR系统在当驱动轮单侧打滑时，可以对打滑的车轮进行差速制动；在相同路面上，两侧驱动轮同时打滑时，发动机控制会激活；发动机控制可以和差速制动同时起作用。
从而实现在在各种条件下使车辆最理想的起动，而且在过弯时可以使车辆更稳定，不出现侧滑，也可以取代部分差速锁的作用，并且在控制过程中ASR指示灯会激活并且相关的CAN信息会被发送出来，提醒驾驶员注意路面状况，提高行车安全性，ASR系统还可以减少轮胎磨损，降低车辆使用费用。
3. ESP结构原理与性能分析
ESP（Electronic Stability Program)，“车身电子稳定系统”，是在原有电子制动防抱死制动系统（ABS）、电子制动力分配（EBD）和牵引力控制（TCS）的基础上发展起来的，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，奔驰轿车的制动系统具有上述所有功能。该电子制动系统由电子控制单元（ECU）、液压调节器总成、车轮速度传感器、方向盘转角传感器、横向偏摆率传感器、车轮速度传感器脉冲环以及ESP控制开关等部件组成，其中电子控制单元与液压调节器是一体的。其系统组成见图5
1-前轮速度传感器；2-前轮速度传感器引线；3-电子控制单元（ECU）；4-液压调节器总成；5-方向盘转角传感器；6-横向偏摆率传感器；7-后轮速度传感器脉冲环；8-后轮速度传感器（字母A、B、C、D、E为上述该传感器或总成在汽车中的具体位置）
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，将车辆失去控制的危险性降低80%左右。ESP(电子稳定系统)通过传感器得知车辆的抱死情况、车辆的横摆惯量(简单理解为车身倾侧的程度)，当车辆出现失控趋势时，对特定的车轮给予额外的制运力，甚至通过调整车辆的牵引力，务求以最大的程度保持住车轮的附着力。在ESP的默默工作下，车辆遇到险情时往往能够化险为夷。对于普通驾驶者而言，ESP
自然显得格外重要。
五．结论 经过在图书馆查阅ABS,ASR,ESP的大量资料，对汽车安全系统有了进一步的深刻认识，并在参阅大量资料的基础上，撰写了此文。得知ESP是在ABS基础上的加入一个驱动防滑技术，ASR也是在ABS基础上的加入的一个汽车稳定程序，也就是对ABS的一个升级。ESP系统包含ABS及ASR（防侧滑系统），是这两种系统功能上的延伸。
在阅读期间，尤其对汽车安全系统所构建的安全机制接触深刻，有针对性地搜集这方面的资料，并作了经综合分析。我认为以ABS,ASR,ESP为例的汽车安全系统存在十分好的前景，因此提高他们的可靠性并降低成本应该是这方面的开发人员追求的目标，也相信在未来安全系统会以更加安全，简单，低成本的面目出现在生活中。在此次查阅关于ABS,ASR,ESP系统的过程中，丰富了我对汽车安全系统的知识，使我的眼界更加开阔。但是由于检验不足，在文中难免不存在这不少缺点和错误，还请老师指正批评。
六．参考文献
[1]宋健,李永. 汽车防抱死制动系统控制方法的研究进展[J].公路交通科技,2002,(06).
[2] 邹长庚. 现代汽车电子控制系统构造原理与故障诊断[M].北京:北京理工大学出版社,2000.
[3] 李巍. 汽车ABS/ASR/BAS/DSC/ESP系统维修实例精选及剖析[M].机械工业出版社，2010.2.