Esp на авто что это
Что такое ABS, BAS, ESP, EBD, IVD и т.д?
Что такое ABS, BAS, ESP, EBD, IVD и т.д?
Первые разработки ABS относятся к тридцатым годам прошлого века, но серийное оборудование машин началось только в середине семидесятых.
Идея работы ABS достаточно проста. Компьютер анализирует сигналы датчиков вращения колес и приводит в действие тормозные механизмы. как бы имитируя действия опытного водителя при прерывистом торможении, не давая заблокироваться колесам. С момента появления ABS между специалистами и любителями шли споры о пользе системы.
Самые полезные ее качества — сокращение тормозного пути и сохранение контроля над автомобилем во время экстренного торможения. Недостаток — сложно рассчитать тормозной путь. Аргумент, что и говорить, весомый. Однако лучше в неведении остановиться за несколько метров до препятствия, чем с точно рассчитанным тормозным путем в него уткнуться. До поры сошлись на мнении о том, что для новичка система будет полезна, а вот опытный водитель может и «переиграть» ABS. Но развитие электроники привело к тому, что в схватке «опытный водитель — антиблокировочная система» убедительную победу одержала последняя.
Современные многоканальные ABS вчистую переигрывают даже матерого профессионала. Удалось избавиться даже от такой малоприятной вещи, как вибрация педали тормоза при работе системы. Бывали случаи, когда авария происходила из-за слишком резкого ее срабатывания. Когда педаль тормоза начинала вибрировать, а автомобиль — издавать странные звуки, неопытные водители пугались и отпускали педаль… Поэтому в самых современных тормозных системах водитель почти не чувствует срабатывания ABS.
Теперь антиблокировочная система тормозов входит в стандартную комплектацию практически всех автомобилей, причем зачастую на нее опираются более сложные электронные системы безопасности.
ASR (TRC (трэкшн-контроль), STC, TRACS, ASC+T)
Дальнейшее развитие ABS привело к появлению на современных автомобилях системы электронного распределения тормозных усилий. Эти системы всегда работают в паре, поэтому чаще всего в каталогах можно увидеть аббревиатуру ABS+EBD.
Идея EBD выросла из того факта, что при резком торможении на неоднородном покрытии автомобиль начинает разворачивать. Это происходит оттого, что степень сцепления колес с дорогой разная, а тормозное усилие, передаваемое на колеса, одинаковое. Система EBD, используя датчики ABS, анализирует положение каждого колеса при торможении и строго индивидуально дозирует тормозное усилие на нем. При этом учитываются загрузка автомобиля и его положение относительно дорожного полотна.
Особенно заметна польза EBD при торможении в повороте. Думаю, многие из водителей не раз демонстрировали «высокий» уровень речевой культуры и подсознательное знание ненормативной лексики, когда в закрытом повороте перед ними оказывался автомобиль очередного «умника», вздумавшего отдохнуть на обочине. Именно EBD позволяет в такой ситуации тормозить, не теряя контроля над автомобилем. Без этой системы торможение в лучшем случае закончится сносом с траектории. Уверен, что по поводу полезности EBD споров не возникнет.
Brake assistant (brake assist, BAS)
Еще один помощник, появившийся в результате «борьбы» за безопасность, называется brake assistant. Его предназначение — максимально возможное сокращение тормозного пути автомобиля при экстренном торможении. Как система этого добивается? Специальный датчик анализирует перемещение педали тормоза и силу давления на нее в момент торможения. «Придя к мнению», что водитель пытается экстренно затормозить, или, другими словами, в панике ударил по педали тормоза, brake assistant за несколько миллисекунд увеличивает давление в тормозной магистрали. Время торможения при этом значительно сокращается, а это — выигранные метры тормозного пути.
Стоит лишь добавить, что система распознает действительно панические действия водителя, или если он долгое время давит на педаль тормоза. Даже при достаточно резких, но «прогнозируемых» торможениях BAS в работу не вступает. В первую очередь эта система адресована слабому полу. Зачастую у женщин просто не хватает сил для экстренного торможения, и в нужную секунду руку помощи им подает BAS, «дожимая» педаль для максимального замедления.
ESP (VDC, VSC, DSTC, DSC, ATTS, VSA, Stabilitrac)
Помните нашумевшую на весь мир историю с переворачиванием Mercedes-Benz A-класса? Если нет, то напомню. В 1997 году во время ездовой презентации автомобиль при прохождении маневра «переставка» перевернулся. После потока критики, обрушившейся на концерн, мерседесовское руководство во всеуслышанье объявило о том, что на все машины А-класса будет бесплатно установлена фирменная система динамической стабилизации. Именно применение электроники позволило окончательно решить проблемы с управляемостью. До этого случая ESP по заказу устанавливалась на автомобили S-класса еще в 1995 году.
ESP на сегодняшний день является высшей ступенью эволюции электронных систем активной безопасности, объединив в себе лучшие решения из перечисленных выше.
Принцип работы ESP основан на том, чтобы бороться со сносом и заносом автомобиля не только рулем и «газом», но и торможением одного или нескольких колес. Если машину сносит передней осью, система притормаживает внутреннее по отношению к повороту заднее колесо, придавая автомобилю избыточную поворачиваемость. Когда возникает угроза заноса, притормаживается внешнее переднее колесо. При сносе всех четырех колес ESP вычисляет, какое из них и в какой момент притормозить. Вместе с торможением система «сбрасывает» и обороты двигателя. Таким образом, используя исполнительные механизмы ABS и ASR, система способна притормаживать каждое колесо в отдельности.
Но для того, чтобы выполнить такую сложную работу, ESP недостаточно только датчиков ABS. Поэтому в автомобиле установлены дополнительные датчики. Один сообщает системе о том, в какую сторону и с какой скоростью вращается рулевое колесо. Еще два «жалуются» на угол поворота машины и уровень боковых ускорений. Показания этой компании датчиков позволяют моментально вычислить, что происходит с автомобилем, и привести в действие исполнительные механизмы.
Естественно, что и тут не обошлось без недостатков, если их можно назвать таковыми. Можно, например, пожаловаться на то, что система будет мешать опытному водителю, который просчитывает каждое свое движение на несколько шагов вперед. Но ESP не предсказывает будущее, а исправляет совершенные ошибки. Поэтому она не даст пройти поворот в управляемом заносе, вмешавшись в самый неподходящий момент. Но во всех остальных случаях ESP окажет действительно неоценимую помощь не только начинающему водителю.
В конце еще раз хочу обратить ваше внимание на то, что жалуются на работу перечисленных систем лишь активные драйверы. Но вспомните предназначение электронных помощников — активная БЕЗОПАСНОСТЬ, а не активный драйв. И тогда все сразу становится на свои места. И последнее, не раз уже сказанное: законы физики никакая электроника преодолеть не в состоянии.
IVD — собственная аббревиатура Форд, надстройка над ESP.
Что такое ESP
После оживленной дискуссии о роли ESP на снежной трассе, а также возникающих то тут — то там обсуждений зимних приемов вождения, я решил разобраться, как же работает эта система.
Для самоучек вроде меня есть замечательные материалы — VW Self-Study programme. В них целый раздел (№204) посвящен как раз ESP: www.volkspage.net/technik/ssp/ssp/SSP_204.pdf.
Сначала нужно разобраться, какие электронные системы безопасности есть в моей машине:
1) ABS (Anti-lock Braking System). Система предотвращает блокировку колес при торможении, тем самым оставляя машину управляемой.
2) TCS (Traction Control System). Предотвращает пробуксовку ведущих колес либо подтормаживанием, либо сбросом тяги двигателя, либо и тем, и другим.
3) EBD (Electronic Brake pressure Distribution). Независимо от ABS эта система распределяет тормозные усилия между загруженной пердней и разгруженной задней осями так, чтобы последняя не заблокировалась раньше времени.
4) EDL (Electronic Differential Lock). Система имитирует блокировку дифференциала, подтормаживая одно из ведущих колес, если у них разное сцепление с дорогой.
5) ESP (Electronic Stability Programme). Предотвращает занос автомобиля, управляя тормозами на отдельных колесах либо тягой двигателя. Синонимы этой аббревиатуры: ASMS (Automatic Stability Management System), DSC (Dynamic Stability Control), DDC (Driving Dynamic Control), VSA (Vehicle Stability Assist) и VSC (Vehicle Stability Control).
6) EBC (Engine Braking Control). Система предотвращает блоикровку ведущих колес при внезапном бросании газа, либо при переходе на пониженную передачу.
Ее задача — предотвратить занос автомобиля и свести к минимуму негативные последствия, если водитель переборщил с вращением рулем или с работой педалями. Т. е. если вы зашли в поворот на более высокой скорости, чем позволяет дорога, резина и погодные условия, то никакая система не поможет вам обмануть законы физики.
Делается это путем того, что система постоянно отслеживает фактическое и желаемое направление движения автомобиля. Информация о фактическом направлении получается от установленных в машине акселерометров а о желаемом — от датчика положения руля и скорости вращения колес. Если система отмечает различия, она подтормаживает одно из четырех колес, одновременно блокируя подачу газа.
В случае, если отмечается недостаточна поворачиваемость, подтормаживается заднее внутреннее колесо, если избыточная — переднее внешнее.
У моноприводных машин информация снимается с двух основных датчиков: поперечного ускорения и датчика вращения вокруг вертикальной оси автомобиля. Информация о продольном ускорении берется с датчиков вращения колес. В случае с полноприводными машинами, ставится еще датчик продольного ускорения.
Как отключить ESP
На современных европейских машинах почти не осталось возможности выключить ESP полностью. На Фабии есть кнопка, которая отключает TCS и несколько модифицирует алгоритм работы ESP, заставляя ее вмешиваться позже, чем обычно и не блокировать подачу топлива при вывернутых в заносе колесах.
Вмешательство электроники при этом начинается тогда, когда колеса начинают быть повернуты в сторону, противоположную повороту. И, надо сказать, этого достаточно, чтобы тренироваться плавно вращать руль и выбирать нужную скорость и траекторию. Пока что инстинкт «тормозить в пол с вывернутыми колесами» у меня пересиливает здравый смысл.
Официальная рекомендация завода — отключать ESP при движении с цепями противоскольжения, в глубоком снегу, либо на динамическом стенде.
Если есть желание попробовать управлять машиной совсем без электронного ошейника, то тут возможны два способа.
1) Так как ESP основывает свое вмешательство на ABS, то обесточивание насоса ABS отключит все электронные помощники. Включая ABS, EDL и EBD.
2) Исходя из прочитанного материала VW я сделал вывод, что предпочтительнее (но и несколько труднее) второй путь — вывести из строя один из датчиков (угла положения руля или акселерометр). В этом случае отключится только ESP, не получающая достаточной информации. При этом остальные системы продолжат функционировать.
ESP – умная система безопасности авто: нужна или все-таки мешает
Далеко не все автовладельцы знают, что дает система ESP в автомобиле, что это за блок, как он помогает управлять транспортным средством и какие функции выполняет. Electronic Stability Program является динамической системой стабилизации, призванной помочь водителю полностью контролировать автомобиль в различных ситуациях.
Как устроена
Практически во всех современных машинах есть курсовая устойчивость. Если не в базовых версиях, то в более дорогих комплектациях она доступна к заказу. Этот электронный модуль работает в тесной связи с ABS. Без наличия последней контроль курсовой устойчивости не будет функционировать вообще.
Блок управления антиблокировочной системы
Важно знать, что управление данной опцией осуществляется не только с участием антипробуксовочнй системы, но и блока управления двигателем.
По сути, все эти компоненты обеспечивают общий, комплексный принцип работы. Водитель далеко не всегда способен понять и ощутить, как именно работает эта функция, какие действия предпринимает. Однако при этом она осуществляет целый комплекс мероприятий, направленных на контраварийное вождение.
АВS поможет водителю вовремя и правильно выйти из заноса
В основе действия ESP лежит электронный контроллер, который постоянно следит за сигналами:
Система электронного контроля устойчивости ESP собирает данные в фоновом режиме и при необходимости активируется.
Основные сведения, которые поступают в блок управления, идут с двух особых датчиков. Первый – это контроллер угловой скорости по отношению к вертикальной оси, а второй – датчик поперечного ускорения.
Датчик угловой скорости ESP
Если показатели выше допустимых, то система стабилизации моментально начинает действовать. Кроме того, ESP всегда известны такие параметры:
Все данные передаются мгновенно, чтобы опция стабилизации сработала максимально быстро и корректно.
Работа системы ESP на автомобиле при заносе машины на дороге
В каких популярных авто установлена
В настоящее время система безопасности ESP установлена в большинстве выпускаемых автомобилей. Это может быть как недорогой Рено Дастер и Форд фокус, так и топовый Фольксваген или Мерседес.
Первыми внедрять эту разработку стали в компании Bosch и Daimler. В 1995 году функция стабилизации появилась на флагманском представительском седане Mercedes-Benz S-Class. В дальнейшем эту технологию начали применять и другие производители.
К чему может привести неисправность
Если система ESP неисправна, она полностью деактивируется. Причиной этому могут стать электрические или механические проблемы.
В первую очередь необходимо произвести электронную диагностику. Она укажет, где следует искать проблему. Это может быть неисправность одного из датчиков.
При такой информации необходимо произвести электронную диагностику
В каких случаях она мешает
Вокруг вопроса, связанного с отключением опции курсовой устойчивости, возникает множество споров. Одни считают, что из-за ее постоянного вмешательства в управление автомобилем, невозможно получить желаемые эмоции, пустить транспортное средство в управляемый водителем занос. Вторые утверждают – далеко не всегда система работает корректно и позволяет выбраться из критических ситуаций.
Чтобы наверняка знать, когда лучше отключать ESP, следует знать ее слабые стороны:
Преимущество у опции курсовой устойчивости всего одно, но оно перекрывает все ее недостатки. А именно – это высокая скорость срабатывания. Реакция электроники в данном случае значительно выше, чем у водителя.
Также эта вспомогательная система способна обеспечить максимальный комфорт при динамичной езде за счет устранения кренов при вхождении в повороты на высоких скоростях. Необходимость отключения ESP может возникнуть в случаях, когда необходимо проехать по небольшому бездорожью, грунтовой дороге, песку или выехать с парковки, покрытой льдом. В таких случаях нет необходимости в функции стабилизации. Ее срабатывание может только затруднить проезд, поскольку она не будет давать двигателю развивать обороты и отдавать крутящий момент.
Как ее отключить
Если возникла необходимость отключения системы курсовой устойчивости, сделать это не всегда просто. Тут все зависит от марки и модели автомобиля.
Далеко не все машины имеют соответствующую кнопку «ESP OFF». В некоторых транспортных средствах это можно сделать только с помощью меню бортового компьютера. Конечно, для этого придется изрядно повозиться, но это лучше, чем ничего.
Если такой возможности нет, придется идти другим путем и вспомнить, что влияет на работу датчиков. Речь идет об ABS. Если антиблокировочная система не будет функционировать, она не даст ESP активироваться. Это позволит повысить проходимость транспортного средства.
Отключаем ESP в блоке предохранителей под капотом
Отключить опцию можно несколькими способами:
Итоги
Система динамической стабилизации ESP призвана помогать автомобилистам в критических ситуациях, обеспечивая максимальный контроль над транспортным средством. Благодаря ей не только опытные водители с навыками контраварийного вождения, но и новички будут чувствовать себя комфортно и безопасно за рулем. Однако стоит знать, что есть ряд случаев, когда эту опцию лучше деактивировать, чтобы без лишних хлопот преодолеть сложное дорожное препятствие.
А вы как считаете, ESP приносит пользу или она не нужна?
Как ABS и ESP спасают наши жизни, и причем тут невидимый лось и yaw-сенсор.
Новые компактные автомобили, даже премиальных брендов, редко становятся одной из главных тем для обсуждения в массовых СМИ. В мировой истории всего несколько таких примеров, самый свежий из которых датирован 1997 годом.
Без лося виноватые: скандальный переворот Mercedes-Benz A-класса
Тогда, 21 октября, заместитель главреда шведского журнала Teknikens Värld (“Мир технологий”) в ходе съемки для телепрограммы Trafikmagasinet на площадке близ Стокгольма перевернул новый Mercedes-Benz A-класса, выполняя “elk test». Это называемый «лосиный тест» — версия маневра “переставка”, моделирующая резкий объезд препятствия на скорости на 60 км/ч.
Домыслы о том, что на автомобиле стояли неправильные шины, или скорость была превышена, были развеяны. Заодно стало ясно, что шведская «лосиная» переставка короче и резче европейской, по принятому в разработке автомобилей стандарту DIN. Более того, для ее выполнения нужно было вращать руль со скоростью, недоступной большинству водителей. Тогда, при совпадении частот колебаний кузова и подвески, возникал резонанс, отрыв двух колес и риск опрокидывания. На нижних кадрах обошлось без переворота, но в обоих случаях за рулем были профи.
Опасная черта управляемости А-класса, призванного стать новым шагом в развитии немецкой марки в сторону массового сегмента рынка, грозила пустить по ветру затраченные на разработку модели 2,5 миллиарда дойчмарок и испортить репутацию Mercedes-Benz. Узнав о случившемся, глава легкового подразделения Daimler Юрген Хубберт срочно вылетел из Японии с презентации нового Maybach. В самолете прямо на полу развернули документацию по А-классу и начали искать решение.
В итоге при помощи собственных специалистов, инженеров Bosch и рекламного агентства Springer & Jacoby всего за три месяца в Mercedes-Benz смогли достойно выйти из ситуации.Спустя десятилетия Хубберт, которого глава концерна Дитер Цетше тогда не отпустил в отставку, заставив “разруливать” ситуацию, признался: если бы это случилось сейчас, в эпоху соцсетей и хейтеров, решить проблему было бы невозможно. Но в 1997 году это было сделано.
Были немедленно отозваны все проданные автомобили (около 13 тысяч), проведена доработку конструкции. Затраты в 300 млн дойчмарок пошли на установку более жестких и коротких пружин от версии Avantgarde, замену полого стабилизатора поперечной устойчивости диаметром 17,6 мм на 20-миллиметровый пруток.
Из передних амортизаторов убрали пружины ограничения хода отбоя, поставили более низкопрофильные шины (195/50 R15 вместо 175/65 R15), увеличили заднюю колею, добавив проставки между рычагами и креплением ступицы. Увеличили отрицательный развал задних колес. И главное — все автомобили были оборудованы электронной системой стабилизации (ESP), ранее доступной только на более дорогих Mercedes (к стоимости автомобиля она добавила 1700 дойчмарок, но с клиентов деньги не брали).
По иронии судьбы, впервые в мире система ESP появилась как раз на автомобиле Mercedes-Benz — а именно, S600 Coupe (C140) Произошло это всего за два года до описываемых событий.
Эта история стала поводом для повсеместного внедрения на автомобилях систем ESP, спасшей за эти годы не менее 15 тысяч жизней только в Европе. Где все легковые автомобили, продаваемые с 1 ноября 2014 года, комплектуются ESP в обязательном порядке.
Давайте поговорим о том, откуда появилась система ESP, кто и как ее создал и как она работает. Начнем, как обычно, издалека.
Первые шаги: история появления антиблокировочной системы тормозов (ABS)
Первые системы, способные растормаживать заблокированные колеса, появились еще в начале прошлого века. Речь шла не про автомобили: решение было востребовано в железнодорожном транспорте и авиации. После посадки, пилоты выжимали до упора педаль тормоза. Это вызывало блокировку колес передней стойки шасси, что иногда приводило к повреждению шин, или даже перевороту самолета.
В 20-х годах авиаконструктор Габриэль Вуазен создал механическое устройство, в котором на одной оси был установлен барабан, вращающийся со скоростью колеса, и маховик, приводящий гидравлический клапан. Как только маховик при блокировке колеса начинал вращаться быстрее барабана, клапан приоткрывался, пропуская часть тормозной жидкости в расширительный резервуар в обход главного тормозного цилиндра, тем самым снижая давление в магистрали, вызывая разблокировку колеса. Это позволяло сократить тормозной путь на треть. Пилотам не надо было играть с педалью, можно было сразу давить от души. В авиации технология вошла в обиход. Антиблокировочную систему для автомобилей в 1936 году запатентовал немецкий инженер Роберт Бош, но действующий образец тогда не был построен.
К началу 50-х годов автомобили уже были достаточно скоростными, а их водители все чаще — непрофессиональными. Было очевидно, что при заблокированных колесах автомобиль теряет управляемость, что повышает риск ДТП.
В середине 60-х годов авиационные механогидравлические системы Dunlop Maxaret были адаптированы для автомобилей. Вспомним полноприводную семейку из Британии: болид F1 Ferguson Project 99 (P99, 1960 год), его предшественника — экспериментальную легковушку Ferguson R4 (1952 год) и наследника — мелкосерийный спорткар Jensen FF (1966). Система была одноканальной — то есть растормаживала все колеса одновременно, работая с частотой 10 герц (10 импульсов в секунду).
Механо-гидравлическая Sure-Trac разработки Kelsey-Hayes в приводе задних тормозов появилась в 1969 модельном году как опция на Lincoln Continental Mark III и Ford Thunderbird. В начале 70-х появилось сразу нескольких трехканальных систем АБС с элементами электронного управления: на Nissan President, Toyota Crown, Triumph 2500 и Chrysler Imperial.
Вместе с тем, компьютер системы Sure-Brake иначе как “глуповатым” не называли. Например, в тесте журнала Road Test, эксперты хотя и отмечали сокращение тормозного пути и стабильность при экстренном торможении, но у них возникали претензии к особенностям системы. При парковке электроника начинала думать, что колеса заблокированы на ходу, и начинала рывками распускать тормоза. Инструкция учитывала этот аспект, и рекомендовала владельцам попрактиковаться перед выездом на дороги.
Другими словами, ни одна из ранних антиблокировочных систем не была достаточно хороша для безопасного движения.
Качественный скачок случился в Европе. В 1966 компанией Teldix GmbH из Гейдельберга был разработан проект многоканальной АБС с полностью электронным управлением. Система получила название ABS 1.
Презентация системы, способной регулировать давление в конкретных тормозных механизмах, прошла на испытательном полигоне Daimler в Унтертюркхайме.
Возможности были многообещающими, но реализация — недостаточно надежной. Но разработка обратила на себя внимание компании Bosch, которая с 1969 года сама разрабатывала АБС с использованием полупроводников. Стало очевидно, что вместе компании способны предоставить действительно революционный продукт.
В 1973 году Teldix стал частью Bosch. Работы с Daimler продолжились. В 1978 году была представлена система ABS 2 — первая настоящая электронная трехканальная АБС. От Daimler за проект отвечал инженер Юрген Пауль, ставший одним из отцов новой разработки, наряду со своим коллегой Хайнцем Либером.
Теперь немного теории.
Что происходит на автомобиле без ABS? Заблокированные колеса генерируют силы, направленные противоположно направлению вращения колес. Изменение угла поворота руля практически не меняет направление вектора силы. То есть у вас нет возможности влиять на поперечное вращение автомобиля при торможении.
Электронная ABS обеспечивает возможность управления при торможении. Используя электромагнитные клапаны для исполнительных тормозных механизмов, она снижает давление в тормозных цилиндрах ниже уровня, установленного водителем.
Основная задача управляющего алгоритма — поддержание максимально возможного уровня тормозного усилия с одновременным сохранением генерации значительного уровня поперечных сил при помощи руля. Диапазон изменения тормозного усилия рассчитывается при помощи датчиков скорости вращения колес. Если колесо замедляется слишком быстро, то давление снижается, и снова ступенчато увеличивается при разгоне колеса.
“Первенцем” стал престижный седан Mercedes-Benz W116. Цена ABS как опции составляла внушительные DM 2,217.60. К 1980 году доработанная — уже четырехканальная — система в виде стала предлагаться на всех автомобилях марки, включая коммерческие, войдя в базовое оснащение к декабрю 1992 года. К тому моменту большинство продаваемых в Европе автомобилей класса предлагалось с ABS лишь в качестве опции.
Регистрация коммерческих автомобилей массой более 3,5 тонн и автобусов без АБС была запрещена еще в 1991 году, легковых — лишь в середине нулевых.
Система ABS стала первым шагом в совершенствовании систем активной безопасности автомобиля — появлении электронных систем контроля тяги (TCS/ASR) и стабилизации (ESP/ESC/VDC/FDR)
Новые возможности электроники. Антон ван Зантен, Yaw-сенсор и рождение системы ESP.
Влияние разворачивающего момента на движение автомобиля при торможении на заблокированных колесах стало предпосылкой для появления АБС. Но потеря управляемости наблюдалась и во множестве других случаев — во время скольжения передних колес при повороте руля на слишком большой угол, при активной пробуксовке ведущих колес, превышении скорости входа в поворот, недостаточной/избыточной скорости или неправильном направлении вращения руля и так далее. Возможно ли взять все эти факторы под контроль?
Заручившись рыночным успехом, Bosch и Daimler продолжили разработки. Лидером направления стал голландский инженер Антон ван Зантен. В 1973 году он окончил престижный Корнелльский университет в США, и в 1977 году был принят в Bosch. Талантливый ученый был вдохновлен идеей АБС, но понимал, что электроника способна на большее.
Для начала инженеры разобрались с потерей управляемости при пробуксовке ведущих колес. Так появились системы трекшн-контроля, сохраняющие управляемость при высоком уровне крутящего момента за счет контроля пробуксовки колес.
Использование концепции работы, аналогичной ABS, не подошло, в связи с высокой инерцией связанных с двигателем трансмиссией вращающихся колес и нелинейной зависимостью скорости вращения колес от скорости вращения коленвала двигателя. На моноприводных автомобилях проблема решилась легко — путем сравнения скорости вращения ведущих и не ведущих колес; для полноприводных машин было принято использовать более сложную математическую модель, учитывающую распределение крутящего момента между осями. Снижение проскальзывания колес до уровня достижения зацепа достигалось с помощью ограничения тяги двигателя и использования тормозных механизмов. В 1986 году в Bosch была выпущена в серию система TCS (ASR) — еще один из важных помощников для водителя.
Но главным достижением инженеров Bosch стала система ESP.
Сердцем новой системы стал новый датчик — Yaw-сенсор. Если перевести напрямую, то это датчик рыскания — но это авиационный термин. А речь тут идет об измерении скорости и ускорения поперечного вращения автомобиля, или его разворачивающего момента. Можно использовать формулировку — датчик угловой скорости относительно вертикальной оси.
Ранее, в рамках систем ABS и TCS, ни угол поворота руля, ни значение разворачивающего момента не были известны компьютеру, и контролировать управляемость за счет управления тормозами или тягой было невозможно.
Вместе с тем, проведенные исследования о влиянии угла скольжения автомобиля на его управляемость подтвердили, что значение разворачивающего момента меняется по мере того, как угол поворота рулевого колеса уменьшается, а угол скольжения — увеличивается. На сухих покрытиях, потеря управляемости отмечалась при значениях угла скольжения автомобиля больше 15°, в то время как на утрамбованном снегу это значение составляло около 4°. При больших углах поворота руля «зона стабильности» становилась практически нулевой для всех комбинаций угла и угловой скорости скольжения.
Поведение в критических ситуациях обычных водителей также оказалось совсем не таким, как у профессиональных водителей-испытателей. Большая часть (90%) обычных “драйверов” в потенциально аварийной ситуации совершала ошибки управления, не позволяющие избежать ДТП.
Система ESP, разработанная Антоном ван Зантеном, позволила достичь контроля за разворачивающим моментом автомобиля, регулируя значение проскальзывания каждого конкретного колеса. Эта концепция впервые позволяла управлять продольными и поперечными силами, действующими на автомобиль путем корректировки его разворачивающего момента в каждой конкретной ситуации. Главную роль в иерархии системы занимал компьютер, позволяющий с высокой скоростью анализировать показания с четырех новых датчиков: угла поворота рулевого колеса, давления в тормозной системе, разворачивающего момента (yaw-сенсор) и поперечного ускорения (g-сенсор).
Поскольку задуманная водителем траектория движения системе неизвестна, компьютеру предстояло учитывать множество переменных — не только сигналы от рулевого колеса, но и крутящий момент двигателя (как дериватив от положения педали газа) наряду с давлением в тормозной системе. И, используя все эти данные, контролировать вращающий момент автомобиля. Основной задачей системы стало повышение уровня активной безопасности, в частности, минимизации угла скольжения автомобиля. Как вы уже догадались, задачу по контролю уровня проскальзывания колес возложили на тормозные механизмы (ABS) и ограничение тяги двигателя (TCS). Выборочно подтормаживая колеса при помощи гидромодулятора ABS, и ограничивая подачу топлива, система ESP позволила добиваться стабильности автомобиля в любой ситуации — будь то разгон, поворот или торможение.
На этих схемах показано, как автомобили без ESP и ASP ведут себя в стандартных ситуациях, ведущих к потерю контроля.
На первой картинке — снос, или так называемый андерстир.Это ситуация возникает при значительном превышении скорости входа в поворот на большинстве современных автомобилей.
Автомобиль слева — без ESP, на повернутых колесах улетает с дороги. Справа — автомобиль с ESP. Системаподтормаживает внутреннее заднее колесо, доворачивая автомобиль по часовой стрелке и позволяя ему остаться на дуге.
Вторая картинка — ситуация с оверстиром, то есть когда в быстром повороте у вас развивается занос задней оси. На автомобиле без ABS (слева) вам в этой ситуации необходимо бороться с заносом.
Определив занос при помощи датчиков, система стабилизации на автомобиле с ESP притормаживает левое внешнее колесо, разворачивая автомобиль против часовой стрелки, и вы остаетесь на траектории.
Конечно, все сказанное выше про алгоритмы — большое упрощение. Ван Зантен с коллегами потратили годы, совершенствуя компьютерную модель и алгоритмы системы. В ходе тестов, проходивших в самых разных дорожных и климатических условиях, было в том числе установлено, что эффективность систем ESP сильно зависит от шин, которые также должны особым образом проектироваться для автомобилей, оснащенных электронными ассистентами.
Разработка системы ESP была долгой и дорогостоящей, и отчасти это упиралось в технологические возможности. Прототипы системы требовали компьютера массой в 35 кг и генератора на 220 В, они занимали весь огромный багажник (со сложенными сиденьями второго ряда) универсала Mercedes-Benz W123.