Elektronisches Stabilitätsprogramm ESP (ESC) - Beschreibung und Funktionsweise

Jede Autofirma ist bestrebt, einen eigenen Namen für dieses System zu finden und neue Abkürzungen zu bilden. Der von Bosch verwendete Name ESP wird am häufigsten verwendet, aber es gibt auch ein asiatisches ESC, dies ändert jedoch nichts an der Sache. Und in diesem Sinne ist das virtuelle Gerät ein Softwareprodukt, das die bisher vorhandene Ausstattung des Antiblockiersystems, der Traktionskontrolle und neuer Computer mit leistungsgesteigerter Sensorik nutzt.

Worauf basiert ESP (ESC)?

Das System hat die Fähigkeit, Traktions- und Bremsmomente an jedem Rad zu steuern. Und vor kurzem wurde ihr beigebracht, sich selbst in das Heiligste einzumischen - die Lenkung. Warum nicht, wenn der Fahrer mit seinem Analphabetismus die Sicherheit gefährdet.

ESP hat die Fähigkeit, die Zukunft vorherzusagen. Wenn Informationen von den Sensoren vorliegen:

• die Drehzahl der Räder, aus denen das ABS besteht;
• Drehwinkel und Drehgeschwindigkeit des Lenkrads;
• Winkelgeschwindigkeit und Beschleunigung des Fahrzeugs relativ zur vertikalen Achse, die durch den Massenmittelpunkt verläuft;
• Betriebsmodi von Motor und Getriebe;
• Manipulation des Fahrers mit den Bedienelementen.

Mit solchen Daten ist es nicht schwierig vorherzusagen, was passieren könnte. Und dann mit einer für den Menschen unzugänglichen Geschwindigkeit Vergeltungsmaßnahmen ergreifen.

Das Antiblockiersystem ist in der Lage, das Hydrauliksystem jedes Arbeitszylinders zu entlasten. Aber es enthält eine leistungsstarke Hydraulikpumpe mit einem Ventilsystem und einem Hydrospeicher, der nichts kostet, um diesen Druck bei Bedarf zu erhöhen. Das heißt, das gewünschte Rad in einer begründeten Situation zu verlangsamen.

Ein Beispiel für einen klassischen Betrieb des Systems kann gegeben werden. Wenn das Auto in einer Kurve fährt und jede Änderung der Flugbahn, einschließlich einer geraden Linie, als Kurve betrachtet wird, kommt es zu Schleudern oder Driften, wenn die Reifenhaftung auf der Straße überschritten wird. Das Ergebnis wird sein, dass das Auto in einen unkontrollierbaren Dreher gerät oder umgekehrt und die Kurve verfehlt, um geradeaus zu fahren. Beides lässt sich vermeiden, wenn man das gewünschte Rad vorher abbremst und das Drehmoment am anderen über das Differenzial erhöht.

Das Bremsmoment wird auf das innere Rad in Bezug auf die Drehung des Rades aufgebracht, automatisch erhöht es sich bei vorhandener Traktion auf das äußere. Das Auto erhält einen zusätzlichen Winkelvektor und betankt es in einer Kurve.

Erkennt das System das Vorliegen einer anderen Gefahrensituation, kann es parallel zum Bremsen mit Hilfe anderer Aktoren komplex reagieren:

• Ändern Sie die aktuelle Motorzuordnung, indem Sie das Drehmoment anpassen.
• über die Servolenkung dem Fahrer ein Signal geben oder sogar die Vorder- oder Hinterachse selbstständig lenken;
• die Eigenschaften der Aufhängungen neu konfigurieren, indem die dynamische Steifigkeit erhöht oder verringert wird.

Die Bremsen werden über Standard-ABS-Werkzeuge gesteuert, die Lenkung - mit einem elektrischen Booster, die Federung - durch Änderung der Parameter elektrisch gesteuerter Stoßdämpfer mit Ventilen oder magnetoresistiver Flüssigkeit. Der Eingriff in den Betrieb von Motor und Getriebe erfolgt durch Kommunikation über den Datenbus mit den Steuergeräten der entsprechenden Aggregate:

• Aufbewahrung des aktuellen Gangs in einer Automatikbox;
• Änderung des Übersetzungsverhältnisses eines stufenlosen Getriebes (Variator);
• Umverteilung des Drehmoments auf die Räder in einem Allradgetriebe mit Reibungskupplungen;
• Motordrosselklappensteuerung;
• Änderung der Gemischzusammensetzung oder des Zündzeitpunkts;
• Abschalten einiger Zylinder.

Das allgemeine mathematische Modell des Zustands des Systems Auto-Straße-Fahrer wird kontinuierlich von der elektronischen Einheit berechnet, und die von den Sensoren kommenden Daten werden in Echtzeit mit hoher Geschwindigkeit verarbeitet und aktualisiert. Das System ist jederzeit bereit, in die Aktionen des Fahrers einzugreifen. Bei vielen Maschinen ist es unmöglich, es ganz oder teilweise auszuschalten, bei anderen gibt es einen entsprechenden Knopf. Um die ESP-Unterstützung im Sport oder Test vollständig zu eliminieren, wird eine Sicherung entfernt, wonach die gesamte Verantwortung auf den Fahrer verlagert wird.

Systemaufbau

Formal umfasst ESP eine Reihe von Sensoren, einen Ventilkörper, elektronische Steuerungen und andere Aktuatoren. Tatsächlich werden jedoch bereits vorhandene Geräte anderer Systeme verwendet, insbesondere ABS, Traktionskontrolle und automatische Lenkung. Das heißt, das Stabilisierungssystem selbst ist ein Programm mit einer Reihe typischer und einzigartiger Algorithmen.

Die externe Kommunikation erfolgt über einen gemeinsamen Fahrzeugdatenbus, verschiedene Blöcke tauschen frei Informationen und Befehle aus. Dieser Ansatz schließt sowohl die Lokalisierung des Systems eindeutig im Speicher eines Blocks als auch die Verteilung von Funktionen aus. Beispielsweise wird ESP manchmal sogar als völlig irrelevante Fähigkeit bezeichnet, die Druckänderung in den Rädern nicht aus den Signalen spezialisierter Drucksensoren, sondern aus einer Änderung des wirksamen Radius des rollenden Rads auszuwerten. Das System erkennt dies an einer nicht nachvollziehbaren Abweichung der Geschwindigkeit von der prognostizierten.

Häufig erzwingt eine übermäßig sorgfältige Steuerung des Stabilisierungssystems, dass es während des normalen Betriebs abgeschaltet wird. Dies ist auf das Fahren bei schwierigen Straßenverhältnissen zurückzuführen, wenn ein Überholen ohne Instabilität nicht möglich ist, sowie beim Ändern des Rollradius einzelner Räder, z. B. unter Verwendung von Ersatzrädern oder Schneeketten.

ESP vor und nachteile

Die Vorteile des Stabilisierungssystems übersteigen den durch es verursachten Schaden so sehr, dass es in vielen Ländern für den Einsatz bei Neuwagen obligatorisch geworden ist:

• Das System sorgt für eine klare und stabile Bewegung des Autos entlang einer bestimmten Bahn bis zur vollständigen Erschöpfung der Haftungseigenschaften aller Räder.
• richtet das Auto ganz am Anfang eines Rutschens oder Driftens aus;
• verhindert die Entwicklung resonanter Wechselkursschwankungen;
• stabilisiert auch in so kinematisch komplexen Fällen wie Allradfahrzeugen und Lastzügen effektiv;
• behält alle Funktionen der Systeme bei, auf denen es aufbaut.

Die Nachteile sind:

• kontinuierliche Verbesserung der Algorithmen, während Fahrer weiterhin gezwungen sind, das System in besonderen Betriebsbedingungen manuell auszuschalten;
• Geschwindigkeitsbeschränkungen und Überlastungen aufgrund endlicher Geschwindigkeit, diese Schwellen steigen allmählich an;
• Beitrag zur Gesamtsteigerung des Autopreises.

Die Hauptsache, die das ESP-System in das Fahren eingeführt hat, ist eine Verringerung der Anforderungen an die Fahrerqualifikationen. Auch Anfänger kommen in schwierigen Situationen auf Meisterniveau zurecht, manchmal sogar noch höher. Schließlich ist kein erfahrener Rennfahrer in der Lage, das Drehmoment an den Rädern separat zu regeln oder so schnell auf schwierige Situationen zu reagieren. Aber wenn ein hochqualifizierter Fahrer in vernünftigen Grenzen aus jedem herauskommen kann, dann kann für einen Anfänger alles sofort im Ersten enden. Die Automatisierung wird alles tun, um das Auto auf der Straße zu halten, solange die Reifen genug Kapazität haben.