Электронные системы торможения и безопасности (ABS, ASR, ESP)
Все большее количество транспортных средств оснащается современными системами безопасности, такими как антиблокировочные тормозные системы (ABS), антипробуксовочные системы (ASR) и электронные системы стабилизации движения (ESP). Системы ABS и ASR предотвращают блокирование и проскальзывание колес. Система ESP стабилизирует автомобиль в критических ситуациях за счет приложения тормозных усилий к соответствующим колесам. Датчики в автомобиле измеряют данные динамики автомобиля и передают их в виде импульсов в электронный блок управления (ЭБУ), который анализирует сигналы и управляет скоростью вращения отдельных колес с помощью приводов.
Для выполнения функциональных испытаний ЭБУ системы ABS/ASR/ESP испытательная система должна имитировать датчики сигналов в нормальных и критических дорожных ситуациях, чтобы обеспечить корректность обратной реакции блока управления на приводах.
Производственные испытания — электронные системы торможения и безопасности
Производственные испытания — электронные системы торможения и безопасности
Контрольно-измерительное решение
Открытая испытательная платформа CompactTSVP — идеальное решение для данной задачи. Платформа CompactTSVP на базе промышленных стандартов может быть расширена модулями измерения, входного воздействия и коммутации от компании Rohde & Schwarz или другими стандартными модулями в зависимости от задачи. Аналоговая измерительная шина платформы CompactTSVP и дополнительный интерфейс беспроводного адаптера снижают затраты на электромонтаж и обеспечивают соответствующее качество измерения и сигналов входного воздействия. Функция самотестирования, поддерживаемая всеми модулями Rohde & Schwarz, предотвращает длительный простой испытательной системы в случае возникновения ошибки. Преимущество прикладного программного обеспечения — использование универсальной библиотеки испытательного ПО (GTSL) (универсального пакета программного обеспечения).
Итоговое системное решение компактно, поэтому особенно подходит как для ручных, так и полностью автоматических испытательных станций ЭБУ.
Применение
Открытая испытательная платформа CompactTSVP состоит из нескольких компонентов. Базовый модуль TS‑PCA3 оснащен системным контроллером TS‑PSCx, но при этом управление им возможно и с внешнего ПК. Базовая конфигурация также включает в себя модули TS‑PSU, TS‑PFG, TS‑PSAM, TS‑PAM, TS-PDFT и TS‑PMB. Модуль электропитания и нагрузки TS-PSU подает электроэнергию на ЭБУ, имитирует нагрузки и измеряет питающие токи в нормальном и резервном режимах. Генератор произвольных сигналов TS‑PFG используется для синхронизированной и вариативной имитации сигналов датчика. ЭБУ реагирует на имитированные сигналы датчика при определенных изменениях на управляющих выходах. Измерительные модули TS-PSAM и TS‑PAM записывают эти изменения.
Модуль TS-PDFT выполняет программирование модуля, имитацию отсутствующих устройств на шине CAN и подключение по шине CAN или K-Line. Дополнительный системный компонент — модуль коммутационной матрицы TS-PMB. При необходимости возможна настройка функций внутрисхемных испытаний (TS‑PICT).
Тормозная система (ABS, ESP, SBC, Brake Assist)
Водители-асы, чтобы не потерять управляемость автомобиля, применяют в экстренных ситуациях прерывистое или ступенчатое торможение. Но не каждый “средний” водитель может в условиях стресса отказаться от естественного рефлекса нажать педаль тормоза “в пол” и вместо этого заставить ногу мелко дрожать, и поэтому эту задачу возлагают на электронику.
ABS
Типичная АБС состоит из электронасоса, аккумулятора давления, электронного блока управления, датчиков контроля вращения колес и блока электромагнитных клапанов. Как только какое-нибудь колесо начинает проскальзывать, система сбрасывает давление в тормозной системе, колесо на какой-то момент разблокируется, скольжение прекращается, и все начинается сначала — давление в системе начинает расти до тех пор, пока снова колесо не окажется заблокированным. АБС позволяет превратить непрерывное тормозное усилие, прикладываемое водителем к педали, в серию тормозных импульсов на колесах и тем самым избежать их блокирования. Это не только сокращает тормозной путь на однородном дорожном покрытии, но и дает возможность сохранить управляемость.
Программы блоков управления серийных АБС рассчитываются под некие усредненные параметры и должны обеспечивать приемлемое замедление при работе со всеми шинами, которыми может оснащаться данный автомобиль на конвейере. Но если оптимизировать алгоритм работы блока АБС под сцепные свойства конкретной модели покрышек, то это может дать выигрыш в тормозной динамике.
Увы, АБС не безгрешна. Во-первых, на дороге с неоднородным покрытием (например, под одним из колес лед) она может внезапно ослабить торможение, пытаясь не допустить пробуксовки. Во-вторых, АБС отключается при снижении скорости до 5-10 км/ч и водитель, не ожидающий этого, может в последний момент попасть в ДТП. В-третьих, АБС не позволит на переднеприводной машине войти в поворот с заносом задней оси приемом “газ-тормоз”, что огорчит любителей активного стиля вождения. В-четвертых, при торможении на снегу заблокированные колеса сгребают снег перед собой, и автомобиль останавливается быстрее, чем с АБС. И, наконец, для обычного водителя АБС и алгоритм ее работы скорее всего являются “черным ящиком”, поэтому результат торможения может отличаться от желаемого и прогнозируемого.
Brake Assist System (BAS)
Во время “панического” нажатия на педаль тормоза большое число водителей не нажимает на педаль с силой, достаточной для активирования АБС, что приводит к увеличению тормозного пути. Система Brake Assist принимает во внимание этот факт и в ситуациях экстренного торможения примерно на 40% снижает необходимое для активации АБС тормозное усилие. BAS помогает водителю в критической ситуации реализовать максимальное усилие на педали тормоза в первые же мгновения экстренной остановки. Иными словами, BAS при резком торможении оценивает не усилие нажатия на педаль, а скорость перемещения педали, и быстрее вводит в действие рабочую тормозную систему. Таким образом, большинство водителей оказываются способными остановить автомобиль настолько быстро, насколько позволяют дорожные условия. Система Brake Assist устанавливается только на автомобилях с АБС.
Профессионалу система Brake Assist вряд ли нужна. Ведь опытный водитель даже в критической ситуации дозирует усилие на педали тормоза весьма точно (делает это резко, но не панически). А вот для подавляющего большинства “обычных” водителей система Brake Assist — это то, что надо.
В отличие от SBC (см.ниже), Brake Assist не может перераспределять усилия между колесами, а только “додавливает” педаль, гарантируя включение АБС в работу.
Технически эта идея реализована так. В пневматический усилитель тормозов встроены датчик скорости перемещения штока и электромагнитный привод. Как только в управляющий центр с датчика скорости поступает сигнал о том, что шток движется очень быстро (это значит, что водитель резко ударяет по педали), срабатывает электромагнит, который увеличивает силу воздействия на шток. Таким образом, уже через долю секунды автоматика помогает водителю добиться наиболее эффективного торможения.
Кроме того, BAS “запоминает”, как тормозит данный водитель в штатных режимах, поэтому ей легче “распознать” критическую ситуацию. В то же время даже на влажном покрытии срыва колес в “юз” не происходит — в действие успевает вступить АБС. То есть BAS помогает водителю в самый первый момент торможения, а уж если в следующие мгновенья усилия слишком много, то АБС предохранит колеса от блокировки и сохранит автомобиль управляемым. Испытания показали, что при остановке со скорости 100 км/ч использование BAS позволяет сократить тормозной путь с 46 до 40 м.
Electronic Stability Programm (ESP)
Electronic Stability Program расшифровывается как электронная система контроля устойчивости автомобиля. Благодаря всевозможным датчикам, ESP в критический момент притормаживает одно или несколько колес, препятствуя развитию заноса задней оси или сносу передней. Блок управления системы — это процессор, который помимо непосредственно руководством за функцией стабилизации автомобиля сочетает в себе и антиблокировочную систему (ABS), а иногда еще и антипробуксовочную систему и усилитель тормозов в экстренных случаях Brake Assist (BAS). Кроме датчиков скорости на колесе, в машине стоят датчики угла поворота на руле, датчик уровня поперечных ускорений и поворота машины вокруг своей оси. На основе всей этой информации блок управления распознает момент, когда автомобиль отклоняется от того пути, который задал водитель рулевым колесом, и принимает решение о подтормаживании одного из колес.
Если во время поворота на заднеприводном автомобиле начинается занос задней оси, то система притормаживает переднее внешнее колесо. Переднее внутреннее колесо будет вращаться, и таким образом создастся “противозанос”. Примерно то же самое происходит и на переднем приводе, когда начинается снос ведущей оси. ESP работает таким образом, что если соскальзывание и началось, оно должно быть равномерным и плавным. Если автомобиль начинает скользить всеми четырьмя колесами, то система задействует несколько колес. Время реакции системы на изменение положения автомобиля составляет около 20 миллисекунд.
Водителю, который не обладает навыками и умениями контраварийной езды, она нужна. Благодаря ESP человек, впервые севший за руль, сможет безопасно управлять автомобилем на любой дороге. Тому же, кто покупает мощную машину для того, чтобы проходить повороты с заносом и впрыскивать адреналин в кровь, ESP несколько снизит удовольствие, но зато повысит безопасность.
Sensotronic Brake Control (SBC)
Эта электронная система управления тормозами является следующим шагом прогресса вслед за АБС, ESP и Brake Assist. При нажатии на педаль тормоза микрокомпьютер с помощью информации от различных систем и датчиков оценивает скорость переноса ноги с педали газа на педаль тормоза, силу нажатия на педаль, включенную передачу, особенности дорожного покрытия, траекторию движения, скорость и ускорения, нагруженность автомобиля и другие параметры. В результате выдается оптимальное тормозное усилие, причем на каждое колесо — разное.
Например, при интенсивном торможении перераспределение веса автомобиля между передней и задней осями дает возможность увеличить давление в передних тормозных цилиндрах, не вызывая блокировки колес. В поворотах внешние колеса загружаются сильнее, чем внутренние. Для этого приходится отказываться от общего гидравлического контура и управлять каждым тормозом индивидуально. В случае изменения параметров движения усилия мгновенно перераспределяются.
Система способна работать и в “пробочном” режиме, когда электроника сама останавливает автомобиль, как только водитель убрал ногу с педали газа, а функция “мягкой остановки” обеспечивает очень плавное торможение без “клевков”.
Абс и есп что это
Введение
Одни автолюбители с удовольствием принимают помощь электронных систем активной безопасности в авто, а других раздражает настойчивая забота этих помощников. В статье разберем, действительно ли электроника защищает водителя и автомобиль или лучше в экстренных случаях полагаться на собственное водительское мастерство?
Сначала была ABS
Электронные системы в машине — это комплекс систем активной безопасности автомобиля. Их цель — защитить от аварийных ситуаций или, если не удалось предотвратить аварию, — снизить ущерб от нее. С помощью камер и датчиков электроника оценивает ситуацию и предпринимает меры. Электронные помощники предупреждают водителя об опасности с помощью сигналов и индикации на приборной панели или вмешивается в управление машиной напрямую, например, притормаживая в опасных ситуациях. В 1970-х годах в автомобили начали устанавливать первые антиблокировочные системы — ABS. В 80-х стали внедрять ASR — противопробуксовочную систему, которая помогала эффективнее стартовать. В последующие годы разработали и применили в автомобилях систему ESP — электронную программу стабилизации, которая помогает избежать заносов. По закону в Европе с 2004 года в каждый автомобиль обязательно устанавливается ABS, которая предотвращает блокировку колес при торможении и не дает машине уйти в юз. С 2016 года российские автомобили тоже выпускаются с предустановленной АБС. Современные электронные системы для автомобиля в большинстве своем основаны на работе ABS. Самые известные среди них: EBD — система распределения тормозных сил, BA — тормозной ассистент, TPMS — система контроля давления в шинах и другие.
Основные электронные системы
ABS
Антиблокировочную систему ABS можно назвать основой безопасности в автомобиле. Ее предназначение — не допустить блокировки колес при экстренном торможении, а главное — сохранить управляемость автомобилем в критических ситуациях. При резком торможении в автомобиле без ABS колеса блокируются и скользят по поверхности. Если поверхность неоднородная или скользкая, автомобиль может уйти в неуправляемый занос. В машинах с АБС есть возможность маневрировать в процессе торможения.
Когда срабатывает АБС, педаль тормоза начинает вибрировать, так как система дает команду автомобилю тормозить прерывисто, чтобы избежать скольжения. В ходе торможения срабатывают множество датчиков ABS, которые корректируют давление в тормозной системе каждого колеса. Предотвращая блокировку колес во время торможения, АБС также сохраняет ресурс шин: когда нет такого длительного непрерывного трения об асфальт, колеса снашиваются не так быстро.
EBD
.png)
EBD — это система распределения тормозных усилий, работает за счет датчиков ABS. Она управляет распределением тормозных сил в зависимости от качества сцепления с дорожным полотном и нагрузки автомобиля на каждое колесо. EBD корректирует работу ABS. В ситуациях, когда одни колеса попадают на скользкую поверхность, а другие продолжают ехать по твердому покрытию, АБС отдаст распоряжение притормаживать всем четырем колесам, и тормозной путь может увеличиться. EBD анализирует данные с датчиков вращения колес и распределяет тормозные силы на каждое конкретное колесо. И в случае частичного попадания шин на лед, EBD ослабит только их торможение. Оставшиеся колеса, ехавшие по твердому покрытию, продолжат тормозить в полную силу. Система EBD помогает верно распределить тормозные усилия, если колеса нагружены неодинаково. EBD следит за правильным распределением тормозного усилия при разных загруженности автомобиля и количестве пассажиров, при торможении и маневрировании и оптимизирует длину тормозного пути.
У EBD могут быть разные названия в зависимости от производителей. Mercedes-Benz и Audi называют систему EBV, Peugeot используют аббревиатуру REF.
ESP
ESP — это электронная программа стабилизации или система курсовой устойчивости. Предназначение — обеспечить машине курсовую устойчивость при разгоне, поворотах, торможении, не допустить сносов и заносов. ESP также основана на работе ABS. В составе системы есть блок управления и датчики — скорости вращения колес, скорости поворота автомобиля вокруг своей оси, угла вращения руля. При вращении рулевого колеса ESP просчитывает, на сколько при этом должен повернуть авто. Если программа решает, что авто поворачивает недостаточно, она корректирует управление и дает команду некоторым колесам притормозить для достижения нужного угла поворота. Если ESP понимает, что машину начинает заносить, она также заставляет нужные колеса притормаживать, чтобы выровнять автомобиль на дороге.
ESP помогает сохранить устойчивость при поворотах, особенно на обледенелых или мокрых покрытиях. Программа действительно предотвращает аварийные ситуации, пресекая заносы и сносы, когда они еще подконтрольны. Другие наименования системы курсовой устойчивости: PSM, MASC, VSA, DSC, IVD.
ASR
ASR — это антипробуксовочная система, которая работает на основе ABS и ESP. Главная ее цель — не допустить пробуксовки ведущих колес и стабилизировать движение машины. В начале движения по разнородному покрытию колеса могут начать «шлифовать», то есть сорваться в юз. ASR борется с такой ситуацией, снижая мощность мотора или притормаживая ведущие колеса.
С помощью датчиков АБС противопробуксовочная система измеряет скорость, угол поворота всех колес и определяет степень пробуксовки ведущих колес. Учитывая полученные данные, ASR решает, как дальше действовать. Она может или притормозить буксующие колеса, или «приказать» мотору уменьшить крутящий момент, или может предпринять все действия одновременно. Система ASR у разных производителей может называться DTC, TCS, TRC.
Brake assist (BA)
Brake Assist — это ассистент экстренного торможения, работающий с помощью ABS. Система помогает сократить длину тормозного пути при экстренном торможении. В критических ситуациях водитель чаще всего не выжимает тормоз по максимуму. А Brake Assist буквально дожимает педаль тормоза до конца и делает тормозной путь минимальным при данных дорожных условиях и погоде. Тормозной ассистент срабатывает только при резком нажатии на педаль тормоза. Другие наименования тормозного ассистента: BA, AFU, BAS, EBA, HBA, NBA.
Второстепенные электронные системы безопасности
Адаптивный круиз-контроль ACC
Адаптивный круиз-контроль под названием Tempomat впервые стали использовать в автомобилях Mercedes в 1997 году. Система пришла на смену обычному круиз-контролю. Благодаря адаптивному круиз-контролю ACC у водителя есть возможность отдохнуть в дальних поездках от постоянного нажатия педали газа — система сама поддерживает нужную скорость. Кроме этого при помощи радаров и камеры ACC измеряет расстояние до препятствий и притормаживает, если требуется. Система включается на скорости больше 50 км/ч.
TPMS
TPMS — это система мониторинга давления в шинах, которая работает с помощью датчиков, установленных на колесах. Датчики давления измеряют давление в шинах и оповещает о возможных отклонениях от нормы. Система может работать косвенно — через данные с датчиков вращения колес АБС. Как это происходит: спущенное колесо делает меньше оборотов, и система сигнализирует об этом водителю. Неудобство такого непрямого контроля давления в том, что ABS не уточняет, в какой именно шине проблема. TPMS прямого типа контролирует давление в шинах с помощью специальных датчиков давления и собственного блока управления. На дисплей TPMS, входящий в комплект системы, выводится точная информация об уровне давления в каждой шине и сообщается, какое колесо спустило.
Прочитать подробнее о TPMS и ее видах можно здесь.
Парктроник
Парктроник или PDS — это система, которая поможет при парковке. Как работает система: в бамперы авто встроены датчики, которые излучают ультразвуковой сигнал. Он отражается от препятствий и возвращается, сообщая о расстоянии до помехи.
Пассивные системы помощи при паркинге только сообщают водителю о наличии помех, а активные парктроники могут дать распоряжение автомобилю притормозить перед препятствием.
Система адаптивного освещения
Система направляет фары и их световые потоки туда, куда поворачивает руль. Камера, установленная на ветровом стекле, фиксирует встречные и попутные автомобили и переключает ближний свет на дальний и наоборот. Матричные фары светят дальним светом и, чтобы не слепить водителей на встречных машинах, «вырезают» сегменты светового потока точно напротив других автомобилей. При этом дорога до движущегося транспортного средства остается освещенной.
Какие есть еще электронные системы в авто
Вкратце расскажем про другие вспомогательные электронные системы для безопасности автолюбителя и его машины.
Система контроля усталости
Система распознает по мимике, положению глаз и головы автовладельца уровень его усталости и показывает на дисплее рекомендацию остановиться на отдых.
Сканер дорожных знаков
Поможет не упустить ни один знак и избежать штрафов за несоблюдение правил дорожного движения.
Система контроля мертвых зон
Предупреждает водителя о препятствиях при перестроении в соседнюю полосу. Она определяет расстояние до препятствий с помощью ультразвуковых датчиков в бампере, подобных тем, которые есть в системах помощи при парковке.
Ассистент движения по полосе
Ассистент движения по полосе или система контроля полосы следит за тем, чтобы автомобиль не сбился с траектории и выравнивает его четко по полосе. Программа ориентируется по дорожной разметке с помощью видеокамеры и начинает действовать, если водитель пересек пунктирную разметку или сплошную полосу, не включив поворотник.
Ассистент предупреждает о съезде с полосы вибрацией в руле или вмешивается в управление: начинает подтормаживать и подруливать на положенное место в ряду.
Какие электронные помощники раздражают: мнение автовладельцев
По результатам опросов журнала «За рулем» самыми полезными автолюбители считают системы круиз-контроля с функцией движения в пробке и контроля мертвых зон. Одним из самых популярных назвали ассистент экстренного торможения. Больше всего водителей по данным опросов раздражает системы контроля полосы и контроля усталости. Что думают читатели журнала «За рулем» насчет электронных систем:
Могут ли электронные системы навредить
Электронные помощники в автомобиле заботятся о безопасности водителя и с помощью многих из них водителям действительно удалось сократить количество ДТП по всему миру. Некоторые водители жалуются, что их поначалу отвлекали и раздражали все эти многочисленные системы — назойливыми звуками, световыми сигналами, вибрациями. Это тоже может, в свою очередь, привести к аварийным ситуациям. А еще есть риск, что автовладелец, наконец, привыкнет, что его со всех сторон опекают электронные помощники, и сам не будет должным образом концентрироваться на дороге, что тоже опасно.
Заключение
Считаем, что не стоит отрицать достижения прогресса и обязательно ими пользоваться в автомобиле. Но не следует забывать, что ответственность за происходящее на дороге лежит все-таки на водителе, а не на электронных помощниках. Во всяком случае, пока не изобрели надежные автомобили-беспилотники.
Как работают ABS и ESP
ABS и ESP (антиблокировочная система и система курсовой устойчивости) — наиболее востребованные опции автомобиля, повышающие безопасность вождения, особенно в сложных условиях гололеда или дождя.
О принципах действия этих полезных устройств рассказал Михаил Давыдов, который более 15 лет работает в сфере автомобильного рынка столицы. Сейчас он является главой «Залогломбард» — крупного новосибирского автоломбарда, предоставляющего деньги под залог авто и ПТС (nsk.zaloglombard.ru/dengi-pod-pts). Среди российских водителей распространен миф о низкой эффективности торможения с включенной антиблокировочной системой, не имеющий под собой оснований. Еще со школьного курса физики всем известно, что сила трения скольжения меньше силы трения покоя. Соответственно, при полной блокировке колес во время экстренной остановки снижается эффективность торможения: шины начинают скользить по дороге. Одновременно происходит потеря управления и возникает возможность заноса. Антиблокировочная система предотвращает блокировку колес, тем самым обеспечивая управляемость автомобиля и максимальную эффективность торможения. Это реализуется за счет датчиков, считывающих угловую скорость каждого колеса и системы управления давлением в тормозных контурах. Как только колесо блокируется, датчик определяет это по снижению скорости вращения и антиблокировочная система уменьшает давление на тормозные колодки этого колеса. Таким образом, при торможении колеса находятся на грани блокировки и эффективность торможения максимальна. Известным приемом «прерывистого торможения» можно достичь подобного эффекта. Но эффективность будет ниже, чем с ABS: ведь при помощи педали невозможно регулировать усилие на каждом из колес отдельно. Антиблокировочная система не универсальна и не может заменить водителя в любой ситуации. Поэтому и предусмотрена кнопка ее отключения. Отключать ее стоит лишь в одном случае: при использовании шипованной резины. Лишь после полной блокировки колеса шипы включаются в работу, вгрызаясь в снежный наст, лед или грязь. В остальных случаях антиблокировочная система сократит тормозной путь и обеспечит возможность маневрирования. Другой надежный помощник водителя — система курсовой устойчивости. В отличие от ABS, эта система сама притормаживает определенные колеса, не давая машине повернуть по слишком малому радиусу. Датчики скорости, крена, поперечного ускорения и угловой скорости колес помогают системе уловить момент заноса и предотвратить его. Также система курсовой устойчивости помогает удержать автомобиль на дороге, когда неожиданно лопается покрышка одного из передних колес.
Теги: ABS, ESP