UNIVERSITATEA UNIVERSITATEA “LUCIAN BLAGA” DIN SIBIU
FACULTATEA DE INGINERIE „HERMANN OBERTH” Specializarea : ELECTROMECANICĂ
REFERAT ECHIPAMENTE ELECTRICE AUTO
Stud Studen enți: Codău Ciprian
Coordonator:
Cătană Sorin Grupa: 341/3
Conf. dr. ing. Mihai Panu
AN UNIVERSITAR 2010-2011
1
Electronic Stability Program Începerea Începerea producţiei de serie al programului programului electronic electronic de stabilitate ESP în Europa cu zece ani în urmă a fost o piatră de hotar în dezvoltare dezvoltareaa de sisteme sisteme de control de frână. frână. Bosch a fost fost un actor major în dezvoltarea de conducere a acestui sistem de siguranţă activă şi în 1995, a devenit primul furnizor în întreaga lume pentru ESP. Numeroase Numeroase studii studii recente recente de credit credit ESP cu până până acum fiind cele mai de succes sistem de siguranţă activă de automobile. au tomobile. De la începerea producţiei de serie Bosch-a extins continuu, pot potenţi enţial alul ul de ESP care are acu acum perm permititee inte ntegra grarea rea unor nor noi noi caracteristici de securitate şi comoditate. Denumirea tehnica a sistemului este ESP, adica Electronic Stability Program, denumire ce sugereaza destul de bine utilitatea sa. sa. Fapt Faptul ul ca cele cele mai mai mult multee astf astfel el de sist sistem emee inst instal alat atee pe aut autovehicule ule sunt fabric ricate de Bosch a determ erminat insa popularizarea sa sub numele ESP, cel pe care producatorul de disp dispoz ozititiv ivee elec electr tron onic icee auto auto l-a l-a inst instititui uitt inca inca din din 1987 1987,, cand cand a inceput sa-l dezvolte alaturi de Mercedes-Benz. Mercedes a creat si patentat inca din 1959 un dispozitiv care impi impied edic icaa pierd pierdere ereaa tract tractiu iuni niii roti rotilo lor, r, prin prin acti action onar area ea asup asupra ra franelor sau motorului. Si BMW a creat cam in aceeasi perioada un sistem de control al tractiunii care avea acelasi rol. Din punctul de vedere al ech echiparii modelelor de seri erie, putem vorbi despre o noua oua similitudine, anul 1992 fiind cel in care atat Mercedes, cat si BMW au introdus ESP-ul, ambele fiind realizate cu ajutorul companiei Robert Bosch GmbH, cea care si-a inregistrat marca ESP. De 2
altfel, in 1995 Bosch a creat primul ESP complet, pus la dispozitia producatorilor de autovehicule. Derapajul - cauza accidentelor
Comisia UE a anunțat intenția de a impune folosirea obligatorie a sistemului de stabilitate începand cu 2011, în timp ce în SUA a fost deja adoptată o lege care prevede că includerea ESP în dotarea-standard a tuturor autoturismelor este obligatorie începand cu anul de fabricație 2012. Studiile asupra accidentelor rutiere demonstrează că cel puțin 40% din totalul celor soldate cu decese sunt cauzate de deraparea autovehiculelor și, mai mult, aproximativ 80% din totalul acestor accidente ar fi putut fi evitate prin utilizarea sistemului ESP Organizatia Euro NCAP a emis chiar o recomandare insistentă pentru achizitionarea de autoturisme echipate cu ESC, reprezentanții acestei organizații având cifre exacte despre eficiența sistemelor de siguranță. Corespondența din Australia, ANCAP, chiar a anunțat că nu va mai acorda 5 stele decât autoturismelor echipate cu ESC.
Par țiile componente ale sistemului ESP
Fig.1 Ledul indicator ESP pe bord. ESP.
Fig.2 Buton on/off
3
ESP este un sistem destul de inteligent, care lucrează însa integrat cu dispozitivele electronice computerizate ce controlează un autovehicul. ESP-ul folosește ca surse de informații o serie de senzori amplasați pe diferite componente dinamice ale unui vehicul. în acest fel, în fiecare moment sunt cunoscute viteza de rotație a fiecărei roți, direcția imprimată de volan și măsura în care caroseria mașinii respectă întocmai această direcție.
Fig.3 Senzor unghi volan.
Fig.4 Poziția senzor unghi volan
Fig.5 Schema senzor volan.
Fig.6 Montarea senzor volan.
4
Fig.7 Senzor de accelerație lateral.
Fig.8 Sensor de poziție.
5
Fig.9 Combinație senzor lateral de accelerație-sensor de poziție.
Fig.10 Parțile componente ESP.
A-senzor de viteză al roții B-senzor pt. determinarea poziției volanului C-senzor pt. detectarea accelerației laterale D- ECU; E-motor; F-senzor de presiune G-unitate hidraulică.
6
Fig.11 Montarea senzorilor.
Fig.12 Par țile componente a unui ESP premium.
7
Fig.13 Carcasa exterioară a unui sistem ESP .
Funcționarea sistemului ESP ESP – ul asigură reglarea patinării roții, impiedică rotirea în gol a roţilor motoare în regim de tracţiune prin frânarea selectivă a unor roţi sau prin reducerea momentului motor furnziat.
Fig.14 Sistemul ESP pe autovehicul.
8
ESP-ul garantează păstrarea direcţiei autovehiculului pe şosele alunecoase şi reduce pericolul răsturnării vehiculului atunci când, pe drumuri cu polei, soferul ia abordează curbele cu viteză sau se angajează în manevre de schimbare a benzii, situaţii în care şansele şoferului de a redresa maşina prin simplă frânare sunt foarte mici. ESP este un sistem eficient mai ales în segmentul vehiculelor de peste 3,5 tone, ajutând şoferul să menţină controlul asupra maşinii şi să evite accidentele în situaţii critice, în limitele fizice şi legale normale. În prezent, cei mai mulţi constructori au introdus ESP, opţional, pe camioanele lor. Dispozitivul angrenează un senzor pentru unghiul de viteză, unghiul volanului, acceleraţia transversală, viteza roţilor şi presiunea la frânare. Sistemul ESP funcţionează prin reglarea cuplului motor şi prin frânarea individuală automată a rotilor ESP acţionează astfel: senzorii de acceleraţie transversală montaţi în ESP măsoară distribuţia puterii la rotii şi verifică stabilitatea la drum. În plus, sistemul înregistrează parametrii mişcării doriţi de conducătorul auto şi parametrii mişcării reale a vehiculului, le compară, şi dacă acestea nu sunt în concordanţă, ESP percepe diferenţa şi transmite roţilor impulsuri de frânare. ESP ţine autoturismeul pe o cursa fermă: În timpul virări (poza stanga) fată de roţi rândul său exterior ESP se aplică în mod automat de frână la roata din spate interior.Când virajul este gata și rotim spre dreapta pentru a evita rotirea autovehiculului ESP se aplică pe roata dreapta fața (poza dreapta).
9
Fig.15 Funcționarea sistemului ESP.
ESP combină într-un singur ansamblu sistemul de frânare anti-blocare ABS cu ESP (controlul acceleraţiei la derapare). De 25 de ori pe secundă, ESP monitorizează şi compară mişcarea reală a vehiculului cu manevrele şoferului şi la primele semne de instabilitate, atunci când şoferul roteste prea mult sau prea puţin de volan, senzorii ESP detectează această mişcare într-o fracţiune de secundă şi ajută la restabilirea poziţiei vehiculului prin aplicarea selectivă a presiunii de frânare asupra uneia sau a mai multor roţi şi prin intervenţia asupra sistemului motorului. În prezent toate camioanele sunt dotate, opţional, cu acest sistem.Si cei de la Mercedes folosesc acest sistem chiar pe Mercedes Sprinter - sporind stabilitatea laterală a vehiculului. ESP este un sistem din dotarea semiremorcilor, care previne răsturnarea ansamblului tractor-remorcă în situaţii critice, chiar atunci când camionul nu este echipat cu ESP. Necesitatea lui s-a făcut simţită deoarece statisticile arată că până şi şoferii foarte 10
experimentaţi, care cunosc drumurile şi circulă regulamentar, pot face accidente, mai ales când centrul de greutate al vehiculului este situat la înălţime şi favorizează creşterea vitezei. În acest caz, de cele mai multe ori, şoferul observă riscurile prea târziu, dar RSP detectează la timp situaţiile periculoase şi le depăşeşte intervenind asupra frânelor. RSP este integrat în EBS - ul modulului de frână al tractorului pe semiremorcă. El măsoară acceleraţia laterală cu ajutorul senzorilor de acceleraţie integraţi şi utilizează diferiţi parametri pentru a defini limita la care semiremorca e în pericol să se răstoarne. Când aceasta este atinsă, RSP iniţiază frânarea obligatorie a semiremorcii şi reduce viteza ansamblului până la un nivel aflat sub valoarea critică. Această procedură de control începe chiar înainte ca şoferul să-şi dea măcar seama de pericol. Pentru a se adapta la diferite încărcături şi centre de greutate, RSP recalculează limita critică de fiecare dată când se încarcă semiremorca. El se ajustează, de asemenea, dacă alimentarea cu tensiune este întreruptă sau vehiculul e tras pe dreapta pentru o perioadă mai mare de timp. În primul rând, este definită o valoare de bază folosind greutatea pe axă. Dacă acceleraţia laterală se apropie de această valoare, presiunea de frânare predefinită se aplică roţilor de pe partea interioară a axei, care este mai puţin încărcată. Această presiune de testare este echivalentă cu presiunea aplicată frânei, şi de aceea şoferul nici nu o observă. Dacă roata începe să se blocheze la această presiune, este indicată o reducere semnificativă a încărcăturii, deoarece se semnalează faptul că vehiculul este pe punctul de a se răsturna. 11
Sistemul iniţiază frânarea capului tractor şi astfel se rezolvă problema. Dacă viteza roţii nu se modifică, situaţia este definită ca lipsită de riscuri şi sistemul măreşte limita critică pentru a repeta procedura cu o valoare mai ridicată a acceleraţiei laterale, la următoarea curbă. RSP funcţionează independent de camion, dar oferă o mai mare siguranţă atunci când acesta este echipat cu ESP, ABS care se poate suprapune peste RSP, deoarece intervine şi în sistemul de frânare al remorcii. Pentru a preveni erorile, sistemul realizează o analiză a valorii limită şi aplică presiunea maximă de frânare detectată de ambele sisteme asupra cilindrilor de frânare a roţilor. Deoarece presiunea de frânare aplicată de ESP este mai mică decât cea aplicată de RSP, RSP utilizează mai bine deceleraţia posibilă a remorcii, mărind siguranţa. De exemplu ,motoarele de la Mercedes combinate cu o cutie de transmisie automata (cu cinci trepte) sau mecanica (cu sase trepte) debitează puteri cuprinse între 150 (E220 CDI) si 300 CP (E500). Pentru a putea ţine în frau atâţia ”cai”, Mercedes EKlasse este echipat cu performantul sistem de frânare electrohidraulic SBC (Sensotronic Brake Control). Acesta are în componenţa sa o unitate centrală electronică – în care sunt înglobate şi funcţiile ABS, ESP - care este în permanentă legătura cu senzori pentru măsurarea vitezei roţilor, acceleraţiei transversale, unghiului de virare. Sistemul ESP se opune patinarea roţii pe gheaţă sau pe sol umed, prin frânarea roţii care patinează sau prin reducerea momentului motor.
12
ABS şi ESR sunt doua sisteme de siguranţă si sunt sisteme de bază a maşinilor noi. Sistemele care acţionează asupra sistemul de frânare a automobilului cum ar fi ABS şi ESP măresc stabilitatea automobilului şi asigură o siguranţă mai mare în condiţii critice de circulaţie. Electronic Stability Control este de fapt un sistem destul de inteligent, care lucreaza insa integrat cu dispozitivele electronice computerizate ce controleaza un automobil. Respectand legile ciberneticii, ESP-ul foloseste ca surse de informatii o serie de senzori amplasati pe diferite componente dinamice ale unui vehicul. In acest fel, in fiecare moment sunt cunoscute viteza de rotatie a fiecarei roti, directia imprimata de volan si masura in care caroseria masinii respecta intocmai aceasta directie. Pentru componenta de tractiune exista si sisteme mai simple care doar impiedica una sau mai multe roti sa derapeze. Un ESP integrat va verifica nu doar diferentele dintre viteza unghiulara a rotilor, ci si deplasarea laterala a masinii. Timpul de raspuns este de obicei de ordinul milisecundelor, astfel ca interventia poate fi considerata destul de promptă. Numai pentru tractiune, actiunea se rezuma la impiedicarea rotii/rotilor care patineaza sa se mai invarta, astfel fiind posibil un control al directiei, similar cu ceea ce face un ABS la franare. In cazul ESC, in clipa in care se constata derapajul masinii, sistemul proceseaza informatiile si actioneaza acolo unde trebuie: franele intervin pe una sau mai multe roti, individual, pentru a corecta traiectoria, iar motorul este impiedicat sa mai genereze cuplu, eliminandu-se astfel fortele care au generat deplasarea. 13
De exemplu, daca rotile din fata incep sa derapeze in timpul virajului, producand ceea ce numim subvirare (deplasarea catre exteriorul curbei), ESC franeaza roata spate de pe interior, astfel ca traiectoria se corecteaza. Daca derapeaza rotile din spate, adica masina supravireaza (incepe sa se rasuceasca spre interiorul curbei), ESC franeaza roata fata din exterior, ajustand traiectoria. De fiecare data acceleratia este redusa automat pana la atingerea scopului. Simultan, la bordul vehiculului se aprinde intermitent becul corespunzator ESC, care avertizeaza soferul ca sistemul se afla in plin proces de functionare. Aproape orice vehicul dotat cu ESC permite decuplarea acestuia de la un buton, becul-martor fiind aprins in acest caz permanent. Decuplarea ESC este utila, de exemplu, in cazul vehiculelor 4x4 care au de depasit un obstacol dificil, functionarea sistemului fiind de natura sa reduca puterea motorului si sa impiedice deplasarea. Suprafetele pe care poate fi observata cu usurinta interventia sistemului de control al stabilitatii sunt asfaltul ud si zapada/gheata.
Fig.16 Functionarea sistemului ESP.
14
In ultimii ani, toti producatorii si-au achizitionat sau creat propriile sisteme de control al stabilitatii, denumirile acestora diferind de la o marca la alta. Uneori si functionarea si eficienta lor difera, insa existenta unui astfel de sistem pe masina este mult mai importanta pentru siguranta pasagerilor decat numele sub care este comercializat. Costul unui ESC poate afecta pretul final al masinii, fiind situat intre 500 si 600 euro si chiar 1.000-1.500 euro, insa poate fi considerata o investitie mult mai importanta decat cea in aerul conditionat automat sau intr-o vopsea metalizata. Dintre marcile care utilizeaza altceva decat ESP, putem nota Mitsubishi, cu Active Stability Control (ASC), Volvo Dynamic Stability and Traction Control (DSTC), Mazda si BMW Dynamic Stability Control (DSC), Honda - Electronic Stability Control (ESC) si Vehicle Stability Assist (VSA), General Motors StabiliTrak, Nissan - Vehicle Dynamic Control (VDC), Toyota Vehicle Stability Control (VSC). Comisia UE a anuntat intentia de a impune folosirea obligatorie a sistemului de stabilitate incepand cu 2011, in timp ce in SUA a fost deja adoptata o lege care prevede ca includerea ESP in dotarea-standard a tuturor autoturismelor este obligatorie incepand cu anul de fabricatie 2012 . Aceste decizii nu sunt intamplatoare, avand in vedere ca studiile asupra accidentelor rutiere demonstreaza ca cel putin 40% din totalul celor soldate cu decese sunt cauzate de deraparea autovehiculelor si, mai mult, aproximativ 80% din totalul acestor accidente ar fi putut fi evitate prin utilizarea sistemului ESP. Potrivit cercetatorilor de la Universitatea Köln, in Europa ar fi putut fi evitate, in 2007, prin folosirea pe scara larga a ESP, un numar de 4.000 de decese si 100.000 de raniti. 15
Scheme de montaj a ESP.
Fig.17 ESP cand creste presiunea.
16
Fig.18 ESP cand presiunea este constanta.
Fig.19 ESP cand scade presiunea.
17
Principiu de functionare a senzorului de acceleratie lateral.
Fig.20 Montarea senzorului.
Fig.21 Schema de principiu a senzorului.
Structura senzorului: Senzorlul este în principal format din trei parti, unul sau doi senzori de poziţie, un receptor şi un corp compact (Fig.20).
Fig.22 Montarea senzorului pe arbore.
18
Principiu de functionare: Principiu de functionare se bazeaza
pe fenomenul Hall.
Fig.23 Principiu de functionare al senzorului.
1. 2. 3. 4. 5. Sursa de current.
Conductori; Hall Camp
sensor; Magneti; magnetic;
Senzorii de acceleraţie permit măsurarea acceleraţiilor dinamice (datorate vibraţiilor) sau statice (determinate de gravitaţie) ale unui solid după una sau mai multe direcţii.
19
Concluzii AVANTAJE:
• Reducerea ratei accidentelor morltale cu pănă la 42% la
autovehiculele dotate cu sistem ESP
Fig.24 Reprezentarea grafica a rsiscului de accident.
20
