Az újabb ESP rendszerek két fokozatú beavatkozásra is alkalmasak, és számos újabb, a gépkocsivezető tevékenységét megkönnyítő működéssel is ellátták. Az egyik beavatkozás a hagyományos egy kerék szabályozott fékezésével járó működésmód, a másik beavatkozás pedig az aktív szervokormány működtetésével végrehajtott kormánykorrekció.
13.1. ESP beavatkozás kormánykorrekcióval
Az Audi és az újabb VW Passat több típusánál is az opcionális felszereltségéhez tartozik a „Dinamiklenkung”, dinamikus kormányzás nevű program és a hozzá tartozó aktív szervokormány. Ha az ESP nem az egyik kerék fékezésével, hanem kormánykorrekcióval avatkozik be a gépkocsi nem fog lassulni az ESP működése miatt. Így tehát nem veszít a lendületéből agilisabbá válik. Az ESP kormányzási beavatkozásnak az előnye az, hogy nagyobb szabályozási komfortot biztosít és a hosszdinamikát nem befolyásolja annyira, mint a régebbi ESP. A stabilizáláshoz szükséges elkormányzást az ESP elektronika határozza meg, melyet utasításként a CAN hálózaton keresztül átküld a dinamikus kormányzás elektronikának. Ennek megfelelően egészítették ki a szabályozási algoritmust, valamint ehhez igazították a hardvert is. Ennek a beavatkozásnak a hatására a kormánykerék nem fordul el. A kormánykerék szöghelyzetén kívül ennél a változatnál a kerekek elkormányzási szögét is méri az elektronika. A működés dinamikusabb állító tag beavatkozásokkal történik. Ez a rendszer az IEC61508 biztonsági előírásnak felel meg.
13.2. További kiegészítő ESP működések – A rögzítő fék dinamikus használata
Az újabb személygépkocsikat már elektromechanikus rögzítő fékkel is ellátják. Ha a rögzítő féket a gépkocsi mozgása közben működteti a gépkocsivezető a CAN hálózaton keresztül az ESP hidraulika egységhez érkező parancs hatására a fékfolyadék szivattyú bekapcsolásával hozza létre a szükséges fékező nyomást és az ESP hidraulikaegysége hajtja végre a fékezést.
13.3. Utánfutó stabilizálás
Ez is az ESP rendszer egy újabb kiegészítő programja. Az utánfutó lengései 1 Hz körüli frekvencián a vonókészüléken keresztül adódnak át a vontató gépkocsinak. Az ESP rendszer érzékeli az emiatt bekövetkező perdítő nyomaték lengéseket. Ha az a kritikus érték küszöbét átlépi elkezdődik a beavatkozás. Az elektronika visszaveszi a gázt és működteti a féket. Mind a négy kereket fékezi 0,15 g lassulással. Ha ez nem elegendő, a lassítás elérheti a 0,3 g értéket. A fékezés addig folytatódik, amíg nem szűnik meg az utánfutó lengése. Az ESP az utánfutó felől érkező kereszt irányú erőket a gépkocsi első kerekeinek váltakozva történő különböző nagyságú erővel történő fékezésével egyenlíti ki. Ennek eredményeként stabilizálás következik be és lassulás jön létre. fékező teljesítmény. Nem veszélyezteti a fading jelenség a közlekedésbiztonságot.
Az előzőekben felsoroltakon kívül az ESP rendszer alkalmas a sebesség szabályozásra is. Ha például a nagy sebességgel működő video rendszer sebességkorlátozó táblát érzékel, automatikusan beállítja az azon feltüntetett sebességet.
A Bosch ESP 8 rendszer alkalmas ezeknek a kiegészítő működésmódoknak a megvalósítására. Sajátosságai közé tartozik a hibrid áramkörös elektronika, melyet Texas Instrument mikrokontrollerekkel láttak el. 768 kB – os flash memory -t alkalmaznak. Két különböző, egymástól független radundáns processzor szolgálja a biztonságos működést. Az új nyomásérzékelőt a hidraulika egységbe integrálták, így az nem képez külön becsavarható egységet, mint korábban.
Ennél a rendszernél a gépkocsi stabilizálása különböző beavatkozásokkal történik, melyek a következők:
• Motor nyomatékszabályozás.
• Beavatkozás az automatikus sebességváltó fokozatkapcsolás dinamikájába.
• Egy kerék szabályozott fékezése.
• Kormányzási beavatkozás, mely különösen nagy sebességnél, kis beavatkozással hatékonyan stabilizál.
A kevesebb fékezési beavatkozásnak köszönhetően a gépkocsi azonos körülmények között agilisabban (dinamikusabban) halad és nem következnek be kritikus szituációk. Nagyobb lehet a gépkocsi átlagsebessége.
Az ESP rendszer alprogramját képező ABS szabályozás új algoritmussal működik.
13.5. Offroad ABS
A fejlesztési cél az volt, hogy ezzel a működési móddal a gépkocsival úgy a szilárd burkolatú úton, mint terepen a lehető legnagyobb lassulás legyen elérhető. Laza talajon a blokkolás közeli, majdnem csúszó kerekekkel rövidül a fékút, mert a kerekek éket túrnak maguk előtt az alattuk lévő laza anyagból. Az ABS új logikája figyeli a kerekek torziós lengéseit az aktív kerékfordulatszám érzékelők jelei alapján. Felismeri a laza talajt és automatikusan átkapcsolja az ABS működését nagyobb csúszást engedélyező működésmódra. A kerekenkénti és az elkormányzási szögtől is függő kerékcsúszás szabályozás révén a gépkocsi megőrzi a kormányozhatóságát.
Ha a vezető bekapcsolja az offroad gombot, akkor az ABS terep fokozatának aktiválása egyértelműbbé és gyorsabbá válik.
13.6. Offroad ESP és egy fokozatú ESP lekapcsolás
Az ESPplus teszi lehetővé ezeket a működési módokat. A terep és a normál ESP működés között lényeges különbség van. Az ESP off gomb rövid megnyomásával az Offroad működés válik aktívvá és a kijelzőn az
„ESP offroad” felirat jelenik meg és az ESP szimbólum világít. Ilyenkor kisebb sebességnél a motornyomaték csökkentő és a fékezési beavatkozások kisebbek lesznek. Ha az automatikus offroad felismerés válik aktívvá valamennyi offroad funkció erősödik. A gomb ismételt megnyomásakor a normál ESP működés kapcsol be.
5.32. ábra - Bosch ESP 8 hidraulika egység az elektronikával.
13.7. Az ESP kikapcsolható
Újabban kétfokozatú kikapcsolási lehetőséggel látták el az ESP rendszereket.
• Ha 5 másodpercnél rövidebb ideig nyomják meg az „ESP off” gombot, akkor először az ASR kapcsol ki. A kijelzőn az „ASR off” felirat tűnik fel, az ESP szimbólum pedig világít. Ekkor a motor nyomaték csökkentés és a fékezési beavatkozás is a sebességtől függően kikapcsol. Az „ESP off” nyomógomb ismételt megnyomására és egy bizonyos sebesség átlépésekor az ASR visszakapcsol.
• Ha az „ESP off” gombot 5 másodpercnél hosszabb ideig nyomva tartják kikapcsol az ESP és csak az ABS és az EDC marad bekapcsolva. A folyadékkristályos kijelzőn az „ESP switched off” felirat jelenik meg, más típusoknál az ESP szimbólum és alatta az „OFF” felirat. A gomb ismételt megnyomására az ESP működés visszakapcsol. A gyújtás ki-, majd visszakapcsolása után az ESP ismét bekapcsolt állapotba kerül.
5.33. ábra - Az ESP rendszer régebbi és újabb ellenőrző lámpája és a kikapcsolt állapot
visszajelzése
13.8. Hidraulikus fading kompenzáció (HFC)
Ez a fékasszisztens működésének egyfajta kiterjesztése. Erőteljes, huzamos, illetve többször ismételt fékezésnél, amely jelentős melegedés miatt fékhatás csökkenéssel jár, ezt felismerve az ESP automatikusan megnöveli a hidraulikus működtető nyomást. A vezető így már a szokásos pedálerőnél eléri az ABS beavatkozási küszöböt.
5.34. ábra - Bosch ESP 8 hidraulika egység Audi A5-típusú gépkocsiba szerelve
13.9. Az ESP vezérelte vészfékezés rögzítő fékkel
A gépkocsikba újabban beszerelt elektromos rögzítő féknek van egy dinamikus működésmódja is. Ha a hidraulikus fékműködtetetés meghibásodik, az ESP parancsára az elektromos rögzítő fékkel 8 m/s –os lassulást tud megvalósítani. Ez lényegesen nagyobb, mint ami egy hagyományos rögzítő fékkel megvalósítható. Kis tapadási tényezőjű úton ABS szabályozás is működik eközben.
13.10. Hold assist
Az üzemi fék automatikus működtetésével és oldásával támogatja a vezetőt. Az aktiválása a műszerfalra szerelt nyomógombbal lehetséges. Ez a működésmód a fékezés után hidraulikus nyomással tartja befékezve a gépkocsit. Erről az állapotról visszajelző lámpa tájékoztatja a gépkocsivezetőt. Ha a fékhatás egy meredekebb szakaszon nem elegendő, még kétszer meg tudja növelni a fékező nyomást a rendszer. Ha még ez sem elegendő, működteti az elektromos rögzítő féket is. Elinduláskor a tengelykapcsoló lenyomásakor automatikusan oldja a féket. Emelkedőn a rögzítő fék csak akkor old, ha a motor nyomatéka elegendő a visszagurulás megakadályozásához. Ilyenkor az elektronika kiértékeli a bekapcsolt sebességfokozatot, az emelkedő meredekségét, a motor fordulatszámát és a motor nyomatékát.
13.11. Sebességszabályozó
Ez is egy vezetőt támogató asszisztens rendszer. A hagyományos ESP rendszer egy továbbfejlesztett változata.
Hegyről lefelé menetnél fékezési beavatkozással tartani tudja a vezető által beállított sebességet. Ilyenkor az ESP hidraulika egység végzi a fékezést.
13.12. HDC hegyről lefelé ereszkedő asszisztens
A HDC program széria tartozék például az Audi Q5-nél, melyet a gépkocsivezető egy erre a célra beépített nyomógombbal tud be-, illetve kikapcsolni. A működés alapfeltétele, hogy a gépkocsi sebessége kisebb legyen 60 km/h -nál. A pillanatnyi állapotot LED dióda jelzi vissza. Az ESP rendszer részét képezi ez a komfortot növelő program. Mind a négy kereket fékezi a lejtőn lefelé, méghozzá annyira, hogy a gépkocsi tartja a vezető szándéka szerinti sebességet. Ha ehhez nem elegendő a motorfék, automatikusan működésbe lép a hidraulikus fékrendszer, mely a vezetőtől függetlenül létrehozza a szükséges fékező nyomást. Bizonyos határok között (9 km/h és 30 km/h) (10%-os és 50%-os lejtőn) a gáz-, illetve a fékpedál lenyomásával a sebesség szabályozható.
60 km/h feletti sebességnél automatikusan lekapcsol. Bekapcsolt és kikapcsolt sebességfokozatnál egyaránt használható. Ha például a hátrameneti fokozat van bekapcsolva, akkor a hátsó kerekekre jut a nagyobb fékhatás.
13.13. Tetőcsomagtartó felismerés
A menetkomfortra és a menetdinamikára nagy gondot fordítottak a fejlesztés során. Az offroad és az országúti jellemzők összehangolása is fontos volt. Az összes Q5-ös széria tartozéka a tetőcsomagtartó felismerés, melyhez egy speciális érzékelőt szereltek fel a tetőcsomagtartó rögzítési pontjához. Ez közvetlenül az ESP elektronikának ad jelet a megváltozott tömegközéppont helyzete miatt, mely a menetdinamika szempontjából az ESP -nek fontos információ.
13.14. Fékezés a bal- és a jobb oldalon eltérő a tapadási tényezőnél
A gépkocsit a jobban tapadó útfelületen kialakuló nagyobb fékerő erre az oldalra húzza. Az ESP a
„dynamiklenkung” –al ellátott gépkocsinál automatikusan létrehozza a szükséges kormánykorrekciót, méghozzá gyorsabban, mint ahogy azt a gépkocsivezető egyébként meg tudná tenni. Ebből a vezető semmit nem vesz észre, mert közben a kormánykerék egyenes meneti helyzetben marad. A gépkocsi stabilizálása érdekében nem kell csökkenteni a fékerőt. Ez előnyös, mert nem hosszabbodik meg a fékút. Ehhez a működési módhoz nem szükséges kiegészítő kerékfék munkahenger nyomás érzékelő, mint más rendszereknél.
13.15. ESP kormányzási beavatkozás túlkormányozott gépkocsinál
A túlkormányozott viselkedésű gépkocsit az ESP rendszer a „dynamiklenkung” segítségével egy előre meghatározott ellenkormányzással stabilizál. Ez megakadályozza a gépkocsi hátsó részének kitörését.
Különösen nagy sebesség esetén ez a beavatkozás sokkal hatékonyabb, mint egy kerék fékezése, ahol a
megfelelő fékező nyomás kialakulásához egy bizonyos időre van szükség. Azért is előnyös ez a beavatkozás, mert sokkal komfortosabb, mint amikor fékezéssel történik. Továbbá nem lassul a gépkocsi a stabilizáló beavatkozás következtében, ami a fékezéses beavatkozásnál elkerülhetetlen. Különösen csúszós úton előnyösebb, amikor kormányzás végzi a korrekciót. A két beavatkozást (kormányzási és a fékezési) a gépkocsi instabilitásától függően egymásba integrálják. Enyhe instabilitásnál csak kormányzási beavatkozás valósul meg.
Minél nagyobb a stabilitás vesztés, annál nagyobb lesz a fékezési beavatkozás. A kettő beavatkozás együtt hatékonyabb, mint ahogy a hagyományos ESP -nél ez hagyományosan megszokott volt.
5.35. ábra - Sávváltási manőver összehasonlítása ABS- el és ESP -vel
13.16. Az ESP kormányzási beavatkozás alulkormányozott gépkocsinál
Alulkormányzott viselkedésnél az ESP a „dynamiklenkung” (aktív szervokormány) segítségével megváltoztatja a kormányáttételt, így a gépkocsivezető a tapadási tényező maximumát nem tudja olyan gyorsan elérni. Így az első kerekek csúszása és ezzel a gépkocsi elejének kisodródása, vagyis az alulkormányzott viselkedés nem fog kialakulni olyan gyorsan. Az alulkormányozott állapotot az ESP ismeri fel és a beavatkozás a
„dynamiklenkung” –nál következik be. Az áttétel változás csupán olyan mértékű, hogy a vezető azt nem veszi észre, de ennek ellenére a stabilizáló hatás érvényesülni tud. Kisebb mértékű alulkormányozott viselkedésnél ez a beavatkozás előbb fog bekövetkezni, mint a fékezési stabilizálás. Nem érezhető annyira, mint a motor nyomaték csökkentés és az egyik kerék célzott lefékezése. A gépkocsival így sokkal dinamikusabban lehet közlekedni és a stabilitása is növekszik.
13.17. Biztonsági koncepció a kormányzási beavatkozásnál
Az ESP elektronika által meghatározott stabilizáló elkormányzási szög a gépkocsi CAN hálózatán keresztül üzenetként jut el a kormányzás elektronikájához. Mivel az aktív kormányzási beavatkozás nagyobb kockázatú, mint az egyik kerék megfékezése, biztonságtechnikailag ennek megfelelően készítették fel az ESP rendszert.
Hardver vonatkozásában egy második perdülés és kereszt irányú gyorsulás érzékelővel is ellátják a rendszert, mely egy redundáns jelet ad. Így a perdülés érzékelő jelének elfogadhatósági vizsgálata biztonságosabb lesz. A szoftver oldalról pedig a kormányzási stabilizáló algoritmus kétprocesszoros kivitelben működik. Mindkettő eredményét folyamatosan bitenként összehasonlítják az ESP elektronikáéval. Amennyiben különbséget észlel az ESP elektronika kikapcsol és hibajelzést ad.
5.36. ábra - A Continental Teves ESP rendszer áttekintése
13.18. A Robert Bosch GmBH kilencedik generációt képviselő ESP rendszere
Ennél a vállalatnál elsőként az ESP gyártása és alkalmazása 1995 –ben kezdődött. Jelenleg a 9 generációhoz tartozó termékcsaládot kínálja az autógyáraknak. A legkülönbözőbb kategóriába sorolható gépkocsi változatokhoz fejlesztették ki. Ezek a változatok különböző működési módokat tesznek lehetővé. Jelenleg a következő változatokat gyártják:
• ESP light
• ESP base
• ESP enhanced
• ESP pus
• ESP premium
Ezeket a változatokat egyre több kiegészítő működéssel is ellátták.
Az ESP premium-nál például az alap működés számos, a vezetőt támogató asszisztens rendszerrel egészülhet ki.
Ennél a szokásos kettő helyett hat dugattyús fékfolyadék szivattyút építenek be a hidraulika egységbe. Ennek köszönhetően a fékező nyomás nagyon gyorsan kialakul, de ezen kívül maximális komfortot is biztosít, mert így sokkal kisebb a rezgés működés közben. Az SMI650 típusjelzésű kombinált érzékelőt (perdülés és kereszt irányú gyorsulás) már az elektronikába szerelik. Ennek az érzékelőnek integrális része a rezgéscsillapító egység.
Így tovább egyszerűsödött a rendszer vezetékhálózata. Ez az elektronika már másodpercenként 25 -ször hasonlítja össze a vezető szándékát a gépkocsi pillanatnyi menetpályájával és ez alapján működik az ESP szabályozás.