ELECTRONIC STABILITY PROGRAM

Print
Category: Ototronik
Last Updated on Tuesday, 13 May 2014 Published Date Written by mtoyibu

ELECTRONIC STABILITY PROGRAM

 Oleh : Drs. MochToyibu, MT.

 WidyaiswaraDepartemenOtotronik PPPPTK BOE Malang

toyibu.g61@gmail.com

 

 

ABSTRAK

 Kepadatan lalu lintas telah berlipat ganda dalam 20 tahun terakhir, namun juga diikuti jumlah kecelakaan yang mengakibatkan cedera serius bagi pengendaranya. Kecenderungan ini dapat secara langsung dikaitkan dengan dinamika laju kendaraan saat pengereman dan bermanuver dengan kecepatan tinggi beserta efek over steering/ understeering yang selalu menyertainya sebagai penyebab terjadinya kecelakaan kendaraan.

Konsep rancanganElectronic Stability Program” (ESP) dari BOSCH dengan memasang berbagai sensor yang digunakan untuk memantau kinetika kendaraan dan juga kontrol serta mengintegrasikan fungsi ABS dan TCS keseluruhan sehingga memungkinkan pada kondisi laju kendaraan yang kritis dapat dilaksanakan pengereman secara otomatis dan terkontrol pada salah satu roda guna membangkitkan efek counter yawing

Dengan ESP Electronic Stability Programteknologi ini telah berhasil membuat lompatan dalam capaiantingkat keselamatan di jalan raya yang lebih besar. Dengan menyatukan fungsi ABS dan TCS dalam sistem yang dapat memonitor "data gerak" kendaraan untuk menstabilkan laju kendaraan dalam kondisi ambang batas kritis dengan mencegah terjadinya efek over steering/ understeering.

Kata kunci : ABS, TCS, ESP, Oversteering/ understeering, Yawing

 

A. KESELAMATAN KENDARAAN

Beberapa faktor yang mempengaruhi keselamatan selama berkendaraan :

 -   kondisi kendaraan (tingkat peralatan, kondisi ban, komponen sistem)

 -   Cuaca, kondisi jalan dan lalu lintas (seperti bahan paving, crosswinds, kepadatan lalu lintas), dan

 -  Tingkat kualifikasi pengendara, terdiri dari tingkat kemampuan individu bersama dengan kondisi fisik dan keadaan pikiran.

Satu faktor menonjol yang membedakan situasi lalu lintas kritis adalah perubahan mendadak, seperti munculnya tiba-tiba rintangan yang tak terduga atau perubahan yang cepat dalam kondisi permukaan jalan. Masalahnya sering diperparah oleh kesalahan operator. Karena kurangnya pengalaman, seorang sopir yang melakukan perjalanan terlalu cepat atau tidak berkonsentrasi padajalan tidak akan mampu bereaksi dengan bijaksana dan rasional.

Sistem keselamatan aktif (ESP) membuat kontribusi yang sangat besar untuk meningkatkan keselamatan kendaraan, sistem ini membuat kontribusi preventif untuk keselamatan di jalan. Perangkat tambahan ini adalah sistem pengaman kendaraan yang dapat memelihara kestabilan dan respon kemudi dalam situasi yang kritis.

 

1. Parameter

 Parameter utama yang diterapkan dalam penilaian penanganan respon dinamis adalah (Gambar1) :

 -   Arahsudut roda,

 -   Lateral percepatan,

-   Percepatan Linier / perlambatan,

-   Yaw rate,

 -   Traksi (roll)

 Gamabar 1 : Parameter gaya kendaraan

 

2. Oversteer dan understeer

Kendaraan digambarkan memiliki understeer ketika roda belakang slip, sudut meningkat lebih cepat daripada sudut slip belakang saat percepatan lateral meningkat. Kondisi menginversi (slip belakang lebih tinggi) disebut oversteer.

Beberapa kendaraan menampilkan intrinsik dan berubah-ubah baik kecenderungan oversteer atau understeer, apa pun kondisi. Lain understeer pada tingkat rendah percepatan lateral sebelum membuat transisi ke oversteer sebagai percepatan lateral meningkat.

Gambar. 2 : Lateral dinamis respons

Gambar 2 mengilustrasikan lateral dinamis respons dari kendaraan yang digerakkan dengan sudut kemudi tetap (selip-pad sirkulasi). Posisi 1 mewakili instan ketika input kemudi diterapkan. Kurva 2 adalah kursus berikutnya kendaraan di jalan pegangan tinggi permukaan trek ini adalah refleksi yang akurat dari sudut kemudi. Pola ini dapat diantisipasi dengan aman selama kekuatan percepatan lateral tetap di bawah yang diwakili oleh koefisien slip antara ban dan jalan (traksi). Setelah kendaraan mencapai batas traksi (karena permukaan jalan licin, dll) yang mengapung sudut menjadi berlebihan (Curve 3). Meskipun dengan tingkat yang terkendali yaw, kendaraan akan berputar sejauh-jauhnya di sekitar sumbu vertikal seperti pada Kurva 2, float sudut yang lebih besar sekarang menjadi sumber potensial ketidakstabilan. Inilah sebabnya mengapa ESP menggabungkan kontrol loop tertutup kedua yaw rate dan sudut float R (Curve 4)

 

3. Kekuatan sentrifugal saat menikung

Titik pusat dari gaya sentrifugal adalah pusat gravitasi S (Gambar 6). Efeknya tergantung pada berbagai pengaruh, termasuk :

 -    jari-jari tikungan,

 -    Kecepatan kendaraan

 -    Tinggi kendaraan dari pusat gravitasi,

-    Berat kendaraan,

 -    lebar lintasan kendaraan

-    Ban/jalan-gesekan permukaan pasangan (cuaca, aspal, kondisi ban), dan

-    Beban distribusi di dalam kendaraan.

Gambar 3 : Gaya sentrifugal pada kurva

 Fct  gaya sentrifugal,

 vF   kecepatan kendaraan,

 fs    berlaku pada individu Lateral roda,

rK   Radius kurva,

S    Pusat gravitasi.

 

4. Stabilitas kendaraan

Tidak semua roda mulai slide sekaligus. ESP memanfaatkan kenyataan ini dengan bereaksi terhadap ketidakseimbangan kendaraan dan baru terjadi rotasi disekeliling sumbu vertikal dengan mengaktifkan pengereman tertentu untuk memulihkan stabilitas kendaraan.

Tanggapan lateral dinamis merupakan faktor penting dalam keseluruhan permasalahan untuk mencegah terjadinya oversteering/ understeering sehingga kendaraan dapat bergerak lateral dengan stabil.

 

B. PROGRAM STABILITAS ELEKTRONIK

Program stabilitas elektronik adalah sistem yang bergantung pada sistem pengereman kendaraan sebagai alat untuk mengendalikan kendaraan. Fungsi dasar dari roda rem - untuk mengurangi kecepatan dan / atau menghentikan kendaraan.Interfensi pengereman spesifik diarahkan pada roda individu (seperti belakang sebelah kiri untuk melawan understeer, atau oversteer depan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4. Untuk tujuan hasil ESP (stabilitas) yang optimal pelaksanaannya dengan memulai pengereman tidak hanya intervensi, tetapi bisa juga campur tangan pada sisi mesin untuk mempercepat roda didorong.

 

Gambar. 4 : Konsep program stabilitas elektronik

Penerapan ESP stabilitas loop tertutup kontrol dalam situasi batas kendaraan seperti yang didefinisikan oleh dinamika gerak kendaraan ini dimaksudkan untuk mencegah

-   Linear (longitudinal) kecepatan, yang

-   Lateral kecepatan, dan

-Yaw rate, yang didefinisikan sebagai rotasi sekeliling sumbu vertikal, melebihi batas-batas kontrol utama

Kontrol ESP dalam diagram schematic dengan

-   Sebuah sensor yang menentukan parameter input controller,

-   ESP ECU dengan terstruktur hierarkis controller, menampilkan tingkat yang lebih tinggi ESP controller dan bawahan slip controller,

-The Aktuator yang digunakan untuk mengendalikan akhir pengereman, drive dan kekuatan lateral.

Situasi semacam ini sering dijumpai dalam berkendara sehari-hari. Hal ini mencerminkan dunia nyata manuver seperti perubahan jalur dan tiba-tiba,( Gambar 5 )

Bisa jadi diharapkan (misalnya) ketika kendaraan sudah bergerak terlalu cepat ketika memasuki serangkaian S-belokan berturut-turut, atau yang

 Harus dimulai ketika, tiba-tiba muncul sebuah rintangan di jalan dan diperlukan ketika sebuah manuver menyalip atau tiba-tiba harus dibatalkan.

Kendaraan tanpa ESP, pada periode awal berikutnya (Tahap1), tiba-tiba input kemudi kendaraan tanpa ESP sudah mengancam untuk menjadi instable (Tahap 2). Sedangkan input kemudi tiba-tiba dihasilkan kekuatan lateral substansial di roda depan, ada penundaan sebelum roda belakang kendaraan starttogenerate similarforces.

di sekitar sumbu vertikal (ke dalam yaw). Tahap berikutnya adalah Tahap 3 dengan input kemudi berikutnya. Kendaraan tanpa ESP gagal untuk menanggapi upaya pengemudi untuk countersteer dan kendaraan melaju keluar kendali. Yaw rate dan sudut belokkendaraan meningkat secara radikal, sehingga kendaraan selip (Fase 4).

 

Gambar. 5 : Pengendalian Cepat dan countersteering

Respon dinamik selama kendaraan melaju di tikungan/ manuver diperlukan agar kendaraan tetap stabil seperti diperlihatkan pada Gambar 6

 

Gambar 6: respon dinamik lateral dengan ESP

Kendaraan dengan ESP (Gambar 6) Pada kendaraan ini ESP rem roda kiri depan dilaksanakan pengereman untuk melawan ancaman ketidakstabilan (Tahap 2) yang mengikuti kemudi awal masukan. Dalam konteks ESP ini disebut sebagai pengereman aktif, dan itu berlangsung tanpa adanya campur tangan pengemudi.

 

1. Diagram blok sistem ESP

Gambar 7 adalah diagram blok yang disederhanakan menunjukkan struktur desain ESP controller. Ini menggambarkan jalur sinyal untuk input dan output parameter, berdasarkan

-   The yaw rate (diukur parameter),

-   The steering-wheel sudut (diukur parameter),

-   Lateral percepatan (diukur para-meter),

-   The kendaraan kecepatan linear (perkiraan parameter), dan

-   The longitudinal kekuatan dan slip ban harga (perkiraan parameter),

 

Gambar. 7 : ESP kontrol loop dalam kendaraan

1. Yaw sensor dengan percepatan lateral-sensor, 2 Pengarah-roda sensor sudut, 3 Primer-sensor tekanan, 4 Wheel-speed sensor, 5 unit kontrol ESP, 6 Hydraulic modulasi, 7 Wheel rem, 8 Engine-manajemen ECU, 9 pengapian sudut, 10 Fuel injeksi, 11 Throttle valve (ETC).

 

2. Metode operasi

Pengendali ESP mengatur dua parameter status "yaw rate" dan "float sudut" sementara menghitung saat yaw diperlukan untuk membuat aktual dan parameter yang dikehendaki-negara menyatu. Sebagai sudut float meningkat, demikian juga maknanya bagi kontroler.

Program kontrol ini didasarkan pada data mengenai potensi maksimum percepatan lateral dan data lain dipilih untuk mencerminkan respons dinamis kendaraan pola. Ini ditentukan untuk setiap kendaraan dalam keadaan tunak selip-pad pengujian.

Dalam kondisi mapan berikutnya operasi kendaraan, serta selama pengereman dan percepatan, data ini mendefinisikan bagaimana sudut kemudi dan kecepatan kendaraan terkait dengan tingkat yaw berfungsi sebagai dasar untuk menentukan gerakan kendaraan yang diinginkan. Data yang dibutuhkan tersimpan dalam program dalam bentuk model tunggal.

Pada operasi sebenarnya, cengkeraman ban mungkin lebih rendah dari yang dibutuhkan untuk mempertahankan tingkat ditetapkan percepatan lateral di sepanjang kondisi mapan laju (dengan kata lain, kendaraan bisa menjadi instable). Dalam hal ini ditetapkan koefisien gesekan terlalu tinggi (situasi telah dinilai terlalu optimis relatif terhadap status yang sebenarnya). Yang menetapkan kontrol sudut function harus turun tangan untuk mengurangi percepatan lateral sehingga dapat menjaga kendaraan pada jalur yang telah ditetapkan layak secara fisik.

Sebagai contoh, jika sebuah kendaraan menerobos masuk ke dalam oversteer saat meluncur ke tangan kanan kurva, dan tingkat yaw tertentu yang telah terlampaui (membuktikan kendaraan kecenderungan berputar di sekitar sumbu vertikal), ESP merespons dengan rem roda depan kiri untuk menghasilkan suatu rem yang ditetapkan slip saat menggeser yaw rotasi berlawanan arah yang lebih besar sehingga menekan kendaraan kecenderungan untuk melepaskan diri.

Pengereman pada situasi kritis dilaksanakan secara otomatis dengan sistem ESP secara sederhana komponen-komponen dasar diperlihatkan pada Gambar 8 dan gambar rangkaian modulator  yang berfungsi melaksanakan aksi regulasi hidraulik rem (Gambar 9).

Gambar 8 : Komponen ESP loop tertutup

1.Kaliper rem, 2. Sensor kecepatan roda, 3. ECU ESP, 4. Pompa primer, 5. Sensor kendali roda, 6. Unit master silinder, 7. Unit Modulator, 8. Sensor Yaw

Gambar9: ESP diagram rangkaian modulator dan sirkuit hidrolik

1 Master silinder, 2 Sensor tekanan, 3 eVLP pompa primer, 4 Unit modulator, 5.6 sirkuit pengembali, 7. Katup isap, 8 katup tekan dengan pengatur, 9.Tabung peredam, 10 Pompa, pengembali, 11 katup, 12 Akumulator, 13 Katup masuk, 14 Katup buang, 15 Rem roda.

 

3. Modus menaikkan tekanan

Ketika baru jadi kunci roda terdeteksi, katup inlet harus mengganggu hubungan antara master silinder dan roda (s) yang bersangkutan untuk mencegah tekanan dalam (mereka) wheel cylinder (s) dari kenaikan lebih lanjut.

Fungsi ini memerlukan memicu katup inlet yang sesuai. Selama aktif (otomatis) pengereman, pompa kembali mempertahankan aliran sisa minyak rem melalui tekanan-limiter katup (dalam pergantian katup) dan kembali ke silinder master.

Jika kedua inlet katup untuk rangkaian rem sedang dipicu (tertutup) selama fase pengereman aktif, pemicu sinyal ke katup pengisapan terganggu (mendorong katup untuk menutup) untuk mencegah tidak perlu dikenakan di pompa kembali.

 

4. Modus menurunkan tekanan

Jika roda mengancam untuk mengunci pintu, ini menunjukkan bahwa ada terlalu banyak pres-yakin dalam silinder rem. Tekanan yang berlebihan ini harus dibuang secepat mungkin dalam sebuah operasi menghubungkan roda-rem ini silinder dengan kembalinya sirkuit dan akumulator. Ini adalah im-plemented oleh ECU memicu katup outlet sehingga akan terbuka.

Setelah tekanan yang cukup telah dibebaskan dari roda-rem silinder, katup outlet kembali pada bentuk non-aktif (pressure-increase/pressure-hold) pengaturan.

 

C. KESIMPULAN

1. Laju kendaraan akan stabil jika traksi roda tetap terjaga sehingga tanpa timbul efek oversteering/ understeering sehingga kendaraan berjalan sesuai dengan jalur yang dikehendaki.
2. Sistem ESP dengan konsep melaksanakan penegereman pada salah satu roda memberikan efek counter oversteering/ understeering, dengan kontrol yang sangat cepat teliti dan cermat efek oversteering/ understeering dapat ditiadakan sehingga kendaraan dapat melaju dengan stabil pada segala keadaan jalan dan laju kendaraan.

 

DaftarPustaka :

  1. Burckhardt Manfred dt Dr.-Ing, (1993). Fahrwerktechnik: Radschlupf-Regelsysteme,  ISBN 3-8023-0477-2 Copyright 1993 by Vogel VerlagPp 105
  2. Idar Petersen, (2003). “Whell Slip Control in ABS Brakes using Gain Scheduled Optimal Control with Constraints”, DoktorIngenior Thesis, Departement of Engineering Cybernetics Norwegien University of Science and Technogy Trondheim, Norway.
  3. Dr. Ing. Anton van Zanten (1999), “ESP Electronic Stability program”, @Robert BOSCH GmbH D-70442 Stuttgart.
Copyright 2019. Powered by Humas. PPPPTK BOE MALANG