Sistemul de control electronic al stabilității ( Electronic Stability Control - ESC; Electronic Stability Programme - ESP) este unul din sistemele de siguranță activă pentru automobile. ESC este o tehnică computerizată de control și reglare a stabilității dinamice (în mers) a vehiculelor, care asigură îmbunătățirea ei prin detectarea și minimizarea derapajelor și patinajelor. ESC-ul intervine atunci când detectează o pierdere a controlului asupra autovehiculului acționând sistemul de frânare astfel încât șoferul recapătă controlul asupra autovehiculului. (de ex., pe roata exterioară din față pentru contracararea supravirării sau pe roata interioară din spate pentru contracararea subvirării). Unele sisteme ESC reduc și puterea motorului până când șoferul recăpătă controlul asupra autovehiculului. Poate fi redusă accelerația mașinii prin oprirea alimentării cu carburant a motorului, șoferul sesizând că pedala de accelerație nu mai funcționează. ESC-ul nu îmbunătățește performanța în virare, ci previne pierderea controlului. Sistemul ESC se bazează pe mai mulți senzori care detectează diferențele de viteză de rotație între roțile față și spate precum și deplasarea șasiului în lateral față de traiectoria impusă de sistemul de direcție. Reacția ESP este foarte promptă, de ordinul milisecundelor. Organizația americană non-profit IIHS (Insurance Institute for Highway Safety) estimează că prin folosirea acestei tehnologii pe toate autoturismele o treime din numărul accidentelor fatale ar fi prevenite.

Istoric

În anul 1987, pionierii ESC-ului, constructorii Mercedes-Benz, BMW și Toyota au introdus primul sistem de control al tracțiunii ( Traction Control System - TCS). Controlul tracțiunii acționează frânarea individuală a roților și accelerația pentru a menține tracțiunea în timpul accelerației, dar spre deosebire de ESC nu îmbunătățește direcția.

În anul 1990, constructorul Mitsubishi a lansat autoturismul Mitsubishi Diamante în Japonia. Era primul autoturism care integra controlul electronic activ al traiectoriei și controlul tracțiunii într-un singur sistem: TCL. Sistemul a fost dezvoltat pentru a ajuta șoferul să mențină traiectoria dorită în viraje: puterea motorului și frânarea sunt reglate automat pentru a sigura traiectoria adecvată în viraj și pentru a oferi un nivel suficient al tracțiunii în diverse condiții de carosabil.

BMW, colaborând cu Robert Bosch GmbH și cu Continental Automotive Systems, a dezvoltat un sistem de reducere a cuplului motor pentru a preveni pierderea controlului și l-a aplicat întregii linii de autoturisme în anul 1992.

Între 1987 și 1992 Mercedes și Robert Bosch GmbH au dezvoltat în parteneriat sistemul numit ESP (Electronic Stability Programme) – sistem de control al derapajului lateral, adică controlul electronic al stabilității.

Implementare

În anul 1995, constructorii de automobile au introdus sistemele de control al stabilității. Mercedes-Benz, având drept furnizor Bosch, a fost primul constructor auto ce a introdus ESC-ul prin modelul S-Class W140. În același an, BMW, avându-i ca furnizori pe Bosch și ITT Automotive (ulterior Continental), și Volvo au început să ofere ESC-ul pentru o parte din modelele produse. În același timp Toyota a lansat propriul sistem VSC (Vehicle Stability Control) pe modelul Crown Majesta. Între timp, alți constructori au început cercetările pentru dezvoltarea propriilor sisteme.

În timpul testului „elanului” (evitarea bruscă unui obstacol) un jurnalist suedez a răsturnat autoturismul Mercedes A-Class (fără ESC) la viteza de 37 km/h. Drept urmare, prestigiosul constructor auto german a rechemat 130000 de mașini A-Class și le-a echipat cu ESC pentru a-și apăra reputația privind siguranța.

În ziua de astăzi toți constructorii de autovehicule premium au implementat ESC-ul ca standard, iar numărul de modele echipate cu ESC continuă să crească.

Ford și Toyota au anunțat că toate vehiculele vândute în America de Nord vor fi echipate cu ESC în standard până la sfârșitul anului 2009. General Motors a făcut un anunț similar având ca termen sfârșitul lui 2010.

Agenția guvernamentală americană pentru siguranța traficului (NHTSA - National Highway Traffic Safety Administration) impune ca toate autovehiculele pentru pasageri să fie echipate cu ESC până în 2011 și estimează că acestă măsură va preveni anual între 5300-9600 de decese.

Operare

În timpul conducerii autovehiculului, ESC-ul lucrează în fundal, monitorizând continuu direcția și virarea autovehiculului. ESC-ul compară direcția dorită de șofer (prin măsurarea unghiului de virare) cu direcția reală a vehiculului (prin măsurarea accelerației laterale, a rotației vehiculului și a vitezei de rotație a fiecărei roți, individual).

ESC-ul intervine când detectează pierderea controlului asupra direcției, de exemplu atunci când autovehiculul nu se îndreaptă acolo unde șoferul comandă vehiculul prin direcție. Acest lucru se poate întâmpla în timpul manevrelor urgente de evitare a unui obstacol, în supravirare sau subvirare la viraje judecate prost sau pe drumuri alunecoase, în hidroplanare. ESC-ul estimează direcția derapajului și apoi frânează individual roțile asimetric pentru a crea cuplu referitor la axele verticale ale vehiculului, opunându-se derapajului și aducând vehiculul înapoi pe linia dorită de șofer. Suplimentar, sistemul poate reduce puterea motorului sau să intervină asupra transmisiei pentru a încetini vehiculul.

ESC-ul funcționează pe orice suprafață, de la pavaj uscat până la lacuri înghețate. Reacționează și corectează derapajele mult mai rapid și mult mai eficient decât șoferul obișnuit, de cele mai multe ori chiar înainte ca șoferul să conștientizeze pierderea iminentă a controlului. Acest aspect a dus la îngrijorarea că ESC-ul va determina șoferii să devină prea încrezători în controlul lor asupra vehiculului și/sau în abilitățile de șofer. Din acest motiv, de obicei sistemele ESC informează șoferul atunci când intervin, pentru ca șoferul să știe că se apropie de limitele de manevrabilitate ale autovehiculului. Majoritatea ESC-urilor activează o lumină indicatoare de bord și/sau un ton de alertă. Unele sisteme ESC permit în mod intenționat ca traiectoria corectată a vehiculului să devieze foarte puțin de la traiectoria comandată de șofer, cu toate ca ESC-ul ar permite ca vehiculul să urmeze mai precis comanda șoferului.

Întradevăr, toți producătorii de sisteme ESC subliniază că ESC-ul nu este un accesoriu de performanță și nici nu înlocuiește practicile unui condus preventiv, ci este mai degrabă o tehnologie de siguranță pentru a asista șoferul să revină din situații periculoase. ESC-ul nu mărește tracțiunea, deci nu permite o creștere a vitezei în viraje (cu toate că facilitează o virajare cu un control mai bun). Mai general, ESC-ul funcționează în limitele inerente ale manevrabilității vehiculului și în limitele aderenței dintre roți și drum. O manevră imprudentă poate depăși aceste limite, având drept consecință pierderea controlului. De exemplu, în scenariul unei hidroplanări severe, roțile pe care ESC-ul le-ar folosi pentru a corecta derapajul pot să nici nu fie în contact cu asfaltul, reducându-i eficiența.

În Iulie 2004, pe modelul Crown Majesta, Toyota a implementat sistemul VDIM (Vehicle Dynamics Integrated Management), sistem care a încorporat ESC-uri în prealabil independente, și care funcționează nu numai după ce un derapaj a fost detectat, dar chiar previne apariția derapajelelor. Utilizând schimbarea electrică a vitezelor, acest sistem mai avansat poate chiar să modifice treptele de viteză și nivelurile cuplului direcției pentru a asista șoferul în manevrele de evitare.

Eficiență

Funcționarea ESC se face simțită în virajele abordate brusc, în momentele în care traiectoria vehicululul are tendința de a scăpa de sub control, în special pe suprafețele cu aderență scăzută (zăpadă, asfalt ud, etc.).

Multe studii confirmă că ESC-ul este foarte eficient pentru menținerea controlului autovehiculului: salvează vieți și reduce gravitatea coliziunilor.

NHTSA (National Highway and Traffic Safety Administration), în urma studiului desfășurat în SUA în anul 2004, a concluzionat că ESC-ul reduce numărul accidentelor cu 35%. SUV-urile echipate cu ESC sunt implicate în 67% mai puține accidente, decât SUV-urile care nu au ESC.

IIHS (Insurance Institute for Highway Safety) a făcut publice propriile studii în anul 2006. Conform acestora 10000 de accidente fatale în SUA ar putea fi evitate dacă toate autovehiculele ar fi echipate cu ESC. IIHS a concluzionat că ESC-ul reduce riscul tuturor coliziunilor fatale cu 43%, coliziunilor fatale în care e implicat un singur autovehicul cu 56% și a accidentelor fatale prin răsturnare cu 77-80%. ESC-ul este prezentat, de către mulți experți, ca fiind cel mai important sistem de siguranță auto de la apariția centurii de siguranță.

Programul European de Evaluare a Mașinilor Noi (EuroNCAP - European New Car Assessment Program) recomandă insistent ca oamenii să cumpere mașini echipate cu ESC.

IIHS impune ca un autovehicul să aibă ESC ca opțiune disponibilă în momentul comenzii pentru ca acesta să se califice pentru premiul „Cea mai sigură alegere” (Top Safety Pick) pentru protecția pasagerilor și evitarea accidentelor.

Proiectare și componente

ESC-ul încorporează rotația în jurul axei verticale (de exemplu, rotirea către dreapta sau stânga) în sistemul de frânare anti-blocare (ABS). Frânele anti-blocare permit ESC-ului să frâneze roțile individual. Multe sisteme ESC încorporează un sistem de control al tracțiunii (TCS sau ASR), sistem care detectează învârtirea roților în gol și frânează individual roata / roțile sau/și reduce excesul de putere dat de motor până la recăpătarea controlului. Cu toate acestea, ESC-ul are alt rol decât ABS sau Controlul Tracțiunii (TCS, ASR).

ESC-ul utilizează o serie de senzori pentru a determina directia pe care șoferul dorește să o urmeze (intrări). O parte din senzori indică starea actuală a autovehiculului (răspunsul). Algoritmul de control compară intrările date de șofer cu răspunsul autoturismului și decide, atunci când este necesar, activează frânele și/sau reduce accelerația conform calculelor făcute în spațiul stărilor (set de ecuații folosite pentru modelarea dinamicii vehiculului). Controlerul ESC poate primi și trimite informații și de la / către alte controlere ale vehiculului: sistemul de direcție, sistemul activ de suspensie pentru a îmbunătății stabilitatea și manevrabilitatea. Senzorii ESC-ului trebuie să trimită date continuu, fără întrerupere, pentru a detecta posibilele abateri imediat. Senzorii trebuie să fie funcționeze independent de interferențe (ploaie, gropi, etc.).

Cei mai importanți senzori ai sistemului ESC sunt:

senzor pentru unghiul de virare: determină intenția de virare a șoferului; (senzori magnetoretistivi) senzor de viraj unghilar în jurul axei verticale: măsoară cât de mult virează autoturismul; datele de la senzorul pentru rotația mașinii sunt comparate cu datele de la senzorul pentru unghiul de virare și se determină mărimea de comandă pentru reglare senzor pentru accelerația laterală: este bazat tehnologic de obicei pe efectul Hall; măsoară accelerația laterală a vehiculului senzor pentru măsurarea vitezii roților

Alți senzori pot fi:

senzori pentru accelerația longitudinală; constructiv similari senzorilor pentru accelerația laterală, dar pot oferi și informații referitoare la tipul de asfalt de pe drum și pot oferi de asemenea informații referitoare la viteză și accelerație senzor de rotație: constructiv similar celui de viraj unghilar în jurul axei verticale, dar îmbunătățește precizia modelului de controler al vehiculului și corectează erorile care pot apărea de la estimările date de ceilalți senzori