mini|Kontrollleuchte Der Begriff Fahrdynamikregelung ESC (Electronic Stability Control, Elektronische Stabilitätskontrolle, im deutschsprachigen Raum häufig auch mit „ESP“ für Elektronisches Stabilitätsprogramm abgekürzt) bezeichnet ein elektronisch gesteuertes Fahrassistenzsystem für Kraftfahrzeuge, das durch gezieltes Abbremsen einzelner Räder dem Ausbrechen des Wagens entgegenwirken soll. ESC ist in der heutigen Ausführung eine Erweiterung und Verknüpfung des Antiblockiersystems (ABS) mit einer Antriebsschlupfregelung (ASR) und einer Elektronischen Bremskraftverteilung sowie mit einem Bremsassistenten, bei LKW mit dem elektronischen Bremssystem.
Seit November 2014 müssen alle in der EU neu zugelassenen Pkw der Klasse M1 und LKW der Klasse N1 mit ESC ausgestattet sein.
Benennungen Das erste Electronic Stability Control wurde 1995 unter dem Namen Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) von Bosch für das Mercedes S-Klasse Coupé in Serie gefertigt. Die Abkürzung ESP ist eine Marke der Daimler AGWortmarke der Daimler AG, Registernummer 2912578, daher gibt es bei anderen Fahrzeugherstellern zum Teil andere Bezeichnungen. 1995 haben auch BMW (DSCWortmarke von BMW, Registernummer 399718087 Dynamic Stability Control im 7er) und Toyota (VSCWortmarke der Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha, Registernummer 397274815 Vehicle Stability Control im japanischen Crownhttp://www.toyota-global.com/company/history_of_toyota/75years/data/automotive_business/products_technology/technology_development/electronics_parts/index.html 75 Years of Toyota. Ever-better Cars, Lexus erst 1997 im LS) eigene Fahrdynamikregelungen eingeführt.
Alfa Romeo und Nissan nennen ihr System VDC (Vehicle Dynamics Control), Ferrari CST (Controllo Stabilità e Trazione), General Motors Company (GMC) StabiliTrak, Honda VSA (Vehicle Stability Assist), Jaguar und Mazda DSC (Dynamic Stability Control), Maserati MSP (Maserati Stability Program), Porsche PSM (Porsche Stability Management) und Volvo DSTC (Dynamic Stability and Traction Control).
Seit dem 1. November 2014 müssen Neufahrzeuge der EU über ein ESP verfügen.
In anbieterneutralen Fachkreisen wird für das System der Begriff ESC (Electronic Stability Control)Amtlicher Begriff, wie beispielsweise in der UN-ECE-Regelung R 140 "Electronic Stability Control (ESC)" verwendet oder Fahrdynamikregelung verwendet.
Technik und Funktionsweise Dieses Fahrerassistenzsystem versucht durch gezieltes Bremsen einzelner Räder, ein Schleudern des Fahrzeugs im Grenzbereich in Kurven sowohl beim Übersteuern als auch beim Untersteuern zu verhindern und dem Fahrer so die Kontrolle über das Fahrzeug zu sichern.
Damit ESP auf kritische Fahrsituationen reagieren kann, vergleicht das System permanent (bis zu 150-mal pro Sekunde) die aufgrund der Bedienelemente (Lenkrad, Gaspedal, Bremse etc.) ermittelte wahrscheinlichste Absicht des Fahrers mit den physikalischen Möglichkeiten des Fahrzeugs aufgrund von im Eingriffsbereich zwischen Fahrzeug und Straße gemessenen Fahrzeugdaten (Radumdrehungen, abgegebener Schub, angekommene Bremskraft etc.).
Der Lenkwinkelsensor liefert die ermittelte Absicht des Fahrers hinsichtlich der Fahrtrichtung. Motormanagement, die ABS-Drehzahlsensoren und der Gierratensensor (Gierrate, Querbeschleunigung) liefern die Daten des Fahrzeugverhaltens. Ein weiterer Beschleunigungssensor erkennt bei neueren Systemen auch eine Drehung in der Längsachse des Autos (Überschlag). Wenn eine wesentliche Abweichung des berechneten Fahrzustandes von der ermittelten Fahrerabsicht festgestellt wird, greift das System ein. Ein Übersteuern wird durch Abbremsen des kurvenäußeren Vorderrades, ein Untersteuern durch Abbremsung des kurveninneren Hinterrades korrigiert. Die Radposition spielt dabei eine doppelte Rolle: Einerseits erzeugt die Bremskraft auf der kurveninneren Seite ein Giermoment, das das Eindrehen unterstützt, und umgekehrt. Andererseits verliert ein gebremstes Rad an Seitenführungsfähigkeit, d. h. Bremskraft an der Hinterachse unterstützt das Eindrehen, und umgekehrt. Einseitige Bremseingriffe an der Vorderachse können am Lenkrad spürbar sein. Dieser Effekt kann als Komfortminderung ausgelegt werden, weshalb manche Hersteller die Vorderachse erst eingreifen lassen, wenn die Korrektur an der Hinterachse sich als nicht wirksam genug erweist.
Zusätzlich kann ESP auch die Motorleistung drosseln, um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu verringern und ein Durchdrehen der Antriebsräder zu verhindern. Von Beginn an wurden die ESP-Systeme auch mit einer Traktionskontrolle verbunden, die ein durchdrehendes Antriebsrad abbremst und so das Antriebsmoment auf das andere Rad verlagert. Neben der zusätzlichen Sensorik (siehe oben) ist für das ESP die Trennung aller Radbremskreise erforderlich, damit jedes Rad einzeln abgebremst werden kann.
Es gibt nur wenige Spezialfälle, bei denen ESP gelegentlich „stört“. Dazu gehört das Fahren mit Schneeketten, auf steilen, verschneiten Steigungen (da der benötigte hohe Schlupfs als einen vom ESC unzulässige Zustand erkannt wird), in Steilkurven (auf Rennstrecken), gewolltes Driften in Kurven, schnelles Beschleunigen und allgemein das absichtliche Fahren im Grenzbereich. Hier bemerkt der Fahrer beispielsweise eine Drosselung der Motorleistung. Daneben eignet sich ESP auch dazu, Schwächen in der Fahrwerksauslegung und -abstimmung zu korrigieren.
Aus diesen Gründen ist die Aktivierungsschwelle abhängig von der Marken- und Produktphilosophie des jeweiligen Herstellers; bei Porsche beispielsweise eine etwas spätere Aktivierung. Daneben lässt sich ESP bei vielen Herstellern manuell abschalten. Bei einigen aktiviert es sich allerdings wieder, wenn das Bremspedal im Grenzbereich getreten wird. Geschieht das, regelt das ESP das Fahrzeug bis zum stabilen Fahrzustand und schaltet sich dann wieder ab. Das ist im Fahrzeuginneren zwar nicht visuell erkennbar, allerdings in Form eines „Ruckelns“ spürbar. Bei anderen lässt sich die Aktivierungsschwelle über einen Schalter nur von früh/vorsichtig auf spät/sportlich verschieben. Die Mechanismen sind dabei teilweise undokumentiert.
Beispiel BMW Das Halten der DSC-Taste für bis zu 2,5 Sekunden schaltet das DSC in den agileren DTC-Modus (Dynamic Traction Control). Bei einer Tastenbetätigung über 3 Sekunden wird das DSC bzw. ESP komplett deaktiviert. Durch nochmaliges Drücken der DSC-Taste kommt man in den normalen Modus des DSC zurück. Bei Tastendrücken länger als 10 Sekunden wird das DSC aus Sicherheitsgründen bis zum Neustart in den Normalmodus versetzt.
Beispiel Ferrari Der Eingriffszeitpunkt und die Eingriffsstärke des CST (bzw. ESP) lässt sich über den sogenannten Manettino (dt.: Hebelchen), einen kleinen Drehknopf am Lenkrad, in mehreren Stufen einstellen, bzw. komplett ausschalten.
Da ESP- und ABS-Funktionen sowohl über die elektronische Regelung als auch über mechanische Teilsysteme zusammenarbeiten, lässt sich das System nicht mehr mit dem Ziehen einer Sicherung deaktivieren, ohne das Bremssystem auf Notlauffunktionen zu reduzieren.
Beispiel einer Fahrsituation Ein Pkw fährt eine Rechtskurve. Droht ein Ausbrechen des Hecks nach links durch eine Lastwechselreaktion, durch ein Aufschaukeln des Fahrzeugs nach schneller Lenkwinkeländerung, durch starke Leistungserhöhung bei heckgetriebenen Fahrzeugen (Leistungsübersteuern), durch einen technischen Defekt (zum Beispiel Platzen eines Hinterreifens) oder durch eine Änderung des Reibwertes im Kurvenverlauf, bremst das ESP das Rad vorne links ab. Dadurch wird ein Giermoment nach links erzeugt, das dem Übersteuern des Fahrzeugs entgegenwirkt. Das Rad vorne links und damit die Vorderachse verlieren außerdem durch die Bremsung an Seitenführungskraft (vgl. Kammscher Kreis), was das Einlenkmoment und damit das Übersteuern des Fahrzeugs zusätzlich abschwächt.
Geschichte und Ausblick Schon vor der Einführung von ESP gab es Regelsysteme, die in bestimmten Situationen das Fahrzeug stabilisierten. Mit ABS (serientauglich ab 1978 bei Mercedes-Benz; Pflicht in der EU für Neuwagen ab 2004) waren Fahrzeuge auch bei Vollbremsungen lenkbar, mit der ABS-Erweiterung ASR ergab sich insbesondere bei heckgetriebenen Fahrzeugen ein Stabilitätsvorteil.
Das ESP wurde 1995 von den deutschen Erfindern Anton van Zanten und Armin Müller entwickelt.motordialog.de:
Inzwischen gibt es auch Weiterentwicklungen, bei welchen das Fahrzeug nicht nur durch automatische Bremseingriffe stabilisiert wird, sondern auch durch automatische Lenkeingriffe (ESP II). Durch Lenkeingriffe kann ein Fahrzeug speziell beim Bremsen auf inhomogenen Fahrbahnen (µ-split) oder bei Übersteuern sehr effizient stabilisiert werden. Um aktive Lenkeingriffe vornehmen zu können, muss im Fahrzeug aber ein aktiv ansteuerbares Lenksystem verbaut sein. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Überlagerungslenkung handeln, mit der ein vom Fahrer unabhängiger Zusatzlenkwinkel an den Vorderrädern der Lenkwinkelvorgabe des Fahrers „überlagert“ werden kann. Aber auch mit elektrischen oder frei ansteuerbaren hydraulischen Servolenkungen ist eine zusätzliche Stabilisierung des Fahrzeugs durch Lenkeingriffe möglich. Dabei kann der Lenkwinkel der Vorderräder aber nicht wie bei der Überlagerungslenkung unabhängig von der Lenkwinkelvorgabe des Fahrers eingestellt werden. Daher wird mit einer elektrischen Servolenkung dem Fahrer frühzeitig eine Lenkempfehlung in Form eines Lenkradmoments gegeben, so dass er rechtzeitig und richtig dosiert die zur Stabilisierung notwendige Lenkkorrektur selbst vornehmen kann. Dabei ist die Lenkempfehlung immer nur so stark, dass der Fahrer sie mühelos „überstimmen“ kann und somit immer die volle Kontrolle über die Kursführung behält.
Integriertes Fahrdynamik-Management Das Integrierte Fahrdynamik-Management ist die zweite Entwicklungsstufe der Fahrdynamikregelung. Während ein herkömmliches elektronisches Stabilitätssystem durch den gezielten Bremseingriff auf einzelne Räder für mehr Stabilität in kritischen Fahrsituationen sorgt, geht das Integrierte Fahrdynamik-Management einen Schritt weiter. Elektronische Bremskraftverteilung, Antriebsschlupfregelung und die Kräfte der elektrischen Servolenkung werden ebenso berücksichtigt wie die Verstellmöglichkeiten der variablen Lenkübersetzung oder des aktiven Fahrwerks. Die Einführung in Deutschland geschah im Jahr 2005 im Lexus GS (Vehicle Dynamics Integrated Management VDIM).
Zusatzfunktionen von ESP Die folgenden Zusatzfunktionen des ESP sind nicht in allen Fahrzeugen verfügbar und hängen von der Version des ESP ab:
Elektronischer Bremsassistent (EBA) bzw. BAS: Über die Geschwindigkeit des Wechsels vom Gas- auf das Bremspedal wird erkannt, dass evtl. eine Vollbremsung bevorsteht und eine Vorbefüllung der Bremsanlage wird vorgenommen, die dafür sorgt, dass die Bremsbeläge leicht an den Scheiben anliegen, um dadurch die Ansprechzeit der Bremse zu verkürzen. Erkennt das System über die Höhe des Bremspedaldrucks eine Notbremsung, wird der zur Erreichung der Maximalverzögerung nötige Bremsdruck automatisch aufgebaut. Roll Stability Control (RSC): Verhindert ein Überschlagen des Fahrzeuges durch Gaswegnehmen und Abbremsen einzelner Räder. Trailer Stability Assist (TSA): Stabilisierung bei Anhängerbetrieb (z. B. bei Audi, Mercedes, Honda und Opel, Subaru aber auch anderen Herstellern). Die TSA verhindert ein Aufschaukeln bzw. Schleudern des Gespanns durch gezieltes Abbremsen einzelner Räder des Zugwagens. Trockenbremsen, Brake Disc Wiping (BDW), auch Bremsscheibenwischer: In regelmäßigen Abständen werden bei Nässe die Bremsbeläge leicht an die Bremsscheiben angelegt, um den Nässefilm zu minimieren und somit ein optimales Ansprechen der Bremse zu erhalten (Nässe wird erkannt durch den Betrieb der Scheibenwischer oder einen aktivierten Regensensor).S. Breuer, A. Rohrbach-Kerl: Fahrzeugdynamik: Mechanik des bewegten Fahrzeuges. Springer 2015. S. 181 ISBN=9783658094751