Fahrdynamikregelung

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ESC-Kontrollleuchte ⓘ

Die elektronische Stabilitätskontrolle (ESC), die auch als elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) oder dynamische Stabilitätskontrolle (DSC) bezeichnet wird, ist eine computergesteuerte Technologie, die die Stabilität eines Fahrzeugs verbessert, indem sie den Verlust der Traktion (Schleudern) erkennt und verringert. Wenn das ESP einen Verlust der Lenkkontrolle feststellt, betätigt es automatisch die Bremsen, um das Fahrzeug in die vom Fahrer gewünschte Richtung zu lenken. Die Bremsen werden automatisch auf einzelne Räder angewandt, z. B. auf das äußere Vorderrad, um ein Übersteuern zu verhindern, oder auf das innere Hinterrad, um ein Untersteuern zu verhindern. Einige ESC-Systeme reduzieren auch die Motorleistung, bis die Kontrolle wiederhergestellt ist. ESC verbessert nicht das Kurvenverhalten eines Fahrzeugs, sondern verringert die Gefahr, dass der Fahrer die Kontrolle über sein Fahrzeug verliert. ⓘ

Nach Angaben der U.S. National Highway Traffic Safety Administration und des Insurance Institute for Highway Safety aus den Jahren 2004 bzw. 2006 könnte ein Drittel der tödlichen Unfälle durch den Einsatz dieser Technologie verhindert werden. In Europa hat das elektronische Stabilitätsprogramm schätzungsweise 15.000 Menschenleben gerettet. In Kanada, den USA und der Europäischen Union ist ESC in Neuwagen seit 2011, 2012 bzw. 2014 Pflicht. Weltweit sind 82 Prozent aller neuen Personenkraftwagen mit dem Anti-Schleuder-System ausgestattet. ⓘ

Der Begriff Fahrdynamikregelung ESC (Electronic Stability Control), auf Deutsch 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 entgegenwirkt. 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. ⓘ

Geschichte

1983 wurde im Toyota Crown ein elektronisches Anti-Schlupf-System für vier Räder eingeführt. 1987 führten Mercedes-Benz, BMW und Toyota ihre ersten Traktionskontrollsysteme ein. Bei der Traktionskontrolle werden die einzelnen Räder gebremst und das Gaspedal betätigt, um die Traktion beim Beschleunigen aufrechtzuerhalten, aber im Gegensatz zur ESC ist sie nicht zur Unterstützung der Lenkung gedacht. ⓘ

1990 brachte Mitsubishi in Japan den Diamante auf den Markt. Er verfügte über ein neues elektronisch gesteuertes aktives Spur- und Traktionskontrollsystem. Das System, das bei seiner Markteinführung TCL genannt wurde, entwickelte sich zu Mitsubishis modernem Active Skid and Traction Control (ASTC) System. Es wurde entwickelt, um dem Fahrer zu helfen, die beabsichtigte Linie durch eine Kurve beizubehalten; ein Bordcomputer überwachte mehrere Betriebsparameter des Fahrzeugs durch verschiedene Sensoren. Wenn in einer Kurve zu viel Gas gegeben wurde, wurden die Motorleistung und die Bremsen automatisch reguliert, um die richtige Linie durch die Kurve zu gewährleisten und die richtige Traktion unter verschiedenen Fahrbahnbedingungen zu gewährleisten. Während herkömmliche Traktionskontrollsysteme zu dieser Zeit nur eine Schlupfregelung boten, verfügte das TCL-System von Mitsubishi über eine aktive Sicherheitsfunktion, die die Leistung bei der Kurvenfahrt durch eine automatische Anpassung der Traktionskraft (die so genannte "Traktionskontrolle") verbesserte und so die Entwicklung einer übermäßigen Querbeschleunigung beim Abbiegen verhinderte. Obwohl es sich nicht um ein "richtiges" modernes Stabilitätskontrollsystem handelt, überwacht die Traktionskontrolle den Lenkwinkel, die Drosselklappenstellung und die Geschwindigkeiten der einzelnen Räder, obwohl sie keine Gierwerte liefert. Die serienmäßige Radschlupfregelung des TCL-Systems ermöglicht eine bessere Traktion auf rutschigem Untergrund oder in Kurven. Zusätzlich zur individuellen Wirkung des Systems arbeitete es auch mit der elektronisch gesteuerten Aufhängung und der Vierradlenkung des Diamante zusammen, um das Gesamthandling und die Leistung zu verbessern. ⓘ

BMW entwickelte in Zusammenarbeit mit Bosch und Continental ein System zur Reduzierung des Motordrehmoments, um einen Kontrollverlust zu verhindern, und wandte es 1992 bei den meisten BMW-Modellen an, mit Ausnahme der Modelle E30 und E36. Dieses System konnte zusammen mit dem Winterpaket bestellt werden, das ein Sperrdifferenzial, beheizbare Sitze und beheizbare Spiegel enthielt. Von 1987 bis 1992 entwickelten Mercedes-Benz und Bosch gemeinsam das Elektronische Stabilitätsprogramm (ESP) zur Kontrolle des Seitenschlupfs. ⓘ

Einführung, zweite Generation

Im Jahr 1995 führten drei Automobilhersteller ESC-Systeme ein. Mercedes-Benz, das von Bosch beliefert wird, war das erste Unternehmen, das ESP mit seinem Mercedes-Benz S 600 Coupé einführte. Toyotas VSC-System (Vehicle Stability Control) erschien 1995 im Toyota Crown Majesta. ⓘ

General Motors arbeitete mit Delphi Automotive zusammen und führte 1996 für das Modelljahr 1997 in ausgewählten Cadillac-Modellen seine Version von ESC, StabiliTrak" genannt, ein. StabiliTrak wurde bis 2007 zur Standardausrüstung aller in den USA und Kanada verkauften GM-SUVs und Transporter, mit Ausnahme bestimmter Nutz- und Flottenfahrzeuge. Während der Name StabiliTrak bei den meisten General-Motors-Fahrzeugen für den US-Markt verwendet wird, wird für die GM-Marken in Übersee, wie Opel, Holden und Saab, die Bezeichnung "Elektronische Stabilitätskontrolle" verwendet, mit Ausnahme der Saab-Modelle 9-7X und 9-4X (die ebenfalls den Namen StabiliTrak verwenden). ⓘ

Im selben Jahr führte Cadillac beim Cadillac Eldorado ein integriertes System zur Steuerung des Fahrverhaltens und der Software ein, das Integrated Chassis Control System (ICCS). Dabei handelt es sich um eine umfassende Computerintegration von Motor, Traktionskontrolle, elektronischer Stabilitätskontrolle (Stabilitrak), Lenkung und adaptiver, stufenlos einstellbarer Fahrwerksregelung (CVRSS) mit dem Ziel, die Reaktionsfähigkeit auf Fahrereingaben, die Leistung und die allgemeine Sicherheit zu verbessern, ähnlich wie beim Toyota/Lexus Vehicle Dynamics Integrated Management. ⓘ

1997 führte Audi das erste Serien-ESP für Fahrzeuge mit Allradantrieb ein (Audi A8 und Audi A6 mit quattro (Allradantriebssystem)). Im Jahr 1998 begann Volvo Cars, seine Version von ESC namens Dynamische Stabilitäts- und Traktionskontrolle (DSTC) im neuen Volvo S80 anzubieten. In der Zwischenzeit untersuchten und entwickelten andere Unternehmen ihre eigenen Systeme. ⓘ

Während eines Elchtestes überrollte der schwedische Journalist Robert Collin von Teknikens Värld im Oktober 1997 eine Mercedes A-Klasse (ohne ESC) mit 78 km/h. Da Mercedes Benz für seine Sicherheit bekannt war, rief das Unternehmen 130.000 Fahrzeuge der A-Klasse zurück und rüstete sie mit einer strafferen Federung und sportlicheren Reifen nach; alle neu produzierten A-Klassen verfügten serienmäßig über ESC sowie eine verbesserte Federung und Räder. Dies führte zu einem deutlichen Rückgang der Unfälle, und die Zahl der Fahrzeuge mit ESC stieg. Die Verfügbarkeit von ESC in Kleinwagen wie der A-Klasse löste einen Markttrend aus, so dass ESC für alle Modelle (ob serienmäßig oder als Option) verfügbar wurde. ⓘ

Fords Version von ESC, AdvanceTrac genannt, wurde im Jahr 2000 eingeführt. Später fügte Ford AdvanceTrac die Wankstabilitätskontrolle hinzu, die 2003 erstmals im Volvo XC90 eingeführt wurde. Seitdem wurde es in viele Ford-Fahrzeuge eingebaut. ⓘ

Ford und Toyota kündigten an, dass alle ihre nordamerikanischen Fahrzeuge bis Ende 2009 serienmäßig mit ESC ausgestattet sein würden (bei Toyota-SUVs war es ab 2004 serienmäßig, und nach dem Modelljahr 2011 verfügten alle Lexus-, Toyota- und Scion-Fahrzeuge über ESC; der letzte, der es erhielt, war der Scion tC des Modelljahres 2011). Im November 2010 verkaufte Ford in Nordamerika jedoch immer noch Modelle ohne ESC. General Motors hatte eine ähnliche Ankündigung für Ende 2010 gemacht. ⓘ

Dritte Generation und danach

Der Markt für ESC wächst schnell, vor allem in europäischen Ländern wie Schweden, Dänemark und Deutschland. In Schweden beispielsweise lag die Kaufrate für Neuwagen mit ESC im Jahr 2003 bei 15 %. Die schwedische Straßenverkehrsbehörde gab eine strenge Empfehlung für ESC ab, und im September 2004, 16 Monate später, lag die Kaufrate bei 58 %. Daraufhin wurde eine noch strengere ESC-Empfehlung ausgesprochen, und im Dezember 2004 lag die Kaufquote für Neuwagen bei 69 %, und bis 2008 war sie auf 96 % gestiegen. Die Befürworter von ESC setzen sich weltweit für einen verstärkten Einsatz von ESC ein, indem sie Rechtsvorschriften erlassen und Kampagnen zur Sensibilisierung der Öffentlichkeit durchführen; bis 2012 sollen die meisten Neufahrzeuge mit ESC ausgestattet sein. ⓘ

Im Jahr 2009 beschloss die Europäische Union, ESC zur Pflicht zu machen. Seit dem 1. November 2011 wird die EU-Typgenehmigung nur noch für Modelle erteilt, die mit ESC ausgestattet sind. Seit dem 1. November 2014 ist ESC für alle neu zugelassenen Fahrzeuge in der EU vorgeschrieben. ⓘ

Die NHTSA schreibt vor, dass alle in den USA verkauften neuen Personenkraftwagen ab dem Modelljahr 2012 mit ESC ausgerüstet sein müssen, und schätzt, dass dadurch jährlich 5.300 bis 9.600 Todesfälle verhindert werden können. Eine ähnliche Vorschrift wurde für neue Lkw und Busse vorgeschlagen, ist aber noch nicht endgültig verabschiedet worden. ⓘ

Konzept und Funktionsweise

Während der normalen Fahrt überwacht ESC kontinuierlich die Lenkung und die Fahrzeugrichtung. Es vergleicht die vom Fahrer beabsichtigte Richtung (bestimmt durch den gemessenen Lenkradwinkel) mit der tatsächlichen Richtung des Fahrzeugs (bestimmt durch die gemessene Querbeschleunigung, die Fahrzeugdrehung und die Geschwindigkeit der einzelnen Räder). ⓘ

Normaler Betrieb

ESC greift nur ein, wenn es einen wahrscheinlichen Verlust der Lenkkontrolle feststellt, z. B. wenn das Fahrzeug nicht in die Richtung fährt, in die der Fahrer lenken will. Dies kann z. B. der Fall sein, wenn das Fahrzeug bei einem Notausweichmanöver ins Schleudern gerät, bei schlecht eingeschätzten Kurvenfahrten auf glatter Fahrbahn unter- oder übersteuert oder bei Aquaplaning. Bei Hochleistungsfahrten kann ESC eingreifen, wenn dies nicht erwünscht ist, da die Lenkeingabe nicht immer die beabsichtigte Fahrtrichtung angibt (z. B. bei kontrolliertem Driften). ESC schätzt die Richtung des Schleuderns und bremst dann einzelne Räder asymmetrisch ab, um ein Drehmoment um die Hochachse des Fahrzeugs zu erzeugen, das dem Schleudern entgegenwirkt und das Fahrzeug wieder in die vom Fahrer vorgegebene Richtung bringt. Zusätzlich kann das System die Motorleistung reduzieren oder das Getriebe betätigen, um das Fahrzeug abzubremsen. ⓘ

ESC funktioniert auf jeder Oberfläche, von trockenem Asphalt bis zu zugefrorenen Seen. Es reagiert auf Schleudern und korrigiert es viel schneller und effektiver als der typische menschliche Fahrer, oft bevor der Fahrer überhaupt einen drohenden Kontrollverlust bemerkt. Dies hat zu der Befürchtung geführt, dass ESC dazu führen könnte, dass der Fahrer zu viel Vertrauen in das Fahrverhalten seines Fahrzeugs und/oder in seine eigenen Fahrkünste entwickelt. Aus diesem Grund warnen ESC-Systeme in der Regel den Fahrer, wenn sie eingreifen, so dass der Fahrer weiß, dass die Grenzen des Fahrverhaltens des Fahrzeugs erreicht sind. Die meisten Systeme aktivieren eine Kontrollleuchte und/oder einen Warnton im Armaturenbrett; einige lassen absichtlich zu, dass der korrigierte Kurs des Fahrzeugs nur geringfügig von der vom Fahrer vorgegebenen Richtung abweicht, auch wenn eine genauere Anpassung möglich ist. ⓘ

Alle ESC-Hersteller betonen, dass das System weder eine Leistungssteigerung noch ein Ersatz für eine sichere Fahrweise ist, sondern vielmehr eine Sicherheitstechnologie, die dem Fahrer hilft, sich aus gefährlichen Situationen zu befreien. ESC erhöht nicht die Traktion, ermöglicht also keine schnelleren Kurvenfahrten (obwohl es eine besser kontrollierte Kurvenfahrt ermöglichen kann). Im Allgemeinen arbeitet ESC innerhalb der Grenzen des Fahrverhaltens des Fahrzeugs und der verfügbaren Traktion zwischen Reifen und Straße. Ein rücksichtsloses Manöver kann diese Grenzen dennoch überschreiten und zum Verlust der Kontrolle führen. Bei Aquaplaning beispielsweise können die Räder, mit denen die ESC ein Schleudern korrigieren würde, den Kontakt zur Fahrbahnoberfläche verlieren, was ihre Wirksamkeit verringert. ⓘ

Da die Stabilitätskontrolle mit einer Hochleistungsfahrt nicht vereinbar ist, verfügen viele Fahrzeuge über eine Übersteuerungsfunktion, mit der das System teilweise oder vollständig deaktiviert werden kann. Bei einfachen Systemen genügt ein einziger Knopf, um alle Funktionen zu deaktivieren, während kompliziertere Systeme über einen Schalter mit mehreren Stellungen verfügen oder nie vollständig deaktiviert werden können. ⓘ

Einsatz im Gelände

Aufgrund ihrer Fähigkeit, die Fahrzeugstabilität und die Bremswirkung zu verbessern, werden ESC-Systeme häufig zusätzlich zu ihren Aufgaben auf der Straße auch zur Verbesserung der Traktion im Gelände eingesetzt. Die Wirksamkeit von Traktionskontrollsystemen kann aufgrund der zahlreichen externen und internen Faktoren, die zu einem bestimmten Zeitpunkt eine Rolle spielen, sowie aufgrund der vom Hersteller vorgenommenen Programmierung und Tests erheblich variieren. ⓘ

Grundsätzlich unterscheidet sich die Traktion im Gelände von den typischen Betriebseigenschaften der Traktion auf der Straße, je nach dem vorgefundenen Terrain. Bei einem offenen Differential nimmt die Kraftübertragung den Weg des geringsten Widerstands. Wenn ein Rad auf rutschigem Untergrund die Traktion verliert, wird die Kraft kontraproduktiv auf diese Achse übertragen, anstatt auf die Achse mit der besseren Traktion. ESCs konzentrieren sich auf das Abbremsen von Rädern, die sich mit einer deutlich anderen Geschwindigkeit als die der Gegenachse drehen. Während im Straßenverkehr die schnell intermittierende Radbremsung häufig durch eine Leistungsreduzierung bei Traktionsverlust ergänzt wird, erfordert der Einsatz im Gelände in der Regel eine konstante (oder sogar erhöhte) Leistungsabgabe, um den Schwung des Fahrzeugs aufrechtzuerhalten, während das Bremssystem des Fahrzeugs das durchdrehende Rad über einen längeren Zeitraum intermittierend abbremst, bis kein übermäßiger Raddurchschlag mehr festgestellt wird. ⓘ

Bei ESC-Systemen der Mittelstufe wird das ABS deaktiviert, oder der Computer blockiert die Räder aktiv, wenn die Bremsen betätigt werden. Bei diesen Systemen oder bei Fahrzeugen ohne ABS wird die Leistung bei Notbremsungen auf rutschigem Untergrund erheblich verbessert, da sich der Haftungszustand im Gelände in Verbindung mit der Trägheit extrem schnell und unvorhersehbar ändern kann. Wenn die Bremsen betätigt und die Räder blockiert werden, müssen die Reifen nicht mit dem Durchdrehen des Rades (das keine Bremskraft erzeugt) und wiederholtem Bremsen fertig werden. Die Reifen bieten eine konstante Bodenhaftung und können daher die Traktion voll ausnutzen, wo immer sie verfügbar ist. Dieser Effekt wird bei aggressiveren Reifenprofilen noch verstärkt, da sich die großen Profilstollen in die Unebenheiten der Oberfläche oder des Untergrunds eingraben und Schmutz vor den Reifen ziehen, was den Rollwiderstand noch weiter erhöht. ⓘ

Viele neuere Fahrzeuge, die ab Werk für den Einsatz im Gelände ausgelegt sind, sind mit Bergabfahrsystemen ausgestattet, um das Risiko solcher Ausreißer bei Fahranfängern zu minimieren und eine gleichmäßigere und sicherere Abfahrt zu ermöglichen als ohne ABS oder mit einem straßenorientierten ABS. Diese Systeme zielen darauf ab, eine feste Geschwindigkeit (oder die vom Benutzer gewählte Geschwindigkeit) während der Abfahrt beizubehalten und im richtigen Moment strategisch zu bremsen oder zu beschleunigen, um sicherzustellen, dass sich alle Räder mit der gleichen Geschwindigkeit drehen, während bei Bedarf eine Vollbremsung erfolgt. ⓘ

Bei einigen Fahrzeugen erkennt das ESC-System automatisch, ob es im Off- oder On-Road-Modus arbeitet, je nachdem, ob der Allradantrieb aktiviert ist. Das einzigartige Super-Select-Allradsystem von Mitsubishi (zu finden in den Modellen Pajero, Triton und Pajero Sport) arbeitet im On-Road-Modus sowohl im 2WD- als auch im 4WD-High-Range-Modus mit entsperrtem Mitteldifferenzial. Es aktiviert jedoch automatisch die Traktionskontrolle im Gelände und deaktiviert das ABS-Bremssystem, wenn in den 4WD-High-Range-Modus mit gesperrtem Mitteldifferenzial oder in den 4WD-Low-Range-Modus mit gesperrtem Mitteldifferenzial geschaltet wird. Die meisten modernen Fahrzeuge mit vollelektronisch gesteuertem Allradantrieb, wie z. B. verschiedene Land Rover und Range Rover, schalten ebenfalls automatisch in einen geländegängigen Modus der Stabilitäts- und Traktionskontrolle, sobald der niedrige Bereich oder bestimmte Geländemodi manuell ausgewählt werden. ⓘ

Wirksamkeit

Zahlreiche Studien auf der ganzen Welt haben bestätigt, dass ESC dem Fahrer sehr effektiv dabei hilft, die Kontrolle über das Fahrzeug zu behalten und dadurch Leben zu retten und die Wahrscheinlichkeit und Schwere von Unfällen zu verringern. Im Herbst 2004 bestätigte die amerikanische National Highway and Traffic Safety Administration (NHTSA) internationale Studien und veröffentlichte die Ergebnisse einer Feldstudie zur Wirksamkeit von ESC in den USA. Die NHTSA kam zu dem Schluss, dass ESC die Zahl der Unfälle um 35 % reduziert. Außerdem sind Geländewagen mit Stabilitätskontrolle in 67 % weniger Unfälle verwickelt als Geländewagen ohne dieses System. Das United States Insurance Institute for Highway Safety (IIHS) veröffentlichte im Juni 2006 eine eigene Studie, aus der hervorging, dass jährlich bis zu 10.000 tödliche Unfälle in den USA vermieden werden könnten, wenn alle Fahrzeuge mit ESC ausgerüstet wären. Die IIHS-Studie kam zu dem Schluss, dass ESC die Wahrscheinlichkeit aller tödlichen Unfälle um 43 %, tödlicher Unfälle mit einem Fahrzeug um 56 % und tödlicher Überschläge mit einem Fahrzeug um 77-80 % verringert. ⓘ

ESC wird von vielen Experten als wichtigster Fortschritt im Bereich der Fahrzeugsicherheit bezeichnet, darunter Nicole Nason, Leiterin der NHTSA, Jim Guest und David Champion von der Consumers Union der Fédération Internationale de l'Automobile (FIA), E-Safety Aware, Csaba Csere, ehemaliger Redakteur von Car and Driver, und Jim Gill, langjähriger ESC-Befürworter von Continental Automotive Systems. ⓘ

Das europäische Programm zur Bewertung von Neuwagen (Euro NCAP) empfiehlt nachdrücklich, Autos mit Stabilitätskontrolle zu kaufen. Das IIHS verlangt, dass ein Fahrzeug mit ESC ausgestattet sein muss, damit es sich für die Auszeichnung Top Safety Pick" für Insassenschutz und Unfallvermeidung qualifiziert. ⓘ

Komponenten und Design

ESC integriert die Gierratenkontrolle in das Antiblockiersystem (ABS). Das Antiblockiersystem ermöglicht es ESC, einzelne Räder abzubremsen. Viele ESC-Systeme enthalten auch eine Antriebsschlupfregelung (TCS oder ASR), die den Schlupf der Antriebsräder beim Beschleunigen erkennt und das schlupfende Rad oder die schlupfenden Räder einzeln abbremst und/oder die überschüssige Motorleistung reduziert, bis die Kontrolle wiederhergestellt ist. Das ESC dient jedoch einem anderen Zweck als das ABS oder die Traktionskontrolle. ⓘ

Das ESC-System verwendet mehrere Sensoren, um festzustellen, wohin der Fahrer zu fahren beabsichtigt. Andere Sensoren zeigen den aktuellen Zustand des Fahrzeugs an. Der Regelalgorithmus vergleicht die Eingaben des Fahrers mit der Reaktion des Fahrzeugs und entscheidet bei Bedarf, die Bremsen zu betätigen und/oder die Drosselklappe um die Beträge zu verringern, die anhand des Zustandsraums (einer Reihe von Gleichungen, die zur Modellierung der Fahrzeugdynamik verwendet werden) berechnet wurden. Das ESC-Steuergerät kann auch Daten von anderen Steuergeräten im Fahrzeug empfangen und Befehle an diese erteilen, z. B. an ein Allradantriebssystem oder ein aktives Aufhängungssystem, um die Stabilität und Steuerbarkeit des Fahrzeugs zu verbessern. ⓘ

Die Sensoren in einem ESC-System müssen ständig Daten senden, um einen Verlust der Bodenhaftung so schnell wie möglich zu erkennen. Sie müssen gegen mögliche Störungen wie Niederschlag oder Schlaglöcher resistent sein. Die wichtigsten Sensoren sind folgende:

  • Ein Lenkradwinkelsensor, der feststellt, wohin der Fahrer lenken will. Für diese Art von Sensoren werden häufig AMR-Elemente verwendet.
  • Ein Gierratensensor, der die Drehrate des Fahrzeugs misst. Die Daten des Gierratensensors werden mit den Daten des Lenkradwinkelsensors verglichen, um den Regelungsvorgang zu bestimmen.
  • Ein Querbeschleunigungssensor, der die Querbeschleunigung des Fahrzeugs misst. Dieser wird oft als Beschleunigungsmesser bezeichnet.
  • Raddrehzahlsensoren, die die Raddrehzahl messen. ⓘ

Weitere Sensoren können sein:

  • Ein Längsbeschleunigungssensor, der ähnlich aufgebaut ist wie der Querbeschleunigungssensor, aber zusätzliche Informationen über die Fahrbahnneigung liefert und ein weiterer Sensor für die Fahrzeugbeschleunigung und -geschwindigkeit ist.
  • Ein Wankgeschwindigkeitssensor, der ähnlich wie der Giergeschwindigkeitssensor aufgebaut ist, aber die Genauigkeit des Fahrzeugmodells der Steuerung verbessert und in Kombination mit den anderen Sensoren genauere Daten liefert. ⓘ

ESC verwendet einen hydraulischen Modulator, um sicherzustellen, dass jedes Rad die richtige Bremskraft erhält. Ein ähnlicher Modulator wird auch beim ABS verwendet. Während das ABS den hydraulischen Druck während des Bremsvorgangs reduziert, kann das ESC in bestimmten Situationen den Druck erhöhen, und ein aktiver Unterdruck-Bremskraftverstärker kann zusätzlich zur Hydraulikpumpe eingesetzt werden, um diese anspruchsvollen Druckgradienten zu bewältigen. ⓘ

Das Herzstück des ESC-Systems ist das elektronische Steuergerät (ECU), das verschiedene Steuertechniken enthält. Oft wird ein und dasselbe Steuergerät für verschiedene Systeme gleichzeitig verwendet (z. B. ABS, Traktionskontrolle oder Klimaregelung). Die Eingangssignale werden über eine Eingangsschaltung an das digitale Steuergerät gesendet. Der gewünschte Fahrzeugzustand wird anhand des Lenkradwinkels, seiner Neigung und der Radgeschwindigkeit bestimmt. Gleichzeitig misst der Gier-Sensor die aktuelle Gierrate des Fahrzeugs. Das Steuergerät berechnet die erforderliche Brems- oder Beschleunigungskraft für jedes Rad und steuert die Ventile des hydraulischen Modulators. Das Steuergerät ist über eine Controller Area Network-Schnittstelle mit anderen Systemen verbunden, um Konflikte mit diesen zu vermeiden. ⓘ

Viele ESC-Systeme verfügen über einen Übersteuerungsschalter, mit dem der Fahrer das ESC deaktivieren kann, was auf losem Untergrund wie Schlamm oder Sand oder bei Verwendung eines kleinen Reserverads, das die Sensoren stören könnte, sinnvoll ist. Einige Systeme bieten auch einen zusätzlichen Modus mit erhöhten Schwellenwerten, so dass der Fahrer die Haftungsgrenzen seines Fahrzeugs mit weniger elektronischen Eingriffen ausnutzen kann. Allerdings wird das ESC beim erneuten Einschalten der Zündung wieder aktiviert. Bei einigen ESC-Systemen, die über keinen Ausschalter verfügen, wie z. B. bei vielen neueren Toyota- und Lexus-Fahrzeugen, kann das System vorübergehend durch eine nicht dokumentierte Reihe von Bremspedal- und Handbremsbetätigungen deaktiviert werden. Darüber hinaus ist das Abziehen eines Raddrehzahlsensors eine weitere Methode zur Deaktivierung der meisten ESC-Systeme. Bei neueren Ford-Fahrzeugen lässt sich das ESC nicht vollständig deaktivieren, auch nicht durch Betätigung des "Aus-Schalters". Das ESC wird bei Autobahngeschwindigkeiten und unterhalb dieser Geschwindigkeiten automatisch wieder aktiviert, wenn es bei betätigtem Bremspedal ein Schleudern feststellt. ⓘ

Verordnung

Öffentliches Bewusstsein und Gesetze

Während Schweden mit Aufklärungskampagnen für die Verwendung von ESC wirbt, haben andere Länder Gesetze erlassen oder vorgeschlagen. ⓘ

Die kanadische Provinz Quebec war das erste Land, das ein ESC-Gesetz einführte und es 2005 für Gefahrguttransporteure (ohne Datenschreiber) zur Pflicht machte. ⓘ

Die Vereinigten Staaten folgten, indem sie ESC für alle Personenkraftwagen mit einem Gewicht von weniger als 4536 kg (10.000 Pfund) vorschrieben und die Regelung schrittweise einführten, beginnend mit 55 % der Modelle des Jahres 2009 (ab 1. September 2008), 75 % der Modelle des Jahres 2010, 95 % der Modelle des Jahres 2011 und alle Modelle des Jahres 2012. ⓘ

Kanada schreibt vor, dass alle neuen Personenkraftwagen ab dem 1. September 2011 mit ESC ausgestattet sein müssen. ⓘ

Die australische Regierung kündigte am 23. Juni 2009 an, dass ESC ab dem 1. November 2011 für alle in Australien verkauften neuen Personenkraftwagen und ab November 2013 für alle Neufahrzeuge obligatorisch sein würde. Die Regierung des Bundesstaates Victoria ging dem jedoch am 1. Januar 2011 einseitig voraus, ähnlich wie sie es 40 Jahre zuvor mit den Sicherheitsgurten getan hatte. Die neuseeländische Regierung zog im Februar 2014 nach und machte den Sicherheitsgurt für alle Neufahrzeuge ab dem 1. Juli 2015 zur Pflicht, wobei die Einführung auf alle gebrauchten Import-Pkw bis zum 1. Januar 2020 gestaffelt werden soll. ⓘ

Auch das Europäische Parlament hat sich für eine beschleunigte Einführung von ESC ausgesprochen. Die Europäische Kommission hat einen Vorschlag für die obligatorische Einführung von ESC für alle in der EU verkauften Neuwagen und Nutzfahrzeugmodelle ab 2012 bestätigt, wobei alle Neuwagen bis 2014 damit ausgerüstet werden sollen. ⓘ

Argentinien schreibt vor, dass alle normalen Neuwagen ab dem 1. Januar 2022 und alle Neufahrzeuge ab Januar 2024 mit ESC ausgerüstet sein müssen. ⓘ

In Chile müssen alle Neuwagen ab August 2022 mit ESC ausgerüstet sein. ⓘ

Brasilien schreibt die Ausrüstung aller Neuwagen mit ESC ab dem 1. Januar 2024 vor. ⓘ

Internationale Fahrzeugvorschriften

Die Wirtschaftskommission der Vereinten Nationen für Europa hat eine globale technische Regelung zur Harmonisierung der ESC-Normen verabschiedet. Die Globale Technische Regelung Nr. 8 ELECTRONIC STABILITY CONTROL SYSTEMS wurde von den Vereinigten Staaten von Amerika unterstützt und basiert auf dem Federal Motor Vehicle Safety Standard FMVSS126. ⓘ

In den Unece-Ländern basiert die Genehmigung auf der UN-Regelung 140: Elektronische Stabilitätskontrollsysteme (ESC). ⓘ

Verfügbarkeit und Kosten

Kosten

ESC baut auf einem Antiblockiersystem auf, und alle mit ESC ausgestatteten Fahrzeuge sind mit einer Traktionskontrolle ausgestattet. Zu den ESC-Komponenten gehören ein Gierratensensor, ein Querbeschleunigungssensor, ein Lenkradsensor und ein verbessertes integriertes Steuergerät. In den USA ist ESC seit dem Modelljahr 2012 in allen Personenkraftwagen und leichten Nutzfahrzeugen als Standardausstattung vorgeschrieben. Nach Recherchen der NHTSA kostete ABS im Jahr 2005 schätzungsweise 368 US-Dollar; ESC kostete weitere 111 US-Dollar. Der Einzelhandelspreis von ESC variiert; als Einzeloption wird es für nur 250 US-Dollar angeboten. ESC wurde früher nur selten als alleinige Option angeboten und war im Allgemeinen nicht für den nachträglichen Einbau erhältlich. Stattdessen wurde es häufig mit anderen Funktionen oder teureren Ausstattungen gebündelt, so dass die Kosten für ein Paket mit ESC mehrere tausend Dollar betrugen. Nichtsdestotrotz gilt ESC als äußerst kosteneffektiv und kann sich durch geringere Versicherungsprämien bezahlt machen. ⓘ

Verfügbarkeit

Die Verfügbarkeit von ESC in Personenkraftwagen ist je nach Hersteller und Land unterschiedlich. Im Jahr 2007 war ESC in etwa 50 % der neuen nordamerikanischen Modelle verfügbar, während es in Schweden etwa 75 % waren. Das Bewusstsein der Verbraucher beeinflusst jedoch das Kaufverhalten, so dass etwa 45 % der in Nordamerika und im Vereinigten Königreich verkauften Fahrzeuge mit ESC gekauft wurden, während es in anderen europäischen Ländern wie Deutschland, Dänemark und Schweden 78-96 % waren. Während vor 2004 nur wenige Fahrzeuge mit ESC ausgestattet waren, hat sich die Zahl der Fahrzeuge mit ESC auf dem Gebrauchtwagenmarkt durch das gestiegene Bewusstsein erhöht. ⓘ

ESC ist für Autos, SUVs und Pickups aller großen Automobilhersteller erhältlich. Luxusautos, Sportwagen, SUVs und Crossover sind in der Regel mit ESC ausgestattet. Auch Mittelklassewagen haben sich allmählich durchgesetzt, obwohl die Modelljahre 2008 des Nissan Altima und des Ford Fusion ESC nur für ihre Fahrzeuge mit V6-Motor anboten; einige Mittelklassewagen, wie der Honda Accord, hatten es zu diesem Zeitpunkt jedoch bereits serienmäßig. Während die Antriebsschlupfregelung in der Regel mit ESC ausgestattet ist, gab es Fahrzeuge wie den Chevrolet Malibu LS von 2008, den Mazda6 von 2008 und den Lincoln MKZ von 2007, die zwar über eine Antriebsschlupfregelung, nicht aber über ESC verfügten. Bei den Kleinwagen war ESC im Jahr 2008 eine Seltenheit. Der 2009er Toyota Corolla in den Vereinigten Staaten (aber nicht in Kanada) hatte eine Stabilitätskontrolle als Option für 250 $ für alle Ausstattungen unterhalb des XRS, der sie serienmäßig hatte. In Kanada war ESC für den Mazda3 2010 in der mittleren GS-Ausstattung als Teil des Schiebedachpakets optional erhältlich und gehört in der Topversion GT zur Serienausstattung. Beim Ford Focus 2009 war ESC für die Modelle S und SE optional erhältlich, während es bei den Modellen SEL und SES zur Serienausstattung gehörte. ⓘ

Im Vereinigten Königreich ist ESC sogar bei Massenmarkt-Superminis wie dem Ford Fiesta Mk.6 und dem VW Polo Mk.5 serienmäßig. ⓘ

ESC ist auch für einige Wohnmobile erhältlich. Aufwändige ESC- und ESP-Systeme (einschließlich der Wankstabilitätskontrolle) sind für viele Nutzfahrzeuge, darunter Lastkraftwagen, Anhänger und Busse von Herstellern wie Bendix, WABCO, Daimler, Scania und Prevost, sowie für leichte Personenkraftwagen erhältlich. ⓘ

Die ChooseESC!-Kampagne, die vom EU-Projekt eSafetyAware! durchgeführt wird, bietet eine globale Perspektive auf ESC. Eine ChooseESC!-Publikation zeigt die Verfügbarkeit von ESC in den EU-Mitgliedsländern. ⓘ

In den USA zeigt die Website des Insurance Institute for Highway Safety die Verfügbarkeit von ESC in einzelnen US-Modellen und die Website der National Highway Traffic Safety Administration listet US-Modelle mit ESC auf. ⓘ

In Australien zeigt die NRMA die Verfügbarkeit von ESC in australischen Modellen an. ⓘ

Zukunft

So wie das ESC auf dem Antiblockiersystem (ABS) basiert, ist es auch die Grundlage für neue Entwicklungen wie die Wankstabilitätskontrolle oder den aktiven Überrollschutz die in der vertikalen Ebene ähnlich wie ESC in der horizontalen Ebene funktioniert. Wenn RSC einen drohenden Überschlag erkennt (in der Regel bei Lastkraftwagen oder Geländewagen), betätigt RSC die Bremsen, reduziert die Drosselklappe, leitet Untersteuern ein und/oder bremst das Fahrzeug ab. ⓘ

Die Rechenleistung von ESC erleichtert die Vernetzung von aktiven und passiven Sicherheitssystemen, um andere Unfallursachen zu bekämpfen. So können Sensoren beispielsweise erkennen, wenn ein Fahrzeug zu dicht auffährt, und das Fahrzeug abbremsen, die Sitzlehnen aufrichten und die Sicherheitsgurte straffen, um einen Unfall zu vermeiden und/oder sich darauf vorzubereiten. ⓘ

ESC-Produkte

Produktbezeichnungen

Elektronische Stabilitätskontrolle (ESC) ist der von der European Automobile Manufacturers Association (ACEA), der North American Society of Automotive Engineers (SAE), der Japan Automobile Manufacturers Association und anderen weltweiten Behörden anerkannte Oberbegriff. Die Fahrzeughersteller können jedoch eine Vielzahl unterschiedlicher Handelsnamen für ESC verwenden:

  • Acura: Fahrzeugstabilitäts-Assistent (VSA) (früher CSL 4-Drive TCS)
  • Alfa Romeo: Fahrzeug-Dynamik-Regelung (VDC)
  • Audi: Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP)
  • Bentley: Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP)
  • BMW: Co-Engineering-Partner und Erfinder mit Robert BOSCH GmbH und Continental (TEVES) Dynamische Stabilitätskontrolle (DSC) (einschließlich Dynamische Traktionskontrolle)
  • Bugatti: Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP)
  • Buick: StabiliTrak
  • Cadillac: StabiliTrak und StabiliTrak3.0 mit aktiver Vorderachslenkung (AFS)
  • Chery: Elektronisches Stabilitätsprogramm
  • Chevrolet: StabiliTrak und aktives Fahrverhalten (nur Corvette und Camaro)
  • Chrysler: Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP)
  • Citroën: Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP)
  • Daihatsu: Fahrzeug-Stabilitätskontrolle (VSC)
  • Dodge: Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP)
  • Daimler: Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP)
  • Fiat: Elektronische Stabilitätskontrolle (ESC) und Vehicle Dynamic Control (VDC)
  • Ferrari: Kontrollierte Stabilität (CST)
  • Ford: AdvanceTrac mit Rollstabilitätskontrolle (RSC) und Interaktiver Fahrzeugdynamik (IVD) und Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP); Dynamische Stabilitätskontrolle (DSC) (nur Australien)
  • General Motors: StabiliTrak
  • Honda: Fahrzeug-Stabilitäts-Assistent (VSA) (früher CSL 4-Drive TCS)
  • Holden: Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP)
  • Hyundai: Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP), Elektronische Stabilitätskontrolle (ESC) und Fahrzeugstabilitäts-Assistent (VSA)
  • Infiniti: Fahrdynamikregelung (VDC)
  • Isuzu: Elektronische Fahrzeugstabilitätskontrolle (EVSC)
  • Jaguar: Dynamische Stabilitätskontrolle (DSC), und automatische Stabilitätskontrolle (ASC)
  • Jeep: Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP)
  • Kia: Elektronische Stabilitätskontrolle (ESC) und Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP)
  • Lamborghini: Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP)
  • Land Rover: Dynamische Stabilitätskontrolle (DSC)
  • Lexus: Integriertes Fahrzeugdynamik-Management (VDIM) mit Fahrzeugstabilitätskontrolle (VSC)
  • Luxgen: Elektronische Stabilitätskontrolle (ESC)
  • Lincoln: AdvanceTrac
  • Maserati: Maserati-Stabilitätsprogramm (MSP)
  • Mazda: Dynamische Stabilitätskontrolle (DSC) (einschließlich dynamischer Traktionskontrolle)
  • Mercedes-Benz (Miterfinder) mit Robert BOSCH GmbH: Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP)
  • Merkur: AdvanceTrac
  • Mini: Dynamische Stabilitätskontrolle
  • Mitsubishi: Aktive Schlupf- und Traktionskontrolle MULTIMODE und Aktive Stabilitätskontrolle (ASC)
  • Nissan: Fahrzeug-Dynamik-Kontrolle (VDC)
  • Oldsmobile: Präzisionskontrollsystem (PCS)
  • Opel: Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) und Anhängerstabilitätsprogramm (TSP)
  • Peugeot: Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP)
  • Pontiac: StabiliTrak
  • Porsche: Porsche-Stabilitätsmanagement (PSM)
  • Proton: Elektronische Stabilitätskontrolle (ESC) oder Fahrdynamikregelung (VDC)
  • Renault: Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP)
  • Rover-Gruppe: Dynamische Stabilitätskontrolle (DSC)
  • Saab: Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) oder StabiliTrak
  • Saturn: StabiliTrak
  • Scania: Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP)
  • SEAT: Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP)
  • Škoda: Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) und Elektronische Stabilitätskontrolle (ESC)
  • Smart: Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP)
  • Subaru: Fahrdynamikregelung (VDC)
  • Suzuki: Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP)
  • Tata: Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) (nicht zu verwechseln mit Corner Stability Control und Brake Sway Control)
  • Toyota: Fahrzeugstabilitätskontrolle (VSC) und integriertes Fahrdynamikmanagement (VDIM)
  • Tesla: Elektronische Stabilitätskontrolle (ESC)
  • Vauxhall: Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP)
  • Volvo: Dynamische Stabilitäts- und Traktionskontrolle (DSTC)
  • Volkswagen: Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) ⓘ

Hersteller des Systems

Zu den Herstellern von ESC-Systemen gehören:

  • Fujitsu Ten Ltd.
  • Robert Bosch GmbH
  • Aisin Advics
  • Bendix Konzern
  • Continental Fahrzeugsysteme
  • BeijingWest Industries
  • Hitachi
  • ITT Automotive, seit 1982 Teil der Continental AG
  • Johnson Electric
  • Mando Gesellschaft
  • Veoneer Nissin Brake Systems (ehemals Nissin Kogyo, das 49 % des Unternehmens besitzt)
  • Teves, jetzt Teil der Continental AG
  • TRW
  • WABCO
  • Hyundai Mobis
  • Knorr-Bremse ⓘ

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) den Fahrerwunsch mit dem Fahrzustand. Der Lenkwinkelsensor liefert den Fahrerwunsch 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 vom Fahrerwunsch 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, deshalb lassen manche Hersteller die Vorderachse erst eingreifen, 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 (wegen Nichtzulassung des benötigten hohen Schlupfs), 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, beispielsweise eine etwas spätere Aktivierung bei Porsche. Daneben lässt sich ESP bei vielen Herstellern 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 waren Fahrzeuge auch bei Vollbremsungen lenkbar, mit der ABS-Erweiterung ASR ergab sich insbesondere bei heckgetriebenen Fahrzeugen ein Stabilitätsvorteil. ⓘ

Das ESP wurde von den deutschen Erfindern Anton van Zanten und Armin Müller entwickelt. ⓘ

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).
  • Berganfahrhilfe: Ab einem bestimmten Neigungswinkel des Fahrzeugs hält die Bremse trotz „Loslassens“ des Bremspedals das Fahrzeug noch kurze Zeit fest, um ein Anfahren ohne Zurückrollen zu ermöglichen.
  • Fading-Kompensation: Trotz extrem heißer Bremse erhöht sich der nötige Pedaldruck nicht.
  • „Soft-Stop“: Reduziert kurz vor dem Stillstand die Bremsleistung und verhindert so ein Rucken des Fahrzeuges beim Anhalten. Physikalisch wird dies dadurch erreicht, dass der Ruck, d. h. die zeitliche Veränderung der Fahrzeugverzögerung, minimiert wird.
  • Motor-Schleppmoment-Regelung: verhindert einen zu abrupten Übergang von Zug- zu Schubbetrieb, um bei glatter Fahrbahn keinen Haftungsabriss an den Antriebsrädern zu provozieren.
  • Überlagerungslenkung: Verhindert das Schiefziehen des Autos auf seitenverschieden griffiger Fahrbahn durch Gegenlenken. Diese Funktion erfordert zusätzliche Funktionen und Eingriffsmöglichkeiten in das Lenksystem des Fahrzeuges.
  • Reifendruckkontrolle: Durch den Vergleich der Drehzahlen der vier Reifen und Auswertung von (länger anhaltenden) Abweichungen eines Reifens von den übrigen ist es möglich, einen Druckabfall eines Reifens festzustellen und den Fahrer über eine entsprechende Anzeige zu warnen.
  • Elektronische Differentialsperre (EDS): Bei unterschiedlichen Drehzahlen in verschiedenen Rädern wird die Kraft entsprechend der Traktion besser verteilt. Räder mit erhöhter Drehzahl werden dabei abgebremst.
  • Traktionskontrolle durch Antriebsschlupfregelung: Sie sorgt dafür, dass die Räder beim Anfahren auf glatter oder nasser Fahrbahn nicht durchdrehen. Dadurch wird ein seitliches Ausbrechen des Fahrzeuges verhindert.
    Die Herausforderung in der Konfiguration besteht darin, zugleich zu verhindern, dass das Fahrzeug sich bei ungünstigen Verhältnissen (spiegelglatte Fahrbahn, tiefer Schnee) aufgrund der ASR überhaupt nicht mehr bewegt. ⓘ

Verbreitung

Bei Neufahrzeugen betrug die Ausrüstungsquote mit ESP im Jahre 2004 in Deutschland 64 % (Stand 16. Februar 2005). Vom Pkw-Gesamtbestand in Deutschland waren dagegen im März 2005 erst ca. 23 % (Schätzung des ADAC) bzw. 15 bis 20 % (Schätzung Bosch) mit ESP ausgestattet, was daran liegt, dass der Fahrzeugbestand in Deutschland durchschnittlich 8 Jahre alt ist und erst nach 13 Jahren nicht mehr im Verkehr erscheint (Stand Mitte 2007). 2009 hatten 72 Prozent (2008: 67; 2007: 64; 2006: 58 Prozent) der in Deutschland erhältlichen Fahrzeugmodellreihen serienmäßig ESP an Bord, 9 Prozent (2008: 9; 2007: 14; 2006: 20 Prozent) aller neuen Pkw-Modellreihen waren noch nicht serienmäßig mit ESP erhältlich. Laut einer Erhebung des Statistischen Bundesamts waren 2015 70 % der PKW im Bestand mit ESP ausgestattet, unter den Neuwagen lag die Quote bei 100 %, da seit 1. November 2014 ESP bei Neufahrzeugen verpflichtend ist. ⓘ

Statistische Daten zur Verbreitung:

  • Stand 2005: alle in D neu zugelassenen Kfz: 72 %.
  • Stand 1. Halbjahr 2006: alle neu in D zugelassenen Kfz: 75 %, davon
    • Obere Mittelklasse und Oberklasse: 100 %
    • Kompaktklasse: 96 %
    • Kleinwagen: 27 %
    • Kleinstwagen 30 %
  • In Westeuropa 42 % (Angabe Bosch)

Wie die Statistik zeigt, ist die Ausstattungsrate in den unteren Fahrzeugklassen kostenbedingt geringer als in der Oberklasse, obwohl gerade diese Fahrzeuge wegen ihres geringen Massenträgheitsmoments von ESP besonders profitieren können. Im Februar 2006 hat der VDA eine Empfehlung zur Selbstverpflichtung aller deutschen Automobilhersteller zur Serienausrüstung von ESP in allen Fahrzeugen ausgesprochen, da den Vorteilen dieses Systems im normalen Alltagsbetrieb keine Nachteile entgegenstehen. Innerhalb von Europa nimmt Deutschland nach Bosch-Angaben den Spitzenplatz bei der ESP-Ausrüstung ein. Wettbewerber sind Continental und seit einiger Zeit auch TRW. Bei Bussen beträgt die Ausstattungsquote bei Neuzulassungen (März 2005) etwa 50 %, bei LKW dagegen nur 5 %. Das liegt vor allem an der höheren Komplexität des Systems bei Nutzfahrzeugen und damit erheblich höheren Kosten. ⓘ

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