汽車ESP對公路交通安全的影響及應(yīng)用研究

高德寶

摘要：文章通過對汽車ESP系統(tǒng)控制原理和公路交通安全的影響效果分析，說明汽車ESP相比被動保護(hù)駕駛員和乘客的安全帶和安全氣囊而言，其能夠快速識別出汽車不穩(wěn)定的行駛趨勢，主動地幫助駕駛員進(jìn)行操控車輛，最大限度地減少車輛側(cè)撞的風(fēng)險，提高車輛在公路行駛的穩(wěn)定性和安全性，從而使更多汽車廠商和駕駛員意識到ESP對公路交通安全的重要性。同時對ESP自診斷技術(shù)加以分析說明，為汽車維修技術(shù)人員提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：ESP;主動控制原理;公路交通安全;影響效果分析;自診斷技術(shù);應(yīng)用研究

0 引言

國內(nèi)很多普通家用轎車和合資低配車型都沒有裝備ESP，但隨著汽車工業(yè)技術(shù)的迅猛發(fā)展，公路上的汽車越來越多，功率越來越高，其性能也越來越強，以至于部分駕駛員駕駛速度也越來越快，公路上交通事故也隨之增加。調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，60%左右的嚴(yán)重交通事故是由于車輛側(cè)撞引起的，側(cè)撞發(fā)生的原因主要是由于駕駛員在公路上駕駛車速過快、操作失誤或發(fā)生過度轉(zhuǎn)向而產(chǎn)生的側(cè)滑，而裝有汽車ESP的車輛在上述相同的路況下發(fā)生側(cè)滑的概率大大降低。但目前大部分修理廠維修人員對ESP的維修診斷技術(shù)掌握還不夠成熟和全面，所以進(jìn)行ESP對公路交通安全的影響及其自診斷技術(shù)應(yīng)用的研究具有重要意義。

1 ESP系統(tǒng)組成部件及功用說明

汽車車身穩(wěn)定系統(tǒng)ESP又稱為行駛動力學(xué)系統(tǒng)，當(dāng)它識別出汽車在公路行駛時有發(fā)生側(cè)滑的趨勢時自動采取補救措施，防止車輛滑出公路行駛跑道，保持車輛安全行駛，簡單地說就是一個防滑程序[1]。目前，ESP主要有三種類型：四通道系統(tǒng)（能向4個車輪獨立施加制動力的裝置）、三通道系統(tǒng)（能對兩個前輪獨立施加制動力和對后輪施加制動力的裝置），雙通道系統(tǒng)（能對兩個前輪獨立施加制動力的裝置），主要由ESP控制單元（ECU）、相關(guān)傳感器、執(zhí)行器（液壓系統(tǒng)）及ESP指示燈等組成。

1.1 ESP控制單元ECU

ECU是汽車車身穩(wěn)定系統(tǒng)的控制核心，控制單元存儲器內(nèi)部會預(yù)先設(shè)置一定的數(shù)據(jù)，ECU接收傳感器傳輸?shù)男盘枖?shù)據(jù)并進(jìn)行計算分析，計算結(jié)果和存儲器內(nèi)部預(yù)先設(shè)置的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，當(dāng)ECU計算的數(shù)據(jù)值大于存儲器本身預(yù)先設(shè)置的數(shù)值時，控制單元即命令執(zhí)行器開始工作，以滿足駕駛員能正常穩(wěn)定的對公路上車輛進(jìn)行操控駕駛，防止汽車車身失控，發(fā)生危險，當(dāng)ECU出現(xiàn)故障時，ESP功能失效。

1.2 各相關(guān)傳感器

傳感器的主要作用為采集車身狀態(tài)的信號數(shù)據(jù)傳輸給控制單元ECU，包括方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、制動壓力傳感器、橫向偏擺率傳感器、側(cè)向加速度傳感器、縱向加速度傳感器等，當(dāng)各傳感器出現(xiàn)故障時ECU接收不到相應(yīng)信號，ESP功能失效。

1.3 執(zhí)行器（液壓系統(tǒng)）

執(zhí)行器即車輛的制動系統(tǒng)，裝有ESP系統(tǒng)的車輛即將在公路行駛發(fā)生不穩(wěn)定行駛狀態(tài)時，控制單元根據(jù)相關(guān)信號數(shù)據(jù)，即使駕駛員沒踩剎車進(jìn)行制動時會代替駕駛員向某個車輪的制動管路加壓，使車輪產(chǎn)生制動力，即是在特殊形式狀態(tài)時幫駕駛員踩剎車進(jìn)行制動。

1.4 ESP指示燈

ESP指示燈起到與駕駛員溝通的作用。

2 ESP系統(tǒng)控制原理分析

2.1 基本工作原理

ESP控制單元ECU是根據(jù)汽車在公路上行駛過程中的車速信號、節(jié)氣門開度信號、駕駛員轉(zhuǎn)彎方向和角度信號，制動力和汽車的橫擺和側(cè)傾速度信號等信息。通過計算分析的數(shù)據(jù)和內(nèi)部存儲器設(shè)定數(shù)據(jù)對比，如果實際行駛軌跡與期望行駛軌跡發(fā)生偏離，為了避免在公路行駛過程中出現(xiàn)轉(zhuǎn)向不足、轉(zhuǎn)向過度、打滑和抱死的發(fā)生，控制單元ECU則發(fā)出調(diào)整車輪制動力和發(fā)動機轉(zhuǎn)速的指令，ESP執(zhí)行器自動對某一車輪施加制動力來修正汽車的不足轉(zhuǎn)向或過度轉(zhuǎn)向，從而保證汽車在公路上安全[2]的行駛，ESP控制框圖如圖1所示。

2.2 工作過程

ESP的工作過程具體如表1所示。

3.1 公路行駛中躲避前方突然出現(xiàn)障礙物運動工況影響效果

當(dāng)車輛在公路行駛運行方向突然出現(xiàn)行人或者車輛等障礙物時，駕駛員采取打方向盤和急踩剎車緊急措施，此時汽車發(fā)生不足轉(zhuǎn)向的趨勢，裝有ESP的車輛會幫助制動左后車輪，讓車輛運行動作與方向盤轉(zhuǎn)動動作保持相同;當(dāng)越過障礙物改變方向盤的轉(zhuǎn)向時，汽車又有過渡轉(zhuǎn)向的趨勢，此時ESP制動右前車輪使車輛又回到穩(wěn)定行駛狀態(tài)，提高車輛在公路行駛的安全性，工作狀況影響效果如圖2所示。

3.2 公路行駛中急轉(zhuǎn)彎車道上高速行駛運動工況影響效果

在高速公路行駛中遇到急轉(zhuǎn)彎突然進(jìn)行方向盤轉(zhuǎn)向時，此時車輛有滑轉(zhuǎn)的趨勢，ESP系統(tǒng)工作讓車輛右前輪制動壓力自動升高使車輛保持穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)車輛有發(fā)生滑轉(zhuǎn)的趨勢時，ESP系統(tǒng)又對左前車輪自動升高制動壓力，車輛又恢復(fù)穩(wěn)定行駛狀態(tài)，工作狀況影響效果如圖3所示。

3.3 公路行駛中出現(xiàn)地面附著力不同行駛運動工況影響效果

當(dāng)在不同公路的路況下行駛時，汽車會發(fā)生滑轉(zhuǎn)的趨勢（不足轉(zhuǎn)向），此時ESP通過發(fā)動機控制系統(tǒng)降低發(fā)動機的輸出扭矩同時對右后車輪施加制動力，使車輛穩(wěn)定行駛，提高車輛在公路行駛的安全性，工作狀況影響效果如圖4所示。

3.4 裝有ESP裝置的車輛和未裝ESP裝置的車輛在公路行駛中交通安全影響效果對比

當(dāng)汽車在公路上特別是高速行駛時發(fā)生不足轉(zhuǎn)向和過度轉(zhuǎn)向時，裝有ESP系統(tǒng)的車輛可有效防止車輛脫離彎道和防止側(cè)滑發(fā)生，未裝有的則容易發(fā)生交通安全事故，具體影響效果如圖5、圖6所示。

4 ESP自診斷技術(shù)應(yīng)用

4.1 診斷流程

用診斷儀連接之前先確認(rèn)警告燈是否正常工作，首先點火開關(guān)由OFF打開到ON，如果此時ESP燈亮3秒后熄滅，說明警告燈和ESP系統(tǒng)正常，如果ESP指示燈一直不亮，則進(jìn)行以下操作步驟：首先點火開關(guān)OFF檔位時斷開ESP單元連接器，打開點火開關(guān)到ON檔，如果ESP燈仍然不亮，則是警告燈線路故障，應(yīng)檢查線路。如果警告燈點亮，則警告燈線路正常，為ESP控制單元故障，應(yīng)用診斷儀進(jìn)行診斷。

4.2 功能及設(shè)定

4.2.1 功能

比如利用診斷儀V.A.G1551及V.A.G1552進(jìn)行自診斷檢測時，功能選項為：00進(jìn)入自動檢測功能、01進(jìn)入查詢控制單元[3]版本號功能、02進(jìn)入查詢故障存儲器功能（讀取故障碼）、03進(jìn)入執(zhí)行元件診斷功能、04進(jìn)入基本設(shè)定功能、05進(jìn)入清除故障存儲器功能（清除故障碼）、06進(jìn)入結(jié)束輸出功能、08進(jìn)入讀取測量數(shù)據(jù)功能。

4.2.2 設(shè)定

更換新的零部件后必須進(jìn)行零點平衡設(shè)定，可在功能04“基本設(shè)定”中操作：組號60執(zhí)行轉(zhuǎn)角傳感器的零點平衡操作、組號63執(zhí)行橫向加速傳感器的零點平衡操作、組號66執(zhí)行制動力傳感器的零點平衡操作、組號69執(zhí)行縱向加速傳感器的零點平衡操作（僅四輪驅(qū)動的車輛用此功能）。

4.3 轉(zhuǎn)速傳感器故障

當(dāng)至少有一個轉(zhuǎn)速傳感器發(fā)生故障時，那么ABS指示燈及ASR/ESP指示燈就會亮起，相關(guān)的系統(tǒng)會被關(guān)閉，如果在自檢和車速超過20 km/h時，此故障不再出現(xiàn)，那么指示燈就會熄滅。

4.4 自診斷中的按鍵和警報燈

如果在調(diào)節(jié)過程中發(fā)生故障，當(dāng)警報燈點亮，相應(yīng)的子系統(tǒng)關(guān)閉，此時ESP已經(jīng)結(jié)束調(diào)節(jié)，故障存儲器會記錄出現(xiàn)的故障，可以用ASR/ESP按鍵來關(guān)閉ESP功能。

5 結(jié)語

汽車安裝ESP系統(tǒng)雖然不能遏止公路交通事故的發(fā)生，但能對公路行駛的車輛側(cè)撞產(chǎn)生的重大交通事故的數(shù)量產(chǎn)生實質(zhì)性的控制。雖然現(xiàn)在還有很多國產(chǎn)車和低配車沒有安裝ESP，但隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和科技技術(shù)的進(jìn)步，ESP將成為更多車輛的標(biāo)配，因為ESP讓公路交通更安全，同時ESP自診斷技術(shù)應(yīng)用讓后續(xù)ESP的維修更簡單高效。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫文平.汽車防滑控制系統(tǒng)[M].北京：人民交通出版社，2014.

[2]潘公宇，盤朝奉.汽車運用工程[M].北京：國防工業(yè)出版社，2013.

[3]司利增.汽車計算機控制[M].北京：人民交通出版社，2014.