汽車ESP對(duì)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(duì)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(dòng)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(shí)別出汽車不穩(wěn)定的行駛趨勢(shì)，主動(dòng)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(xiǎn)，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(shí)到ESP對(duì)公路交通安全的重要性。同時(shí)對(duì)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(dòng)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(qiáng)，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(duì)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(duì)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(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，當(dāng)它識(shí)別出汽車在公路行駛時(shí)有發(fā)生側(cè)滑的趨勢(shì)時(shí)自動(dòng)采取補(bǔ)救措施，防止車輛滑出公路行駛跑道，保持車輛安全行駛，簡(jiǎn)單地說就是一個(gè)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(gè)車輪獨(dú)立施加制動(dòng)力的裝置）、三通道系統(tǒng)（能對(duì)兩個(gè)前輪獨(dú)立施加制動(dòng)力和對(duì)后輪施加制動(dòng)力的裝置），雙通道系統(tǒng)（能對(duì)兩個(gè)前輪獨(dú)立施加制動(dòng)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(chǔ)器內(nèi)部會(huì)預(yù)先設(shè)置一定的數(shù)據(jù)，ECU接收傳感器傳輸?shù)男盘?hào)數(shù)據(jù)并進(jìn)行計(jì)算分析，計(jì)算結(jié)果和存儲(chǔ)器內(nèi)部預(yù)先設(shè)置的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)ECU計(jì)算的數(shù)據(jù)值大于存儲(chǔ)器本身預(yù)先設(shè)置的數(shù)值時(shí)，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(duì)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(xiǎn)，當(dāng)ECU出現(xiàn)故障時(shí)，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(hào)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(dòng)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(shí)ECU接收不到相應(yīng)信號(hào)，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(dòng)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(shí)，控制單元根據(jù)相關(guān)信號(hào)數(shù)據(jù)，即使駕駛員沒踩剎車進(jìn)行制動(dòng)時(shí)會(huì)代替駕駛員向某個(gè)車輪的制動(dòng)管路加壓，使車輪產(chǎn)生制動(dòng)力，即是在特殊形式狀態(tài)時(shí)幫駕駛員踩剎車進(jìn)行制動(dòng)。

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(hào)、節(jié)氣門開度信號(hào)、駕駛員轉(zhuǎn)彎方向和角度信號(hào)，制動(dòng)力和汽車的橫擺和側(cè)傾速度信號(hào)等信息。通過計(jì)算分析的數(shù)據(jù)和內(nèi)部存儲(chǔ)器設(shè)定數(shù)據(jù)對(duì)比，如果實(shí)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(dòng)力和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的指令，ESP執(zhí)行器自動(dòng)對(duì)某一車輪施加制動(dòng)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(yùn)動(dòng)工況影響效果

當(dāng)車輛在公路行駛運(yùn)行方向突然出現(xiàn)行人或者車輛等障礙物時(shí)，駕駛員采取打方向盤和急踩剎車緊急措施，此時(shí)汽車發(fā)生不足轉(zhuǎn)向的趨勢(shì)，裝有ESP的車輛會(huì)幫助制動(dòng)左后車輪，讓車輛運(yùn)行動(dòng)作與方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作保持相同;當(dāng)越過障礙物改變方向盤的轉(zhuǎn)向時(shí)，汽車又有過渡轉(zhuǎn)向的趨勢(shì)，此時(shí)ESP制動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(shí)，此時(shí)車輛有滑轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，ESP系統(tǒng)工作讓車輛右前輪制動(dòng)壓力自動(dòng)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(shì)時(shí)，ESP系統(tǒng)又對(duì)左前車輪自動(dòng)升高制動(dòng)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(yùn)動(dòng)工況影響效果

當(dāng)在不同公路的路況下行駛時(shí)，汽車會(huì)發(fā)生滑轉(zhuǎn)的趨勢(shì)（不足轉(zhuǎn)向），此時(shí)ESP通過發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出扭矩同時(shí)對(duì)右后車輪施加制動(dòng)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(duì)比

當(dāng)汽車在公路上特別是高速行駛時(shí)發(fā)生不足轉(zhuǎn)向和過度轉(zhuǎn)向時(shí)，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(diǎn)火開關(guān)由OFF打開到ON，如果此時(shí)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(diǎn)火開關(guān)OFF檔位時(shí)斷開ESP單元連接器，打開點(diǎn)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(diǎn)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(cè)時(shí)，功能選項(xiàng)為：00進(jìn)入自動(dòng)檢測(cè)功能、01進(jìn)入查詢控制單元[3]版本號(hào)功能、02進(jìn)入查詢故障存儲(chǔ)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(chǔ)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(cè)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(diǎn)平衡設(shè)定，可在功能04“基本設(shè)定”中操作：組號(hào)60執(zhí)行轉(zhuǎn)角傳感器的零點(diǎn)平衡操作、組號(hào)63執(zhí)行橫向加速傳感器的零點(diǎn)平衡操作、組號(hào)66執(zhí)行制動(dòng)力傳感器的零點(diǎn)平衡操作、組號(hào)69執(zhí)行縱向加速傳感器的零點(diǎn)平衡操作（僅四輪驅(qū)動(dòng)的車輛用此功能）。

4.3 轉(zhuǎn)速傳感器故障

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

4.4 自診斷中的按鍵和警報(bào)燈

如果在調(diào)節(jié)過程中發(fā)生故障，當(dāng)警報(bào)燈點(diǎn)亮，相應(yīng)的子系統(tǒng)關(guān)閉，此時(shí)ESP已經(jīng)結(jié)束調(diào)節(jié)，故障存儲(chǔ)器會(huì)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(duì)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(shí)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?yàn)镋SP讓公路交通更安全，同時(shí)ESP自診斷技術(shù)應(yīng)用讓后續(xù)ESP的維修更簡(jiǎn)單高效。

參考文獻(xiàn)：

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