浅析某车型ESC结构原理及低电压报警故障诊断

孔德琨，陈陈，刘银平



浅析某车型ESC结构原理及低电压报警故障诊断

孔德琨，陈陈，刘银平

（吉利汽车研究院（宁波）有限公司，浙江 宁波 315336）

近年来，随着人们生活水平的不断提高，汽车越来越多的进入普通百姓家庭，成为大众家庭标配的代步工具。与此同时，对于普通的家庭使用，车辆本身的安全性能在车辆的各项指标中越来越引起人们的重视。车身电子稳定控制系统（Electronic Stability Controller简称ESC）作为主动安全技术的代表，被越来越多国家作为新车上市的强制化标准配置；我国的大众汽车主流，也在不断的增加此配置和卖点。文章将结合某车型的ESC系统结构原理，及ESC系统所存在的一种低电压故障现象分析探讨，以促进对该安全防护系统（ESC）的进一步了解。

车身电子稳定控制系统；ESC；结构原理；低电压故障分析

前言

目前，ESC车身电子稳定控制系统已被广泛用于汽车制造之中。相较于传统的防抱死制动系统（ABS）、液压制动辅助系统（HBA）以及牵引力控制系统（TCS）而言，ESC系统在这些基础功能之上，为车辆提供了更加稳定、更加主动也更加综合的防护功能，但是该系统在使用中也同样存在各种各样的问题。本文将结合某车型ESC系统的结构原理，并引用在实际应用中产生的一种低电压报警故障现象，对ESC系统进行深入了解和学习。

1 某车型ESC系统的主要功能及清单

车身电子稳定控制系统（Electronic Stability Controller简称ESC）是一款主动型车辆安全系统，由博世公司率先开发研制，此款车型采用博世公司当前在产的成熟9.0平台。在实际的功能应用当中，ESC系统的作用可以概括为以下方面：

①防抱死制动功能（ABS），能够在早期识别出某一个或几个车轮抱死的趋势，并降低这一个或几个车轮的制动压力。

②制动力分配功能（EBD），由于路面状况会有变异，加上减速时车辆重心的转移，四个车轮与地面间的附着力将有所不同， EBD车辆制动的瞬间，高速计算出四个轮胎各自的最大制动力并调整制动力分配，使四个车轮都能够按照最大制动力工作以避免车轮抱死，缩短刹车距离。

③牵引力控制功能（TCS），牵引力控制系统能监测4个车轮的滑移率并控制发动机扭矩，防止车辆的雪地等湿滑路面上行驶时驱动轮的打滑，使车辆能平稳地起步、加速。尤其在雪地或泥泞的路面，牵引力控制系统均能保证流畅的加速性能。

④车辆动态稳定性控制功能（VDC），识别整车实际状态与驾驶员驾驶意图的差别，通过调整车轮制动压力或干预发动机管理控制（或干预变速箱管理控制），使车辆产生相应的横摆角速度，以抑制车辆的不足转向和过度转向的失稳，提高车辆稳定性。

⑤液压制动辅助功能（HBA），根据驾驶员踩刹车踏板的速度来判断是否存在完全制动的需求。只要驾驶员始终将踏板踩到底，系统就会自动加大制动力直到防抱死制动系统(ABS)的启动临界值。

⑥电子防侧倾功能（RMI），用于预防车辆在特殊操作(高速变道)状态下发生侧翻。

⑦坡起辅助功能（HHC），驾驶员在上坡坡道上制动停车后，当驾驶员松开制动踏板后，制动压力维持驻车过程中的制动系统内压力，防止汽车坡道起步时发生溜坡现象。

以上等等。

通过以上某车型的ESC系统功能清单，我们可以得知，车身电子稳定控制系统（ESC）给车辆在不同的工况下提供不同的安全防护措施，保证车辆行驶安全，因此ESC功能对客户的行车安全至关重要。当车辆自身的ESC系统出现故障时，ESC系统指示灯处于常亮状态，车辆可能会出现的情况是：车辆在转弯时会方向盘转角固定而车辆转向的半径却持续变大或变小、车辆在制动时出现两侧轮胎不时的不稳定现象，严重时导致发生事故。

2 某车型ESC系统的主要构成

通过以上ESC系统的功能清单了解，ESC系统是在传统的防抱死制动系统（ABS）上进一步发展而成的综合性车辆安全系统。可以说ESC系统是当前车辆防抱死制动系统的高级形式。因此，在构成上，ESC系统自然包含有ABS系统的功能模块并加以拓展升级。对于车辆而言，ABS的功能均可通过ESC系统的控制单元进行实现，两者可以通过共用一个液压单元并按照ESC系统的模块指令，在适当的时机发挥出各自的功能。

图1 整车装置图

图2 ESC 模块剖解图

在构成上，ESC系统包括了传感器、控制单元以及执行器。ESC系统的执行器单元往往是建立在ABS系统的功能单元上，而传感器单元与控制单元则是ESC系统与其他安全控制系统的显著区别。通过比较装载有ESC系统的汽车与仅装有ABS系统的汽车，可以发现装载有ESC系统的汽车能够主动地探测车辆的运行状况并对驾驶数据进行修正，但是仅装有ABS的汽车仅能够在车辆已经出现问题的情况下进行被动反应。因此，ESC系统用于车辆安全是处于防患于未然的设计考虑。

3 某车型ESC系统的工作原理

ESC系统是建立在对车辆运行状态的有效识别基础上安全控制系统。在实际的应用实践中，ESC系统会通过主动分析驾驶员驾驶意向与车辆自身真实的运行状态之间的区别来判断此刻车辆处于何种运行状态。事实上，这一原理主要是针对转向不足及过度而设计的，而在对车辆运行状态进行有效识别后，ESC系统又会对比自身传感器原件所收集到的各类信息，通过相应车轮上的制动装置达到对车辆运行状态修正功能的实现。

4 某车型ESC系统的低电压报警故障诊断与排除

某车型为市场上一款畅销车型，迄今为止，市场保有量已超过20万台，为某汽车集团旗下的主力产品。从2017年年底，售后市场上不少客户反馈，在北方寒冷的冬季早晨，早上第一次启动车辆时（冷车状态），车辆行车仪表会出现“ESC系统故障”或“ESC系统关闭”等文字提示，但是车辆启动后很快文字提示会消失。

4.1 某车型ESC故障诊断

通过用诊断仪对故障车辆读取故障码后，发现故障显示为电池电压不足报警，经过分析排查发现：在启动发动机时，电池电压跌至9.6V甚至7.6V以下，低电压导致ESC报警。原理是：启动时，若电池电压低于9.6V时，ESC逻辑功能 fail置于1，仪表点亮ESC故障报警灯；启动时，若电池电压低于7.6V，会导致ESC停发信号，仪表ESC相关（ABS/EBD/ ESC）故障灯都会点亮。在电压恢复到高于7.6V后，ESC开始发信号，按照信号列表，定义帧初始值定义为0=ESC OFF，因此会导致车辆短时提示：ESC系统关闭。由于某车型的静态电流偏大，电池消耗电量偏多，冬季偏冷地区电池消耗也会较快，会加剧报警情况的出现。

图3 故障诊断信息图

4.2 某车型ESC故障排除

由于此时电压对ESC功能正常使用毫无影响，因此改善策略为：对某车型的ESC软件进行低电压屏蔽，即当ESC监测到的点火状态信号为START时期间(外加3S延时) ，ESC会屏蔽低电压报警。具体策略如图4所示。

电源模式从OFF（或ACC、或ON）状态变为START状态时，ESC会开始抑制所有报警信号。并在电源模式从START状态变为其他（ON或OFF）状态3S后，ESC停止报警信号抑制；ESC厂商按照控制策略要求制作进行软件更改，最终实车进行验证，均可以满足要求；而且在后续的ESC设计规范中增加低电压屏蔽要求，即当ESC监测到PEPS或BCM发出的点火状态信号为START时期间(外加3S延时) ，ESC会屏蔽低电压报警，从而解决此问题。

图4 控制逻辑信息图

5 结束语

本文通过对ESC系统的功能介绍、结构原理描述及低电压报警故障情况下工作原理的探究，实现了对ESC系统的初步了解。

[1] 杨曹刚.汽车ESP故障诊断方法及其控制策略的研究[D].吉林大学,2012.

[2] 李萌.基于支持向量机的汽车ESP系统故障诊断[D].吉林大学, 2011.

[3] 曲英凯.ESP系统结构原理及故障分析[J].汽车维修,2014.

[4] 刘光明.汽车电子稳定性程序控制技术[J].公路与汽运,2006.

Analysis of a vehicle's ESC structure principle and low voltage alarm fault diagnosis

Kong Dekun, Chen Chen, Liu Yinping

（Geely Automobile Research Institute (Ningbo) CO., LTD., Zhejiang Ningbo 315336）

In recent years, with the continuous improvement of people's living standards, more and more cars are entering ordinary families and become the standard tools for the public families. At the same time, for ordinary family use, the safety performance of vehicle itself has attracted more and more attention in various indicators of vehicles. Electronic Stability Controller (ESC), as the representative of active safety technology, is more and more national as the mandatory standard configuration of new car listing; the mainstream of China's Volkswagen automobile is also increasing this configuration and selling point. This paper will combine the ESC system structure principle of a certain type of vehicle and an analysis of a low voltage failure phenomenon in the ESC system, in order to promote the further understanding of the security protection system (ESC).

Electronic Stability Controller; ESC; Structure principle; low voltage fault analysis

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1671-7988(2018)20-233-03

U472.4

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孔德琨，就职于吉利汽车研究院（宁波）有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.20.085