汽车ESP对公路交通安全的影响及应用研究

高德宝

摘要：文章通过对汽车ESP系统控制原理和公路交通安全的影响效果分析，说明汽车ESP相比被动保护驾驶员和乘客的安全带和安全气囊而言，其能够快速识别出汽车不稳定的行驶趋势，主动地帮助驾驶员进行操控车辆，最大限度地减少车辆侧撞的风险，提高车辆在公路行驶的稳定性和安全性，从而使更多汽车厂商和驾驶员意识到ESP对公路交通安全的重要性。同时对ESP自诊断技术加以分析说明，为汽车维修技术人员提供借鉴和参考。

关键词：ESP;主动控制原理;公路交通安全;影响效果分析;自诊断技术;应用研究

0 引言

国内很多普通家用轿车和合资低配车型都没有装备ESP，但随着汽车工业技术的迅猛发展，公路上的汽车越来越多，功率越来越高，其性能也越来越强，以至于部分驾驶员驾驶速度也越来越快，公路上交通事故也随之增加。调查数据显示，60%左右的严重交通事故是由于车辆侧撞引起的，侧撞发生的原因主要是由于驾驶员在公路上驾驶车速过快、操作失误或发生过度转向而产生的侧滑，而装有汽车ESP的车辆在上述相同的路况下发生侧滑的概率大大降低。但目前大部分修理厂维修人员对ESP的维修诊断技术掌握还不够成熟和全面，所以进行ESP对公路交通安全的影响及其自诊断技术应用的研究具有重要意义。

1 ESP系统组成部件及功用说明

汽车车身稳定系统ESP又称为行驶动力学系统，当它识别出汽车在公路行驶时有发生侧滑的趋势时自动采取补救措施，防止车辆滑出公路行驶跑道，保持车辆安全行驶，简单地说就是一个防滑程序[1]。目前，ESP主要有三种类型：四通道系统（能向4个车轮独立施加制动力的装置）、三通道系统（能对两个前轮独立施加制动力和对后轮施加制动力的装置），双通道系统（能对两个前轮独立施加制动力的装置），主要由ESP控制单元（ECU）、相关传感器、执行器（液压系统）及ESP指示灯等组成。

1.1 ESP控制单元ECU

ECU是汽车车身稳定系统的控制核心，控制单元存储器内部会预先设置一定的数据，ECU接收传感器传输的信号数据并进行计算分析，计算结果和存储器内部预先设置的数据进行对比，当ECU计算的数据值大于存储器本身预先设置的数值时，控制单元即命令执行器开始工作，以满足驾驶员能正常稳定的对公路上车辆进行操控驾驶，防止汽车车身失控，发生危险，当ECU出现故障时，ESP功能失效。

1.2 各相关传感器

传感器的主要作用为采集车身状态的信号数据传输给控制单元ECU，包括方向盘转角传感器、制动压力传感器、横向偏摆率传感器、侧向加速度传感器、纵向加速度传感器等，当各传感器出现故障时ECU接收不到相应信号，ESP功能失效。

1.3 执行器（液压系统）

执行器即车辆的制动系统，装有ESP系统的车辆即将在公路行驶发生不稳定行驶状态时，控制单元根据相关信号数据，即使驾驶员没踩刹车进行制动时会代替驾驶员向某个车轮的制动管路加压，使车轮产生制动力，即是在特殊形式状态时帮驾驶员踩刹车进行制动。

1.4 ESP指示灯

ESP指示灯起到与驾驶员沟通的作用。

2 ESP系统控制原理分析

2.1 基本工作原理

ESP控制单元ECU是根据汽车在公路上行驶过程中的车速信号、节气门开度信号、驾驶员转弯方向和角度信号，制动力和汽车的横摆和侧倾速度信号等信息。通过计算分析的数据和内部存储器设定数据对比，如果实际行驶轨迹与期望行驶轨迹发生偏离，为了避免在公路行驶过程中出现转向不足、转向过度、打滑和抱死的发生，控制单元ECU则发出调整车轮制动力和发动机转速的指令，ESP执行器自动对某一车轮施加制动力来修正汽车的不足转向或过度转向，从而保证汽车在公路上安全[2]的行驶，ESP控制框图如图1所示。

2.2 工作过程

ESP的工作过程具体如表1所示。

3.1 公路行驶中躲避前方突然出现障碍物运动工况影响效果

当车辆在公路行驶运行方向突然出现行人或者车辆等障碍物时，驾驶员采取打方向盘和急踩刹车紧急措施，此时汽车发生不足转向的趋势，装有ESP的车辆会帮助制动左后车轮，让车辆运行动作与方向盘转动动作保持相同;当越过障碍物改变方向盘的转向时，汽车又有过渡转向的趋势，此时ESP制动右前车轮使车辆又回到稳定行驶状态，提高车辆在公路行驶的安全性，工作状况影响效果如图2所示。

3.2 公路行驶中急转弯车道上高速行驶运动工况影响效果

在高速公路行驶中遇到急转弯突然进行方向盘转向时，此时车辆有滑转的趋势，ESP系统工作让车辆右前轮制动压力自动升高使车辆保持稳定状态，当车辆有发生滑转的趋势时，ESP系统又对左前车轮自动升高制动压力，车辆又恢复稳定行驶状态，工作状况影响效果如图3所示。

3.3 公路行驶中出现地面附着力不同行驶运动工况影响效果

当在不同公路的路况下行驶时，汽车会发生滑转的趋势（不足转向），此时ESP通过发动机控制系统降低发动机的输出扭矩同时对右后车轮施加制动力，使车辆稳定行驶，提高车辆在公路行驶的安全性，工作状况影响效果如图4所示。

3.4 装有ESP装置的车辆和未装ESP装置的车辆在公路行驶中交通安全影响效果对比

当汽车在公路上特别是高速行驶时发生不足转向和过度转向时，装有ESP系统的车辆可有效防止车辆脱离弯道和防止侧滑发生，未装有的则容易发生交通安全事故，具體影响效果如图5、图6所示。

4 ESP自诊断技术应用

4.1 诊断流程

用诊断仪连接之前先确认警告灯是否正常工作，首先点火开关由OFF打开到ON，如果此时ESP灯亮3秒后熄灭，说明警告灯和ESP系统正常，如果ESP指示灯一直不亮，则进行以下操作步骤：首先点火开关OFF档位时断开ESP单元连接器，打开点火开关到ON档，如果ESP灯仍然不亮，则是警告灯线路故障，应检查线路。如果警告灯点亮，则警告灯线路正常，为ESP控制单元故障，应用诊断仪进行诊断。

4.2 功能及设定

4.2.1 功能

比如利用诊断仪V.A.G1551及V.A.G1552进行自诊断检测时，功能选项为：00进入自动检测功能、01进入查询控制单元[3]版本号功能、02进入查询故障存储器功能（读取故障码）、03进入执行元件诊断功能、04进入基本设定功能、05进入清除故障存储器功能（清除故障码）、06进入结束输出功能、08进入读取测量数据功能。

4.2.2 设定

更换新的零部件后必须进行零点平衡设定，可在功能04“基本设定”中操作：组号60执行转角传感器的零点平衡操作、组号63执行横向加速传感器的零点平衡操作、组号66执行制动力传感器的零点平衡操作、组号69执行纵向加速传感器的零点平衡操作（仅四轮驱动的车辆用此功能）。

4.3 转速传感器故障

当至少有一个转速传感器发生故障时，那么ABS指示灯及ASR/ESP指示灯就会亮起，相关的系统会被关闭，如果在自检和车速超过20 km/h时，此故障不再出现，那么指示灯就会熄灭。

4.4 自诊断中的按键和警报灯

如果在调节过程中发生故障，当警报灯点亮，相应的子系统关闭，此时ESP已经结束调节，故障存储器会记录出现的故障，可以用ASR/ESP按键来关闭ESP功能。

5 结语

汽车安装ESP系统虽然不能遏止公路交通事故的发生，但能对公路行驶的车辆侧撞产生的重大交通事故的数量产生实质性的控制。虽然现在还有很多国产车和低配车没有安装ESP，但随着汽车工业的发展和科技技术的进步，ESP将成为更多车辆的标配，因为ESP让公路交通更安全，同时ESP自诊断技术应用让后续ESP的维修更简单高效。

参考文献：

[1]孙文平.汽车防滑控制系统[M].北京：人民交通出版社，2014.

[2]潘公宇，盘朝奉.汽车运用工程[M].北京：国防工业出版社，2013.

[3]司利增.汽车计算机控制[M].北京：人民交通出版社，2014.