淺談汽車電子穩定程序系統(ESP)

隨著現代汽車技術的發展，車輛的主動安全性大大提高。為了防止車輪抱死，避免車輛在緊急制動時因車輪抱死而失控，1978年博世公司開發了世界首套ABS，並在1985年投產。據統計在2004年歐洲生產的新車ABS，裝備率已達到85%，而歐洲生產協會更保證對2004年7月起生產的新車100%裝備ABS系統。在我國生產的新車中裝備ABS系統也達到66%。

由於ABS不能解決車輛在濕滑路面上起步或加速出現的車輪打滑問題，更不能避免車輛發生側滑。因此，在ABS的基礎上，進一步發展出了牽引力控制系統（TCS）。在車輛起步或加速時，如果某個車輪出現了打滑現象（車輪速度傳感器不斷監視著每一個車輪），TCS會迅速干預制動系統和發動機工作，使車輛能夠安全地起步或加速（防止車輪打滑，保證車輛具有良好的牽引性能，同時照顧其穩定性和操縱性）。

1995年博世公司又推出了電子穩定程序（Electronic Stability Program，簡稱ESP系統）。實際上ESP系統也是一種牽引力控制系統，但是與其它牽引力控制系統比較，ESP不但控制驅動輪，而且可控制從動輪。如後輪驅動汽車出現轉向過度時，ESP便會慢剎外側的前輪來穩定車子，防止後輪失控而發生甩尾現象；在轉向過小時，為了校正行駛循跡方向，ESP則會慢剎內側後輪，從而校正行駛方向。ESP是一個主動安全系統，通過有選擇性的分缸制動及發動機管理系統干預，防止車輛滑移。ESP判定為出現轉向不足將制動內側後輪，從而穩定車輛。當ESP判定為出現轉向過度，ESP將制動外側前輪，防止出現甩尾，並減弱過度轉向趨勢，從而穩定車輛。如果單獨制動某個車輪不足以穩定車輛，ESP將通過降低發動機扭矩輸出的方式來制動其它車輪來滿足需求。

有ESP系統的與只有ABS的汽車相比，它們之間的差別在於ABS只能被動地做出反應，而ESP則能夠控測和分析車況，並糾正駕駛錯誤，預患於未然。例如，汽車在路滑時過度轉向時會向外側甩尾，傳感器感覺到滑動就會迅速制動外側前輪，使其恢復附著力，也就是產生一種相反的轉矩，而使汽車保持在原來的車道內。

ESP系統的組成如圖1所示，油路控制過程如圖2所示。

在ESP系統中，橫向偏擺率傳感器根據車輛繞其縱軸的旋轉角度產生對應的輸出信號電壓；橫向加速度傳感器根據車輪側向滑移量產生對應的輸出信號電壓；方向盤轉角傳感器提供表示方向盤旋轉角度的輸出信號。電子控制單元利用橫向偏擺率傳感器和橫向加速度傳感器的輸出信號電壓以及車輪速度傳感器的輸出信號電壓和方向盤轉角傳感器的串行數據輸出信號，通過與駕駛員想要的駕駛方向進行比較，計算出車輛的實際方向。

當ESP檢測到車輪側向滑動時，ESP將向發動機控制模塊（ECM）發送一個串行數據信號，請求利用牽引力控制系統中的發動機扭矩控制功能減小發動機的輸出扭矩。其數據傳輸是通過GM-LAN數據網絡通訊形式傳遞給動力系統模塊（PCM），再由PCM通過GM-LAN傳輸給發動機控制模塊(ECM)，ECM由電子節氣門執行發動機扭矩減小操作。

如圖3所示，當方向盤轉角傳感器向電子控制單元發送一個駕駛員想要朝方向A的轉向信號，而橫向偏擺率傳感器檢測到車輛開始打轉B，同時車輛前端開始向方向C移動時，電子控制單元將得出車輛轉向不足的判斷，ESP系統將利用ABS-TCS系統中已有的主動控制功能，向車輛的1個或2個內側車輪施加適當的制動力，以穩定車輛並朝駕駛員想要的方向A轉向。

如圖4所示，當方向盤轉角傳感器向電子控制單元發送一個駕駛員想要朝方向A轉向信號，而橫向偏擺率傳感器卻檢測到車輛開始打轉B，同時車輛後端開始向C方向滑移，電子控制單元將判斷出車輛出現了轉向過度，ESP系統將利用ABS-TCS系統中已有的主動制動控制功能向車輛的1個或2個外側車輪施加適當的制動力，以穩定車輛並向駕駛員想要的方向轉向。需要注意的是，如果ESP模式下進行人工制動，則制動開關將向電子控制單元發送信號，以便退出ESP制動干預模式而允許常規制動，也就是說，在常規制動情況下ESP系統將會停止工作。

ESP系統稱得上是當前汽車防滑的最高級形式。當然，ESP系統也不是萬能的，如果駕車者盲目開快車，任何安全裝置都難以保證其安全性。

為了獲得對ESP的操控認識，博世公司曾邀請國內眾多汽車專業媒體的記者（普通駕駛員）駕駛一輛奧迪A8在德國冰雪路面上進行路試。在關閉ESP系統的情況下，車速達到40km/h時車輛就基本上失去控制，只要稍加速，即使不停修正轉向行駛方向，車輛也會出現嚴重的甩尾和側滑；在啟用ESP系統的條件下，車速達到40km/h時ESP系統進入正常工作狀態，並感覺到轉向盤“沉重”，即車輛基本處於駕駛者的控制之中，當然這時也要不停地修正行駛方向，車速最高能達到70km/h。

（下期將介紹通用榮御ESP系統的結構及檢修，敬請關注）