什么是ESP

首先說明一下我們常說的ESP是博世的車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的注冊商標(biāo)，全稱是Electronic Stability Program，所以其他家零件廠商開發(fā)的車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)都不能叫ESP。

采埃孚天合（TRW）的叫EBC，大陸（Continental）的叫MKC，各廠家的命名不同但是他們工作原理相同有一個共同的名字叫ESC（Electronic Stability Controller）。

ESC是以ABS（車輛防抱死系統(tǒng)）為基礎(chǔ)發(fā)展起來的，主要是在大側(cè)向加速度、大側(cè)偏角的極限工況下工作。

對于剛才所說的極限工況可能大家不太了解，大家可以看一下下面這個視頻有一個初步的了解。

大家先通過這個視頻對極限工況有個大致了解，后面會詳細(xì)說明其工作原理。

動力學(xué)模型分析

在對ESC進(jìn)行理論研究時通常需要建立整車模型，由于線性2自由度動力學(xué)模型表達(dá)簡單，且包含了車身質(zhì)量、前后軸側(cè)偏剛度、軸距等反映側(cè)向運動最重要的幾個量，因此被廣泛作為ESC系統(tǒng)的期望值計算模型。

二自由度汽車受到的外力與繞質(zhì)心的外力矩，外力、外力矩與汽車運動參數(shù)的關(guān)系。

得到的汽車運動微分方程式為：

這個方程雖然簡單，但卻包含反映了汽車曲線運動最基本的特征。

理想的橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角計算如下：

理想橫擺角速度應(yīng)滿足如下條件：

對于質(zhì)心側(cè)偏角，通過質(zhì)心側(cè)偏角和質(zhì)心側(cè)偏角速度構(gòu)建質(zhì)心側(cè)偏角的穩(wěn)定區(qū)域。

上面推導(dǎo)的橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角穩(wěn)定區(qū)域是汽車行駛時的理想狀態(tài)。

當(dāng)汽車失穩(wěn)時，汽車的運動狀態(tài)與理想的橫擺角度、質(zhì)心側(cè)偏角有較大的偏差，這個時候在汽車上施加額外的橫擺力矩力矩△M來實施穩(wěn)定性控制，使其實際狀態(tài)逼近理想狀態(tài)。

ESC就是根據(jù)這個原理通過兩種干預(yù)方法改善駕駛行為：

一種是通過制動系統(tǒng)對單輪施加制動產(chǎn)生與汽車轉(zhuǎn)向運動方向相同或相反的橫擺力矩；

另一種是調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)輸出力矩使前后軸的側(cè)向力發(fā)生變化，從而改善操縱穩(wěn)定性。

ESC組成和工作原理

還是先從整個制動系統(tǒng)講起，整車的制動系統(tǒng)由兩部分組成：

機(jī)械制動系統(tǒng)和電子輔助制動系統(tǒng)（即ESC），機(jī)械制動系統(tǒng)就是傳統(tǒng)的機(jī)械液壓裝置如自動踏板、制動主缸、制動管路、制動卡鉗、制動盤等。

電子輔助制動系統(tǒng)主要有ESC、輪速傳感器、ESC指示燈等部分組成。

下面繼續(xù)介紹ESC，其實它是一個很復(fù)雜的裝置，它內(nèi)部有電控單元、電磁閥、直流電機(jī)、活塞泵、壓力傳感器，它把控制電路和液壓回路調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)封裝在一起。

不要小瞧這個東西，車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)技術(shù)被國外幾家頂級零件廠商壟斷，大名鼎鼎的博世就是靠這個ABS/ESP起家，成為世界排名第一的汽車零部件廠商。

ESC經(jīng)過多年的發(fā)展具有：

ABS（防抱死系統(tǒng)）、ASR（驅(qū)動防滑系統(tǒng)）和VDC（車輛動力學(xué)控制）三項主要功能，還有一堆其他小功能如HBA（液壓制動力輔助）、HHC（上坡輔助）、TPM（胎壓監(jiān)測）等。

下面就介紹一下他的主要功能：

· ABS-防抱死系統(tǒng)

新手在遇到突發(fā)情況需要踩剎車時，往往是一腳踩到底，電臺或電視汽車節(jié)目上的老司機(jī)往往告訴你這樣剎不住車反而會有翻車甩尾的危險，正確的姿勢應(yīng)該是踩-松-再踩-再松，為什么會這樣呢？

我們要從輪胎特性說起：

中學(xué)物理學(xué)到摩擦分為三類：靜摩擦、滾動摩擦和滑動摩擦，在相同的條件下滾動摩擦力小于滑動摩擦力，這同樣適用于輪胎。

根據(jù)輪胎特性曲線，發(fā)現(xiàn)輪胎打滑量在20%左右時，輪胎的滑動摩擦系數(shù)可以達(dá)到最大，同時側(cè)向力系數(shù)也比較大。

我們知道滑動摩擦系數(shù)比較大那么輪胎可以提供制動力就比較大，制動距離可以縮短。

同時側(cè)向力系數(shù)有什么用呢？

側(cè)向力系數(shù)越大輪胎保持轉(zhuǎn)向、防止側(cè)滑甩尾的能力就比較大。

剛才已經(jīng)知道只要把輪胎打滑量控制在20%附近那么一方面可以減少制動距離，同時防止甩尾保持轉(zhuǎn)向能力，通過ESC如何實現(xiàn)呢？

也就是駕駛員踩剎車踏板1制動，經(jīng)真空助力泵2助力調(diào)節(jié)制動液壓主缸3壓力，此時制動壓力上升，ABS控制器通過輪速傳感器5實時計算滑移率，將實際滑移率和目標(biāo)滑移率進(jìn)行對比閉環(huán)調(diào)節(jié)四個輪缸4輪端制動壓力使各個車輪達(dá)到最大的附著力。

最后回到新手踩剎車的話題，現(xiàn)在市場上售賣的車型即使是最低配也已經(jīng)標(biāo)配ABS，所以遇到緊急情況，你可以一腳踩到底，讓ABS幫你實現(xiàn)像老司機(jī)一樣“踩-松-再踩-再松”，在低附或者極限工況下急踩剎車你會明顯感覺剎車踏板頂腳反彈，千萬不要以為你的剎車壞了，這種感覺恰恰說明ABS功能已經(jīng)激活正在保護(hù)你的安全。

· ASR-驅(qū)動防滑系統(tǒng)

其實緊急危險的工況不僅是出現(xiàn)在踩剎車過程中，起步、加速過程中也會出現(xiàn)，比如在有冰雪的平路，動力太足輪胎打滑量太大，車輛左右擺動比較大也有失穩(wěn)的風(fēng)險。上圖中的也適用于驅(qū)動過程中。

既要保證車輛有較好的動力，又要減少車輛的打滑這個時候ASR就會一方面會通過制動減少車輛的打滑，另一方面會降低發(fā)動機(jī)扭矩，使用發(fā)動機(jī)降扭和制動協(xié)調(diào)工作就很好的解決此問題。

· VDC-車輛動力學(xué)控制系統(tǒng)

還是首先給大家說一下什么是操縱穩(wěn)定性：

操縱穩(wěn)定性是指駕駛員不感到過分緊張、疲勞的條件下，汽車能按照駕駛員意圖行駛，且在遭受外界干擾時能保持穩(wěn)定行駛的能力。

汽車失控往往大多數(shù)原因是無法按照駕駛員意圖行駛，而VDC恰好可以提高車輛的操縱穩(wěn)定性，只要不超過物理極限，ESP作為整體系統(tǒng)可以避免汽車在轉(zhuǎn)向時發(fā)生滑移或者不穩(wěn)定以及側(cè)向移動。

上圖應(yīng)該大概可以描述視頻中的事故現(xiàn)場：

由于駕駛員在彎道高速行駛緊急轉(zhuǎn)向避障而發(fā)生甩尾情況，車輛從位置1開始入彎這時候整體可控，在位置2時車輛開始甩尾，質(zhì)心側(cè)偏角開始偏大，在位置3車輛偏離出原車道同時質(zhì)心側(cè)偏角偏大，在位置4車輛嚴(yán)重甩尾已經(jīng)完全失控。

對于這種情況VDC/ASR開始派上用場，它一方面調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)扭矩輸出同時，另一方面在位置2和位置4產(chǎn)生與原車偏轉(zhuǎn)方向的相反的橫擺力矩，以達(dá)到理想的行駛狀態(tài)。

ESP OFF開關(guān)

很少有人注意到車上有一個ESP OFF開關(guān)，可能有些人開了幾年或者十幾年的車從來沒有按過這個按鈕，要想知道它是怎么用的我們首先要知道這個開關(guān)是怎么開啟和關(guān)閉的。

1. 短按ESP OFF開關(guān)，ESP的ASR功能關(guān)閉。

2. 長按ESP OFF開關(guān)如3秒以上，ESP的ASR和VDC功能同時關(guān)閉。

3. 再次按下ESP OFF開關(guān)，ASR和VDC功能重新打開。

ESP的三項主要功能ASR和VDC都可以關(guān)閉，為何ABS不能關(guān)閉？因為在任何工況下ABS都是有利于車輛安全和行駛的。

但是對于部分工況VDC和ASR的作用可能會影響車輛行駛的，有如下工況：

車輛需要脫困時

車輛陷入淤泥、污泥或積雪中，ESP會通過輪速傳感器檢測車輪的打滑情況，打滑量較大時會發(fā)動機(jī)降低輸出扭矩，發(fā)動機(jī)扭矩小了車輛不打滑基本是動彈不得，反而不利于你脫困，這個時候反而需要大的打滑助你脫困，所以這個時候要把ESP關(guān)掉。

輪胎尺寸變化或安裝防滑鏈

每款車在進(jìn)行ESP匹配時都要根據(jù)輪胎的尺寸參數(shù)計算車速和打滑量，假如私下更換輪胎尺寸（如將高配的18寸的輪胎輪輞更換成頂配的19寸的輪胎輪輞）或者安裝防滑鏈，那么通過輪胎轉(zhuǎn)過的圈數(shù)計算的車速和距離就不準(zhǔn)確，會使ESP內(nèi)部建立的動力學(xué)模型不準(zhǔn)確，可能會導(dǎo)致ESP不正常的頻繁作動，嚴(yán)重時會影響汽車的安全。

 在深雪或松軟路面行駛

在深雪或非常松軟路面越野行駛時，強(qiáng)勁的動力比其他啥都好使，ESP頻繁的介入會使發(fā)動機(jī)動力輸出較弱，結(jié)果可能讓你寸步難行，在深雪這種路面行駛時一般車速都較低，完全可以把ESP關(guān)掉。

極限漂移駕駛

有些老司機(jī)可能會想：在玩極限工況漂移時，ESP的頻繁介入會使發(fā)動機(jī)動力輸出減弱或施加制動，這時候的汽車就像一只被圈養(yǎng)的野馬，失去了在草原的狂野天性，即使在草原騎上它也已經(jīng)沒有策馬奔騰的快感，那我就把ESP關(guān)掉，重回它的本性，才能體驗極限樂趣。

這個時候長按ESP OFF關(guān)閉ASR和VDC功能，但是要注意車速超過某一值（如70~90km/h）時ESP會自動恢復(fù)成ESP ON。

玩極限漂移僅適用于經(jīng)驗豐富的專業(yè)老司機(jī)，新手和非專業(yè)人員請不要模仿，這不僅有車毀人亡的風(fēng)險，同樣很燒錢的游戲，半天下來輪胎磨的差不多，又該要加油了。

總結(jié)

對于以上情況關(guān)閉ESP的情況下，一定要謹(jǐn)慎駕駛，駛出以上路況后及時重新打開ESP。

ESP就像大樓里的消防栓，可能從來都沒有用過，但是一旦遇到火情有它和沒它可能結(jié)果有天壤之別。

如果你開車夠佛系可能你一輩子都用不到他，但是一旦遇到危險失控工況（前提是沒有突破物理極限），它最大限度的維持車輛的安全可能就有救命的作用。

參考資料：

1.BOSCH車輛穩(wěn)定系統(tǒng)和駕駛員輔助系統(tǒng)，北京理工大學(xué)出版社。

2.汽車?yán)碚?，機(jī)械工業(yè)出版社。

3.汽車系統(tǒng)動力學(xué)與集成控制，科學(xué)出版社。

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