淺析某車型ESC結構原理及低電壓報警故障診斷

孔德琨，陳陳，劉銀平

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淺析某車型ESC結構原理及低電壓報警故障診斷

孔德琨，陳陳，劉銀平

（吉利汽車研究院（寧波）有限公司，浙江 寧波 315336）

近年來，隨著人們生活水平的不斷提高，汽車越來越多的進入普通百姓家庭，成為大眾家庭標配的代步工具。與此同時，對于普通的家庭使用，車輛本身的安全性能在車輛的各項指標中越來越引起人們的重視。車身電子穩定控制系統（Electronic Stability Controller簡稱ESC）作為主動安全技術的代表，被越來越多國家作為新車上市的強制化標準配置；我國的大眾汽車主流，也在不斷的增加此配置和賣點。文章將結合某車型的ESC系統結構原理，及ESC系統所存在的一種低電壓故障現象分析探討，以促進對該安全防護系統（ESC）的進一步了解。

車身電子穩定控制系統；ESC；結構原理；低電壓故障分析

前言

目前，ESC車身電子穩定控制系統已被廣泛用于汽車制造之中。相較于傳統的防抱死制動系統（ABS）、液壓制動輔助系統（HBA）以及牽引力控制系統（TCS）而言，ESC系統在這些基礎功能之上，為車輛提供了更加穩定、更加主動也更加綜合的防護功能，但是該系統在使用中也同樣存在各種各樣的問題。本文將結合某車型ESC系統的結構原理，并引用在實際應用中產生的一種低電壓報警故障現象，對ESC系統進行深入了解和學習。

1 某車型ESC系統的主要功能及清單

車身電子穩定控制系統（Electronic Stability Controller簡稱ESC）是一款主動型車輛安全系統，由博世公司率先開發研制，此款車型采用博世公司當前在產的成熟9.0平臺。在實際的功能應用當中，ESC系統的作用可以概括為以下方面：

①防抱死制動功能（ABS），能夠在早期識別出某一個或幾個車輪抱死的趨勢，并降低這一個或幾個車輪的制動壓力。

②制動力分配功能（EBD），由于路面狀況會有變異，加上減速時車輛重心的轉移，四個車輪與地面間的附著力將有所不同， EBD車輛制動的瞬間，高速計算出四個輪胎各自的最大制動力并調整制動力分配，使四個車輪都能夠按照最大制動力工作以避免車輪抱死，縮短剎車距離。

③牽引力控制功能（TCS），牽引力控制系統能監測4個車輪的滑移率并控制發動機扭矩，防止車輛的雪地等濕滑路面上行駛時驅動輪的打滑，使車輛能平穩地起步、加速。尤其在雪地或泥濘的路面，牽引力控制系統均能保證流暢的加速性能。

④車輛動態穩定性控制功能（VDC），識別整車實際狀態與駕駛員駕駛意圖的差別，通過調整車輪制動壓力或干預發動機管理控制（或干預變速箱管理控制），使車輛產生相應的橫擺角速度，以抑制車輛的不足轉向和過度轉向的失穩，提高車輛穩定性。

⑤液壓制動輔助功能（HBA），根據駕駛員踩剎車踏板的速度來判斷是否存在完全制動的需求。只要駕駛員始終將踏板踩到底，系統就會自動加大制動力直到防抱死制動系統(ABS)的啟動臨界值。

⑥電子防側傾功能（RMI），用于預防車輛在特殊操作(高速變道)狀態下發生側翻。

⑦坡起輔助功能（HHC），駕駛員在上坡坡道上制動停車后，當駕駛員松開制動踏板后，制動壓力維持駐車過程中的制動系統內壓力，防止汽車坡道起步時發生溜坡現象。

以上等等。

通過以上某車型的ESC系統功能清單，我們可以得知，車身電子穩定控制系統（ESC）給車輛在不同的工況下提供不同的安全防護措施，保證車輛行駛安全，因此ESC功能對客戶的行車安全至關重要。當車輛自身的ESC系統出現故障時，ESC系統指示燈處于常亮狀態，車輛可能會出現的情況是：車輛在轉彎時會方向盤轉角固定而車輛轉向的半徑卻持續變大或變小、車輛在制動時出現兩側輪胎不時的不穩定現象，嚴重時導致發生事故。

2 某車型ESC系統的主要構成

通過以上ESC系統的功能清單了解，ESC系統是在傳統的防抱死制動系統（ABS）上進一步發展而成的綜合性車輛安全系統。可以說ESC系統是當前車輛防抱死制動系統的高級形式。因此，在構成上，ESC系統自然包含有ABS系統的功能模塊并加以拓展升級。對于車輛而言，ABS的功能均可通過ESC系統的控制單元進行實現，兩者可以通過共用一個液壓單元并按照ESC系統的模塊指令，在適當的時機發揮出各自的功能。

圖1 整車裝置圖

圖2 ESC 模塊剖解圖

在構成上，ESC系統包括了傳感器、控制單元以及執行器。ESC系統的執行器單元往往是建立在ABS系統的功能單元上，而傳感器單元與控制單元則是ESC系統與其他安全控制系統的顯著區別。通過比較裝載有ESC系統的汽車與僅裝有ABS系統的汽車，可以發現裝載有ESC系統的汽車能夠主動地探測車輛的運行狀況并對駕駛數據進行修正，但是僅裝有ABS的汽車僅能夠在車輛已經出現問題的情況下進行被動反應。因此，ESC系統用于車輛安全是處于防患于未然的設計考慮。

3 某車型ESC系統的工作原理

ESC系統是建立在對車輛運行狀態的有效識別基礎上安全控制系統。在實際的應用實踐中，ESC系統會通過主動分析駕駛員駕駛意向與車輛自身真實的運行狀態之間的區別來判斷此刻車輛處于何種運行狀態。事實上，這一原理主要是針對轉向不足及過度而設計的，而在對車輛運行狀態進行有效識別后，ESC系統又會對比自身傳感器原件所收集到的各類信息，通過相應車輪上的制動裝置達到對車輛運行狀態修正功能的實現。

4 某車型ESC系統的低電壓報警故障診斷與排除

某車型為市場上一款暢銷車型，迄今為止，市場保有量已超過20萬臺，為某汽車集團旗下的主力產品。從2017年年底，售后市場上不少客戶反饋，在北方寒冷的冬季早晨，早上第一次啟動車輛時（冷車狀態），車輛行車儀表會出現“ESC系統故障”或“ESC系統關閉”等文字提示，但是車輛啟動后很快文字提示會消失。

4.1 某車型ESC故障診斷

通過用診斷儀對故障車輛讀取故障碼后，發現故障顯示為電池電壓不足報警，經過分析排查發現：在啟動發動機時，電池電壓跌至9.6V甚至7.6V以下，低電壓導致ESC報警。原理是：啟動時，若電池電壓低于9.6V時，ESC邏輯功能 fail置于1，儀表點亮ESC故障報警燈；啟動時，若電池電壓低于7.6V，會導致ESC停發信號，儀表ESC相關（ABS/EBD/ ESC）故障燈都會點亮。在電壓恢復到高于7.6V后，ESC開始發信號，按照信號列表，定義幀初始值定義為0=ESC OFF，因此會導致車輛短時提示：ESC系統關閉。由于某車型的靜態電流偏大，電池消耗電量偏多，冬季偏冷地區電池消耗也會較快，會加劇報警情況的出現。

圖3 故障診斷信息圖

4.2 某車型ESC故障排除

由于此時電壓對ESC功能正常使用毫無影響，因此改善策略為：對某車型的ESC軟件進行低電壓屏蔽，即當ESC監測到的點火狀態信號為START時期間(外加3S延時) ，ESC會屏蔽低電壓報警。具體策略如圖4所示。

電源模式從OFF（或ACC、或ON）狀態變為START狀態時，ESC會開始抑制所有報警信號。并在電源模式從START狀態變為其他（ON或OFF）狀態3S后，ESC停止報警信號抑制；ESC廠商按照控制策略要求制作進行軟件更改，最終實車進行驗證，均可以滿足要求；而且在后續的ESC設計規范中增加低電壓屏蔽要求，即當ESC監測到PEPS或BCM發出的點火狀態信號為START時期間(外加3S延時) ，ESC會屏蔽低電壓報警，從而解決此問題。

圖4 控制邏輯信息圖

5 結束語

本文通過對ESC系統的功能介紹、結構原理描述及低電壓報警故障情況下工作原理的探究，實現了對ESC系統的初步了解。

[1] 楊曹剛.汽車ESP故障診斷方法及其控制策略的研究[D].吉林大學,2012.

[2] 李萌.基于支持向量機的汽車ESP系統故障診斷[D].吉林大學, 2011.

[3] 曲英凱.ESP系統結構原理及故障分析[J].汽車維修,2014.

[4] 劉光明.汽車電子穩定性程序控制技術[J].公路與汽運,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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1671-7988(2018)20-233-03

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孔德琨，就職于吉利汽車研究院（寧波）有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.20.085