某越野車ESP系統ESP OFF功能優化設計

趙啟龍，鄭素云，汪先東，苗月興，褚華峰

（北京汽車研究總院有限公司，北京 101300）

隨著汽車技術的迅猛發展，人們對汽車安全性能也越來越高，對于制動系統，ESP系統的應用極大提供了駕駛安全性能，ESP系統已經在很多國家作為汽車的標準配置。

ESP（Electronic Stability Program）系統在車輛啟動后處于開啟狀態，在日常道路行駛中，包括公路、雨雪天氣等情況下，ESP系統是要保持開啟狀態的，但對于匹配分時四驅的越野車和駕駛員特殊需求，需要ESP OFF功能觸發。ESP OFF功能觸發有兩種方式：ESP OFF功能自動觸發和ESP OFF功能人為觸發。ESP系統有一個ESP OFF開關，大多數汽車此開關布置在儀表臺或中控臺上，如圖1所示，按下此開關就會觸發ESP OFF功能，從而關閉某些功能。

圖1 ESP OFF開關布置圖

1 ESP系統構成及涵蓋功能

1.1 ESP系統構成

ESP系統部件包括：帶有ECU和壓力傳感器的液壓控制單元、4個輪速傳感器、方向盤上的轉向角傳感器、橫擺角速度和側向加速度傳感器，同時與發動機管理系統時時通信。ESP系統部件構成如圖2所示。

圖2 ESP系統部件構成圖

1.2 ESP系統涵蓋功能

ESP系統包含EBD制動力分配功能、ABS防抱死制動功能、TCS牽引力控制功能和ESP車身穩定控制功能，其中TCS包括P-TCS（TCS發動機控制）和B-TCS（TCS制動控制）。ESP系統功能組成如圖3所示。

2 ESP OFF功能分析

ESP OFF功能是指關閉ESP系統涵蓋功能中的一個或多個功能，ESP OFF功能包括自動觸發和人為觸發兩種方式。

2.1 ESP OFF功能自動觸發

ESP OFF功能自動觸發工況和關閉的功能有以下兩種。

1）分時四驅分動器處于4H模式：這種工況下，前后橋處于硬連接 （相當于中央差速鎖），在此工況下ESP功能需要自動關閉，防止ESP功能觸發后加劇車輛不穩定。

2）分時四驅分動器處于4L模式：這種情況下，前后橋也處于硬連接，且分動器扭矩放大，主要用于脫困，如深雪、沙坑等。在這種情況下，ESP和P-TCS功能需要自動關閉，如不關閉P-TCS功能，P-TCS檢測到車輪打滑后降級發動機扭矩，導致發動機扭矩不足，車輛無法脫困。

2.2 ESP OFF功能人為觸發

ESP OFF功能人為觸發工況和關閉的功能有3種。

1）安裝防滑鏈：車輪安裝防滑鏈后，由于車輪滾動半徑變大，車輪與防滑鏈之間有一定程度的滑動，影響輪速傳感器和橫向加速度傳感器的正常工作，ESP或TCS功能會誤觸發或報警，在這種情況下需要關閉TCS和ESP功能。

2）激烈駕駛：如漂移，車輛在漂移時，車輪大部分時間處于打滑狀態，ESP和TCS功能介入后會限制車輛的滑移，漂移動作很難做出。

3）高環路：國內各試驗場地的高環參數不盡相同，目前依然無法保證ESP能及時識別所有高環路面，ESP或TCS功能會誤觸發或報警，在這種情況下需要關閉TCS和ESP功能。

2.3 其它工況

1）隨車速自動恢復：為防止誤按下ESP OFF開關，保證安全行駛，當車速超過Vt時，ESP系統自動恢復到按下ESP OFF開關之前的狀態。

2）分時四驅分動器處于4L模式：這種情況下，分動器扭矩放大，如果駕駛員誤按下ESP OFF開關，由于關閉了B-TCS（TCS制動控制），導致打滑車輛轉速非常高，如果打滑車輪突然著地，存在變速器損壞的風險。

3）ESP OFF開關卡滯：當ESP OFF開關按下時處于低電平，如果ESP OFF開關處于低電平的時間超過Tmax，ESP系統認為ESP OFF開關卡滯，不執行ESP OFF功能觸發。

圖3 ESP系統功能組成圖

3 ESP OFF功能設計

針對某匹配分時四驅分動器的越野車，滿足車輛實際狀態和駕駛員不同需求，對ESP OFF功能進行優化設計，第1步：建立ESP OFF功能架構；第2步：制定ESP OFF功能控制策略；第3步：建立ESP OFF功能人機交互。

3.1 ESP OFF功能架構

基于車輛的CAN通信協議，在整車CAN網絡上獲取車速、分時四驅分動器信號；根據ESP OFF開關低電平信號識別駕駛員真實意圖。ESP系統輸出ESP OFF功能信號。ESP OFF功能架構見圖4；ESP OFF功能輸入信號定義見表1；ESP OFF功能輸出信號定義見表2。

圖4 ESP OFF功能架構

表2 ESP OFF功能輸出信號定義

表1 ESP OFF功能輸入信號定義

3.2 ESP OFF功能控制策略

ESP OFF功能控制策略與分時四驅分動器的驅動模式及ESP OFF開關按下的時間相關聯，具體控制策略如下。

1）分時四驅分動器驅動模式處于2H。ESP系統處于全功能狀態，當按下ESP OFF開關： ①如果持續按下ESP OFF開關時間T≤Tb或≤Ta，ESP功能和TCS功能暫時關閉（ESP系統關閉功能信號值=0x3:ESP&TCS temporary OFF），滿足以下任一條件 （即I：當車速＞Vt；II：再次持續按下ESP OFF開關時間T≤Tb或≤Ta；III：重新上電），ESP功能和TCS功能恢復。 ②如果持續按下ESP OFF開關時間T＞Tb且T≤Tc，ESP功能和TCS功能完全關閉 （ESP系統關閉功能信號值=0x4：ESP&TCS completely OFF），且當車速＞Vt后ESP系統功能狀態保持不變，滿足以下任一條件 （即I：再次持續按下ESP OFF開關時間T≤Tb或≤Ta；II：重新上電），ESP功能和TCS功能恢復。③如果持續按下ESP OFF開關時間T＞Tc，ESP系統認為ESP OFF開關處于卡滯，ESP系統仍處于全功能狀態。

2）分時四驅分動器驅動模式處于4H。ESP系統自動關閉ESP功能 （ESP系統關閉功能信號值=0x1:ESP OFF），當按下ESP OFF開關：①如果持續按下ESP OFF開關時間T≤Tb或≤Ta，TCS功能也暫時關閉 （ESP系統關閉功能信號值=0x3：ESP&TCS temporary OFF），滿足以下任一條件 （即I：當車速＞Vt；II：再次持續按下ESP OFF開關時間T≤Tb或≤Ta；III：重新上電），TCS功能恢復 （ESP功能仍處于關閉狀態）。②如果持續按下ESP OFF開關時間T＞Tb且T≤Tc，ESP功能和TCS功能完全關閉 （ESP系統關閉功能信號值=0x4：ESP&TCS completely OFF），且當車速＞Vt后ESP系統功能狀態保持不變，滿足以下任一條件 （即I：再次持續按下ESP OFF開關時間T≤Tb或≤Ta；II：重新上電），TCS功能恢復（ESP功能仍處于關閉狀態）。③如果持續按下ESP OFF開關時間T＞Tc，ESP系統認為ESP OFF開關處于卡滯，ESP系統功能狀態保持不變：只有ESP功能關閉。

3）分時四驅分動器驅動模式處于4L。ESP系統自動關閉ESP&P-TCS功能 （ESP系統關閉功能信號值=0x2：ESP&P-TCS OFF），當按下ESP OFF開關：①如果持續按下ESP OFF開關時間T≤Ta，ESP系統功能狀態保持不變；②如果持續按下ESP OFF開關時間T＞Ta且≤Tb，B-TCS制動控制功能也暫時關閉 （ESP系統關閉功能信號值=0x3：ESP&TCS temporary OFF），滿足以下任一條件 （即I：當車速＞Vt；II：再次持續按下ESP OFF開關時間T≤Tb或≤Ta；III：重新上電），B-TCS制動控制功能恢復 （ESP功能&P-TCS功能仍處于關閉狀態）。③如果持續按下ESP OFF開關時間T＞Tb且T≤Tc，ESP功能和TCS功能完全關閉 （ESP系統關閉功能信號值=0x4：ESP&TCS completely OFF），且當車速＞Vt后ESP系統功能狀態保持不變，滿足以下任一條件 （即I：再次持續按下ESP OFF開關時間T≤Tb或≤Ta；II：重新上電），BTCS制動控制功能恢復 （ESP功能&P-TCS功能仍處于關閉狀態）。④如果持續按下ESP OFF開關時間T＞Tc，ESP系統認為ESP OFF開關處于卡滯，ESP系統功能狀態保持不變：ESP&P-TCS功能關閉。

4）當分時四驅分動器驅動模式處于0X3：Invalid，ESP OFF功能失效，ESP系統關閉功能信號值=0x4：ESP&TCS completely OFF。

5）當分時四驅分動器驅動模式轉化時，ESP系統自動轉化為當前模式的功能狀態 （不考慮轉化之前是否按下ESP OFF開關）。

3.3 ESP OFF功能人機交互

ESP OFF功能人機交互：主要是指儀表指示燈和儀表顯示屏提示信息。它是駕駛員與系統′對話′的橋梁，駕駛員根據儀表指示燈和儀表顯示屏提示信息，可以清晰地知道ESP系統處于那種模式。儀表指示燈和儀表顯示屏提示信息如圖5、圖6所示。

圖5 ESP OFF指示燈示意圖

圖6 ESP系統功能關閉示意圖

4 結束語

針對匹配分時四驅分動器的越野車，對ESP系統的ESP OFF功能進行優化設計，制定一種控制策略，不僅為駕駛員的安全行駛提供保障，也滿足不同客戶的駕駛需求，提高了車輛品質，同時也提升越野車市場競爭實力。