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(shù)的迅猛發(fā)展，人們對汽車安全性能也越來越高，對于制動系統(tǒng)，ESP系統(tǒng)的應(yīng)用極大提供了駕駛安全性能，ESP系統(tǒng)已經(jīng)在很多國家作為汽車的標準配置。

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

圖1 ESP OFF開關(guān)布置圖

1 ESP系統(tǒng)構(gòu)成及涵蓋功能

1.1 ESP系統(tǒng)構(gòu)成

ESP系統(tǒng)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(zhuǎn)向角傳感器、橫擺角速度和側(cè)向加速度傳感器，同時與發(fā)動機管理系統(tǒng)時時通信。ESP系統(tǒng)部件構(gòu)成如圖2所示。

圖2 ESP系統(tǒng)部件構(gòu)成圖

1.2 ESP系統(tǒng)涵蓋功能

ESP系統(tǒng)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(wěn)定控制功能，其中TCS包括P-TCS（TCS發(fā)動機控制）和B-TCS（TCS制動控制）。ESP系統(tǒng)功能組成如圖3所示。

2 ESP OFF功能分析

ESP OFF功能是指關(guān)閉ESP系統(tǒng)涵蓋功能中的一個或多個功能，ESP OFF功能包括自動觸發(fā)和人為觸發(fā)兩種方式。

2.1 ESP OFF功能自動觸發(fā)

ESP OFF功能自動觸發(fā)工況和關(guān)閉的功能有以下兩種。

1）分時四驅(qū)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(guān)閉，防止ESP功能觸發(fā)后加劇車輛不穩(wěn)定。

2）分時四驅(qū)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(guān)閉，如不關(guān)閉P-TCS功能，P-TCS檢測到車輪打滑后降級發(fā)動機扭矩，導(dǎo)致發(fā)動機扭矩不足，車輛無法脫困。

2.2 ESP OFF功能人為觸發(fā)

ESP OFF功能人為觸發(fā)工況和關(guān)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(fā)或報警，在這種情況下需要關(guān)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(tài)，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(huán)路：國內(nèi)各試驗場地的高環(huán)參數(shù)不盡相同，目前依然無法保證ESP能及時識別所有高環(huán)路面，ESP或TCS功能會誤觸發(fā)或報警，在這種情況下需要關(guān)閉TCS和ESP功能。

2.3 其它工況

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

2）分時四驅(qū)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(guān)，由于關(guān)閉了B-TCS（TCS制動控制），導(dǎo)致打滑車輛轉(zhuǎn)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(guān)卡滯：當ESP OFF開關(guān)按下時處于低電平，如果ESP OFF開關(guān)處于低電平的時間超過Tmax，ESP系統(tǒng)認為ESP OFF開關(guān)卡滯，不執(zhí)行ESP OFF功能觸發(fā)。

圖3 ESP系統(tǒng)功能組成圖

3 ESP OFF功能設(shè)計

針對某匹配分時四驅(qū)分動器的越野車，滿足車輛實際狀態(tài)和駕駛員不同需求，對ESP OFF功能進行優(yōu)化設(shè)計，第1步：建立ESP OFF功能架構(gòu)；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(gòu)

基于車輛的CAN通信協(xié)議，在整車CAN網(wǎng)絡(luò)上獲取車速、分時四驅(qū)分動器信號；根據(jù)ESP OFF開關(guān)低電平信號識別駕駛員真實意圖。ESP系統(tǒng)輸出ESP OFF功能信號。ESP OFF功能架構(gòu)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(gòu)

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(qū)分動器的驅(qū)動模式及ESP OFF開關(guān)按下的時間相關(guān)聯(lián)，具體控制策略如下。

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

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

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

4）當分時四驅(qū)分動器驅(qū)動模式處于0X3：Invalid，ESP OFF功能失效，ESP系統(tǒng)關(guān)閉功能信號值=0x4：ESP&TCS completely OFF。

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

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(tǒng)′對話′的橋梁，駕駛員根據(jù)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(tǒng)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(tǒng)功能關(guān)閉示意圖

4 結(jié)束語

針對匹配分時四驅(qū)分動器的越野車，對ESP系統(tǒng)的ESP OFF功能進行優(yōu)化設(shè)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(zhì)，同時也提升越野車市場競爭實力。