冬天了，该学学怎么关ESP了

什么是ESP

首先说明一下我们常说的ESP是博世的车辆稳定性控制系统的注册商标，全称是Electronic Stability Program，所以其他家零件厂商开发的车辆稳定性控制系统都不能叫ESP。

采埃孚天合（TRW）的叫EBC，大陆（Continental）的叫MKC，各厂家的命名不同但是他们工作原理相同有一个共同的名字叫ESC（Electronic Stability Controller）。

ESC是以ABS（车辆防抱死系统）为基础发展起来的，主要是在大侧向加速度、大侧偏角的极限工况下工作。

对于刚才所说的极限工况可能大家不太了解，大家可以看一下下面这个视频有一个初步的了解。

大家先通过这个视频对极限工况有个大致了解，后面会详细说明其工作原理。

动力学模型分析

在对ESC进行理论研究时通常需要建立整车模型，由于线性2自由度动力学模型表达简单，且包含了车身质量、前后轴侧偏刚度、轴距等反映侧向运动最重要的几个量，因此被广泛作为ESC系统的期望值计算模型。

二自由度汽车受到的外力与绕质心的外力矩，外力、外力矩与汽车运动参数的关系。

得到的汽车运动微分方程式为：

这个方程虽然简单，但却包含反映了汽车曲线运动最基本的特征。

理想的横摆角速度和质心侧偏角计算如下：

理想横摆角速度应满足如下条件：

对于质心侧偏角，通过质心侧偏角和质心侧偏角速度构建质心侧偏角的稳定区域。

上面推导的横摆角速度和质心侧偏角稳定区域是汽车行驶时的理想状态。

当汽车失稳时，汽车的运动状态与理想的横摆角度、质心侧偏角有较大的偏差，这个时候在汽车上施加额外的横摆力矩力矩△M来实施稳定性控制，使其实际状态逼近理想状态。

ESC就是根据这个原理通过两种干预方法改善驾驶行为：

一种是通过制动系统对单轮施加制动产生与汽车转向运动方向相同或相反的横摆力矩；

另一种是调节发动机输出力矩使前后轴的侧向力发生变化，从而改善操纵稳定性。

ESC组成和工作原理

还是先从整个制动系统讲起，整车的制动系统由两部分组成：

机械制动系统和电子辅助制动系统（即ESC），机械制动系统就是传统的机械液压装置如自动踏板、制动主缸、制动管路、制动卡钳、制动盘等。

电子辅助制动系统主要有ESC、轮速传感器、ESC指示灯等部分组成。

下面继续介绍ESC，其实它是一个很复杂的装置，它内部有电控单元、电磁阀、直流电机、活塞泵、压力传感器，它把控制电路和液压回路调节机构封装在一起。

不要小瞧这个东西，车身稳定控制系统技术被国外几家顶级零件厂商垄断，大名鼎鼎的博世就是靠这个ABS/ESP起家，成为世界排名第一的汽车零部件厂商。

ESC经过多年的发展具有：

ABS（防抱死系统）、ASR（驱动防滑系统）和VDC（车辆动力学控制）三项主要功能，还有一堆其他小功能如HBA（液压制动力辅助）、HHC（上坡辅助）、TPM（胎压监测）等。

下面就介绍一下他的主要功能：

· ABS-防抱死系统

新手在遇到突发情况需要踩刹车时，往往是一脚踩到底，电台或电视汽车节目上的老司机往往告诉你这样刹不住车反而会有翻车甩尾的危险，正确的姿势应该是踩-松-再踩-再松，为什么会这样呢？

我们要从轮胎特性说起：

中学物理学到摩擦分为三类：静摩擦、滚动摩擦和滑动摩擦，在相同的条件下滚动摩擦力小于滑动摩擦力，这同样适用于轮胎。

根据轮胎特性曲线，发现轮胎打滑量在20%左右时，轮胎的滑动摩擦系数可以达到最大，同时侧向力系数也比较大。

我们知道滑动摩擦系数比较大那么轮胎可以提供制动力就比较大，制动距离可以缩短。

同时侧向力系数有什么用呢？

侧向力系数越大轮胎保持转向、防止侧滑甩尾的能力就比较大。

刚才已经知道只要把轮胎打滑量控制在20%附近那么一方面可以减少制动距离，同时防止甩尾保持转向能力，通过ESC如何实现呢？

也就是驾驶员踩刹车踏板1制动，经真空助力泵2助力调节制动液压主缸3压力，此时制动压力上升，ABS控制器通过轮速传感器5实时计算滑移率，将实际滑移率和目标滑移率进行对比闭环调节四个轮缸4轮端制动压力使各个车轮达到最大的附着力。

最后回到新手踩刹车的话题，现在市场上售卖的车型即使是最低配也已经标配ABS，所以遇到紧急情况，你可以一脚踩到底，让ABS帮你实现像老司机一样“踩-松-再踩-再松”，在低附或者极限工况下急踩刹车你会明显感觉刹车踏板顶脚反弹，千万不要以为你的刹车坏了，这种感觉恰恰说明ABS功能已经激活正在保护你的安全。

· ASR-驱动防滑系统

其实紧急危险的工况不仅是出现在踩刹车过程中，起步、加速过程中也会出现，比如在有冰雪的平路，动力太足轮胎打滑量太大，车辆左右摆动比较大也有失稳的风险。上图中的也适用于驱动过程中。

既要保证车辆有较好的动力，又要减少车辆的打滑这个时候ASR就会一方面会通过制动减少车辆的打滑，另一方面会降低发动机扭矩，使用发动机降扭和制动协调工作就很好的解决此问题。

· VDC-车辆动力学控制系统

还是首先给大家说一下什么是操纵稳定性：

操纵稳定性是指驾驶员不感到过分紧张、疲劳的条件下，汽车能按照驾驶员意图行驶，且在遭受外界干扰时能保持稳定行驶的能力。

汽车失控往往大多数原因是无法按照驾驶员意图行驶，而VDC恰好可以提高车辆的操纵稳定性，只要不超过物理极限，ESP作为整体系统可以避免汽车在转向时发生滑移或者不稳定以及侧向移动。

上图应该大概可以描述视频中的事故现场：

由于驾驶员在弯道高速行驶紧急转向避障而发生甩尾情况，车辆从位置1开始入弯这时候整体可控，在位置2时车辆开始甩尾，质心侧偏角开始偏大，在位置3车辆偏离出原车道同时质心侧偏角偏大，在位置4车辆严重甩尾已经完全失控。

对于这种情况VDC/ASR开始派上用场，它一方面调节发动机扭矩输出同时，另一方面在位置2和位置4产生与原车偏转方向的相反的横摆力矩，以达到理想的行驶状态。

ESP OFF开关

很少有人注意到车上有一个ESP OFF开关，可能有些人开了几年或者十几年的车从来没有按过这个按钮，要想知道它是怎么用的我们首先要知道这个开关是怎么开启和关闭的。

1. 短按ESP OFF开关，ESP的ASR功能关闭。

2. 长按ESP OFF开关如3秒以上，ESP的ASR和VDC功能同时关闭。

3. 再次按下ESP OFF开关，ASR和VDC功能重新打开。

ESP的三项主要功能ASR和VDC都可以关闭，为何ABS不能关闭？因为在任何工况下ABS都是有利于车辆安全和行驶的。

但是对于部分工况VDC和ASR的作用可能会影响车辆行驶的，有如下工况：

车辆需要脱困时

车辆陷入淤泥、污泥或积雪中，ESP会通过轮速传感器检测车轮的打滑情况，打滑量较大时会发动机降低输出扭矩，发动机扭矩小了车辆不打滑基本是动弹不得，反而不利于你脱困，这个时候反而需要大的打滑助你脱困，所以这个时候要把ESP关掉。

轮胎尺寸变化或安装防滑链

每款车在进行ESP匹配时都要根据轮胎的尺寸参数计算车速和打滑量，假如私下更换轮胎尺寸（如将高配的18寸的轮胎轮辋更换成顶配的19寸的轮胎轮辋）或者安装防滑链，那么通过轮胎转过的圈数计算的车速和距离就不准确，会使ESP内部建立的动力学模型不准确，可能会导致ESP不正常的频繁作动，严重时会影响汽车的安全。

 在深雪或松软路面行驶

在深雪或非常松软路面越野行驶时，强劲的动力比其他啥都好使，ESP频繁的介入会使发动机动力输出较弱，结果可能让你寸步难行，在深雪这种路面行驶时一般车速都较低，完全可以把ESP关掉。

极限漂移驾驶

有些老司机可能会想：在玩极限工况漂移时，ESP的频繁介入会使发动机动力输出减弱或施加制动，这时候的汽车就像一只被圈养的野马，失去了在草原的狂野天性，即使在草原骑上它也已经没有策马奔腾的快感，那我就把ESP关掉，重回它的本性，才能体验极限乐趣。

这个时候长按ESP OFF关闭ASR和VDC功能，但是要注意车速超过某一值（如70~90km/h）时ESP会自动恢复成ESP ON。

玩极限漂移仅适用于经验丰富的专业老司机，新手和非专业人员请不要模仿，这不仅有车毁人亡的风险，同样很烧钱的游戏，半天下来轮胎磨的差不多，又该要加油了。

总结

对于以上情况关闭ESP的情况下，一定要谨慎驾驶，驶出以上路况后及时重新打开ESP。

ESP就像大楼里的消防栓，可能从来都没有用过，但是一旦遇到火情有它和没它可能结果有天壤之别。

如果你开车够佛系可能你一辈子都用不到他，但是一旦遇到危险失控工况（前提是没有突破物理极限），它最大限度的维持车辆的安全可能就有救命的作用。

参考资料：

1.BOSCH车辆稳定系统和驾驶员辅助系统，北京理工大学出版社。

2.汽车理论，机械工业出版社。

3.汽车系统动力学与集成控制，科学出版社。

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