专家点晴

简单地说，ESC不断采集车身的实际横摆率和横向加速度，并与司机的转向意愿相比较，当产生差异时进行修正。从Bosch最早的ABS 2.0到如今最新的ESP 8.1，泵的重量从6.2kg减轻到1.6kg，而功能却远远超出了最早单纯被动的防抱死功能，包括EBV、ABS、ASR、MSR（发动机扭矩调节）、EDS、HBA（液压制动辅助）、ESP，甚至最新的ESP通过总线通讯与更多控制单元共同工作，还加入了防惊恐紧急制动、挂车防翻滚、制动力热衰减补偿（FBS）、制动盘除水、制动辅助监控（braking guard）等多项主动功能，液压系统的效率也得到明显提高。随着立法的强制执行，必将使ESP这一原本高端产品降低成本，从而尽早落入平常百姓家，成为我们大家出行的安全保障。（专家主持：于津涛）

据美国公路安全保险协会（IIHS）的调查，电子稳定控制系统能显著提高行车安全，在这方面，它仅次于安全带。该项调查表明，装备ESC系统的车辆能将致命事故发生率减少41％，单个车辆致命事故发生率减少56％。多个国家的研究均表明电子稳定控制系统能挽救乘员的生命，这也促使了汽车生产厂商尽快地在所有车辆上安装电子稳定控制系统。

美国国家公路交通安全管理局（NHTSA）对这项技术做出了积极的回应，并通过立法规定：到2012年，所有整备质量在10000lb（1lb=0.4534kg）以下的轻型车辆必须全部安装电子稳定控制系统。国家公路交通安全管理局（NHTSA）预计，该系统能将翻车碰撞事故的死亡率降低约50％。

目前各个汽车生产厂商正在装配各类电子稳定控制系统，并以不同的名称推向市场。比如奥迪、梅赛德斯和大众汽车厂将其称为电子稳定程序（ESP）控制系统，宝马和捷豹汽车厂则使用动态稳定性控制（DSC）来命名，雷克萨斯和丰田汽车厂采用车辆稳定控制（VSC）和车辆动态集成管理（VDIM）的名称。为了名称的统一和叙述的清晰简洁，我们在本文中统一用“ESC”来代替。

1．ESC的组成

如图2显示了典型的ESC的各个组成元件，它含有一套传统的ABS部件，如安装在每个车轮上的轮速传感器、液压控制总成、液压泵等等。除ABS部件外，ESC还包括有转向角度传感器、横摆率传感器、横向加速度传感器以及高性能控制软件。如果车辆行驶的方向与驾驶员要求的预定方向出现偏差，软件将做出判断。

横摆率传感器和横向加速度传感器合成在一体（图2中A所示），一般安装在车辆的中央控制台区域。

横向加速度传感器检测车辆横向方向的加速度和减速度，该传感器不但监测车辆运动的加速度和减速度，还监测侧向推力。横摆率传感器监测车辆绕垂直轴线的运动。

转向角度传感器（图2中B所示），负责监测转向方向、转向角度和方向盘转动速度。目前使用的转向角度传感器有两种类型，一种是光学式转向角度传感器，一种是磁阻式（MRE）转向角度传感器。光学式转向角度传感器使用一个带有沟槽的圆盘，发光二极管和光电晶体管来监测转向运动。磁阻式转向角度传感器则利用两个齿轮来探测转向运动，齿轮转动导致传感器磁场发生变化，从而导致传感器电阻产生变动。这两种传感器的使用目的是一致的，即准确测量转向角度。

2．电子稳定控制系统如何工作

⑴ ESC工作在转弯过程中

我们先来了解一下ESC是如何保持车辆稳定行驶的。图3所示两辆汽车转入右-左弯道的行驶过程。图左侧车辆没有装备ESC，右侧车辆装备有ESC。阶段1部分，两位驾驶员驾车抵达右弯道开始转动方向盘。没有安装ESC的车辆只能依靠车辆的常规悬架、轮胎质量和驾驶员的驾驶技术来完成转弯操作，而装备有ESC的车辆则会在行车状态发生异常时向驾驶员提供帮助。当驾驶员开始转动方向盘，ESC的控制单元通过转向角度传感器获知车辆行驶方向和弯道的急缓程度。它还利用其他传感器的输入信号，比如实际横摆率和目标横摆率信号来做出判定。如果控制单元感知到实际横摆率超过目标横摆率，ESC将立即发挥作用，使车辆保持稳定行驶。

从阶段1至阶段2，没有装备ESC的驾驶员驾车抵达弯道后进行转弯操作，在第一个弯道处，车辆顺利完成转弯，但在进入第二个弯道时，反向转向产生作用，导致车辆失控滑出。这种情况只是可能性的一种。如果车辆驶入弯道的速度过快，驾驶员很可能在最后时刻采取制动，这就会导致另外一种情况的发生。如果车辆无法完成转弯，则会导致转向不足，车辆会冲入另一条车道。但对于装备了ESC的车辆，结果就完全不一样了。

从阶段1至阶段2，装备ESC的车辆的控制单元利用传感器传送的输入信号来判定车辆在特定情况下的控制能力。有一点需要着重说明，ESC不能感知轮胎是否磨平，悬架部件是否磨损或制动功能是否不良等情况，它只能假定车辆的各个部件都是处于最佳状态的。在这种情况下，ESC的控制单元判定车辆行驶状况超出车辆的正常控制能力后，即发出指令让ESC发挥作用。在阶段3，ESC的控制单元会命令左前轮制动器进行制动，使驾驶员在转弯时能对车辆和转弯方向实施有效的控制。在步骤4，ESC继续作用，指令右前轮制动器进行制动，从而避免车辆在右-左转弯时发生转向不足，从图中可以清楚的看出和没有装备ESC的汽车相比而言，装备ESC的汽车在安全控制车辆方面表现出的巨大优势。

⑵ ESC工作在直行避让车辆过程中

图4所示在直道行驶时避让工程车的过程。现在来比较一下只装备ABS而没有装备ESC的车辆和装备有ABS和ESC的车辆之间表现出哪些不同。图中显示一辆汽车正在接近停在公路上的工程车，此时驾驶员需要进行制动并做出转向避让。只装备ABS而没有装备ESC的车辆只能帮助车辆制动但不能向车辆提供转向控制方面的助益。从图中可以看出车辆在避让时车身后部将隔离墩撞开，显示驾驶员在避让障碍时很难控制车辆。

相比之下，装备有ABS和ESC的车辆的表现就截然不同。减速避让时，ABS系统开始制动，与此同时ESC判定车辆可能发生转向失控，因此指令稳定控制系统开始作用。从图中可以看到ESC略微释放了左前轮制动压力，帮助车辆和驾驶员控制制动，接着ESC继续发挥作用，释放了右前轮制动压力，从而避免车身后部发生侧滑。还有一点要注意，装备有ABS和ESC的车辆制动距离更短。

⑶ ESC的零点标定

如果你从事的是车轮定位工作，也应该仔细了解一下ESC。对安装有VSC（车身稳定控制）系统的丰田/雷克萨斯车型而言，完成车轮定位后必须执行零点标定操作。转向角度传感器和横摆率/横向加速度传感器是保证ESC正常工作的关键部件，因此完成车轮定位后必须执行零点标定操作，才能保证ESC的正常运行。在大多数ESC中，如果维修人员在维修时更换了转向角度传感器，车辆的控制单元必须重新学习转向角度的零点位置。

2008年款丰田Highlander轿车上安装的VSC（车身稳定控制）系统中，当方向盘位于正中位置时，从扫描工具屏幕上截取的画面（如图5）可以看到转向角度为0。而转向角度传感器显示的实际位置是－31°。在归零转向参数（ZERO STEERING）选项中显示调整数值为-31°。如果维修人员对车轮进行定位后没有执行零点标定，那么转向角度传感器将会产生31°的偏差。在我们展望的线控转向技术中，如果传感器没有正确标定会导致定位漂移。

3．ESC的自诊断和失效保护功能

ESC设计有非常强大的自诊断和失效保护功能。如果系统发生故障，会立刻向驾驶员告警提示。扫描工具可以对电子稳定系统进行检查。用扫描工具检查2008年款丰田Highlander轿车的VSC（车身稳定控制）系统时可读取多达84种传感器输入和输出指令参数。

当维修人员用扫描工具读取到这些参数准备开始诊断时，要留意这些参数的来源。为什么这么说呢?通过查阅系统图或电路图来全面了解系统运行是诊断中非常重要的环节。问题的关键在于维修人员准备进行诊断的ESC故障有可能是由其他系统引发的。

举例说明一下，我们正在对一个间歇性故障码U0126（无法与转向角度传感器模块进行通讯）进行诊断，大多数ESC的转向角度传感器的线路都是与控制器局域网络（CAN）直接相连。如果只读取到这个故障码，那么诊断故障时的重点应放在转向角度传感器和与传感器直接相关的故障检查上。检查时可执行方向盘摆动测试或转动方向盘，查看转向角度传感器的输入参数。

现在来考虑另外一种情况，除了刚才讨论过的故障码U0126外，还读取到了几个其他的故障码：U0100（无法与ECM/PCM进行通讯），U0123（无法与横摆率传感器模块进行通讯）和U0124（(无法与横向加速传感器进行通讯)，对于这种情况，诊断方向可以集中在与控制器局域网络有关的故障上。是否有故障导致控制器局域网络不能正常工作?在此维修人员应该查看其他控制器局域网是否有故障码存在，这样就可以验明故障是否属于CAN网络故障或故障是否与电子稳定系统无关。因此一定要查阅详细的电路图。

ESC具备各种不同的系统测试、功能测试和双向控制功能。在图6中就显示出在扫描工具中可选择执行的操作选项。比如对制动液压系统进行维修或更换制动卡钳、液压泵、电磁阀等部件后，就必须执行制动液压系统放气操作。图中还显示有测试自动防滑系统（ASR）的功能选项，可测试变速器滑动操作。静态测试（static test）和脉冲盘测试（pulse-wheel test）可供维修人员在维修车间对ESC进行检测。转向角度初始化功能选项可以对转向角度传感器执行零点标定操作。更换ESC模块时要参照不同的编码。比如博世公司生产的ESC模块，可用在不同种类的车辆上，功能也有所差异。这些不同的编码可以表明电子稳定控制模块是否能在指定的车辆上装用。再强调一下，认清编码对能否顺利完成维修非常关键。

4．ESC的未来

ESC在设计和功能上将会越来越复杂，高速控制器局域网的使用可以使工程师将更多的功能设计到ESC中去。目前，许多防抱死制动系统、牵引力控制系统和电子稳定系统是各自独立工作的。将来的汽车将把所有的系统都集成到一个车辆稳定控制套件中。

较新的丰田VSC（车身稳定控制）系统使用VDIM（车辆动态集成管理）将与制动相关的功能，电控变速器、电控动力转向功能都集成进了ESC中。例如，在早期的VSC系统中，必须依靠驾驶员进行制动操作和切断发动机动力来控制车辆。而集成了电控动力转向的VDIM系统能轻微改变转向控制，从而减小了其他系统的压力。