一文了解ESP有哪些功能

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每辆车都具备制动系统，随着汽车速度越来越快，基本的制动功能并不能完全保证车辆安全稳定的行驶。比如紧急制动，制动踏板深踩时，车辆可能会出现转向困难或侧滑；或在光滑路面有时会出现驱动轮打滑，或者有时出现转向不足或过度等问题。

为了解决这些问题，博世提出了基于制动系统的电子控制系统（ESP, Electronic Stability Program）。ESP的核心功能主要包含3块：ABS（防抱死系统）、TCS（牵引力控制系统）、VDC（车辆动态控制）。



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后续在此基础上增加了一系列的功能，下面我们来详细了解一下。
1）ABS

紧急制动会使轮胎抱死，即车轮不能转动，这样将会导致前轮抱死而失去转向能力，后轮抱死而易侧滑。采用ABS功，就如采用类似点刹的操作，让车轮处于“边滚边滑”，车轮不抱死，这样车辆就不会失控，从而避免撞上障碍物。

source：Is it Possible to Upgrade a Car's Braking System into ABS?2）TCS车辆起步时驱动轮打滑，无法起步，同时可能会方向失控。如果有TCS功能，比如车辆在冰面起步，通过TCS调节驱动力，使得车辆不易打滑，可以正常起步；或车辆在分离路面（一侧高附，另一侧低附），通过TCS调节驱动力的同时，对低附侧车轮施加制动力，这样可以使车辆正常起步。

source: Fahami fungsi butang Traction Control System(TCS) 3）VDC

ABS/TCS解决了车辆纵向方向的控制问题-制动和起步，但是车辆横向方向仍然面临一些控制问题，比如转向不足或过度，这时可以使用VDC来解决。当车辆出现转向不足时，VDC会对车辆内侧后轮进行额外的制动，以增加车辆横摆，让车头向弯内方向摆动；当车辆出现转向过度时，VDC会对车辆外侧前轮进行额外的制动，以减少车辆横摆，让车头向弯外方向摆动。

source: Subaru Canada当然除了上述三大功能，为了进一步完善这些功能，ESP还增加了更多的功能，比如ABS能获得较好的制动方向稳定性和较短的制动距离，但是ABS有缺陷，比如车辆制动时，当车轮滑移率没有达到ABS的控制范围时，作用在四个车轮上的制动压力同时增大，然而由于前后车轮在制动时其垂直载荷发生了变化，所以前后车轮达到滑移的时间并不一致，这样说明ABS系统对地面附着力的利用率并没有达到最大。因此ABS就进一步发展衍生出了电子制动力分配功能(EBD)。4）EBD

EBD可以在制动时控制制动力在各轮间的分配，更好的利用车轮的附着系数。当紧急制动时，EBD在ABS作用之前根据前后轴的载荷的转移来动态的分配前、后轴的制动力。它的作用就是通过调整前、后轴制动力使前、后轴尽快达到同步附着，从而提高整车的制动效能。它可以改善并提高ABS的功效，所以在安全指标上，汽车的性能又多了“ABS+EBD”，使用效果如下所示：

Source: Electronic Brake-Force Distribution - EBDEBD是基于ABS的硬件基础上发展而来的，它的功能是通过改进ABS软件的控制逻辑而实现的，并不需要增加任何的硬件配置。EBD能在汽车制动的瞬间通过ECU分别对四只车轮在路面上的附着和滑移情况进行测量和计算，通过控制执行器中的增压电磁阀和减压电磁阀的运作，调节每个分泵中的制动油压，使各个车轮的制动力不断的高速调整。EBD的作用就相当于ABS的一个子系统，有效地控制车辆四个车轮的附着力。使制动压力的分配尽可能地符合理想的分配曲线，使前后轮尽快达到同步附着条件，进一步完善防抱死系统的功能。因此优化了汽车制动操作过程中的行驶特性。并且保证前、后车轮达到最大的制动强度，进一步的缩短制动距离。

Source: Active Safety | Subaru All-around Safety另外，ESP系统也逐渐集成了其他附加功能，比如:   5）液压制动辅助功能(HBA)在紧急制动情况下，大多数驾驶员不能及时制动，或踩制动踏板的力量不足，从而导致不能及时刹车。

Source：How does brake assist work?采用HBA就可以迅速增加制动力到车轮抱死的临界值，使得制动系统能够在最短的时间内产生车辆最大减速时所需要的压力，从而获得最短的制动距离。

Source：brakes, brake control and driver assistance systems6）坡道辅助控制功能HHC当车辆处于坡道时，有时尽管制动在起作用，但考虑到重力原因，车辆可能存在后溜风险。此时采用HHC就能自动判断车辆是否处于坡道上。如果处于坡道，通过保持制动所建立的压力，防止驾驶员松开制动踏板后车辆后溜。HHC通常可以继续保压2-3s，在这段时间内，若驾驶员踩下加速踏板起步，HHC随驱动扭矩的增加而逐渐减小制动压力，以此实现车辆的平顺起步。

Source：brakes, brake control and driver assistance systems

Source: Top Cars With ESP and Hill Hold Drive Assist7）陡坡缓降控制功能HDC车辆行驶在陡坡路段，HDC可以使驾驶员不踩制动踏板的情况下，实现自动制动而使车速保持平稳。此时驾驶员可解放双脚，完全专注于控制方向盘。

Source: Hill Descent ControlHDC的工作原理是：ESP控制器采集的各轮转速、加速度、坡度等信号，经运算处理后对各轮制动力进行分配，使得车辆在下陡坡时维持“低车速但不丧失轮胎抓地力”的状态行驶，也就是让车辆能在受控制的情况下，安全稳定通过陡坡路段。

Source：brakes, brake control and driver assistance systems8）液压衰退补偿功能HFC当车辆遇到连续制动，比如在极端恶劣的下长坡时，随着制动次数和时间的增加，制动盘温度会显著上升而出现热衰退使得摩擦系数降低。当需要紧急制动时，同等制动油压产生的制动力变小，这样会导致车辆无法达到最大减速度。

Source: Brake Fade Explained » Learn Driving Tips采用HFC可以监测“车轮滑移系数”和“制动管路油压”等参数，当它发现两者的关系明显偏离正常的参考值时，HFC将通过ESP主动增加轮缸压力，提供额外制动力增加车辆减速度，使车辆更容易地触发ABS功能，缩短制动距离。

Source：brakes, brake control and driver assistance systems9）液压后轮增压功能HRB在后轮未抱死情况下，制动能力还未到极限，HRB能提高后轮的制动力到车轮抱死的临界值，以此提高制动性能。

Source：brakes, brake control and driver assistance systems10）小结
以上简要介绍了ESP的主要功能，当然还存在其他的附加功能，这里就不再说明，有兴趣的朋友可以参考书籍：brakes, brake control and driver assistance systems。
本文介绍的制动功能很多，为了避免混淆，对此稍作总结如下:

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首先这些功能都是在ESP或IPB控制系统中实现。其次功能之间的关系是ABS, TCS, VDC是ESP或IPB的核心功能，一般都具备，而其他功能可能需要根据实际需求而定。最后这些功能是否由依附或者制约或优先关系，还需要进一步深入研究。

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