應該什麼時候關閉汽車「ESP」功能?


在回答何時關閉ESP前,先探討ESP的原理和用途。

一、什麼是ESP

首先說明一下我們常說的ESP是博世的車輛穩定性控制系統的註冊商標,全稱是Electronic Stability Program,所以其他家零件廠商開發的車輛穩定性控制系統都不能叫ESP,采埃孚天合(TRW)的叫EBC,大陸(Continental)的叫MKC,各廠家的命名不同但是他們工作原理相同有一個共同的名字叫ESC(Electronic Stability Controller)。

ESC是以ABS(車輛防抱死系統)為基礎發展起來的,主要是在大側向加速度、大側偏角的極限工況下工作,對於剛才所說的極限工況可能大家不太了解,大家可以看一下下面這個視頻有一個初步的了解。

大家先通過這個視頻對極限工況有個大致了解,後面會詳細說明其工作原理。

二、動力學模型分析

在對ESC進行理論研究時通常需要建立整車模型,由於線性2自由度動力學模型表達簡單,且包含了車身質量、前後軸側偏剛度、軸距等反映側向運動最重要的幾個量,因此被廣泛作為ESC系統的期望值計算模型。

二自由度汽車受到的外力與繞質心的外力矩,外力、外力矩與汽車運動參數的關係。得到的汽車運動微分方程式為:

這個方程雖然簡單,但卻包含反映了汽車曲線運動最基本的特徵。理想的橫擺角速度和質心側偏角計算如下:

理想橫擺角速度應滿足如下條件:

對於質心側偏角,通過質心側偏角和質心側偏角速度構建質心側偏角的穩定區域。

上面推導的橫擺角速度和質心側偏角穩定區域是汽車行駛時的理想狀態。當汽車失穩時,汽車的運動狀態與理想的橫擺角度、質心側偏角有較大的偏差,這個時候在汽車上施加額外的橫擺力矩力矩△M來實施穩定性控制,使其實際狀態逼近理想狀態。

ESC就是根據這個原理通過兩種干預方法改善駕駛行為:一種是通過制動系統對單輪施加制動產生與汽車轉向運動方向相同或相反的橫擺力矩,另一種是調節發動機輸出力矩使前後軸的側向力發生變化,從而改善操縱穩定性。

三、ESC組成和工作原理

還是先從整個制動系統講起,整車的制動系統由兩部分組成:機械制動系統和電子輔助制動系統(即ESC),機械制動系統就是傳統的機械液壓裝置如自動踏板、制動主缸、制動管路、制動卡鉗、制動盤等。電子輔助制動系統主要有ESC、輪速感測器、ESC指示燈等部分組成。

下面繼續介紹ESC,其實它是一個很複雜的裝置,它內部有電控單元、電磁閥、直流電機、活塞泵、壓力感測器,它把控制電路和液壓迴路調節機構封裝在一起。

不要小瞧這個東西,車身穩定控制系統技術被國外幾家頂級零件廠商壟斷,大名鼎鼎的博世就是靠這個ABS/ESP起家,成為世界排名第一的汽車零部件廠商。

ESC經過多年的發展具有ABS(防抱死系統)、ASR(驅動防滑系統)和VDC(車輛動力學控制)三項主要功能,還有一堆其他小功能如HBA(液壓制動力輔助)、HHC(上坡輔助)、TPM(胎壓監測)等。下面就介紹一下他的主要功能。

ABS-防抱死系統

新手在遇到突發情況需要踩剎車時,往往是一腳踩到底,電台或電視汽車節目上的老司機往往告訴你這樣剎不住車反而會有翻車甩尾的危險,正確的姿勢應該是踩-松-再踩-再松,為什麼會這樣呢?我們要從輪胎特性說起。

中學物理學到摩擦分為三類:靜摩擦、滾動摩擦和滑動摩擦,在相同的條件下滾動摩擦力小於滑動摩擦力,這同樣適用於輪胎。根據輪胎特性曲線,發現輪胎打滑量在20%左右時,輪胎的滑動摩擦係數可以達到最大,同時側向力係數也比較大。我們知道滑動摩擦係數比較大那麼輪胎可以提供製動力就比較大,制動距離可以縮短。同時側向力係數有什麼用呢?側向力係數越大輪胎保持轉向、防止側滑甩尾的能力就比較大。

剛才已經知道只要把輪胎打滑量控制在20%附近那麼一方面可以減少制動距離,同時防止甩尾保持轉向能力,通過ESC如何實現呢?

也就是駕駛員踩剎車踏板1制動,經真空助力泵2助力調節制動液壓主缸3壓力,此時制動壓力上升,ABS控制器通過輪速感測器5實時計算滑移率,將實際滑移率和目標滑移率進行對比閉環調節四個輪缸4輪端制動壓力使各個車輪達到最大的附著力。

最後回到新手踩剎車的話題,現在市場上售賣的車型即使是最低配也已經標配ABS,所以遇到緊急情況,你可以一腳踩到底,讓ABS幫你實現像老司機一樣「踩-松-再踩-再松」,在低附或者極限工況下急踩剎車你會明顯感覺剎車踏板頂腳反彈,千萬不要以為你的剎車壞了,這種感覺恰恰說明ABS功能已經激活正在保護你的安全。

ASR-驅動防滑系統

其實緊急危險的工況不僅是出現在踩剎車過程中,起步、加速過程中也會出現,比如在有冰雪的平路,動力太足輪胎打滑量太大,車輛左右擺動比較大也有失穩的風險。上圖中的也適用於驅動過程中。

既要保證車輛有較好的動力,又要減少車輛的打滑這個時候ASR就會一方面會通過制動減少車輛的打滑,另一方面會降低發動機扭矩,使用發動機降扭和制動協調工作就很好的解決此問題。

VDC-車輛動力學控制系統

還是首先給大家說一下什麼是操縱穩定性,操縱穩定性是指駕駛員不感到過分緊張、疲勞的條件下,汽車能按照駕駛員意圖行駛,且在遭受外界干擾時能保持穩定行駛的能力。汽車失控往往大多數原因是無法按照駕駛員意圖行駛,而VDC恰好可以提高車輛的操縱穩定性,只要不超過物理極限,ESP作為整體系統可以避免汽車在轉向時發生滑移或者不穩定以及側向移動。

上圖應該大概可以描述視頻中的事故現場,由於駕駛員在彎道高速行駛緊急轉向避障而發生甩尾情況,車輛從位置1開始入彎這時候整體可控,在位置2時車輛開始甩尾,質心側偏角開始偏大,在位置3車輛偏離出原車道同時質心側偏角偏大,在位置4車輛嚴重甩尾已經完全失控。

對於這種情況VDC/ASR開始派上用場,它一方面調節發動機扭矩輸出同時,另一方面在位置2和位置4產生與原車偏轉方向的相反的橫擺力矩,以達到理想的行駛狀態。

四、ESP OFF開關

很少有人注意到車上有一個ESP OFF開關,可能有些人開了幾年或者十幾年的車從來沒有按過這個按鈕,要想知道它是怎麼用的我們首先要知道這個開關是怎麼開啟和關閉的。

1. 短按ESP OFF開關,ESP的ASR功能關閉。

2. 長按ESP OFF開關如3秒以上,ESP的ASR和VDC功能同時關閉。

3. 再次按下ESP OFF開關,ASR和VDC功能重新打開。

ESP的三項主要功能ASR和VDC都可以關閉,為何ABS不能關閉?因為在任何工況下ABS都是有利於車輛安全和行駛的,但是對於部分工況VDC和ASR的作用可能會影響車輛行駛的(千萬不要質疑VDC和ASR對車輛安全的作用),有如下工況:

1. 車輛需要脫困時

車輛陷入淤泥、污泥或積雪中,ESP會通過輪速感測器檢測車輪的打滑情況,打滑量較大時會發動機降低輸出扭矩,發動機扭矩小了車輛不打滑基本是動彈不得,反而不利於你脫困,這個時候反而需要大的打滑助你脫困,所以這個時候要把ESP關掉。

2. 輪胎尺寸變化或安裝防滑鏈

每款車在進行ESP匹配時都要根據輪胎的尺寸參數計算車速和打滑量,假如私下更換輪胎尺寸(如將高配的18寸的輪胎輪輞更換成頂配的19寸的輪胎輪輞)或者安裝防滑鏈,那麼通過輪胎轉過的圈數計算的車速和距離就不準確,會使ESP內部建立的動力學模型不準確,可能會導致ESP不正常的頻繁作動,嚴重時會影響汽車的安全。

3. 在深雪或鬆軟路面行駛

在深雪或非常鬆軟路面越野行駛時,強勁的動力比其他啥都好使,ESP頻繁的介入會使發動機動力輸出較弱,結果可能讓你寸步難行,在深雪這種路面行駛時一般車速都較低,完全可以把ESP關掉。

4. 極限漂移駕駛

有些老司機可能會想:在玩極限工況漂移時,ESP的頻繁介入會使發動機動力輸出減弱或施加制動,這時候的汽車就像一隻被圈養的野馬,失去了在草原的狂野天性,即使在草原騎上它也已經沒有策馬奔騰的快感,那我就把ESP關掉,重回它的本性,才能體驗極限樂趣。這個時候長按ESP OFF關閉ASR和VDC功能,但是要注意車速超過某一值(如70~90km/h)時ESP會自動恢復成ESP ON。

玩極限漂移僅適用於經驗豐富的專業老司機,新手和非專業人員請不要模仿,這不僅有車毀人亡的風險,同樣很燒錢的遊戲,半天下來輪胎磨的差不多,又該要加油了。

最後總結一下,對於以上情況關閉ESP的情況下,一定要謹慎駕駛,駛出以上路況後及時重新打開ESP。ESP就像大樓里的消防栓,可能從來都沒有用過,但是一旦遇到火情有它和沒它可能結果有天壤之別。如果你開車夠佛系可能你一輩子都用不到他,但是一旦遇到危險失控工況(前提是沒有突破物理極限),它最大限度的維持車輛的安全可能就有救命的作用。

部分內容參考以下資料:

1.BOSCH車輛穩定系統和駕駛員輔助系統,北京理工大學出版社。

2.汽車理論,機械工業出版社。

3.汽車系統動力學與集成控制,科學出版社。


@康斯坦丁·DC 的回答已經很詳細,這裡還是想簡明扼要地補充幾點

1、工作原理

ESP車輛電子穩定系統自1995年起第一次進入量產車,第一款量產車型為賓士Luxus-Coupé S 600 (C 140)。1997年起這套系統開始在各大整車廠中得到廣泛應用。2011年起歐盟境內所有新車型都必須配備ESP才會獲得市場准入。

簡單來講,ESP就是通過檢測方向盤轉角,車輛橫擺角速度(Yaw rate)和車輪轉速判定現在是否需要剎車系統自動介入穩定車輛行駛軌跡,甚至自動降低發動機輸出扭矩保障安全。具體情況如下面視頻所示(完整視頻來自博世網站,見文末鏈接1)

  • 當轉向不足(Understeering)時,彎內側的後輪(視頻中的情況為左後輪)進行制動,為車輛提供更多轉向力矩,幫助車輛根據駕駛員意願轉向。
  • 當轉向過度(Oversteering)時,彎外側的前輪(視頻中的情況為左前輪)進行制動,為車輛提供轉向穩定力矩,防止車輛過度轉向。

博世ESP工作原理

2、應當關閉ESP的工況

雪地行駛尤其是雪地上坡

在雪地行駛中,輪胎或者帶有防滑鏈的輪胎都需要一定的「打滑率」才可以保障輪胎繼續向前滾動。如果這時不關閉ESP會導致輪胎被系統自動控制調節以降低打滑,這樣會對車輛在雪地中行駛造成困難。這一點在雪地上坡中尤為明顯,如果不關閉ESP,系統會認為車輛在不停打滑,最終強制降低發動機扭矩,車輛有可能因此停在半坡中,十分危險。

不過值得一提的是,有些車可能會選擇取消關閉ESP的按鍵,因為現有的系統已經可以自動檢測是否為雪地行駛,改變系統的行駛策略。

註:以上提到的雪地均指有相當積雪厚度的路面。不包括下雨或下小雪的濕滑路面和結冰路面。

漂移需求

當駕駛員在賽道上追求過度轉向以達到漂移過彎的話,ESP是必須要關閉的,否則車輛會自動回到穩定行駛狀態。

3、最後一點

之前國內的朋友和我提起國內現在ESP還不是車輛准入市場的強制性標配,買車的時候需不需要考慮加ESP?我認為是非常有必要的,根據賓士的統計ESP自進入市場已經拯救了上千人的生命,甚至多於安全氣囊。就像30km/h的車速下不系安全帶就已經會導致乘客在事故中受到嚴重傷害,在城市路況下行駛以50km/h左右的汽車,如果司機急打方向車輛失控,ESP也會介入保證車輛穩定,而不是只在高速過彎的極端情況。

當然,ESP是始終以駕駛員的方向盤輸入作為調控的目標穩定車輛行駛軌跡,如果在緊急情況下駕駛員判斷失誤向障礙物直撞上去,ESP也是無力回天的。這裡請參考我的另一個關於駕駛技巧的回答:

有哪些很重要,教練卻沒有教的駕駛技巧??

www.zhihu.com圖標

參考資料:

https://www.bosch-mobility-solutions.com/en/products-and-services/passenger-cars-and-light-commercial-vehicles/driving-safety-systems/electronic-stability-program/?

www.bosch-mobility-solutions.com

Im M?rz1995 erster Serieneinsatz bei Mercedes-Benz - Von der kühnen Idee zur europaweiten Pflicht: Seit 20 Jahren rettet ESP? Menschenleben | marsMediaSite?

media.daimler.com圖標Wann das ESP ausschalten? : Leser fragen – Experten antworten - WELT?

www.welt.de圖標


準備投胎的時候?溜了溜了


那些回答漂移用的都是典型鍵盤車神強行尬答。並不了解設計師預留esp開關的真正目的,甚至不知道關閉esp也分一階和二階。漂移是需要關esp,但是關esp不僅僅是為了漂移。

大部分的買菜車就是把油門踏板踩到發動機艙,車也漂不起來,為什麼都預留了esp開關呢?

是為了關閉牽引力控制系統。

牽引力控制裝在後驅大馬力車的身上,可以防止大油門時候出現後輪打滑甩尾巴,影響安全。但是在小馬前驅買菜車身上根本不會出現這種情況,反倒在泥濘濕滑路面限制了發動機的輸出。本來這種路況發動機動力就不夠了,牽引力控制系統還要頻繁介入剎車,減小噴油降低輸出,甚至導致無法通過泥濘路段。從車的角度會加劇剎車片磨損,從人的角度不受控制的頻繁剎車導致乘坐不舒服。

關閉了一階的牽引力控制系統,並不影響防抱死系統的工作,所以踩剎車是沒有任何區別的。就不要說什麼關esp是作死之類的外行話了。


下雪道路結冰時候用的


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