大众途观ESP系统故障诊断与维修

杨旭志，廖中文，陈述官

（广东农工商职业技术学院机电系，广东 广州 510507）

大众途观ESP系统故障诊断与维修

杨旭志，廖中文，陈述官

（广东农工商职业技术学院机电系，广东 广州 510507）

一辆2012年产的大众途观由于电子驻车控制单元故障导致在行驶过程中出现ESP指示灯点亮。文章介绍了ESP系统的基本结构和工作原理，阐述了故障诊断与排除的思路，最终排除了故障。

ESP系统；大众途观；诊断与维修

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.01.060

CLC NO.:U472.9 Document Code:B Article ID:1671-7988(2016)01-174-03

1、故障现象

一辆2012年产的大众途观进厂维修，行驶里程4万多公里，车辆在行驶过程中有时出现ESP故障指示灯和胎压报警灯常亮，有时车子重新启动后又能正常行驶几公里后ESP故障指示灯再次亮起。

2、ESP系统的结构组成及工作过程

ESP的英文全称是Electronic Stability Program，中文翻译成电子稳定程序控制系统，也称为车身动态稳定系统。在不同的车系里也有被称为ESC、VSA、VSC、VDC、DSC、VSM等。由于集成了ABS系统和ASR系统两者的基本功能，汽车ESP系统能够在极短的时间内，识别并判断出汽车各种不稳定行驶状态。比如由于受到外界的干扰，汽车可能出现侧滑、甩尾等不稳定行驶状态，从而发生偏离预定行驶轨迹或翻转等危险情况，通过ESP系统智能化控制，控制制动器施加理想的制动力，使车轮迅速恢复附着力，从而及时地消除各种不稳定因素，使汽车保持在所期望的行驶轨迹上运行，确保了行驶安全。

2.1 ESP系统结构组成

汽车ESP系统主要由电子控制单元（ECU）、各种传感器及执行器三部分组成。

（1）ESP系统中的传感器主要有：轮速传感器、横向加速度传感器、纵向加速度传感器、侧滑传感器、横摆角速度传感器、转向传感器、制动压力传感器、车身翻转角速度传感器等，通过这些传感器来采集汽车行驶状况的各种信息。

（2）电子控制单元（ECU）：电控单元ECU接收上述各传感器的信号后，然后进行分析、判断、计算，从而得知汽车的实际运行状态，进而发出控制指令，控制一个或多个车轮制动器的制动力，使汽车按照驾驶员所期望的理想路线行驶。

（3）执行器：接收电子控制单元(ECU)发出的命令信号，同时执行控制信号。ESP系统中的执行器：制动系统和发动机管理系统。

2.2 ESP系统工作过程

ESP系统的工作过程可概括为信号采集、信号处理计算、ECU判断和执行器执行四个过程，ESP系统工作过程流程图如图1所示。

图1 ESP系统工作过程流程图

（1）信号采集：各种传感器采集汽车的运行状态信息，如：横向加速度、侧向加速度、横摆角速度、车轮转速、转向盘转角、制动力矩等数据，然后将采集到的信号传送给电控单元ECU。

（2）信号处理计算：传感器采集的信号传送到电控单元ECU，ECU对其进行计算、分析，获取汽车当前运行状态参数信息，同时根据汽车二自由度参考数学模型计算得出当前理想状态下的行驶状态参数。

（3）ECU判断：ECU将理想状态下的参数值与汽车当前运行的实际值进行比较，计算两者之间的偏差值，并根据行驶稳定性判断标准，判断出汽车是否处于理想工况，由此确定是否需要调节制动器制动力和控制驱动轮驱动力。

（4）指令执行：执行ECU的指令，调节制动器制动力或驱动轮驱动力的大小，使汽车的制动系统、转向系统、驱动系统始终保持在最佳组合状态，同时及时调节汽车行驶过程中出现的不稳定因素，防止驾驶员的误操作，避免交通事故的发生。

2.3 ESP系统的作用

汽车在极限行驶工况下，ESP系统作用表现在能够协助驾驶员控制车辆的行驶，在轮胎和地面间还存在附着力的情况下，ESP系统对路面实际情况和驾驶员操作进行分析、判断之后，对汽车的行驶状态进行调节控制，保证汽车能够按照驾驶员预期的路线上行驶。

ESP系统作用主要表现在以下三方面：

（1）防止驱动轮在起步加速时打滑。起步时，ESP系统对制动系统、发动机管理模块和变速换档操作进行综合管理控制，使驱动轮保持合适的驱动扭矩，避免起步加速时打滑。在整个起步过程中，ESP系统的电控单元ECU实时分析、处理传感器信号，并发出相应的控制指令。

（2）使汽车具有良好的操纵稳定性。汽车转向时，当驾驶员操作转向盘转向过大时，汽车常常不能按照预期的轨迹行驶，实际转弯半径小于理想转弯半径，即出现转向过度情况，后轮将失去控制，发生侧滑或甩尾现象。ESP系统感知到即将出现此种情况时，ESP系统对外侧前轮施加制动力矩，前轮产生一个与车身反向扭矩，从而实现稳定车身的作用；同样，如果转向盘转向不足时，ESP系统会对内侧后轮施加制动力矩，产生一个与车身转矩方向相同的转矩，以校正汽车的行驶方向。

（3）提高制动效果，并且保证制动过程的操纵稳定性。当汽车在路面（左右两侧车轮附着系数不同的路面）上实施制动时，为了防止车轮发生抱死滑动，制动系统对行驶在附着系数不同路面的左右车轮施加不相同的制动力。假如无制动器施加制动力产生一个反方向的力矩控制车身，不对称的制动力会使汽车受到同一个转向的转矩，导致汽车在路面旋转打滑。当ESP系统感知这种趋势后，向转向盘转向电动机发出转角指令，此时驾驶员感觉到转向盘轻微转角的变化后，反向旋转转向盘，稳定车身。ESP系统通过此操作，制动力能够最大程度上利用地面附着力，大大缩短制动距离，使制动距离减小5%～10%。

目前，ESP系统所使用类型有3种：一是四通道系统，可以分别向四个车轮独立地施加制动力；二是双通道系统，

其只对两个前轮或后轮独立施加制动，或对角车轮施加制动；三是三通道系统，对两个前轮独立的施加制动力，而对两后轮施加相同的制动力。这三种系统的成本各不一样，产生的制动效果也有所不同，其中四通道系统作用效果最好，所以大多数中高级车多采用四通道的ESP系统。

2.4 ESP系统的特点

（1）实时监控：ESP系统实时监控路面的反馈信息、驾驶员的操作以及汽车实时运行状态，并且根据实时监测信息向发动机和制动系统发出控制指令。

（2）主动控制：ESP系统通过调控驱动轮驱动力和制动器制动力来修正汽车转向特性（过度或不足转向）。

（3）事先警示：ESP系统具有实时警示功能，当汽车处于不稳定的行驶状态时，除了主动保持汽车稳定性外，还通过警示灯向驾驶员发出警告。

3、故障诊断与维修

3.1 读取故障代码

通过诊断仪读取系统有以下故障：03 01423横向加速度传感器G200不可靠信号。大致可以判断故障范围在横向加速度传感器G200、连接线路或者J540电子驻车控制单元。

3.2 故障诊断与排除

由于G200横向加速度传感器、G202偏转率传感器、G251纵向加速度传感器集成在J540电子驻车控制单元里面，如图2所示。

图2 电子驻车控制单元

只能先检查控制单元相关线路发现无故障，由于内部传感器无法进行检查所以只能够使用VAS5052诊断仪进行读取数据，通过对数据流的检查发现车辆在静止时横向加速度传感器的数据在1-2.8ms来回变化，而正常的车子变化量在0.5ms以内，此时的车子并没有行驶不存在有横向加速度的变化。更换新的电子驻车控制单元（3AA 907 801 B）并且进行各项匹配，再次读取数据流，G200横向加速度传感器数据在0.26ms左右，试车行驶后证明故障排除。

4、结论

根据以上的诊断与分析，电子驻车控制单元故障是造成大众途观ESP故障指示灯被点亮的原因。由于本案例中G200横向加速度传感器、G202偏转率传感器、G251纵向加速度传感器集成在一起，因此在故障诊断排除中采取了读取数据流的方法。

[1] 陈箐，杨倩倩. ESP电子车身稳定系统模拟设计[J].现代电子技术,2012,11:168-169.

[2] 张庆，胡瑞. 车身电子稳定控制系统（ESC）评价方法的研究[J].新技术新工艺,2012,11：80-81.

[3] 何志雄. 汽车的不稳定形势与ESP的应用[J]. 湖南农机, 2010, 5:49-50.

[4] J.Tom Denton. Automobile Electronic and Electronic Systems [Z].Elsevies Butterworth Heinemann Co.Ltd.,2009.

[5] 陈天殷．车辆电子稳定程序控制系统ESP[J]．汽车电器,2015, 2:16-18

[6] 陈家瑞. 汽车构造[M]（第四版）. 北京：人民交通出版社，2002.

图10 改进方案塑性变形曲线

5、结束语

本文通过对某轿车拖钩的有限元仿真分析，找出拖钩设计的不足，并根据分析结果给出改进方案。通过对改进方案的校核验证，表明改进方案不仅满足强度要求，且残余变形也满足要求。结果表明CAE技术对于提高拖钩的结构设计及改进具有一定的指导意义。

参考文献

[1] 傅薇,张影.轿车拖钩强度分析[J], 合肥工业大学学报(自然科学版),Vol.32 No.Sup Nov. 2009:101-103.

[2] 何承恩，段大禄.某微车汽车牵引钩挡杆在几种工况下的强度分析[J],企业科技与发展, 2010年第10期:38-42.

[3] 杨海平，王良模，彭曙兮，苏家竹，袁刘凯. 基于CAE技术的某越野车车架分析[J]. 机械科学与技术, 2011, Vol.30 No.6:1001-1006.

[4] 胡玉梅. 车辆结构强度基本理论与CAE分析技术[M]. 重庆:重庆大学出版社,2009.

[5] 石亦平，周玉蓉.ABAQUS有限元分析实例详解[M]. 机械工业出版社. 2006:166-171.

[6] Altair HyperMorks 7.0 User's Guide[G].Altair Engineering Inc,2000.

Volkswagen Tiguan ESP system fault diagnosis and maintenance

Yang Xuzhi, Liao Zhongwen, Chen Shuguan
（Department of Mechanical and Electrical, Guangdong AIB Polytechnic College, Guangdong Guangzhou 510507）

A 2012 Volkswagen Tiguan electronic parking control unit fault caused while driving in the ESP light is lit. This paper introduces the basic structure and working principle of ESP systems, elaborated the idea of fault diagnosis and removal of, eventually resolved the problems.

ESP systems; Volkswagen Tiguan; diagnosis and maintenance

U472.9

B

1671-7988(2016)01-174-03

杨旭志，就职于广东农工商职业技术学院硕士生，研究方向：汽车检测与维修技术。