电子稳定性控制系统ESC评价方法的研究

1、张庆 ，胡瑞（集瑞联合重工有限公司 ，安 徽 芜 湖 ）摘 要 ：在 汽 车 普 及 率 飞 速 提 升 的 时 代 ，消 费 者 对 汽 车 的 要 求 已 经 不 仅 仅 局 限 在 外 观 、舒 适 性 和 经 济性 上 了 ，对 车 辆 安 全 性 的 关 注 度 也 日 益 提 高 。 无 论 是 主 动 安 全 设 备 还 是 被 动 安 全 设 备 ，在 科 学 技 术 发 展和 生 产 工 艺 提 高 的 带 动 下 都 日 趋 完 善 ，其 中 ，车 辆 电 子 稳 定 性 控 制 系 统（）就 是 典 型 的 代 表 。 本 文 介 绍 了 的 构 成 、工 作 原 理 以

2、 及 北 美 标 准 中 关 于 的 试 验 方 法 和 评 价 指 标 ，初 步 建 立 了 的 主 观 评 价 方 法 。关 键 词 ：；主 观 评 价 ；客 观 试 验中 图 分 类 号 ：文 献 标 志 码 ： ， （ ，）：， ， ， ， （ ） ， ，：，汽 车 安 全 系 统 功 能 的 不 断 升 级 是 各 大 汽 车 厂 商孜 孜 追 求 的 目 标 ，仅从制动系统 的主动安全技术发 展 来 看 ，继 （防抱死制动系统 ）和 （电 子 制 动 力 分 配 系 统 ）成为轿车标配外 ，（电 子 驻 车 制 动）、（电 子 稳 定 性 控 制 系 统）也 已 大 规 模 在 整

3、 车 上 采 用 。 多 年 前 ，博 世 是 第 家 把 电 子 稳 定 程 序（）投 入 量 产 的 公 司 。 在博世公司之后 ，也 有 很 多 公 司 研 发 出 了 类 似 的 系 统 ，如 日 产 研 发 的 车 辆 行驶动 力 学 调 整 系 统 （，简 称）、丰 田 研 发 的 车 辆 稳 定 控 制 系 统 （简 称 ，）、本 田 研 发 的 车 辆 稳 定 性 控 制 系 统 （ ，简 称 ）、宝 马 研 发 的 动 态 稳 定 控 制 系 统 （，简 称 ）， 公 司 按 照 美 国 联 邦 安 全 署说 法称这种系统为 ，即 简 称 为 。根 据 年 秋 公布的美国国家

4、高速公 路 安 全 管 理 署 和 高 速 公 路 安 全 保 险 研 究 所 的 研 究 报 告 显 示 ，（）装 置 在 美 国 每 年 能 挽 救 人 的 生 命 ，并 避 免 的 单 辆 汽 车 翻 覆 事 故 。 研 究 表 明 ， （）技 术 对 防 止 事 故 或 减 低 事 故 严 重 程 度 有 明 显 的 辅 助 功 效 ，正 因 如 此 ，（）是 年版 的 奥 迪 、日 产 、梅 塞 德 斯 、保 时 捷 、克 莱 斯勒 所 有 车 型 的 标 配 ，卡 迪 拉 克 、捷 豹 、路 虎 、雷 克 萨 斯 、丰 田 、大 众 、沃 尔 沃 都 把 （）作 为 其 所 有 车

5、 型 的 备 选 装 置 ，（）成 为 年 后 所 有 本田车型的标配 ，通 用 汽 车 已 从 年 开 始 把 （）作 为 标 配 。 我 国 的 自 主 品 牌 奇 瑞 在 年 宣 布 车 型 全 系 标 配 ，国 内 首 次 将 以 往 只 有 在 高 端 车 型 上 才 可 以 配 备 的 应 用 于 紧凑 型 轿 车 上 。 的构成部分及工作原理简述 主 要 由 传 感 器 、 控 制 器 、执 行 器 、与 驾 驶 人 的 沟 通 部 分 组 成 ，如 图 所 示 。图 构 成 部 分自 动 控 制电 子 信 息传 感 器传 感 器 包 括 转 向 传 感 器 、车 轮 传 感 器

6、 、侧 滑 传 感 器 、横 向 加 速 度 传 感 器 、方 向 盘 油 门 制 动 车 踏 板 传 感 器 等 。 这 些 传 感 器 负 责 采 集 车 身 状 态 的 数 据 。 控 制 器 控 制 器 将 传 感 器 采 集 到 的 数 据 进 行 计 算 ，并 将 计 算 得 出 的 车 身 状 态 数 据 ，与 存储器中预先设 定 的 数 据 进 行 比 对 。 当 控 制 器 计 算 数 值 超 出 存 储 器 预 存 的 数 值 ，即 在 车 身 临 近 失 控 或 者 已 经 失 控 时 ，命 令 执 行 器 工 作 ，以 保 证车身行驶状态 能 够尽 量满足 驾 驶 人

7、的 意 图 。 的 控 制 效 果 进 行 试 验 和 评 价 ，各 种 试 验 和 评 价方 法 之 间 的 差 异 给 的 开 发带来了很多不规范 因 素 ，建 立 个 完 善 的 评 价 系 统 ，能 够 为 的匹 配 试 验 过 程 、 匹 配 完 成 验 收 以 及 的 性能 提 升 提 供 较 为 重 要 的 试 验 数 据 和 依 据 。 的 评 价 主 要 分 为 基 本 要 求 、客 观 评 价 及 主 观 评 价 个 部 分 。试 验 准 备试 验 用 的 测 量 仪 器 须 经 计 量 鉴 定 ，并 在 有 效 期 内 使 用 。 仪 器 的 安 装 不 得 影 响 整

8、车 的 性 能 。 测 量 仪器 及 其 精 度 如 下 ：）减 速 度 仪 ，精 度 不 低 于 ；） 测 速 仪 ，精 度 不 低 于 ；）管 路 压 力 测 量 仪 ，精 度 不低 于 ；）风 速 测 量 仪 ，精 度 不 低 于 ；）轮 速 测 量 仪 ，精 度 不 低 于 ；）方向盘转角测量仪或 陀 螺 仪 ，精 度 不 低 于 ；）横 向 加 速 度 仪 ，精 度 不 低 于 ；）横 摆 角 速 度 仪 ，精 度 不 低 于 ；） 转 向 机 器 人 能 将 频 率 为 ，第 个 谷 底 有 停滞延 迟 的 正弦曲线作为转 向 输 入 。执 行 器 的 执 行 器 就 是 个 车

9、轮 的 制 动 系 统 ，其 实 就 是 帮 驾 驶 人 踩 制 动 。 和 没 有 的 车 不 同 的 是 ，装 备 有 的 车的刹车系统具有蓄 压 功 能 。蓄 压 就 是 计 算 机 可 以 根 据 需 要 ，在 驾驶人没踩制动 的 时 候 替 驾 驶 人 向某个车轮的制动油管 加 压 ，好 让这 个 车 轮 产 生 制 动 力 。 另 外 ， 还能控制发动机 的 动 力 输 出 。试 验 场 地与 驾 驶 人 的 沟 通通过 仪 表 盘 上 的 灯 实 现 与 驾 驶 人 的 沟 通 。 系 统 在 系 统 的 基 础 上 ，实 现 了 牵 引 力 控 制 和 偏 转 力 矩 稳 定

10、功 能 的 一 体 化 。 该 系 统 能 监 控 方面 的 信 息 ：一 是 车 辆 的 轮 速 、惯 量 、横 摆 加 速 度 ；二 是通 过 驾 驶 人 输 入 的 转 向 、发动机 气门干预和主缸压 力 ，然 后 有 选 择 地 对 个或多个 轮胎实施制动力来 帮 助 减 小 驾驶人失控的 危 险 。 为 年 全 球畅 销 的 种 乘 用 车 型 配 置 了 （），其 最 新 一 代 （）产 品 （轿 车 用 ）和 （轻 型 卡 车 和 用 ）适 用 于 多 种 机 动 车 类 型 。 标 准 型 号 的 （）由 惯 量 （偏 转 力 矩 ）传 感 器 、转 角 传 感 器 、轮 速

11、传 感 器 和 电 子 液 压 控 制 单 元（）组 成 ，控 制 单元安装在发 动 机旁边 ，通 过 各 种 传 感 器 接 收 信 息 ，自 动 对 信 息 进 行 处 理 ，然 后 通 过传 感 器 对 车 轮 产 生 制 动 作 用 ，并 通 过 方 向 盘 进 行 车 辆 行 驶 方 向 、力 度 的 控 制 。高 附 着 系 数 路 面 试 验 要 求试 验 路 面 为 操 稳 动 态 广 场 ，路 面 上 不 许 有 松 散的 杂 物 ，道 路 纵 向 任 意 的 坡 度 应 ，路 拱 坡 度 应 。低 附 着 系 数 路 面 试 验 要 求试 验 路 面 为 操 稳 动 态 广

12、 场 ，冰 面 上 有 压 实 的 雪或 疏 松 的 雪 。 的 客 观 评 价 年 月 ，美 国 国 家 高 速公路交通安全局 （）出 台 了 全 球 第 部 有 关 的 法 规 和 标 准 。 按 照该法规的规定 ，自 年 月 日 起 ，在美 国市场上销售的所有 载 荷低于 的 车 辆 必 须 装 备 。 此 外 ，法 规 对 的 功 能 、试 验 方 法 和 评 价 指 标 作 了 详 细 的 规 定 ，为 电 子稳定性控制 的 研 究及 评价 提供了统一的规范 。 下 述 的 试 验 方 法 和 评 价 指 标 。停 滞 延 迟 正 弦 试 验 方 法运行 速 度 为 的 车 辆 以

13、的 初 始速 度 滑 行 ，转 向 机 器人按标准规定的方式转动方向 盘 转 向 。 车 辆 需 要 通 过 组（顺 时 针 和 逆 时 针）以 频 率 为 ，在 第 个 谷 底 有 停 滞 延 迟 的 正 弦 曲 线 作 为 转 向 输 入 的 试 验 ，如 图 所 示 。当 车 辆 在 （） 高 档 以 （）的 速 度 滑 行 时 ，转 向 动 作 开 始 进 行 。 每 组 试 验 的 初始 转 角 达 （ 值 为 试 验 车 的 稳 态 侧 向 加 速 度 为 时 的 方 向 盘 转 角 ），每 组 试验没有超过最终转 的 评 价 体 系不 同 的 生 产 厂 家 对 的 控 制 策

14、略 是 不 一 样 的 ，所 匹 配 的 品 牌 、车 型 也 不 一 样 。 不 同 车 型 的 整 车 参 数 、发 动 机 参 数及悬架特性以 及 不同 的汽车 厂家 对 运 行 时 的 主 观 感 觉 不 同 ，造 成 了 即 使 是 同 一 品 牌 、同 一 型 号 的 ，用 在 不 同 车 型 上 会 体 现 不 同 的 控 制 能 力和 给 驾驶人以不同的 主 观 感觉 。 不 同 的整 车 厂 和开发机构都 按 照 自 定 的 方 法 对新 技 术 新 工 艺电子信息与自动 控 制新 技 术 新 工 艺 年 第 期表 在高附着系数路面 的客观评价指标 测 试 条 件路 线编 号

15、运 行状态评价标准（）（）测 试 路 线速 度载 荷双 变 道试 验测 试路 线 测 试 路 线 测 试路 线 测 试 路 线 测 试路 线 测 试 路 线 行 驶单 变 道行 驶单 变 道（）单 变 道（）型 道 绕 障 碍行 驶制 动图 有停滞延迟的正弦试验 向 幅 度 前 ，转 向 幅 度 以 依 次 递 增 ，如 果 ，每 组 试 验 的 最 终 转 向 幅 度 取 与 中 的 较 大 值 ；如 递 增 至 的 过 程 中 出 现 的值 ，每 组 试 验 的 最 终 转 向 幅 度 取 。 在 组 试 验 完 成 后 ，进 行 对 于 横摆角速度和横 向 加速 度的后 处 理 。行 驶

16、环 形 道行 驶表 中 （ 的 客 观 评 价 指 标 ） （不 用 的 ，用 的 ） ， 为 测 试 车 辆 能 按 照 预 定 路 线 行 驶 的 最 大 速 度（全 油 门）。 的主观评价及要求 停 滞 延 迟 正 弦 试 验 合 格 标 准在 试 验 完 成 后 进行横摆角速度测量 ，试 验中 ，不 能 超 过 当 转 向 角改变符号后出 现 的横 摆角速 度 第 个 峰 值 的 （在 第 个 和 第 个 峰 值 之 间）。 在 有 停 滞 延 迟 的 正 弦 试 验 完 成 后 再 次进 行 横 摆 角 速 度 测 量 ，试 验 中 ，不 能 超 过 当 转 向 角 改变 符 号 后

17、 出 现 横 摆 角 速 度 第 个 峰 值 时 的 （在 第 个 和 第 个 峰 值 之 间 ）。 在 转 向 开 始 后 进 行 统 计 ，对 于 最 大 设 计 总 质 量 的 车 辆 ，其 重 心 相 对 于 车 辆 初 始 直 线 路 线 的 横 向 位 移 至 少 为 ，如 图 所 示 。 对 于 最 大 设 计 总 质 量 的 车 辆 为 。高 附 着 系 数 路 面测 试 车 辆 的 在 干 沥 青 路 面 （）的 主观 评 价 见 表 。表 在干沥青路面的主观评价 测 试 条 件转 向 控 制角 度（）速 度测 试 路 线评 价 标 准（直 到 失 控）双 变 道 ）变道后的

18、车身摇摆 感 觉 ；）响 应 时 间 ，复 位单 变 道 （直 到 失 控） 时 间 ，操 控 性 ；）操 控 感单 变 道（）单 变 道（）觉 ，舒 适 性 （噪 声 、振 动 （直 到 失 控） 等）（直 到 失 控） ）变 道 后 的 车 身 摇 摆感 觉 ；）车 辆 操 控 性 ；）稳 定 性）匀 速 转 圈 时 的 稳 定 性 ；）最 大 速 率 ，转 向 过 度转 向 不 足 特 性 ；）拐 弯 时 制 动 ，急 松 油 门 ；） 稳 定 性 ，灵 敏 性 ，不 能 有 过 度 动 力 损 失形 道绕 障 碍保 持 转 向一 致 性（直 到 失 控）（半 制 动全 制 动）环 形

19、道微 操 控）变 道后的车身摇摆 感觉；）响应时间，复位时 间，操控性；）操 控 感 觉，图 有停滞延迟的正弦试验合格标准 转 弯慢 速快 速 的 其 他 客 观 要 求测 试 车 辆 的 在 高 附 着 系 数 路 面 为 （干 沥 青路 ）的 客 观 评 价 指 标 见 表 。舒适性（噪声、振动等） 低 附 着 系 数 路 面新 技 术 新 工 艺电子信息与自动 控 制自 动 控 制电 子 信 息测 试 车 辆 的 在 冰 雪 路 面（）的主 观 评 价 见 表 。表 在冰雪路面主观评价 某 车 型 在 低 附 着 系 数 路 面 的 试 验在 低 附 着 系 数 试 验 场 地 ，某公司

20、对其生产的 辆 同 型 号 车 辆 进 行 了 双 移 线 试 验 、单 移 线 试 验 、绕 桩试验 、圆 形（雪 圆 、冰 圆）试 验 、 试 验 等 项 目 ，辆 试 验 车 装 配 的 分 别 为 和 种 形 式 的 变 速 器 。 试 验 结 果 见 表 。表 低附着系数路面的 试 验测 试 条 件转 向 控 制测 试 路 线评 价 标 准速 度角 度（）（直 到 失 控）双 变 道 最 高 通 过 车 速（直 到 失 控）车 型试 验 工 况单 变 道 ）变 道 后 的 车 身 摇 摆感 觉 ；）响 应 时 间 ，复 位 单 变 道（）单 变 道（） 形 弯 道 双 移 线（直 到

21、 失 控） 时 间 ，操 控 性 ；）操 控 感觉 ，舒 适 性 （噪 声 、振 动 （直 到 失 控） 等）单 移 线各 个 角 度快 速 形 弯 道，绕 桩 ）变 道 的 车 身 摇 摆 感觉 ；）车 辆 操 控 性 ；）稳 定 性）匀 速 转 圈 时 的 稳 定 性 ；）最 大 速 度 ，转 向 过 度转 向 不 足 特 性 ；）拐 弯 时 制 动 ，急 松 油 门 ；） 稳 定 性 ，灵 敏 性 ，不 能 有 过 度 动 力 损 失）变 道 后 的 车 身 摇 摆 感 觉 ；）响 应 时 间 ，复 位 时 间 ，操 控 性 ；）操 控 感 觉 ，舒 适 性 （噪 声 、振 动 等）形

22、道绕 障 碍保 持 转 向一 致 性（直 到 失 控） 定 圆 试 验 ： 时 ，车 速 以对 方 向 盘 转 角 快 速 （速 度 ）输 入 、和，车 辆 在 以 上 工 况 下 发 生 不 同 程 度 甩 尾 ，车 辆 较 难 控 制 ； 时 ，车 速 以 对 方 向 盘 转 角快 速（速 度 ）输 入 、，车 轨 迹 跟踪 能 力 较 好 ，方 向 控 制 较 精 确 ，但 工 作 噪 声 偏 大 ，后轴 横 摆 角 较 大 ，需 要 优 化 。（半全 制 动）环 形 道微 操 控转 弯 道慢 速快 速结 语通 过 该 车 型 试 验 ，基 本 上 可 以 验 证 其 匹 配 后的 性 能 ，但 是 如 何 建 立 一 套 客 观 公 正