淺談ESC的標(biāo)定過(guò)程

陳杰，葛飛

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230009）

淺談ESC的標(biāo)定過(guò)程

陳杰，葛飛

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230009）

車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)（ESC）是繼車輛防抱死系統(tǒng)（ABS）和牽引力控制系統(tǒng)(TCS)之后車輛主動(dòng)安全控制技術(shù)方面的一次里程碑式的跨越提升。ESC結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)整車系統(tǒng)（如制動(dòng)系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)）開發(fā)相關(guān)性要求很高，

需要進(jìn)行詳細(xì)的標(biāo)定才能使整車發(fā)揮最佳的性能。文章主要介紹ESC的標(biāo)定流程和相關(guān)法律法規(guī)的探討。

ESC；標(biāo)定；制動(dòng)系統(tǒng)；動(dòng)力系統(tǒng)

前言

車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)（ESC）是繼車輛防抱死系統(tǒng)（ABS）和牽引力控制系統(tǒng)(TCS)之后車輛主動(dòng)安全控制技術(shù)方面的一次里程碑式的跨越提升。ESC系統(tǒng)利用傳感器對(duì)車輛的動(dòng)態(tài)狀況和駕駛員指令進(jìn)行監(jiān)控，評(píng)價(jià)車輛實(shí)際行駛狀態(tài)與駕駛員意圖的誤差，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果發(fā)出調(diào)整指令，通過(guò)脈沖調(diào)整車輪制動(dòng)力及發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩對(duì)車輛由于轉(zhuǎn)向過(guò)度或轉(zhuǎn)向不足導(dǎo)致的車輛失控危險(xiǎn)工況進(jìn)行自動(dòng)干預(yù)，對(duì)車輛橫擺力矩進(jìn)行適用調(diào)整，使車輛按照駕駛員的意圖行駛，改善車輛的轉(zhuǎn)向響應(yīng)性及側(cè)向穩(wěn)定性。歐洲、美國(guó)等國(guó)家已經(jīng)要求所有新類型的車輛強(qiáng)制匹配ESC系統(tǒng)，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)開始推廣ESC。

1 標(biāo)定流程

完整的 ESC及相關(guān)附加功能標(biāo)定一般需要兩夏一冬約8-12個(gè)月的標(biāo)定周期。

第一個(gè)夏季試驗(yàn)標(biāo)定，主要進(jìn)行車輛靜態(tài)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集及整車建模；

冬季標(biāo)定，主要進(jìn)行ABS/ESC/TCS及其它附加功能冰雪路面標(biāo)定及試驗(yàn)；

第二個(gè)夏季標(biāo)定，主要進(jìn)行ABS/ESC/TCS及其它附加功能的高附著路面性能確認(rèn)及驗(yàn)證試驗(yàn)。

2 標(biāo)定場(chǎng)地要求

對(duì)于夏季試驗(yàn)場(chǎng)，主要是要求可以發(fā)揮ESC性能的高附著路面（地面附著系數(shù)1.0以上），比如直線性能路（雙車道2km以上）、動(dòng)態(tài)廣場(chǎng)（φ300m）、坡道（3%-40%各種坡度）。

對(duì)于冬季試驗(yàn)場(chǎng)，主要需要測(cè)試ESC性能的低附路面、對(duì)開對(duì)接測(cè)試路面。主要有：ABS/TCS對(duì)開對(duì)接路、坡道、冰面、雪面、冰雪圓、操穩(wěn)道等。

3 車輛改裝

ESC標(biāo)定過(guò)程中需要采集相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)軟件進(jìn)行調(diào)整，因此首先需要對(duì)車輛進(jìn)行相應(yīng)的改裝。

3.1 ESC模塊安裝

主要是設(shè)計(jì) ESC安裝支架、制動(dòng)管路接口的改裝、ESC模塊安裝、開發(fā)ECU安裝。

3.2 傳感器安裝和校準(zhǔn)

主要是壓力傳感器、溫度傳感器、內(nèi)嵌組合式傳感器的暗轉(zhuǎn)和校準(zhǔn)。

3.3 線束的改裝

主要是電源線、CAN-High、CAN-Low、K-Line、Kill-Switch等線束的安裝和整改。

3.4 測(cè)試儀器的安裝

主要是電源盒、CAN BOX、ATi(信號(hào)采集設(shè)備+模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊)、V-Box、踏板力計(jì)、陀螺儀（三自由度傳感器：縱向加速度、橫向加速度、偏航率）、Oxford/V-Box III/Datron(ESC側(cè)偏角測(cè)量）等。

3.5 防護(hù)措施

在標(biāo)定的過(guò)程中，容易發(fā)生側(cè)翻，所以必須設(shè)計(jì)安裝專用的防側(cè)翻支架或防翻滾支架，尤其是質(zhì)心高的SUV、MPV、卡車等車型。

4 車輛磨合

為了保證標(biāo)定的準(zhǔn)確性，要先對(duì)車輛進(jìn)行磨合，保證車輛處于最佳的設(shè)計(jì)狀態(tài)。

4.1 摩擦片與制動(dòng)盤的磨合

對(duì)車輛進(jìn)行200次干燥瀝青路面的緩剎制動(dòng)，主要要求車輛速度從80Km/h減速至50Km/h，制動(dòng)過(guò)程中保持減速度小于0.3g，摩擦片的溫度控制在150℃以內(nèi)。

4.2 輪胎磨合

對(duì)車輛進(jìn)行20次干燥瀝青路面緊急制動(dòng)，要求車輛速度從100Km/h減速至0Km/h，摩擦片的溫度控制在150℃以內(nèi)。

4.3 整車行駛系磨合

整車按照直線、蛇形、變道、環(huán)形進(jìn)行磨合，要求發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不能超過(guò)3500r/min，整車最高車速不超過(guò)80Km/h。

5 車輛標(biāo)定

5.1 ABS標(biāo)定

ABS標(biāo)定過(guò)程，主要是進(jìn)行高附著路面標(biāo)定和低附著路面標(biāo)定。

高附著路面標(biāo)定，主要是標(biāo)定ABS直線制動(dòng)性能，調(diào)整ABS的建壓梯度控制、壓力循環(huán)控制、滑移率控制。同時(shí)EBD標(biāo)定主要是調(diào)整制動(dòng)壓力的梯度和ABS進(jìn)入點(diǎn)、退出點(diǎn)控制。

低附著路面標(biāo)定，主要是在冰面、雪面、對(duì)開、對(duì)接路面上，測(cè)試ABS路面識(shí)別控制、偏航率控制、路面轉(zhuǎn)換識(shí)別控制等。

在ABS標(biāo)定過(guò)程中，摩擦片的溫度控制在100℃以內(nèi)。整車性能指標(biāo)主要是制動(dòng)減速度、制動(dòng)距離和整車的偏航率。

5.2 ESC和TCS標(biāo)定

首先，需要建立整車模型。

在車輛穩(wěn)態(tài)情況下，對(duì)各種方向盤轉(zhuǎn)角輸入和車速進(jìn)行偏航率數(shù)據(jù)采集，建立車輛穩(wěn)態(tài)模型。

圖1

方向盤瞬態(tài)變化輸入情況下，對(duì)車輛偏航率數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，建立車輛動(dòng)態(tài)模型。

圖2

影響車輛模型精度的因數(shù)，主要有懸架（包括彈簧剛度、減震器阻尼系數(shù)變化對(duì)側(cè)傾剛度的影響）、輪胎（輪胎材料的軟硬度對(duì)車輛瞬態(tài)響應(yīng)的影響）、車輛載荷（輕載總重/軸載變化較大）、其它參數(shù)（質(zhì)心位置、輪距、軸距）。

模型建立后，在各種路面上進(jìn)行ESC和TCS標(biāo)定，主要是介入的時(shí)機(jī)標(biāo)定和強(qiáng)度標(biāo)定。

涉及到的路面主要有：干燥瀝青路面、濕瀝青路面、碎石路面、拋光冰面、壓實(shí)雪面、對(duì)開路面、對(duì)接路面、對(duì)開坡道、顛簸路、斜坡路等。駕駛員主要進(jìn)行的操作有：?jiǎn)芜叺溃?0 °、135 °、180 °、270 °）、雙變道（90 °、135°、180 °、270 °）、蛇形、環(huán)形（低附冰雪路面）、階躍轉(zhuǎn)向（90 °、135 °、180 °）、緩慢過(guò)彎、斜坡路驗(yàn)證（高環(huán)道路）、ESC+ABS（輕踩制動(dòng)單變道、輕踩制動(dòng)雙變道、緊急制動(dòng)單變道、緊急制動(dòng)雙變道）、ESC+TCS（全油門加速過(guò)彎、半油門加速過(guò)彎、全油門加速變道、半油門加速變道）。

在標(biāo)定過(guò)程中，ESC監(jiān)控的整車性能指標(biāo)是最大側(cè)偏角和側(cè)偏角速率；TCS監(jiān)控的性能指標(biāo)主要是加速度、偏航率、反應(yīng)時(shí)間。

6 法規(guī)介紹

世界各大整車測(cè)評(píng)機(jī)構(gòu)普遍采用正弦停滯試驗(yàn)方法對(duì)ESC進(jìn)行符合性測(cè)試。評(píng)價(jià)指標(biāo)主要包括側(cè)向穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向機(jī)動(dòng)性兩個(gè)方面。

側(cè)向穩(wěn)定性評(píng)價(jià)指標(biāo)：

車輛橫擺角速度在正弦停滯轉(zhuǎn)向輸入完成后的1秒鐘時(shí)刻，不能超過(guò)方向盤轉(zhuǎn)角換向后的第一個(gè)橫擺角速度峰值的35%；

圖3

車輛橫擺角速度在正弦停滯轉(zhuǎn)向輸入后的1.75秒時(shí)刻，不能超過(guò)方向盤轉(zhuǎn)角換向后的第一個(gè)橫擺角速度峰值的20%。

轉(zhuǎn)向機(jī)動(dòng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)：

對(duì)于整備質(zhì)量小于3.5噸的車輛，在轉(zhuǎn)向開始后的1.07秒時(shí)刻車輛重心位置與初始直線路徑的側(cè)向位移量不小于1.83米；

對(duì)于整備質(zhì)量大于3.5噸的車輛，側(cè)向位移至少應(yīng)為1.52米。

7 結(jié)語(yǔ)

ESC的標(biāo)定，是基于現(xiàn)有的車型調(diào)整相關(guān)軟件，使車輛發(fā)揮出最佳的ESC性能。本文簡(jiǎn)單介紹了ESC的標(biāo)定過(guò)程、標(biāo)定內(nèi)容、注意事項(xiàng)等，為后續(xù)車型ESC標(biāo)定開發(fā)提供相關(guān)參考。

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[2] 余志生.汽車?yán)碚摚ǖ?版）[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2010.

[3] 劉惟信.汽車設(shè)計(jì)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2001.

[4] 張鐘光.汽車ESP動(dòng)力學(xué)模型分析及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].青島大學(xué)學(xué)報(bào),2003,18（3）:73-76.

[5] 劉光明.汽車電子穩(wěn)定性程序控制技術(shù)[J].公路與汽運(yùn),2006,8（4）:10-11.

福特自動(dòng)駕駛再獲專利 未來(lái)車型可自動(dòng)越野

福特的越野自動(dòng)駕駛系統(tǒng)使用了大量的陣列傳感器以及車載數(shù)據(jù)，其中包括攝像頭、雷達(dá)、超聲波及高度傳感器、激光雷達(dá)、等高線地圖、雨水與道路情況檢測(cè)儀等等。首先，系統(tǒng)會(huì)研判，進(jìn)行越野自動(dòng)駕駛是否安全。如果判定結(jié)果為安全，那么系統(tǒng)將會(huì)在有乘客在車內(nèi)的情況下越野；如果系統(tǒng)判定結(jié)果為不安全，存在側(cè)翻或者其他風(fēng)險(xiǎn)，越野自動(dòng)駕駛系統(tǒng)會(huì)指導(dǎo)乘客先行下車。這是，乘客可以在遠(yuǎn)處觀看自動(dòng)駕駛汽車越野，當(dāng)然乘客還可以通過(guò)“遙控裝置”實(shí)現(xiàn)部分手動(dòng)操作。不管是手動(dòng)還是無(wú)人操作，通過(guò)“爬巖”或者“避免離地凈高”等模式，系統(tǒng)將調(diào)整汽車各種變量，比如主動(dòng)制導(dǎo)懸架、車身托架、差速器以及個(gè)別輪胎位置，來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)害越過(guò)河流或者穿過(guò)森林等等。此外，福特還表示，越野自動(dòng)駕駛將適合各種車型，包括廂式貨車、小貨、出租車還有公交車等等。 （編輯：朱斌 來(lái)源：網(wǎng)易汽車）

Discussion on the calibration process of ESC

Chen Jie, Ge Fei
( Anhui Jianghuai Automobile Technology Center, Anhui Hefei 230009 )

Electronic Stability Program(abbr.ESP) is a milestone in automobile technology since antilock brake system and traction control system,The development of ESC was difficult for complicated and relativity brake system and powertrain of vehicle, meticulously matching is required to achieve vehicle beat performance.Process of calibration and relevant laws were discussed in this article.

ESC; calibration; brake system; powertrain

U463.8

A

1671-7988(2017)22-152-03

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.22.055

陳杰男，本科，工程師職稱，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心輕型商用車研究院 。主要從事車輛底盤系統(tǒng)開發(fā)。

CLC NO.:U463.8

A

1671-7988(2017)22-152-03