電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)中橫擺與側(cè)翻控制綜述

李少志 趙飛 鄧惜仁 王煜

摘? 要：電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱穩(wěn)定控制系統(tǒng)）是當(dāng)下乘用車裝備較為普遍的主動(dòng)安全控制系統(tǒng)，基礎(chǔ)的穩(wěn)定控制系統(tǒng)主要監(jiān)控車輛的橫擺，當(dāng)目標(biāo)橫擺與實(shí)際橫擺的差值的絕對(duì)值大于橫擺門限時(shí)系統(tǒng)激活，通過制動(dòng)將車輛的橫擺控制在駕駛員可接受范圍內(nèi)，從而修正車輛的過度和不足轉(zhuǎn)向。但對(duì)于靜態(tài)穩(wěn)定系數(shù)較小、懸架調(diào)教偏向舒適性的SUV車輛，在極限工況下，基礎(chǔ)的系統(tǒng)僅能修正車輛橫擺但不能抑制側(cè)翻，因此需要增加防側(cè)翻功能。防側(cè)翻功能主要監(jiān)控方向盤轉(zhuǎn)角的速率、橫向加速度的變化率、橫擺角速度變化率等。防側(cè)翻功能依據(jù)摩擦圓原理，通過增大輪胎與地面之間的縱向力來(lái)削弱橫向力，進(jìn)而削弱橫向加速度，最終實(shí)現(xiàn)抑制車輛側(cè)翻。

關(guān)鍵詞：車身電子穩(wěn)定控制系統(tǒng);橫擺穩(wěn)定性;防側(cè)翻功能;靜態(tài)穩(wěn)定系數(shù);摩擦圓

中圖分類號(hào)：U467.1+1? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ?文章編號(hào)：1005-2550（2021）02-0096-08

Abstract： Electronic Stability Control System （hereinafter referred as ESC） is widely used in vehicle active safety control system， base ESC monitors vehicle s yaw rate. When the absolute value of the difference between target yaw rate and actual yaw rate exceed the threshold， yaw rate stability control active. Independently modifying the 4-wheels brake pressures to control the yaw rate within the driver acceptable range， amending over-steering and under-steering tendency. For vehicle with small SSF （Static Stability Factor） and soft suspension， base ESC can only amend yaw rate but without mitigate roll-over in critical dynamic situation. So RMI （Roll Movement Intervention） function needs added to lower the roll-over risk. RMI mainly monitoring steering wheel angle （hereinafter referred as SAS） gradient， lateral acceleration （hereinafter referred as Ay） gradient， yaw rate （hereinafter referred as YR） gradient， etc. RMI control logic is based on Kamm circle， by increasing longitudinal force （hereinafter referred as Fx） to decrease lateral force （hereinafter referred as Fy）， then decrease Ay， finally mitigate the roll angle and lower the roll-over risk.

Key Words： Electronic Stability Control; Yaw Rate Stability; Roll Movement Intervention; static Stability Factor; Kamm Circle

前? ? 言

在濕滑的道路行使時(shí)，如果遇到突發(fā)情況需要進(jìn)行緊急避讓，在ESP?問世之前，普通駕駛員往往很難在如此工況下保證車輛的行使穩(wěn)定性，通常車輛會(huì)失控沖出鋪裝路面翻到溝里或不可避免地撞上障礙物，同時(shí)帶來(lái)嚴(yán)重的人身傷亡[2]。但25年前，一項(xiàng)開創(chuàng)性的發(fā)明帶來(lái)了突破性的解決方案——博世和戴姆勒-奔馳于1995年首次在奔馳S級(jí)車輛上裝備了車身電子穩(wěn)定控制程序ESP?[8]，如圖1中第五代產(chǎn)品所示。從此，即使在極端情況下，裝備ESP?的車輛也可以安全穩(wěn)定地維持在駕駛員所期望的行駛軌跡里[29]。

博世底盤控制系統(tǒng)中國(guó)區(qū)于2002開始在中國(guó)進(jìn)行防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（Anti-lock Brake System， 以下簡(jiǎn)稱ABS）的銷售和工程匹配，緊接著2003年，在蘇州啟動(dòng)新的ABS生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)本土化生產(chǎn)。2005年，博世蘇州開始順利進(jìn)行ABS 8.0，ESP? 8.0的本土化生產(chǎn)[31]。2011年博世將第九代ESP?投入中國(guó)市場(chǎng)，ESP?9.0是模塊化設(shè)計(jì)，和ABS 9.0使用同一套軟件。截止當(dāng)前，博世底盤控制系統(tǒng)中國(guó)區(qū)的絕大多數(shù)項(xiàng)目都已經(jīng)采用ESP?9.3，只有極少數(shù)global客戶還采用ESP?9.2，如德國(guó)大眾汽車在國(guó)內(nèi)合資車企的部分項(xiàng)目。

針對(duì)ESC，歐美國(guó)家有明確的法規(guī)要求，如FMVSS126，ECE R13-H均有要求車輛通過正弦停滯試驗(yàn)以及NHTSA （National Highway Transportation Safety Administration） 的“魚鉤試驗(yàn)”等。而防側(cè)翻功能 （Roll Movement Intervention， RMI） 的設(shè)計(jì)主要針對(duì)底盤懸架調(diào)教較軟，高質(zhì)心、SSF<1.25的SUV、皮卡、廂式貨車、面包車等。

1? ? 國(guó)內(nèi)關(guān)于ESC的研究情況

在國(guó)內(nèi)，重慶理工大學(xué)的歐健教授在傳統(tǒng)汽車穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過對(duì)底盤制動(dòng)與懸架系統(tǒng)的集成控制研究，來(lái)提高各工況下的汽車穩(wěn)定性和安全性。對(duì)于橫擺穩(wěn)定性，通過四輪獨(dú)立制動(dòng)直接控制橫擺;對(duì)于側(cè)傾穩(wěn)定性，分別制定了制動(dòng)和懸架系統(tǒng)側(cè)傾控制策略，結(jié)合傳統(tǒng)的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)，建立了包含制動(dòng)與懸架底盤子系統(tǒng)的集成控制策略[1]。吉林大學(xué)宋傳學(xué)教授以研究汽車底盤系統(tǒng)子系統(tǒng)及其與其他子系統(tǒng)的集成控制為目的，通過研究ESC的工作原理，定義了相關(guān)控制參數(shù)，并參照其它成熟的產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了ESC的控制策略，重點(diǎn)研究了ESC與ABS系統(tǒng)共同作用時(shí)的耦合沖突問題。根據(jù)這一情況設(shè)計(jì)了協(xié)調(diào)控制器，通過仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)協(xié)調(diào)控制器在多種工況下的控制性能進(jìn)行了分析，為深入研究底盤系統(tǒng)集成協(xié)調(diào)控制提供了參考[3]。清華大學(xué)宋健教授對(duì)于系統(tǒng)的控制策略和液壓閥的特性進(jìn)行了深入研究，并搭建了試驗(yàn)臺(tái)對(duì)系統(tǒng)特性進(jìn)行了探索研究[16][17]。上海交通大學(xué)通過直接橫擺力矩與四輪轉(zhuǎn)向集成控制研究，針對(duì)在實(shí)際應(yīng)用中車輛的側(cè)向速度難以直接測(cè)得的問題，以車輛動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)為基礎(chǔ)，采用卡爾曼濾波方法，建立了一個(gè)車輛質(zhì)心側(cè)向速度觀測(cè)器并進(jìn)行了研究。關(guān)于輪胎建模部分，綜合考慮了輪胎模型在設(shè)計(jì)過程中對(duì)精度和復(fù)雜程度的要求，利用CarSim的虛擬輪胎試驗(yàn)，建立了能夠反映輪胎非線性特性且形式簡(jiǎn)潔的Burckhardt輪胎模型[22]。

2? ? RMI的裝備必要性

實(shí)際工程項(xiàng)目開發(fā)中配備橫擺穩(wěn)定性控制的車輛經(jīng)常出現(xiàn)過度轉(zhuǎn)向不太嚴(yán)重，但是側(cè)傾較大，以至于使得內(nèi)側(cè)車輪離地、外側(cè)車輪輪胎脫圈，更嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)車輛側(cè)翻，如圖2所示。

根據(jù)圖3中NHTSA的2001～2003年期間的NCAP （New Car Assessment Program）數(shù)據(jù)顯示，相較于SFF數(shù)值較大的轎車車型，SUV、皮卡、廂式貨車等車型的側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)更高。尤其是SUV，由于車型尺寸樣式豐富、使用場(chǎng)景更加復(fù)雜使得懸架調(diào)教風(fēng)格更加多元化，所以SUV的側(cè)翻概率值更寬泛、概率的平均值也較其他車型更大一些。

3? ? 汽車橫擺與側(cè)翻穩(wěn)定性的控制原理

3.1? ?汽車橫擺穩(wěn)定性的控制原理

汽車橫擺穩(wěn)定性控制即傳統(tǒng)的基于橫擺角速度的ESC控制。ESC通過實(shí)際橫擺YRact （Actual Yaw Rate）和目標(biāo)橫擺YRtar （Target Yaw Rate）之間的差值dYR （Yaw Rate Deviation）的絕對(duì)值|dYR|與系統(tǒng)設(shè)定的橫擺角速度門限值YRthd （Yaw Rate Threshold）進(jìn)行比較，當(dāng)|dYR|>YRthd時(shí)，ESC激活。

博世的ESP?采用四輪獨(dú)立制動(dòng)控制，即差動(dòng)制動(dòng)控制的作用原理[4]。ESC系統(tǒng)根據(jù)輪速傳感器信號(hào)來(lái)獲得車輛當(dāng)前的行駛狀態(tài)，根據(jù)方向盤轉(zhuǎn)角傳感器信號(hào)來(lái)獲得駕駛員的行駛意圖，結(jié)合二輪車車輛模型估算出目標(biāo)橫擺角速度。再通過慣性傳感器來(lái)獲得當(dāng)前車輛的實(shí)際橫擺角速度以及橫向加速度。通過比較|YRtar|與|YRact|的大小來(lái)判斷出車輛當(dāng)前是過度轉(zhuǎn)向還是不足轉(zhuǎn)向趨勢(shì)，當(dāng)|YRtar|<|YRact|時(shí)，車輛有過度轉(zhuǎn)向趨勢(shì);反之，為不足轉(zhuǎn)向。

當(dāng)|dYR|大于系統(tǒng)設(shè)定的過度轉(zhuǎn)向干預(yù)進(jìn)入門限值YRthd_OSact （Over-Steering Act Threshold）時(shí)請(qǐng)求ESC過度轉(zhuǎn)向干預(yù)激活;當(dāng)|dYR|小于系統(tǒng)設(shè)定的過度轉(zhuǎn)向干預(yù)退出門限值YRthd_OSsht （Over-Steering Shutdown Threshold）時(shí)請(qǐng)求ESC過度轉(zhuǎn)向干預(yù)退出，如圖4所示：

如圖5所示，將|dYR|作為PID控制的輸入量即控制偏差量[12][24]，計(jì)算出修正當(dāng)前車輛過度轉(zhuǎn)向或不足轉(zhuǎn)向姿態(tài)需要的整車橫擺修正扭矩dMz，再將dMz分配到車輛的前、后軸上，分別為dMz_FA， dMz_RA。在輪胎模型的線性區(qū)域內(nèi)，系統(tǒng)會(huì)將將dMz_xA （x=F， R）轉(zhuǎn)化為相應(yīng)車輪上的輪端制動(dòng)力矩Mb，再根據(jù)基礎(chǔ)制動(dòng)器的制動(dòng)效能，通過公式（1）計(jì)算出所需的液壓壓強(qiáng)，最終輸出給液壓模型執(zhí)行。

式中：p為液壓壓強(qiáng);Mb為輪端制動(dòng)力矩;

Cp為制動(dòng)輪缸里的1bar液壓所能在制動(dòng)器上產(chǎn)生的制動(dòng)力矩大小，通過實(shí)車單軸制動(dòng)測(cè)試得到，前、后軸制動(dòng)器分別對(duì)應(yīng)一個(gè)參數(shù)值。

在輪胎模型的非線性區(qū)域內(nèi)，通過輪胎模型反推在當(dāng)前請(qǐng)求的dMz_xA目標(biāo)橫擺扭矩下，輪端所需要產(chǎn)生的目標(biāo)滑移率。計(jì)算出目標(biāo)滑移率之后，系統(tǒng)進(jìn)入制動(dòng)滑移率控制（Brake Slip Control， 以下簡(jiǎn)稱BSC），BSC請(qǐng)求液壓?jiǎn)卧鲃?dòng)增壓產(chǎn)生制動(dòng)力，以PID控制的方式使得實(shí)際滑移率較好的跟隨目標(biāo)滑移率。

如圖6，7，8，9所示，橫坐標(biāo)為車輪的滑移率，縱坐標(biāo)為不同滑移率下輪胎所受縱、橫向力分別產(chǎn)生的繞Z軸的橫擺扭矩以及橫擺扭矩之和。其中MzFx為縱向力Fx產(chǎn)生的繞Z軸的橫擺扭矩，MzFy為橫向力Fy產(chǎn)生的繞Z軸的橫擺扭矩，Mzges為MzFx與MzFy兩者之和。dMz表示，相較于車輪上不受制動(dòng)力矩即滑移率λ=0時(shí)前輪的Mzges初始值為6000Nm，后輪的Mzges初始值為-6000Nm，當(dāng)ESC對(duì)某個(gè)輪缸主動(dòng)增壓時(shí)，Mb使得車輪產(chǎn)生一定的滑移率，在不同滑移率下該車輪對(duì)整車產(chǎn)生的總橫擺扭矩Mzges的變化量，如下式：

dMz?0表征反向抵消當(dāng)前車輛的橫擺偏轉(zhuǎn)姿態(tài)，即當(dāng)車輛出現(xiàn)過度轉(zhuǎn)向時(shí)ESC通過PID控制計(jì)算出的當(dāng)前所需要的目標(biāo)橫擺扭矩差值;dMz?0表征正向加劇當(dāng)前車輛的橫擺偏轉(zhuǎn)姿態(tài)，即當(dāng)車輛出現(xiàn)不足轉(zhuǎn)向時(shí)ESC通過PID控制計(jì)算出的當(dāng)前所需要的目標(biāo)橫擺扭矩差值。

如圖10所示，車輛左轉(zhuǎn)彎行駛，滑移率λ=0時(shí)縱坐標(biāo)Mz的正值代表與車輛轉(zhuǎn)彎方向一致的橫擺扭矩，Mz的負(fù)值代表與車輛轉(zhuǎn)彎方向相反的橫擺扭矩。當(dāng)前、后輪提供的車輛總的橫擺扭矩超出駕駛員左轉(zhuǎn)彎期望時(shí)，駕駛員可以察覺到過度轉(zhuǎn)向趨勢(shì)，即車輛存在逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)滿足上述的ESC過度轉(zhuǎn)向干預(yù)條件后，ESC激活，通過對(duì)外（右）側(cè)兩個(gè)車輪主動(dòng)增壓施加制動(dòng)力FbxR （x=F， R），外側(cè)兩個(gè)車輪滑移率增大，即Mzges減小，dMz?0，反向抵消當(dāng)前車輛的橫擺偏轉(zhuǎn)姿態(tài)。

如圖7所示，外側(cè)前輪的Mzges為單調(diào)遞減，理論上允許充分利用縱向附著力，但根據(jù)摩擦圓原理，縱向力增大會(huì)使得側(cè)向力減小，從而使得車輛前輪轉(zhuǎn)向跟隨性能下降。并且前輪上較大的制動(dòng)力經(jīng)過轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳導(dǎo)后，駕駛員在方向盤上可以明顯感覺得到。正常外側(cè)前輪的滑移率上限設(shè)置為60%，實(shí)際滑移率超過設(shè)定的滑移率上限后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)減壓，直到實(shí)際滑移率恢復(fù)到目標(biāo)滑移率或低于滑移率上限值。個(gè)別車型在極端工況，例如正弦停滯試驗(yàn)中有車輪離地以及側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)，但沒有配備RMI功能，可以適當(dāng)提高滑移率上限，允許利用更多的縱向力來(lái)盡可能快的降低車速。

如圖9所示，外側(cè)后輪的Mzges為先單調(diào)遞減后單調(diào)遞增，所以我們只利用它單調(diào)遞減對(duì)應(yīng)的滑移率區(qū)間。當(dāng)存在輕微過度轉(zhuǎn)向且系統(tǒng)計(jì)算的目標(biāo)橫擺扭矩較小時(shí)，為了避免駕駛員可以敏感的察覺到前輪上的制動(dòng)，優(yōu)先考慮給外側(cè)后輪主動(dòng)增壓，當(dāng)干預(yù)后輪不足以修正過度轉(zhuǎn)向時(shí)，才將橫擺扭矩分配到前輪，依靠前輪制動(dòng)器較大的CP值，以較小的需液量、較低的馬達(dá)轉(zhuǎn)速泵液即可將車輛姿態(tài)修正。

圖10中的Fsxx （xx=FL， FR， RL， RR）為轉(zhuǎn)彎時(shí)輪胎所受的側(cè)向力，F(xiàn)rxR （x=F， R）為外（右）側(cè)兩個(gè)車輪所受的合力，通過改變合力的方向也可以幫助車輛產(chǎn)生反向的橫擺扭矩，達(dá)到修正車輛過度轉(zhuǎn)向的姿態(tài)。

3.2? ?汽車側(cè)翻穩(wěn)定性的控制原理

汽車側(cè)翻穩(wěn)定性控制即RMI防側(cè)翻功能。RMI防側(cè)翻功能主要監(jiān)控駕駛員方向盤轉(zhuǎn)角的輸入速率、橫向加速度的變化情況、橫擺角速度變化率、橫向加速度與方向盤轉(zhuǎn)角、橫擺、橫擺變化率的方向一致性等，當(dāng)上述監(jiān)控條件滿足相關(guān)判斷邏輯時(shí)，防側(cè)翻功能激活。防側(cè)翻控制功能主要是基于橫向加速度、橫向加速度變化率以及車速等計(jì)算Mb。根據(jù)摩擦圓原理，通過增大輪胎與地面之間的縱向力來(lái)削弱橫向力，進(jìn)而削弱橫向加速度，最終實(shí)現(xiàn)抑制車輛側(cè)傾、降低側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)。

汽車側(cè)傾運(yùn)動(dòng)包括兩個(gè)階段：前一階段為懸架的側(cè)傾運(yùn)動(dòng);后一階段為車輪離開地面的側(cè)翻運(yùn)動(dòng)[21]。如圖11所示，汽車在突發(fā)緊急避讓變道、J-Turn高速轉(zhuǎn)向等工況下行駛時(shí)，由于慣性力的作用，車輛簧載質(zhì)量會(huì)繞側(cè)傾軸線，即車輛行駛方向X軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而引起內(nèi)外側(cè)車輪上的垂直載荷發(fā)生轉(zhuǎn)移，即輪荷轉(zhuǎn)移。隨著簧載質(zhì)量轉(zhuǎn)移，內(nèi)側(cè)車輪的輪荷會(huì)減小，外側(cè)車輪的輪荷會(huì)增加?；奢d質(zhì)量在內(nèi)外側(cè)車輪上的重新分配，使外側(cè)懸架的彈簧和減震器受力壓縮，內(nèi)側(cè)懸架的減震器受力拉伸[15]，就會(huì)出現(xiàn)內(nèi)側(cè)輪離地、外側(cè)輪輪胎脫圈的現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)車輛會(huì)發(fā)生側(cè)翻。根據(jù)式（3），

式中：FCentripetal為汽車的離心力;m為汽車質(zhì)量;Ay為汽車的橫向加速度;

如果汽車的離心力FCentripetal繼續(xù)增大，側(cè)向加速度也會(huì)繼續(xù)增大。但根據(jù)式（4），

汽車的橫向加速度Ay的最大值又取決于輪胎與地面之間的最大側(cè)向附著力Fy，所以通過摩擦圓原理，在系統(tǒng)激活RMI功能后，通過給對(duì)應(yīng)輪缸持續(xù)施加可調(diào)節(jié)的制動(dòng)力，增大縱向附著力Fx的同時(shí)來(lái)減小側(cè)向附著力Fy，從而達(dá)到抑制Ay的變大趨勢(shì)，將Ay和車輛橫擺控制在駕駛員可接受范圍內(nèi)，減小車輛側(cè)翻的趨勢(shì)和風(fēng)險(xiǎn)同時(shí)保證車輛的橫擺穩(wěn)定性。

4? ? 橫擺與側(cè)翻穩(wěn)定性控制的異同點(diǎn)

4.1? ?橫擺與側(cè)翻穩(wěn)定性控制的相同點(diǎn)

ESC中的橫擺與側(cè)翻穩(wěn)定性控制在功能實(shí)現(xiàn)上都是通過液壓?jiǎn)卧械鸟R達(dá)驅(qū)動(dòng)泵對(duì)指定的制動(dòng)輪缸進(jìn)行主動(dòng)增壓，根據(jù)摩擦圓原理將輪胎的縱向力與側(cè)向力控制在當(dāng)前所需要的一個(gè)最佳狀態(tài)，因此橫擺與側(cè)翻穩(wěn)定性控制都可抑制車輛橫擺。由于輪胎的縱向力與側(cè)向力是無(wú)法實(shí)時(shí)測(cè)量的，所以需要引入輪胎模型，將力、力矩和扭矩轉(zhuǎn)化為輪上的滑移率，一個(gè)可計(jì)算、測(cè)量的信號(hào)，提供給ESC標(biāo)定工程師參考。工程人員通過結(jié)合實(shí)車性能表現(xiàn)與主觀感受，以及客戶需求對(duì)制動(dòng)干預(yù)量進(jìn)行精細(xì)化標(biāo)定。制動(dòng)干預(yù)的客觀表現(xiàn)就是使得車輪維持在一個(gè)最佳滑移率，從而保證車輛的橫擺與側(cè)翻穩(wěn)定性。與橫擺穩(wěn)定性控制的過度轉(zhuǎn)向干預(yù)激活和退出門限相似，側(cè)翻穩(wěn)定性控制同樣需要設(shè)定激活和退出門限。

4.2? ?橫擺與側(cè)翻穩(wěn)定性控制的不同點(diǎn)

ESC中的橫擺穩(wěn)定性控制是監(jiān)測(cè)車輛的橫擺角速度，通過比較|YRtar|與|YRact|的大小來(lái)判斷當(dāng)前車輛是過度轉(zhuǎn)向還是不足轉(zhuǎn)向趨勢(shì)。當(dāng)|dYR|?YRthd_OSact時(shí)ESC的過度轉(zhuǎn)向干預(yù)激活，當(dāng)|dYR|?YRthd_OSsht時(shí)ESC的過度轉(zhuǎn)向干預(yù)退出。相較于過度轉(zhuǎn)向會(huì)使得車輪失控側(cè)滑、甩尾以至于側(cè)翻，不足轉(zhuǎn)向通常表現(xiàn)為車輛的轉(zhuǎn)向響應(yīng)跟不上駕駛員的期望。

并且很多車輛在底盤設(shè)計(jì)開發(fā)時(shí)會(huì)使車輛略微偏向于不足轉(zhuǎn)向，允許駕駛員通過追加方向或者采取制動(dòng)減速來(lái)削弱不足轉(zhuǎn)向。所以在低附著路面上快速轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤容易出現(xiàn)不足轉(zhuǎn)向，在高附著路面上在較高車速情況下快速轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤同樣會(huì)出現(xiàn)不足轉(zhuǎn)向。因此ESC的不足轉(zhuǎn)向干預(yù)同樣設(shè)定有進(jìn)入門限值YRthd_USact，但監(jiān)控對(duì)象和條件相較于過度轉(zhuǎn)向主要監(jiān)控控制偏差|dYR|_OS更為復(fù)雜，退出邏輯也更為復(fù)雜，在此不做過多介紹。由于過度轉(zhuǎn)向比不足轉(zhuǎn)向更加危險(xiǎn)且駕駛員更難控制，所以ESC過度轉(zhuǎn)向干預(yù)的優(yōu)先級(jí)是高于不足轉(zhuǎn)向的，因此過度轉(zhuǎn)向干預(yù)激活過程中，哪怕不足轉(zhuǎn)向控制偏差|dYR|_US達(dá)到進(jìn)入門限值YRthd_USact，不足轉(zhuǎn)向干預(yù)也不會(huì)激活。

ESC中的側(cè)翻穩(wěn)定性控制主要監(jiān)控駕駛員方向盤轉(zhuǎn)角的輸入速率、橫向加速度的變化情況、橫擺角速度變化率等。所以相較橫擺穩(wěn)定性控制通過監(jiān)控|dYR|，RMI的干預(yù)激活會(huì)更早，退出也更晚，總體表現(xiàn)為干預(yù)持續(xù)，車輛減速更明顯。通常情況下，低附著路面上由于側(cè)向附著力比較低，車輛不會(huì)產(chǎn)生很大的Ay所以RMI功能不會(huì)激活。在高附著路面上，RMI激活后主要基于橫向加速度、橫向加速度變化率以及車速等計(jì)算輪端的目標(biāo)制動(dòng)力矩Mb，通過增大縱向附著力Fx來(lái)達(dá)到減小側(cè)向附著力Fy，從而達(dá)到抑制橫向加速度Ay，減小車輛側(cè)翻的風(fēng)險(xiǎn)。

5? ? 橫擺與側(cè)翻穩(wěn)定性控制存在的問題以及工程項(xiàng)目中的標(biāo)定思路

根據(jù)橫擺與側(cè)翻穩(wěn)定性的控制原理，工程項(xiàng)目實(shí)踐中經(jīng)常出現(xiàn)橫擺控制與RMI同時(shí)激活的情況，這時(shí)候可能如果將兩者計(jì)算的干預(yù)量直接輸出必然會(huì)存在制動(dòng)耦合沖突，所以在將制動(dòng)請(qǐng)求輸出到液壓?jiǎn)卧獔?zhí)行之前需要對(duì)兩者進(jìn)行仲裁。當(dāng)前博世ESP? 9.3的內(nèi)部邏輯允許在RMI和橫擺穩(wěn)定性控制兩者的制動(dòng)干預(yù)請(qǐng)求中取較大值，即當(dāng)橫擺穩(wěn)定性控制的過度轉(zhuǎn)向或不足轉(zhuǎn)向與RMI同時(shí)激活時(shí)，系統(tǒng)將當(dāng)前時(shí)刻兩個(gè)功能對(duì)同一制動(dòng)輪缸計(jì)算出來(lái)的目標(biāo)制動(dòng)干預(yù)量的大值發(fā)送給液壓?jiǎn)卧獔?zhí)行。另外，還可以選擇RMI的目標(biāo)制動(dòng)干預(yù)量?jī)?yōu)先的方式，即在RMI激活時(shí)，盡管橫擺穩(wěn)定性控制的過度轉(zhuǎn)向或不足轉(zhuǎn)向激活，系統(tǒng)仍只取用RMI的目標(biāo)制動(dòng)干預(yù)量，并發(fā)送給液壓?jiǎn)卧獔?zhí)行。

實(shí)際ESC系統(tǒng)試驗(yàn)標(biāo)定過程中，不僅需要在低附著路面上設(shè)定橫擺穩(wěn)定性控制的過度轉(zhuǎn)向和不足轉(zhuǎn)向的激活與退出門限、制動(dòng)干預(yù)量，高附著路面上同樣需要設(shè)定門限和制動(dòng)干預(yù)量。盡管側(cè)翻穩(wěn)定性控制在低附著路面上不滿足激活條件，但高附著路面上如何平衡設(shè)定的門限和制動(dòng)干預(yù)量與橫擺穩(wěn)定性控制尤其是過度轉(zhuǎn)向干預(yù)的時(shí)機(jī)和干預(yù)量顯得尤為重要。若采用RMI和橫擺穩(wěn)定性控制兩者取較大值的控制方式，就需要平衡橫擺控制的門限值與RMI控制的干預(yù)時(shí)機(jī)、狀態(tài)機(jī)切換，同時(shí)還要平衡橫擺控制中PID計(jì)算出的制動(dòng)干預(yù)量與RMI在每個(gè)狀態(tài)機(jī)下對(duì)應(yīng)輸出的制動(dòng)干預(yù)量，既要考慮車輛穩(wěn)定性，還要考慮制動(dòng)干預(yù)的平順性與舒適性。若采用RMI的目標(biāo)制動(dòng)干預(yù)量?jī)?yōu)先的控制方式，就需要對(duì)RMI的干預(yù)時(shí)機(jī)、狀態(tài)機(jī)切換以及目標(biāo)制動(dòng)干預(yù)量進(jìn)行精細(xì)化標(biāo)定調(diào)試，以滿足各種工況下僅靠RMI干預(yù)即可保證車輛的穩(wěn)定性與操縱平順性。

由于RMI的監(jiān)控條件比較多，尤其是方向盤轉(zhuǎn)角的速率和橫向加速度的變化率。針對(duì)方向盤轉(zhuǎn)角速率判斷條件，需要在不同車速下進(jìn)行恒定方向盤轉(zhuǎn)角速率的Slalom蛇形繞樁測(cè)試以及方向盤轉(zhuǎn)角速率變化的Slalom蛇形繞樁測(cè)試，來(lái)設(shè)定合適的方向盤轉(zhuǎn)角速率門限。針對(duì)橫向加速度變化率判斷條件，需要在不同車速下進(jìn)行J-Turn彎道行駛以及Double Step Steering雙階躍的轉(zhuǎn)向輸入，來(lái)設(shè)定合適的橫向加速度門限。

6? ? 結(jié)論

（1）通過回顧ABS和ESP?的發(fā)展歷程總結(jié)出汽車工程技術(shù)創(chuàng)新固然十分重要，但如何將新技術(shù)新產(chǎn)品應(yīng)用到廉價(jià)的普通車型上，讓更多國(guó)家和地區(qū)的人們享用到更安全的汽車。這不僅需要企業(yè)的責(zé)任和擔(dān)當(dāng)，更需要全行業(yè)的共識(shí)，而法規(guī)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)就是最好的驅(qū)動(dòng)力。從第一件ESC產(chǎn)品的中國(guó)本土化生產(chǎn)，歷經(jīng)15年的發(fā)展，目前ESC已經(jīng)成為中國(guó)市場(chǎng)絕大多數(shù)乘用車的標(biāo)配，守護(hù)著每一位駕乘人員的安全。

（2）當(dāng)前市場(chǎng)上成熟的ESC產(chǎn)品均分別有橫擺與側(cè)翻穩(wěn)定性兩種控制邏輯，如BOSCH公司的車輛動(dòng)態(tài)控制 （Vehicle Dynamic Control， VDC） 即基于車輛橫擺的控制，防側(cè)翻控制RMI即基于車輛橫向加速度的控制;ZF-TRW公司的主動(dòng)橫擺控制 （Active Yaw Control， AYC） 也是基于車輛橫擺的控制，主動(dòng)側(cè)傾控制（Active Roll Control， ARC） 即基于車輛側(cè)傾的控制。

（3）簡(jiǎn)單介紹了汽車橫擺與側(cè)翻穩(wěn)定性的控制原理，分析了兩者的異同點(diǎn)，總結(jié)了在兩者同時(shí)激活時(shí)如何選擇制動(dòng)干預(yù)量的輸出，以及在工程項(xiàng)目實(shí)踐中如何更好的利用ESC系統(tǒng)的控制邏輯，靈活恰當(dāng)?shù)卦O(shè)定橫擺穩(wěn)定性控制的激活門限值以及側(cè)翻穩(wěn)定性控制的介入時(shí)機(jī)和狀態(tài)機(jī)切換，使得車輛在保證穩(wěn)定性的同時(shí)兼?zhèn)涓玫霓D(zhuǎn)向操縱性和駕駛舒適性。

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