电子稳定控制系统(ESC)测试技术

2017-09-21 10:42:00 c-scap官方网站

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       车辆电子稳定控制系统(ESC),通过独立控制车轮制动力、发动机输出扭矩等参数,不仅能保证车辆在加速、制动等工况下的纵向行驶稳定性,而且能保证车辆在诸如超车、避障、转弯等由于横向干扰而使车辆更容易造成车辆失稳、失控的极端工况下最大限度地保证车辆的行驶稳定性。据美国国家高速公路交通安全管理局(NHTSA)2012年交通事故统计分析报告显示,安装ESC系统的能减少28%~36%的侧滑和侧翻事故;从欧洲事故原因调查(EACS)的五个国家的1674起交通数据分析显示,ESC能避免18%的伤害事故和34%的伤亡事故。因此,该技术已被诸多专家认为是继安全带之后最重要的提高汽车主动安全性的发明。

       ESC的主要功能就是保证车辆的行驶方向的稳定性和侧倾稳定性,因此,根据ESC的功能,ESC的测试方法可分为两类,一类是考核ESC对车辆方向性的控制,一类是考核ESC对车辆防侧翻性控制。例如,在欧盟ECE R13附录21中规定车辆进行认证测试时,两类测试项目应分别至少选择一项。另外,从测试评价的实施方面,也可以把ESC的测试方法分为两类,即方向盘转角控制类和车辆行驶路径控制类。前者一般固定试验车速,保证方向盘转角特性不变的情况下,逐次提高方向盘转角幅度,以提高试验强度;后者则一般在车辆行驶路径不变的情况下,逐次提高试验车速,增加试验强度,使车辆逐次接近极限状态。

转角控制类

       转角控制类ESC试验项目,常见的如转向盘脉冲输入、阶跃输入(J-转向)、“鱼钩”试验、梯形输入、调幅梯形输入、正弦输入、半正弦输入、正弦停滞、正弦调频调幅试验(Increasing Amplitude Sine)、闭合转向试验(Closing radius turn)、线性停滞试验(Ramp with Dwell)、慢增量转向、正弦扫描等试验项目,均属于方向盘转角目标控制类。由于试验时对方向盘的转角、转速控制精度极高,一般无法由驾驶员操作完成转向动作,因此,试验时需要借助高性能的转向机器人完成车辆转向动作,其优点是重复性好、定量评价,避免了驾驶员因素影响,缺点是场地和设备要求高、试验程序复杂。

路径控制类

       路径控制类ESC试验项目,由驾驶员按既定试验路径驾驶车辆,常见的试验项目有单移线试验、双移线试验(包括ISO 3888-1双移线试验、ISO 3888-2“急促避障”双移线试验、Elk“麋鹿”双移线试验、美国消费者联盟双移线试验等)、定圆试验、FMVSS 136的J-turn试验、弯道加速试验、高速弯道制动试验、弯道变道试验、转向半径减少试验等,以驾驶员的感知、习惯控制车辆行驶姿态并确定车辆的极限状态,通过在ESC开启和关闭状态下车辆行驶状态参数对比来评价ESC系统的性能。其优点是试验容易实施、对场地和设备要求相对较低,其缺点是驾驶员素质要求高、重复性差。

标准测试方法

       ECE R13《关于就制动方面批准M 类、N 类和O 类车辆的统一规定》附录21中“装备电子稳定系统车辆的特殊要求”中,仅列出了可参考的试验项目,对试验的具体实施方法、试验条件、试验评价指标未做明确说明,具体实施细节与测试项目由检测机构与企业协商确定。

       2015年10月FMVSS 136《重型车电子稳定控制系统》标准正式发布,采用的试验方法为J-转向试验,此处J-转向试验的试验路径是一个半径为150英尺(45.7m)、角度为120°的圆弧,如图1所示,评价指标为发动机扭矩和通过车速。发动机扭矩控制要求:进入圆弧后1.5s后的0.5内,发动机扭矩降低量不小于10%,且车辆必须位于车道线内。翻控制要求:进入圆弧车道后3.0s时刻,车速不超过47km/h,进入圆弧车道后4.0s时刻,车速不超过45km/h,且车辆必须保持在车道线内

图1  FMVSS136 J-转向试验


测试设备设施及车辆条件

       ESC主要测试设备为进口英国ABD SR150转向机器人、牛津RT 3002+RT base基站,德维创DEWE-501数据采集系统,如图2所示。压力传感器安装于四轮制动气室,车辆配置防翻架。测试场地要求为动态广场(直径300m,路面峰值附着系数0.92)。车辆满载,且每座椅上方加载68kg,其他载荷均布行李舱,并固定牢靠。

图2  ESC测试设备