某多用途乘用車ESC性能道路試驗(yàn)研究

周永亮 唐勝五 曾智欽

摘要：ESC系統(tǒng)作為多用途乘用車不可或缺的組成部分，對(duì)于提升多用途乘用車的安全系數(shù)具有重要作用。本文以某多用途乘用車為例進(jìn)行道路試驗(yàn)，對(duì)其ESC系統(tǒng)性能進(jìn)行分析，希望可以起到一定借鑒意義。

關(guān)鍵詞：ESC;性能;乘用車;道路

前言

ESC系統(tǒng)即電子穩(wěn)定系統(tǒng)，屬于車輛新型的安全系統(tǒng)組成部分，屬于TCS（牽引力控制系統(tǒng)）、ABS（防抱死制動(dòng)系統(tǒng)）等功能的延伸，通過(guò)該系統(tǒng)的使用可以提升乘用車控制質(zhì)量，有效提升乘用車在特殊工況下的可轉(zhuǎn)向性、側(cè)向穩(wěn)定性。ESC系統(tǒng)性能參數(shù)包括方向盤轉(zhuǎn)向角、側(cè)向位移、橫擺角速度等。

一、ESC系統(tǒng)特征、結(jié)構(gòu)、原理

1.1 ESC系統(tǒng)特征

ESC系統(tǒng)應(yīng)用于多用途乘用車中可以提升車輛運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控水平，根據(jù)實(shí)際車輛行駛時(shí)的需要，調(diào)節(jié)制動(dòng)力矩與動(dòng)力系統(tǒng)扭矩，從而達(dá)到調(diào)整橫擺力矩的目的，提升車輛安全性能。一般多用途乘用車的ESC系統(tǒng)具有以下特征：（1）可避免轉(zhuǎn)向不足或者轉(zhuǎn)向過(guò)度。乘用車在實(shí)際運(yùn)行中可以通過(guò)該系統(tǒng)，對(duì)實(shí)際車輛行駛情況與駕駛員意愿進(jìn)行比對(duì)評(píng)估，通過(guò)相應(yīng)的計(jì)算機(jī)閉環(huán)控制，對(duì)車輛的姿態(tài)進(jìn)行控制，確保轉(zhuǎn)向適宜。（2）ESC系統(tǒng)可以直接測(cè)定乘用車的橫擺角速度，并且根據(jù)測(cè)量結(jié)果估算出側(cè)滑量。（3）實(shí)現(xiàn)單獨(dú)控制制動(dòng)力矩，利用ESC系統(tǒng)可以在比對(duì)駕駛員意愿與實(shí)際車輛行駛狀況的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)乘用車的任意一個(gè)制動(dòng)力矩（車輪）進(jìn)行控制，促進(jìn)車輛橫擺力矩產(chǎn)生，提升車輛穩(wěn)定性[1]。（4）在乘用車行駛?cè)贪l(fā)揮相應(yīng)的控制作用，ESC系統(tǒng)可以在乘用車制動(dòng)、加速、滑行時(shí)發(fā)揮作用，倒車除外。（5）ESC功能可以在TCS、ABS等功能工作時(shí)同步運(yùn)行控制。

1.2 ESC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

ESC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具體組成部分包括傳感器、執(zhí)行器、ECU（控制單元）三部分。其中傳感器部分包括輪速傳感器（4個(gè)）、橫向加速度傳感器、橫擺角速度傳感器、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、主缸壓力傳感器，主要負(fù)責(zé)將乘用車行駛過(guò)程中相關(guān)系統(tǒng)運(yùn)行情況采集并傳送給ECU。ECU負(fù)責(zé)車輛狀態(tài)控制，對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)及動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行控制[2]。執(zhí)行器一般由制動(dòng)器、管路、真空助力器、調(diào)節(jié)器（液壓）組成，屬于重要的傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)該部分與ECU聯(lián)動(dòng)可以有效控制各車輪制動(dòng)力。

1.3 ESC系統(tǒng)原理

ESC系統(tǒng)運(yùn)行的主要原理為，根據(jù)名義狀態(tài)與實(shí)際狀態(tài)的模型對(duì)比，調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)與制動(dòng)力力矩，改變車輛胎側(cè)向與縱向附著力的分配，從而達(dá)到橫擺力矩改變的目的。系統(tǒng)對(duì)來(lái)自各傳感器（主缸壓力、方向盤轉(zhuǎn)角、輪速）的相關(guān)位置進(jìn)行分析，判斷駕駛員此時(shí)的真正駕駛意圖，從名義上判斷車輛當(dāng)前運(yùn)行情況，之后根據(jù)橫向加速度與橫擺角速度相對(duì)應(yīng)的傳感器數(shù)據(jù)分析車輛實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)[3]。

二、ESC系統(tǒng)性能道路試驗(yàn)

2.1多用車及道路試驗(yàn)設(shè)定

選擇某品牌多用途乘用車，車輛的具體參數(shù)如下：ESC系統(tǒng)450、690mm（空載質(zhì)心位置）、240kPa（輪胎氣壓）、225/55 R17 97V（輪胎型號(hào)）、麥弗遜+多連桿式（懸架結(jié)構(gòu)）、200km/h（最大設(shè)計(jì)車速）、1570mm/1579mm（輪距）、2837mm（軸距）、690kg/1610，920kg（整車整備軸荷及質(zhì)量）、1030kg/2162，1 105kg（整車最大軸荷及總質(zhì)量單位）、2（軸數(shù)）。按照GB/T 30677-2014（《輕型汽車電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)性能要求及試驗(yàn)方法》）對(duì)該車輛進(jìn)行道路試驗(yàn)。測(cè)驗(yàn)選擇RT3100陀螺儀與SR60駕駛轉(zhuǎn)向機(jī)器人進(jìn)行測(cè)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中首先慢增量轉(zhuǎn)向測(cè)試一共轉(zhuǎn)向六次，采用線性回歸分析慢增量的A值，控制A值平均值（絕對(duì)值）為34.2°，車速控制在80±2km/h進(jìn)行停滯（正弦）試驗(yàn)，分別從右左兩個(gè)方向進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，從1.5A方向盤幅值以1.5A的方向盤逐漸增加到270°記錄相應(yīng)的參數(shù)變量。

2.2 ESC系統(tǒng)性能道路試驗(yàn)結(jié)果

正弦右向停滯實(shí)驗(yàn)結(jié)果，81.20km/h車速，1.5A=51.3°方向盤轉(zhuǎn)角，-11.33°/s橫擺角速度峰值，無(wú)側(cè)向位移;3.0A=102.6°方向盤轉(zhuǎn)角，-17.78°/s橫擺角速度峰值，無(wú)側(cè)向位移;4.5A=153.8°方向盤轉(zhuǎn)角，-40.81°/s橫擺角速度峰值，無(wú)側(cè)向位移;6A=205.2°方向盤轉(zhuǎn)角，-52.92°/s橫擺角速度峰值，-2.94m側(cè)向位移;270°方向盤轉(zhuǎn)角，-63.59°/s橫擺角速度峰值，3.00m側(cè)向位移。

正弦左向停滯實(shí)驗(yàn)結(jié)果，81.20km/h車速，1.5A=51.3°方向盤轉(zhuǎn)角，11.53°/s橫擺角速度峰值，無(wú)側(cè)向位移;3.0A=102.6°方向盤轉(zhuǎn)角，21.11°/s橫擺角速度峰值，無(wú)側(cè)向位移;4.5A=153.8°方向盤轉(zhuǎn)角，40.544°/s橫擺角速度峰值，無(wú)側(cè)向位移;6A=205.2°方向盤轉(zhuǎn)角，55.55°/s橫擺角速度峰值，-2.97m側(cè)向位移;270°方向盤轉(zhuǎn)角，61.93°/s橫擺角速度峰值，-3.00m側(cè)向位移。

參數(shù)變量測(cè)試結(jié)果如下圖1。

2.3測(cè)試結(jié)果分析

經(jīng)過(guò)對(duì)該多用途乘用車ESC系統(tǒng)性能道路試驗(yàn)，從右向正弦與左向正弦及圖1可知，該車的最大方向盤270°時(shí)，會(huì)出現(xiàn)短暫停滯之后橫擺角速度峰值來(lái)臨，隨著調(diào)整方向盤的回轉(zhuǎn)變化，橫擺角速度出現(xiàn)穩(wěn)態(tài)回歸，需要調(diào)整超調(diào)量十分小，表明該車的穩(wěn)定性比較好，安全性比較高。通過(guò)停滯實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可知該車輛符合高附著路面相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在實(shí)際生產(chǎn)中，可以對(duì)多用途乘用車ESC性能道路試驗(yàn)，全面分析其系統(tǒng)的性能，有效提升系統(tǒng)質(zhì)量，促進(jìn)多用途乘用車的發(fā)展與改進(jìn)。相關(guān)研究者可以利用道路試驗(yàn)從ESC系統(tǒng)各性能具體角度出發(fā)，優(yōu)化乘用車穩(wěn)定性控制系統(tǒng)，促進(jìn)車輛質(zhì)量提升。

參考文獻(xiàn)

[1]牛成勇， 徐建勛， 游國(guó)平. 國(guó)產(chǎn)SUV電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)性能測(cè)試研究[J]. 山東理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版， 2019， 33（02）：55-59.

[2]孫瓊， 王光飛， 孫召健. 乘用車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法研究[J]. 客車技術(shù)， 2018（4）：32-34.