基于汽车电子稳定控制系统整车参数匹配

摘 要　汽车电子稳定控制系统ESC除了具有ABS和TCS的功能之外,更是一种智能的主动安全系统,它通过高度灵敏的传感器时刻监测车辆的行驶状态,并通过计算分析判定车辆行驶方向是否偏离驾驶员的操作意图,识别出危险情况,对于汽车行驶的安全性有着非常显著的提升.因此本文对汽车电子稳定控制系统ESC整车匹配的方法以及相关的法规试验进行体统研究.

关 键 词　电子稳定控制系统；ESC；整车匹配试验

中图分类号U46文献标识码A文章编号　1674-6708（2013）82-0175-02

1　汽车电子稳定控制系统工作原理

Electronic　Stability　Control（ESC）电子稳定控制系统是一个能够帮助驾驶员在紧急工况下增加车辆稳定性的一个主动安全系统.ESC根据驾驶员意图和车辆表现来判断车辆状态.当出现不稳定因素,ESC会针对每一个单独的轮子主动增压控制,并且减少发动机的扭矩来帮助减少过度转向和不足转向.ESC可以在所有路面和天气下工作,帮助侧滑和防止车辆翻滚.ESC在工作过程中需要收集的信号包括轮速传感器、方向盘转角传感器、横摆角速度传感器、侧向加速度传感器以及主缸压力传感器.

电子稳定控制系统　ESC作为最重要的主动安全性设备之一,自其诞生以来,受到了各方的密切关注.美国高速公路交通安全局（NHTSA）高度评价其为自安全带以来最伟大的安全性设备.据NHTSA估计,使用ESC将减少34％的乘用车和59％的SUV单车碰撞事故；还可以有效地预防71％的乘用车和84％的SUV翻车事故；如果所有上路的轻型车都装备ESC系统,每年将在各种类型的汽车碰撞中挽救5　300～9　600人的生命,并能够保护15.6万～23.8万人免受伤害；此外,ESC系统每年还将避免10　000人死于翻车事故.近年来ESC技术不断完善,逐渐成为汽车的标准安全装备之一.

ESC主要通过3个主要变量（实际测量的横摆角速度,通过方向盘计算的横摆角速度以及通过侧向加速度来计算的横摆角速度）来监测车辆的状态,判断车辆是否存在过度转向或者不足转向.

这里定义实际测量的横摆角速度,通过方向盘计算的横摆角速度,通过侧向加速度来计算的横摆角速度.然后根据上述所提到的通过稳定因数可以判断汽车的不足转向和过多转向.汽车电子稳定控制系统ESC根据不同的情况进行控制,以达到维持车辆稳定性的目的.

2　汽车稳定性控制系统验证试验

汽车稳定性控制系统验证试验的主要依据是《FMVSS126电子稳定控制系统》,FMVSS126指出ESC系统应满足SAE　J2564标准规定的功能.ESC通过使用和调整汽车单个轮胎的制动扭矩,加强汽车方向稳定性,从而产生正确的汽车横摆角；ESC通过计算机控制,使用闭环算法来限制汽车的过多转向和不足转向；ESC能够监测到汽车的横摆角速度并计算其侧向加速度或侧向位移；ESC能够监测驾驶员的转向输入；ESC通过计算能够确定控制要求,能够修正发动机扭矩,必要时能够帮助驾驶员保持对汽车的控制；ESC在汽车的全部速度范围内都起作用（除了车速低于15km/h或倒车）.ESC系统还应该能够在4个轮胎上分别施加制动力矩并通过某种算法实现这一功能.除了上述第6条规定的情形外,系统还应该能够在任何工况下工作,包括加速、减速（包括制动）和滑行,甚至在ABS和TCS已经工作的情况下,还能够主动工作.

汽车稳定性控制系统试验分为三个阶段,首先是试验准备阶段,主要是使制动器（ABS）和轮胎达到试验要求；其次是试验预备阶段,主要目的是得到A值（A值是汽车产生稳定的0.3　g侧向加速度时方向盘的转角）,A值用于计算试验时方向盘转角输入幅值；最后才进行正弦转角试验.

2.1试验准备工作

本测试试验在北京沙河机场进行,本试验场地宽约50m、长约2000m,水平水泥路面,干燥无积水.

2.2试验检测标准

从1.5A开始,每个转角正反方向的试验均达到以下标准：

1）横摆收敛速度：转向输入完成1s后,横摆角速度不超过峰值横摆角速度的35%；转向输入完成1.75s后,横摆角速度不超过峰值横摆角速度的20%；

2.3试验结果

3　结论

ESC电子稳定控制系统在现代汽车安全控制领域当中的作用十分重要.本文主要研究汽车电子稳定控制系统ESC整车匹配的方法和相关的法规试验.通过本文通过建立车轮滚动和附着动力学模型、车轮制动动力学模型、车辆的转向模型以及车辆转向和制动复合的动力学模型,研究了车轮的附着稳定性、车辆制动的稳定性和车辆转向的稳定性,并根据整车动态模型分析不足转向和过度转向,并如何判别不足转向和过度转向.汽车电子稳定控制系统ESC如何根据不同的情况进行控制,以达到维持车辆稳定性的目的.