汽车电子稳定性控制系统现状及标准分析

10.16638/ki.1671-7988.2018.12.040

汽车电子稳定性控制系统现状及标准分析

赵永刚1，吕彪2

（1.重庆车辆检测研究院有限公司，重庆401122；2.上海万象汽车制造有限公司，上海201611）

摘要：汽车电子稳定性控制（Electronic Stability Control，简称ESC）系统通过调节车辆行驶和制动过程中牵引力和制动力分配，能有效提高车辆行驶及制动过程中的安全性能。文章介绍了ESC系统的组成、工作原理、国内外研究现状以及国内外标准法规现状，并对国内外标准法规进行了分析比较。

关键词：ESC系统；现状；标准

中图分类号：U461.99 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2018)12-113-03

Standardized On-Road Test of City bus

Zhao Yonggang1, Lu Biao2

（1.Chongqing Vehicle Test ＆Research Institute Co., Ltd, Chongqing 401122; 2.Shanghai vientiane automobile

manufacturing Co., Ltd, Shanghai 201611）

Abstract: Electronic stability control system by adjusting the vehicle traction and braking force of during driving and braking, can effectively improve the safety performance in the process of vehicle driving and braking. This paper intro -duces composition of ESC system, working principle, research status domestic and foreign , situation of domestic and foreign standards research, and analyzes and compares domestic and foreign standards of status quo.

Keywords: Electronic Stability Control system; Standard; The status quo

CLC NO.: U461.99 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2018)12-113-03

前言

车辆操纵稳定性是汽车安全领域的长期研究课题，随着汽车底盘系统的逐渐电子化和智能化，针对车辆操纵稳定性的汽车电子稳定性控制（Electronic Stability Control,简称ESC）系统已经成为该领域的热点研究课题之一。国内对ESC系统的研究起步较晚，特别是重型车的ESC系统的研究尚处于理论分析阶段，目前还没有相对成熟的重型车ESC 系统测试方法标准发布。开展汽车电子稳定性控制系统现状及标准体现的分析，有助于推进我国现有车辆ESC系统的装车调试，对提升汽车安全技术水平意义重大。1 ESC系统介绍

美国国家公路交通安全管理局于2007年对ESC系统进行了标准化的定义，规定ESC必须具备以下特征：1）通过对单个车轮进行制动力调来产生一个横摆力矩，从而增强汽车的方向稳定性；2）由计算机控制，通过闭环控制算法来限制汽车的转向；3）具备测量汽车横摆角速度以及估算汽车质心侧偏角的方法；4）具备监测驾驶员转向输入的方法；5）具有控制算法来确定是否有改变发动机输出扭矩的需要，并且有相应的方法来实现输出转矩的调节，帮助驾驶员保持对汽车的控制。为了实现ESC系统的上述功能，ESC系统应用了先进的传感器、电子控制单元、执行器等有关技术。图1展示了ESC系统的组成。

在具体的工作过程中，ESC系统经过传感器信息处理和

作者简介：赵永刚（1984-），男，硕士，就职于重庆车辆检测研究

院有限公司，从事汽车测试技术与研究。

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汽车实用技术

114 运算算法分析，根据驾驶员的操作定义期望的运动状态，与此同时对汽车的实际运动状态进行测量和估算。一旦驾驶员期望的运动状态与实际运动状态之间的差值超过给定的门限值时，ESC 系统按照一定的控制规则调节车轮上的纵向力大小，通过直接调节车轮纵向力大小以及间接影响车轮横向力来控制汽车的横摆运动，由此产生的横摆力矩帮助驾驶员控制汽车使其实际运动状态跟踪驾驶员期望的运动状态，使汽车具有良好的操纵性和方向稳定性的主动安全控制系统。

图1 ESC 系统组成

2 ESC 系统研究现状

ESC 系统是对汽车动态车身稳定控制系统的一个通用标准名称，其控制参数已经远远超出了车轮制动力的控制。虽然各大汽车公司所推出产品的功能类似，但由于各自产品特点（控制参数、控制策略）的不同，其叫法也不尽相同，宝马公司命名为DSC （ Dynamic Stability Control ）、雪佛莱公司命名为AH （Active Handling ）、本田公司命名为VSA （Vehicle Stability Assist ）、丰田公司命名为VSC （Vehicle Stability Control ）。 2.1 ESC 系统国外研究现状

关于ESC 系统国外的研究，政府层面，美国高速公路交通安全局率先于2007年颁布了全球第一部关ESC 的汽车安全法规标准FMVSS126，并其对ESC 系统做了明确的定义和要求。要求ESC 必须在汽车运行的各种状况下，无论是汽车加速，恒速还是制动减速时都要正常运行。并且规定从 2011年9月1日起，美国市场上销售的所有载荷低于4,536 kg （10,000磅）的汽车必须装备ESC 系统。随后，联合国欧洲经济委员会(UN/ECE )于2009年11月11日在乘用车制动标准ECE 13H 中添加了有关ESC 系统的标准法规，要求自20l1年l1月1日起所有缔约国将对没有安装ESC 系统和未达到ECE 13H 附件9对ESC 系统要求的车辆不能给予合格认证；澳大利亚、加拿大、日本和巴西也陆续推出了针对 ESC 强制安装的法规。近年来欧美发达国家应用PID 控制、模糊控制、自适应控制、最优控制、预测控制、滑膜控制等策略，

开发了大量的试验设备及程序，而且制定了更为丰富的试验项目，不仅包括常见的正弦扫描试验、转向作用力试验、转向负荷试验，而且还包括人工操作和转向机器人操作之间的对比、转向刹车综合试验等专项试验项目，而且其测试参量更为丰富，评价指标更为综合化。 2.2 ESC 系统国内研究现状

受一系列因素的制约和影响，国内对ESC 系统的研究起步较晚，目前仍处于理论研究阶段，还没有商业化成品出现。但是，随着ESC 系统在国外的逐步普及、国外相关技术与产品的引入，国内相关科研机构、生产企业及高校对ESC 系统的开发、ESC 系统的装车匹配及ESC 系统的测试与评价已成为重点关注的普遍问题问题。吉林大学郭孔辉等人多年来对ESC 系统开展了高品质汽车动力学建模、电子稳定性控制策略及仿真、电子稳定性控制实车试验、底盘集成控制策略及仿真、底盘集成控制硬件在环试验等方面一系列工作。中国汽车技术中心归纳分析了国外ESC 系统的整车测试评价方

法，介绍了进行测试的监控参数和设备；随后针对高附着系数路面实验提出了基于车辆质心侧偏角的测试评价方法，并使用30款不同车型进行验证试验，说明了现有测试评价系统参数有待更新。随后，该中心还对冰雪道路的ESC 系统试验评价方法进行了研究。重汽集团对ESC 系统在重型车上的适应性进行了实验分析，并对不同测试循环进行对比。此外，清华大学、同济大学、吉林大学等高校均对ESC 系统进行了理论分析和研究。

2.3 ESC 系统标准法规现状

ESC 系统国外主流的测试标准法规以美标和欧标为代表，目前美国和欧洲在轻型车和重型车领域都有较为完善的测试标准和法规，测试方法也不尽相同。国内目前只在轻型车领域有国家推荐性测试标准发布，该标准修改采用欧标而来，在重型车领域还处于理论研究阶段，没有相关测试标准形成。

3 国外相关标准现状

美国高速公路交通安全局于2007年3月定版和颁布了全球第一部有关ESC 的汽车安全法规标准——美国联邦机动车安全标准：FMVSS 126《汽车电子稳定控制系统》。随后，联合国欧洲经济委员会等单位也推出了ESC 系统的法规，2009年ECE R13H 《乘用车制动系统技术要求及试验方法》第二次修订中将ESC 系统纳入附录9；2011年ECE R13H 《关于就制动方面批准M 类、N 类和O 类车辆的统一规定》的第7次修订中将装备ESC 系统的特殊要求纳入附录21。2012年5月，为提高重型车辆的安全性能，减少安全事故，美国高速公路交通安全局发布FMVSS 136《重型车汽车电子稳定控制系统》，对重型车ESC 系统的装配也提出了相关要求。