基于驾乘评价的汽车电子稳定控制系统测评方法研究

唐忠柱 冉智文 邹波 杨波 彭小波

摘 要：本文基于驾乘评价，参考国家标准《GB/T 30677-2014轻型汽车电子稳定性控制系统性能要求及试验方法》对大量市场主流车型进行ESC性能测试，总结30款市场新车型性能指标数据结果、发掘数据关联规律，提出基于横摆角速度的ESC性能客观判定参数，同时从ESC主客观差异问题出发，通过车辆运动学参数对比分析车型性能差异性的原因，在FMVSS126、GB/T 30677-2014、C-CDRE等评价基础上，提出以主客观结合的评价方法建议。

关键词：ESC 试验评价方法 差异性分析

Abstract：Based on driving and riding evaluation， this paper conducts ESC performance tests on a large number of mainstream models in the market with reference to the national standard "GB/T 30677-2014 Performance Requirements and Test Methods for Electronic Stability Control Systems for Light Vehicles"， and summarizes the performance index data of 30 new models in the market. The data correlation law was explored， and the objective judgment parameters of ESC performance based on yaw rate were proposed. At the same time， starting from the subjective and objective differences of ESC， the reasons for the differences in vehicle performance were compared and analyzed by vehicle kinematic parameters. In FMVSS126， GB/T 30677- 2014， C-CDRE and other evaluations， and a combination of subjective and objective evaluation methods were put forward.

Key words：ESC， test evaluation method， variance analysis

1 引言

汽車安全作为汽车技术中最为重要的部分，越来越受到消费者的关注，车辆电子稳定性控制系统（以下简称ESC）是当下重要的主动安全配置，据美国公路安保学会统计，装有ESC的车辆能够有效减少32%轿车和57%SUV事故率。

现今对于ESC性能试验及评价方法，国外有NHTSA发布的FMVSS126，国内则有《GB/T 30677-2014轻型汽车电子稳定性控制系统性能要求及试验方法》。消费者驾乘评价（以下简称C-CDRE）则是在此基础上以横摆角速度作为能否合格参与评价的保障，以质心侧偏角作为性能评价的关键指标，本文统计了C-CDRE测试的大量车辆ESC性能数据结果，发掘数据间的关联性规律，同时对比工程师对于ESC性能的主观评价结果，分析ESC性能差异性的原因并对评价方法做出合理化建议。

2 驾乘评价ESC性能测试评价方案

驾乘评价ESC性能测试评价流程如下：

保证良好的试验条件，包括试验场环境、路面、车辆状态、防翻支架等都应符合法规标准，驾乘评价测试设备包含转向机器人及数据采集系统、多通道惯导陀螺仪等。

2.1 试验方法

测试方法参考国标《GB/T 30677-2014轻型汽车电子稳定性控制系统性能要求及试验方法》，包括按规定方法进行制动器预处理、轮胎磨合、慢增量转向试验、正弦迟滞转向试验。

正弦停滞转向试验如图1所示进行初始方向盘左转、右转两组正弦停滞转向输入试验，试验初始车速为80±2km/h，同时在高档位滑行状态下开始转向操作。

2.2 评价判定标准

本文定义方向盘输入结束后1s对应的横摆角速度与同一循环测试循环停滞时期峰值横摆角速度的比值以Ψ1表示，方向盘输入结束后1.75s对应的横摆角速度与同一循环测试循环停滞时期峰值横摆角速度的比值以Ψ2表示，质心侧偏角以β表示。

①为了保证车辆ESC控制时的侧向稳定性，装配ESC系统的试验车辆应满足以下条件：Ψ1≤35%，Ψ2≤20%。

②通过ESC将质心侧偏角控制在某一特征范围内，保证列车抗侧滑、抗侧翻能力的同时，使车辆保持通过转向盘调整横摆力矩的能力，来保证车辆方向控制性能，因此，取整个试验过程的最大质心侧偏角β作为ESC方向控制性能评判依据，正常范围上β越小性能更优。

3 试验结果分析与发现

整理30款市场新车型试验结果统计如下：

①比值Ψ1存在较大差别，最小样本值为0.75%，最大样本值为7.87%，但都远远小于35%的限定值。

②比值Ψ2处在一个比较低的水平，最小样本值0.71%，最大样本值4.79%，数据远远低于20%的限定值。

③质心侧偏角β作为衡量ESC抗侧滑及方向性能最为关键的一个指标，各车之间质心侧偏角差异化明显，最小样本值3.7，最大样本值20.27，轿车及SUV的平均值分别为8.77、10.29，轿车性能相对要优于SUV。

综合以上统计结果，可以看出横摆角速度限定比值不管是Ψ1还是Ψ2都较为宽松;同时如图2所示，质心侧偏角与横摆角速度比值Ψ1存在较为明显的关联性。

为此，选取某台质心侧偏角大于15°和某台质心侧偏角小于5°的车型进行整个试验过程横摆角速度比值Ψ1对比，如图3中可以看出整个正弦停滞试验过程中，随着方向盘转角输入逐渐增大，β>15°的車型横摆角速度比值Ψ1一直较β<5°车型大，这反映车型ESC在稳定性控制方面有所欠缺的话，侧滑、方向性控制性能方面会更加不足。

根据统计结果，横摆角速度比值Ψ1大于5%的车型，最大质心侧偏角基本大于12°，根据车辆动力学理论，如需保持方向盘对横摆力矩的调整能力，质心侧偏角不应超过12°，因此，建议可将方向盘输入结束后1s对应的横摆角速度比值5%设定为一个衡量ESC性能优劣的参考数值，而不单单仅以一个较大的35%的值作为判定ESC是否合格的保障。

4 ESC性能差异性问题研究

研究过程中发现客观数据反映出的ESC性能与项目组主观评价的ESC性能有较大差异，为此我们选取一款最大质心侧偏角为20.27°（后续简称A车）和一款最大质心侧偏角为4.28°（后续简称B车）做对比分析。

A车质心侧偏角不管是最大值还是收敛状况相对B车都不太理想，但在主观操控方面，不管是弯道行驶还是移线变道得出的结论中ESC给人的主观感受都不差，相应的B车主观评价的结果则不够理想。本文从侧向加速度分析为例，如图4所示，在方向盘转角输入停滞500ms阶段，侧向加速度达到峰值，A车ESC控制侧向加速度无法有效收敛减小，3.5s方向盘输入结束时侧向加速度还属于一个较大值到4.5s以后侧向加速度才趋于稳定，说明停滞阶段车辆可能有所侧滑，此是A车质心侧偏角较大的一个明显的原因;而B车侧向加速度收敛较为出色，4s左右侧向加速度已经趋于稳定。

总体从正弦停滞试验过程中车辆行驶的纵向加速度、侧向加速度、横摆角速度，速度等变化规律都不难看出A车ESC控制较为平缓但控制效果较差，给人的主观感受是有一直在介入但不粗暴，而B车ESC介入激烈但控制效果较为理想，此即为A车在ESC客观测试方面评分较B车差而在主观评价方面优于B车的一个重要原因。

5 结语

本文基于驾乘评价积累的大量车型的ESC测试数据，结合多方机构对于ESC性能的评价规则，统计了近年来30个热门车型的ESC数据指标，对于基于横摆角速度的评价方法通过率极高问题，总结发现横摆角速度比值Ψ1与质心侧偏角的关联性关系，结合车辆动力学理论，提出在Ψ1≤35%的通过性评价基础上，增加一个5%的性能优劣判定值的评价建议，同时结合ESC评价的主客观差异性，对质心侧偏角差别较大的两个车型进行了全面的运动学分析，找出差异性的原因，并提出建议以主客观结合的方式作为ESC评价方法，明确了ESC调校的性能目标。

参考文献：

[1]NHTSA. Electronic Stability Control Systems：FMVSS 126 [S].Washington：NHTSA，2007.

[2]赵永刚，吕彪，汽车电子稳定性控制系统现状及标准分析.

[3]王志军，梁东等.汽车电子稳定性控制系统（ESC）的正弦停滞试验结果的统计学分析.

作者简介

唐忠柱：（1996.4.15—），男，湖南浏阳人，汉族，本科，初级工程师。研究方向：底盘行驶性能测试与开发。