一种ESC系统在M3类客车上的应用测试

2020-06-23刘栓栓

客车技术与研究 2020年3期

王卫，白玉，刘栓栓，黄伟

(北京北方华德尼奥普兰客车股份有限公司，北京 100072)

汽车网联化、安全化、智能化已成为汽车新的发展方向。电子稳定性控制(ESC)系统是现代汽车的一种智能安全系统,它可以在车辆将要失去控制时，通过ECU控制每个车轮的制动力、减少发动机扭矩输出，对车辆实施干预，从而降低车速、稳定车身姿态，有效避免车辆在超车、躲避障碍物、通过弯道等情况下因转向不足或转向过度而发生的侧翻或侧滑事故。

1 ESC系统国内外现状及相关法规标准

在国外，自1995年博世公司首次在奔驰S级轿车上安装ESC系统以来，已有越来越多的汽车厂商研制出自己的ESC系统[1]。目前国外的ESC系统基本已经集成了电子防抱死系统、牵引力控制系统等，技术及产品已经相当成熟。而在国内，商用车ESC系统供应商主要有克诺尔、威伯科等外企。尽管国内的一些高校和科研机构也在这方面做了一定的研发工作，但目前国产的ESC系统仍然处于起步阶段，还没有完全掌握自主知识产权的ESC产品可以装配到车辆上[2]。

在美国，美国公路交通安全管理局在2007年颁布FMVSS 126《汽车电子稳定控制系统》，这是全球范围内第一部关于ESC的汽车法规。又在2015年颁布FMVSS 136《重型车车辆电子稳定控制系统》[3-4]，该法规对于ESC系统性能要求及测试方法作出明确规定，要求对于最大总质量大于11 793 kg的客车，其试验方法应为J-转向试验。

在欧洲，欧洲经济委员会推出UN R13 附件21《电子稳定控制系统》标准，规定了商用车辆ESC系统的技术和试验要求，并且要求自2014年11月起，所有新生产的轻型商用车必须装备ESC系统。

随后日本、加拿大等国家也相继颁布ESC的相关法规和标准[5-6]。

在国内，首个ESC标准GB/T 30677—2014[7]是关于轻型汽车的，于2014年正式发布，2015年7月开始实施。针对营运客车，交通部于2016年12月30日发布JT/T 1094—2016《营运客车安全技术条件》[8]，自2017年4月1日开始实施,其中明确规定，对于车高大于3.7 m的营运客车和总质量不大于3 500 kg的营运客车装备电子稳定性控制系统的要求自2018年4月1日起实施；自2019年4月1日起，所有营运客车均需配备电子稳定性控制系统，并在附录A中对ESC系统的性能要求和实验方法作出规定。

2 一种ESC系统及其整车性能测试

2.1 系统的组成

对于ESC系统，威伯科(WABCO)公司有ABS+ESC和EBS+ESC两种控制型式。本文介绍EBS+ESC控制型式，主要由电子制动系统(Electronic Braking System 简称EBS)、方向盘转角传感器和ESC模块3部分组成。

其中EBS由中央ECU、桥控模块、ABS电磁阀、制动信号传输器、比例继动阀、后桥备压阀等零部件组成。制动过程中，制动信号传输器将获得的制动减速度输入中央ECU,中央ECU通过内部计算出该减速度对应到各个制动气室需要的制动压力，控制前桥的比例继动阀实施制动，并通过EBS内部CAN总线控制后桥控制模块的ECU，进而控制相应元件输出制动压力进行制动。

其方向盘转角传感器可以实时获取客车方向盘的转角角度，并将数据传到中央ECU，ECU对不同情况下对应的角度数据进行记录分析，一旦超出正常范围，将对发动机输出扭矩进行限制，同时控制相关的车轮进行单独制动，矫正车身形态。

其ESC模块又对横摆角速度、横向加速度等参数进行采集，并通过CAN总线进行通讯。经过前期试验标定调试，ESC系统可得出车辆正常稳定情况下的车辆相关参数与车身安全形态的对应关系，从而可以在车身状况不稳定时及时作出相应调整，进行方向控制，防止客车发生侧翻或侧滑事故[9-10]。

2.2 整车性能测试

装备该ESC系统的某12 m长M3类客车满载，乘员座椅上按照每座 68 kg 进行配重，其他载荷均匀分布固定在行李舱中，要防止滑动。轮胎气压为额定满载气压。为了防止意外情况的发生，保障人员安全，客车还配置了防翻支架。

本试验环境温度为25 ℃、最大风速3 m/s，依据JT/T 1094—2016[8]附录 A中要求确定参考车速，并以同样车速(偏差范围为±1.6 km/h)采用J-转向试验对车辆的车道保持能力、发动机扭矩减小量、防侧翻控制能力进行测试评估，J-转向试验车道包括22.9 m的直线和半径为45.7 m、角度为120°的圆弧，直线与圆弧起止点相切[8]。

主要的 ESC 测试设备有牛津 RT 3002+RT base 基站、英国 ABD SR150 转向机器人、德维创 DEWE-501 数据采集系统。

1) 车道保持能力。车道保持能力测试结果见表1。

2) 发动机扭矩减小量。发动机扭矩减小量测试结果见表2，测试过程中发动机的实际输出转矩曲线如图1所示。

图1 发动机的实际输出转矩曲线

3) 防侧翻控制能力。防侧翻控制能力测试结果见表3，测试过程中车辆的速度变化曲线如图2所示。

表3 防侧翻控制能力标准要求及试验结果

图2 速度变化曲线

通过以上检测数据可以看出，配备该ESC系统的客车在进行J-转向试验时，在驾驶员全力加速的情况下，系统仍能够保证车道不偏离，并且能降低发动机扭矩和车辆速度，保证车身稳定，各项性能指标均能达到JT/T 1094—2016[8]中附录A的要求，能够有效降低客车在转弯、超车等情况发生时的危险[11-12]。