來 飛, 夏 鈞， 劉昌仁， 曹 飛， 張儀棟

(1.重慶車輛檢測(cè)研究院 國(guó)家客車質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心， 重慶 401122; 2.重慶力帆乘用車有限公司， 重慶 401122)

汽車電子穩(wěn)定性控制(ESC)系統(tǒng)能顯著減少車輛失穩(wěn)及其引發(fā)的交通事故，在乘用車上已得到廣泛應(yīng)用。目前關(guān)于輕型汽車ESC系統(tǒng)的性能要求及測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)，歐洲和美國(guó)均早已發(fā)布并強(qiáng)制實(shí)施，我國(guó)也參照歐標(biāo)制定了相應(yīng)的推薦性標(biāo)準(zhǔn)[1]。與輕型汽車相比，重型汽車ESC試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的研究較為遲緩，原因在于相對(duì)乘用車而言，重型汽車ESC的試驗(yàn)過程更加危險(xiǎn)，此外，由于其整車質(zhì)量變動(dòng)范圍更廣，行駛條件更加惡劣，其評(píng)價(jià)指標(biāo)的提出也更加困難[2]。

但由于重型汽車事故易造成群死群傷，世界各國(guó)對(duì)重型汽車的ESC試驗(yàn)也較為重視[3-7]。目前，歐標(biāo)ECE R13附錄21提供了重型汽車ESC測(cè)試的大致試驗(yàn)方法，但并未給出相應(yīng)的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)；美標(biāo)FMVSS 136則在大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了具體的試驗(yàn)方法和性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，從2019年8月起對(duì)所有重型汽車強(qiáng)制實(shí)施[8-9]。我國(guó)JT/T 1094-2016[10]對(duì)重型營(yíng)運(yùn)客車也有相關(guān)要求，具體試驗(yàn)方法與美標(biāo) FMVSS 136基本相同。

1 ECE R13和FMVSS 136試驗(yàn)方法對(duì)比

ECE R13和FMVSS 136對(duì)重型汽車ESC系統(tǒng)在試驗(yàn)方法上的對(duì)比如表1所示。其中，ECE R13附錄21對(duì)重型汽車ESC系統(tǒng)在方向控制和側(cè)翻控制上分開考核，并有相關(guān)推薦的試驗(yàn)方法，但具體的試驗(yàn)過程并未詳細(xì)規(guī)定，僅列出了可選擇的試驗(yàn)測(cè)試方法，如在方向控制上只需選取8種方法中的1種進(jìn)行，在側(cè)翻控制上也只需選取2種方法中的1種進(jìn)行。同時(shí)ECE R13規(guī)定也可采用仿真方式進(jìn)行認(rèn)證。

FMVSS 136則對(duì)方向控制和側(cè)翻控制一并考核，主要通過具體的J-轉(zhuǎn)向試驗(yàn)來考核發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩減小性能和側(cè)傾穩(wěn)定性。值得注意的是，F(xiàn)MVSS 136中的J-轉(zhuǎn)向試驗(yàn)與ECE R13中的J-轉(zhuǎn)向試驗(yàn)有所不同，后者并沒有對(duì)可供選擇的試驗(yàn)方法進(jìn)行具體規(guī)定，如不同企業(yè)在減小圓周半徑試驗(yàn)過程中的試驗(yàn)車速、圓周半徑的選取上都可能不完全一樣。

J-轉(zhuǎn)向試驗(yàn)為FMVSS 136中規(guī)定的基礎(chǔ)試驗(yàn)，圖1為其試驗(yàn)示意圖。圖中為逆時(shí)針布置，試驗(yàn)完畢后，也要順時(shí)針布置和測(cè)試。測(cè)試路徑包括22.9 m長(zhǎng)的直線段，與半徑為45.7 m的圓弧相連接。對(duì)于貨車，車道寬為3.7 m；對(duì)于客車，直線段車道寬為3.7 m，彎道車道寬為4.3 m。試驗(yàn)起點(diǎn)位置為直線與圓弧段相切點(diǎn)，指定為0°；試驗(yàn)終點(diǎn)位置為從起點(diǎn)位置開始計(jì)算的圓弧段上120°的點(diǎn)。

表1 ECE R13 和FMVSS 136 在ESC試驗(yàn)方法上的對(duì)比

圖1 FMVSS 136 J-轉(zhuǎn)向測(cè)試示意圖

2 ECE R13和FMVSS 136性能評(píng)價(jià)對(duì)比

ECE R13對(duì)于試驗(yàn)車輛的ESC性能評(píng)價(jià)未具體規(guī)定，只是規(guī)定了ESC開啟后的性能要優(yōu)于ESC關(guān)閉后的性能，評(píng)價(jià)方法基本上為主觀評(píng)價(jià)。而 FMVSS 136則更多為客觀評(píng)價(jià)，其對(duì)車輛ESC性能指標(biāo)的評(píng)價(jià)都基于所規(guī)定的J-轉(zhuǎn)向試驗(yàn)來進(jìn)行。下面對(duì)FMVSS 136關(guān)于ESC的性能評(píng)價(jià)作具體闡述。

2.1 FMVSS 136對(duì)車輛ESC性能的總體要求

FMVSS 136對(duì)重型車ESC系統(tǒng)的性能要求主要有3點(diǎn)：參考車速確定過程中的車道保持即方向控制要求；發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩減小要求；側(cè)傾穩(wěn)定性控制即防側(cè)翻要求。

在進(jìn)行J-轉(zhuǎn)向試驗(yàn)過程中，有以下5個(gè)條件要注意核實(shí)：1) 車輪在試驗(yàn)過程中須保持在車道內(nèi)；2) 車輛經(jīng)過起始點(diǎn)后1.5 s開始計(jì)算，至車輛經(jīng)過結(jié)束點(diǎn)為止，ESC系統(tǒng)須能減小發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩10%以上，且持續(xù)時(shí)間最小為0.5 s；3)車輛經(jīng)過起始點(diǎn)后 3 s 時(shí)刻的車速不應(yīng)超過47 km/h；4)車輛經(jīng)過起始點(diǎn)后4 s時(shí)刻的車速不應(yīng)超過45 km/h；5)ESC系統(tǒng)工作并使任意行車制動(dòng)氣室(或制動(dòng)輪缸)在連續(xù)0.5 s時(shí)間內(nèi)，壓力至少達(dá)到34 kPa/172 kPa(氣壓/液壓)。

2.2 對(duì)參考車速確定試驗(yàn)中的車道保持性能要求

參考車速確定試驗(yàn)包括初始參考車速確定試驗(yàn)和參考車速確定試驗(yàn)。

1) 初始參考車速確定試驗(yàn)。測(cè)試車輛采用逐漸增加速度的方式來進(jìn)行兩類J-轉(zhuǎn)向測(cè)試。一類采用順時(shí)針轉(zhuǎn)向，另一類采用逆時(shí)針轉(zhuǎn)向。測(cè)試時(shí)的初始進(jìn)入車速采用ESC系統(tǒng)激活行車制動(dòng)前0.5 s的速度數(shù)據(jù)的平均值。初始測(cè)試時(shí)，進(jìn)入速度為32 km/h ± 1.6 km/h，然后以1.6 km/h的速度遞增直到ESC激活行車制動(dòng)或車輛偏離車道為止。ESC激活行車制動(dòng)時(shí)的車速即為初始參考車速。順時(shí)針和逆時(shí)針的初始參考車速需分別確定。在測(cè)試過程中，若在120°范圍內(nèi)車輪偏離車道，需以同樣車速重復(fù)進(jìn)行測(cè)試。如果車輪再次偏離車道，則以同樣車速進(jìn)行連續(xù)4次試驗(yàn)。具體流程見圖2。

2) 參考車速確定試驗(yàn)。采用上述確定的初始參考速度，進(jìn)行兩類J-轉(zhuǎn)向測(cè)試來確定參考速度。一類為逆時(shí)針轉(zhuǎn)向，進(jìn)行4次連續(xù)測(cè)試；另一類為順時(shí)針轉(zhuǎn)向，也進(jìn)行4次連續(xù)測(cè)試。在測(cè)試過程中，駕駛員盡量保持初始參考車速完成J-轉(zhuǎn)向測(cè)試。參考速度即為ESC激活行車制動(dòng)時(shí)的最小進(jìn)入速度，4次連續(xù)測(cè)試過程中至少有2次以同樣速度(誤差為±1.6 km/h)進(jìn)入。順時(shí)針和逆時(shí)針轉(zhuǎn)向應(yīng)分別確定。每類測(cè)試過程中，若至少2次ESC未激活行車制動(dòng)，則初始參考速度以1.6 km/h增加，然后以相同程序進(jìn)行重復(fù)測(cè)試。具體流程見圖3。

在按上述方法確定初始參考車速和參考車速時(shí)，車輛以相同車速連續(xù)4次測(cè)試過程中，從開始點(diǎn)至結(jié)束點(diǎn)(0°～120°)，車輪須至少2次不偏離車道。

圖2 初始參考車速確定試驗(yàn)流程

圖3 參考車速確定試驗(yàn)流程

2.3 對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩減小的性能要求

采用上述流程所確定的參考車速，進(jìn)行兩類J-轉(zhuǎn)向測(cè)試。一類采用連續(xù)4次的順時(shí)針轉(zhuǎn)向，另一類采用連續(xù)4次的逆時(shí)針轉(zhuǎn)向。每次試驗(yàn)過程中，一旦車輛經(jīng)過起始點(diǎn)，駕駛員將油門踏板踩到底直到車輛經(jīng)過結(jié)束點(diǎn)。在每次發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩減小測(cè)試過程中，要驗(yàn)證發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩是否滿足要求。

在進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩減小連續(xù)4次測(cè)試過程中，須至少2次能全部滿足以下要求：從車輛經(jīng)過起始點(diǎn)后的1.5 s開始計(jì)算，至車輛經(jīng)過結(jié)束點(diǎn)為止，ESC系統(tǒng)須能減小發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩的10%以上，且持續(xù)時(shí)間最小為0.5 s；從開始點(diǎn)起至結(jié)束點(diǎn)，車輪須不偏離車道。

2.4 對(duì)側(cè)傾穩(wěn)定性控制性能的要求

最大測(cè)試速度為參考速度值的1.3倍和48 km/h中的較大值。順時(shí)針和逆時(shí)針應(yīng)分別確定。對(duì)于側(cè)傾穩(wěn)定性控制的每次試驗(yàn)，車輛將以同樣的車速進(jìn)行8次連續(xù)J-轉(zhuǎn)向測(cè)試，測(cè)試車速在48 km/h與最大測(cè)試車速之間。在連續(xù)8次測(cè)試過程中，車輛以相同車速進(jìn)入，須至少6次能全部滿足以下要求:1) 從車輛經(jīng)過起始點(diǎn)后3 s時(shí)刻，車速不應(yīng)超過47 km/h；2) 從車輛經(jīng)過起始點(diǎn)后4 s時(shí)刻，車速不應(yīng)超過45 km/h；3) 從開始點(diǎn)起至結(jié)束點(diǎn)，車輪須不偏離車道；4) ESC行車制動(dòng)須處于激活狀態(tài)。

3 結(jié)束語

本文對(duì)美標(biāo)FMVSS 136和歐標(biāo)ECE R13關(guān)于重型汽車ESC的試驗(yàn)方法和性能評(píng)價(jià)進(jìn)行了對(duì)比分析，著重闡述了美標(biāo)FMVSS 136對(duì)重型汽車ESC系統(tǒng)的性能要求和試驗(yàn)流程，為我國(guó)重型汽車進(jìn)行ESC相關(guān)的認(rèn)證試驗(yàn)提供參考。

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