编者按:无论是ESP、ESC抑或是VSC,只是欧洲、美国、日本等不同地区和国家对汽车电子稳定性控制系统这一汽车主动安全装置的不同称谓罢了,核心技术可谓如出一辙,其在提高车辆主动安全性方面的作用不容小觑。本报记者就此技术采访了来自德国、美国和中国该领域的专家,力图使读者对电子稳定性控制系统获得较全面的了解。
德国博世有关专家:
ESP有望成所有车型选装配置
博世中国区底盘系统总经理孔有康告诉记者,2006年,ESP在欧洲的首次注册车辆装配率已达到42%,在德国,仅2006年上半年,ESP的新车装配率就达到75%。但在ESP装配率最高的欧洲,还没有相关法规规定将其作为标配。近些年,许多研究都不同程度地证实了ESP在增强道路安全方面的有效性。例如,2004年,戴·克公司宣布在德国销售的奔驰轿车标配ESP后,驾驶事故的比例下降了约42%。2005年,丰田公司对100多万起涉及人身伤害的交通事故进行分析得出,标配ESP可以有效降低35%的单车事故及50%的严重驾驶事故。
近期,诸如德国保险业联合会、英国车辆维修保险研究中心及瑞典保险公司等欧洲权威机构,开始不遗余力地呼吁,希望政府尽快出台相关强制性法令,规定将ESP作为新车的标准配置。
博世底盘控制系统执行副总裁赫伯特·海明说,虽然全球装配ESP的车辆逐年递增,但经分析发现,递增的部分大多源于各国的中级车销售,该市场的配装率已超过50%,而与中级车市场份额相近的经济型车市场,即使是提供选装配置的车型也只是凤毛麟角。赫伯特·海明认为,选择经济型轿车的多为驾驶新手,ESP对其的安全保证其实更为重要。博世的目标是推动ESP成为所有车型的选装配置。
据孔有康介绍,博世将ESP、主动转向系统、主动悬挂、主动制动和传动系统共同构建成一个网络,归入车辆动态管理系统(VDM),并针对目前市场上可见的两种转向支持系统开发了“动态转向角度控制(DSA)”和 “动态转向扭矩控制(DST)”。
DSA不仅可以主动控制车辆驾驶时方向盘的角度,还可以独立增大或减小汽车前轮转向角度。例如,当汽车快速变道时,如果车辆出现甩尾情况,系统会自动减小前轮的转向角度,进而在第一时间避免车辆打滑的影响。如果打滑的情况较为严重,ESP系统会在合适的轮子上施加制动力以稳定车辆。DST主要用于装配有电动助力转向系统(EPS)的车辆,该系统通过增加或降低EPS的作用,帮助驾驶员在危急情况下找到最佳的驾驶角度,操控车辆。
孔有康说,博世通过研究证明在复杂路况需要制动时,DSA和DST 具有重要作用。将车辆的两侧轮胎分别置于干燥和湿滑的路面时,与常规装有ESP的车辆相比,制动系统可以更快地降低车辆速度,并且使制动距离缩短10%。
孔有康介绍,博世通过将主被动安全系统和驾驶辅助系统相集成,创造出标准化的“整合主被动安全系统(CAPS)”。第一阶段的CAPS,通过雷达传感器发现危险的交通情况后,该系统会为紧急制动提供刹车辅助作用,如果驾驶员需要紧急制动,紧急制动会很快完成,这将大幅度缩短制动距离。
目前CAPS已发展到第二阶段,当车辆与前车的距离越来越短,而驾驶员尚未反应过来的情况下,系统将会通过一些主动的方式提醒驾驶员实施紧急刹车。第三阶段,CAPS的发展方向将是系统在紧急情况下自动实施制动。
美国TRW集团有关专家:
“安全集成”使该系统潜力无限
天合集团有关专家指出,2006年9月,美国联邦安全总署制定车辆安全标准草案,要求所有总重量小于或等于4.5t的车辆要将ESC(电子稳定性控制系统)作为新车标配。由此可见,美国对ESC技术的推广尤为重视。
TRW亚太区客户应用与系统工程总工程师潘定海博士介绍,ESC是由液压控制模块、电控单元和传感器三部分组成。电控单元时刻监测安装在汽车上的轮速传感器、方向盘转角传感器、横摆角速度传感器、加速度传感器、制动压力传感器等,通过对测得的传感器信息得知车辆的行驶状况,从而判断车辆在行驶、制动和加速时是否存在失去稳定性或打滑等危险。如有危险,立即对相应的车轮进行制动力矩的控制,有必要时同时控制发动机的动力输出,以避免事故的发生。例如,汽车出现在弯道上向外侧跑偏的现象,ESC可以对内侧的后轮进行适当制动力控制,在整车上产生反方向控制力矩,控制汽车跑偏。
“过去,车辆技术的开发主要集中于单个系统和部件,现今对车辆安全系统的反应能力、性能、成本等方面提出了更高要求。主被动系统集成后,其更强的安全性能在研究中不断被证明,因此TRW选择了在技术上致力于‘安全集成’的策略。”潘定海强调说,这种集成并非简单的部件汇总,必须建立在各系统技术能力达到精、深的程度,才有条件进行集成。一旦技术被整合起来,就可以对行驶环境实施全面监控,自动或辅助驾驶者采取正确的控制或防护措施。
众所周知,ESC以横向稳定控制集成了ABS和TCS,但除此之外,ESC还可以与制动助力系统中的滑移控制助力系统(SCB)、转向力矩控制系统(STC)及自适应性巡航控制系统(ACC)等系统实现一体化。
SCB将ESC和制动助力器的功能全面整合到混合动力车型和电动车的制动系统中,为可再生能源型车辆的制动系统提供一体化的稳定性和制动助力系统控制,实现最大程度的能量回收。既提高安全性、节能环保,又减少了噪声和振动,使驾驶者明显感到车辆的平顺性。
STC与ESC的结合不仅提高了在对开路面上制动时对汽车方向稳定性的辅助控制,而且可以矫正急转弯、快速换道等情况下易发生的过度转向,防止车辆侧滑失控,同时借助EPS所产生的转向力矩,纠正驾驶者方向盘错误的转向角度,并且驾驶者可以选择是让系统自行矫正,还是不受干预自己转向。集成后的STC还具备平衡车身两侧受到的风力干扰;提高拖挂车稳定性控制;克服道路不平导致的侧滑等特性。
ACC和ESC一体化,可以实现碰撞前自动紧急制动功能。ACC雷达负责探测车外物体,必要时通过ESC自动减慢车速,避免发生车祸。
潘定海说:“安全集成使得制动、转向、悬架、轮胎等系统具备了互相‘沟通’和‘协调’的能力,从而使车辆变得更加智能化。”
国内有关专家:
两年后会有突破
国内有关专家认为,政府法规政策的到位、产业化的形成使ABS在我国的装车率迅速提升。ABS市场蓬勃发展的态势,促使国内一些高校、研究机构及企业开始涉足ESP领域的研制。但是与其他汽车零部件行业众厂家蜂拥而上的情况所不同,由于ESP的技术水平更为尖端,国内真正意义上从事该项研究的机构屈指可数,而且相互间鲜有信息沟通,甚至连汽车电子行业协会都无法提供国内ESP研发的情况。
东风电子科技股份有限公司技术研发中心主任秦晓青说:“行业内对ESP的关注度不高,这方面的宣传也很少。我想做ABS的企业应该会继续研发ESP,毕竟二者的技术是相关的。但据我所知,由于技术难度和资金投入过大,有些已中途退出了。而且ESP在仿真模拟阶段还比较容易,一旦进行装车试验就完全不同了。 早些年,重汽、吉林工大、同济大学等都曾以此为课题进行研究,但进展比较缓慢,再加上电动车项目研究的火暴吸引了国家科技部更多的关注,相应减少了对ESP领域的投入。”
推动我国ABS产业化的清华大学汽车工程系副主任宋健说,继清华成功自主研发了ABS后,目前正在与武汉元丰汽车零部件有限公司合作开发ESP。他说:“ESP集成了ABS、TCS以及AYC(主动横摆控制)三个模块,其中ABS是最基础且最重要的部分。虽然我国生产ABS的企业很多,但是由于ABS对路面附着状态的实时识别以及控制技术有着严格的要求,真正掌握该技术的企业更是凤毛麟角。其实即使在国外,ABS的产品性能也参差不齐,因此ABS技术极大地制约了ESP的研究。”
秦晓青说:“就目前发展情况看,我认为ESP的作用没有ABS大,更多是一种心理作用。如在ESP性能中有突出表现的‘蛇形运动’,在行驶中出现的频率极低,如果驾驶员的水平不高,即使配装了ESP,其作用也难以有效发挥。”宋健则认为,ESP的安全性能在国内外的试验中都有证明,例如制动初速为100kW/h的制动试验,ESP可将制动距离控制在40m内,明显优于只装配ABS的车型。只是在ESP中,ABS模块的作用依然是最大的,而且加装了压力传感器等部件后显著地提升了ABS原有的性能。
宋健和秦晓青不约而同地透露,各自研发的ESP产品预计将在2009年推出。宋健说:“就像ABS一样,国产化后势必会压低ESP的市场价格,最终收益的是广大消费者。”但是他们也都表示,这一过程相当艰难。秦晓青说:“我认为目前最大的难度就是试验条件,试验场限制了ESP的研究。由于ESP的试验需要进行‘蛇行运动’,还有可能发生侧翻,原有ABS的试验跑道较窄,无法满足要求。此外,模型如何简化,增加实用性以及处理加速度干扰信号等也需要进一步研究。”