客车上电子稳定控制系统应用标定
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关键词:客车;电子稳定控制系统;标定过程;ESC
随着汽车工业的发展，车辆保有量迅速增长，汽车安全问题越来越引起汽车生产企业、消费者、政府的高度重视，而且主动安全控制系统越来越广泛应用。针对主动安全控制系统中的电子稳定控制系统ESC的应用要求，行业标准JT/T1094—2016《营运客车安全技术条件》第4.1.4条款中已作了规定［1］。本文对ESC的功能、控制逻辑、系统标定、下线检测进行综合论述。
1ESC概述
电子稳定控制系统ESC是英文ElectronicStabili-tyControl的缩写，实际上是一组车身稳定性控制的综合策略，可以说它是在EBS(电子制动控制系统)基础之上的一种功能性延伸，而非作为独立配置存在。该系统旨在提升车辆操控表现的同时，有效地防止车辆达到其动态极限时失控。电子稳定程序能提升车辆的安全性和操控性。本文论述的是应用在营运客车上的ESC。该种ESC实时监控车辆的行驶状态，包括车辆转向轮的转向角度、车辆横摆角速度及横向加速度，通过对从各传感器采集的车辆行驶状态信息进行分析，进而向EBS发出控制指令来调节制动力和发动机扭矩，以改变车辆横摆力矩，使车辆维持动态平衡。
1.1ESC功能
该种ESC是在EBS基础上增加ESC模块和转向角度传感器，从而在EBS的基础功能上增加防侧翻功能和方向控制功能［2］。1)防侧翻功能。车辆在紧急避障或转弯的过程中其横向加速度非常大。当超过物理极限后，会造成车辆侧翻。对装有ESC的车辆，其ESC模块实时检测车辆当前的横向加速度。当检测到横向加速度超过设定的门限时，通过CAN总线及ESC模块使车辆自动实施减速或制动控制，避免车辆侧翻［3－4］。结合ESC模块提供的车辆实际横向加速度和横向加速度内部限值，EBS的控制单元对发动机扭矩限制和制动控制是同时进行。转向不足时，ESC的防侧翻控制逻辑如图1所示。2)方向控制功能。ESC模块通过对横摆角速度传感器和转向角度传感器实时采集到的信息进行分析，对相关车轮实施制动，控制车辆在转弯过程中的转向不足或转向过度，帮助车辆克服偏离理想行驶轨迹的倾向，保证车辆按照驾驶员的要求行驶。横摆角速度传感器用于监检汽车行驶过程中所产生的垂直轴线运动情况，从而判断汽车是否出现打滑。转向角度传感器对车辆行驶过程中的方向盘旋转角度进行检测，从而准确判断该车辆是否在既定线路中行驶［5－6］。EBS的控制单元会对ESC模块的横向加速度、横摆角加速度和转角的传感器实时采集的信息进行合并分析，来判断是否是转向不足或转向过度。无论是转向不足或转向过度，EBS都是通过控制发动机限扭及对相关车轮实施制动来纠正。ESC的方向控制逻辑如图2所示。3)ESC的运行特点。当车辆处于极不稳定的情况时，ESC的功能自动起作用。在正常行驶条件下，ESC系统不起作用［7］。ESC是EBS基础上的功能性延伸，非车辆的独立配置。当车辆的不稳定性超出其物理极限时，ESC也无法控制车辆的稳定。ESC工作时，制动踏板或其他相应系统会有噪声或振动，这是因为相应系统中的压力变化造成的［8］。
1.2ESC模块组成
ESC模块硬件包括ESC控制模块和转向角度传感器。其中ESC控制模块中含有转向角度传感器和横向加速度传感器，ESC的重要信息都是由这些传感器采集，所以其产品及安装都必须符合要求的技术条件。ESC控制模块必须安装在以车辆质心为中心的1m×1m×1m范围内［9］。转向角度传感器为ESC系统获得转向轮的转向角度，转向角度传感器必须安装在驾驶室内的转向柱上，提供方向盘绝对角度(位置)的测量值。这包括通过校准可以实现辨识方向盘零位(中心位置)的能力。必须保证转向角度传感器与周边相邻件保持3mm间距，不能出现运动干涉。此传感器将转向轮转动角度转换成数字信息通过CAN线实时传输，电子控制单元(ECU)采集这些信息，并计算出驾驶员所要求的方向角［10］电气连接示意图如图所示。
2ESC系统在客车上的应用标定
ESC系统硬件按要求安装好后，其程序部分还需要进行标定。程序标定涉及到的参数有:车辆总质量、长、宽、高、轴荷、前/后轮轮距、轴距、悬架型式、桥的型式、装传感器的桥、齿圈齿数、制动摩擦片面积、响应压力、制动气室规格、车轮静/动态直径、车轮规格、发动机、变速器、缓速器、驱动桥、转向系统、AEBS自动紧急制动系统等。由整车厂提供以上相关数据，由EBS+ESC厂家提供通过试验场检验的参数文件，用于刷写ECU的程序。
2.1标定参数文件写入
此工作通过EBS+ESC厂家提供的适配仪和诊断线进行，流程如下:1)将ECU程序输入EBS+ESC控制器中，相同整车参数的车辆可以使用相同的ECU程序。2)标定ESC转向传感器。转向角传感器安装在转向系统上后，必须对转向角度传感器进行零位置标定。3)自学习过程。车辆以20km/h直线行驶至少250m，行驶路面必须平坦，也可在多个带弯道短程路段上行驶，以180°的方向盘角度和25km/h的车速向左和向右转弯。车辆停止行驶后关闭点火开关，等待10s后重新打开点火开关，以保存标定值。
2.2下线检测
下线检测是检查参数设置以及关于ESC系统接线、信号和组件布置的功能测试。在进行下线检测前，先保证以下条件:电瓶电压≥24V;应与继电器、保险丝等电气元件匹配;ECU的型号应正确;轮速传感器与齿圈的距离≤0.2mm;电气接头的固定和连接应正确;管路连接应正确，无漏气现象。按以下步骤进行:第一步:下线检测设备准备。设备包括诊断适配仪及诊断软件、诊断线及诊断接头、数据线、电脑。转鼓试验台架用于检测轮速传感器、ABS电磁阀等元件。ABS电磁阀检查时，开启转鼓，点击检测页面“OK”按钮，系统自动检测，页面显示合格后，关闭转鼓。压力表连接在制动气室上，用于检测ABS电磁阀、后桥模块等元件。第二步:启动诊断软件。连接好诊断适配仪后，上电。第三步:系统安装检查。在车辆静止时，检查电器元件工作是否正常。如果发现电器元件工作不正常，必须检修正常后再进行。然后释放驻车制动，将后轴置于转鼓台架上;开启转鼓，系统自动检测。检测完毕后，系统显示工作正常，关闭转鼓。
3结束语
电子稳定控制系统ESC在客车上应用，是客车主动安全措施方面的重大突破。该系统通过对车辆各个功能实时监控，保证车辆不跑偏、不甩尾、不侧翻，从而有效保证了客车的行驶安全。如果说ABS/ASR控制系统是车辆安全性的初级阶段，那么EBS/ESC等控制系统就是车辆安全性的中级阶段，而ACC/CWS/AEB/CAS(避撞控制系统)/BSD(盲区监测控制)等控制系统则是车辆安全性的高级阶段。
参考文献:
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［9］于洋，郭魁元，高明秋．汽车电子稳定控制系统(ESC)评价方法分析［J］．北京汽车，2012(4):22－25．
［10］李叶中．ESC系统在客车上的应用［J］．中国新技术新产品，2015(10):8－9．
作者：米燕平 李海玲 刘兆梓 高云龙 张俊国 单位：北京北方华德尼奥普兰客车股份有限公司
本文转载于《客车技术与研究》2021年第1期《电子稳定控制系统在客车上的应用标定》，如有侵权请联系本站删除。