乘用車高附回轉工況下esc控制效果的測試方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及乘用車高附回轉工況下ESC控制效果的測試方法，其步驟如下：確定測試場地，μ≥0.8，其長、寬均大于60m；在測試場地上繪制R0=15m、2R0=30m兩個同心的圓形標線；關閉ESC，固定方向盤轉角起步，使車輛沿R0標線行駛，全油門加速，直至車輛沖出2R0標線范圍，順、逆時針各3次，記錄數(shù)據(jù)；打開ESC，固定方向盤轉角起步，使車輛沿R0標線行駛，全油門加速，直至車輛在2R0標線范圍內以增量小于5%的回轉軌跡持續(xù)行駛30s以上，或者沖出2R0標線范圍，順、逆時針各3次，記錄數(shù)據(jù)，對ESC的控制效果和控制品質進行評價。本發(fā)明所述的測試方法能夠客觀反映高附回轉工況下ESC的控制效果。
【專利說明】乘用車高附回轉工況下ESC控制效果的測試方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)，具體涉及一種乘用車高附回轉工況下ESC控制效果的測試方法。
【背景技術】
[0002]汽車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)(ESC)的測試評價法規(guī)是進行ESC性能測試和評價的重要依據(jù)，目前關于ESC公認的客觀測試評價法規(guī)只有美國聯(lián)邦汽車安全標準FMVSS126法規(guī)(下面簡稱126法規(guī))一項，用于評價汽車在一種確定工況的瞬態(tài)轉向輸入下ESC的干預效果。從測試的操作方面來說，該法規(guī)規(guī)定的車速、油門以及轉向輸入具有確定性和客觀性，使測試的可重復性高；從對ESC評價方面來說，由于操作輸入排除了駕駛員主觀因素，測試設計合理，性能評價參數(shù)選取得當，評價方法有很好的區(qū)分度。對于沒有安裝ESC的車輛，以及ESC壓力干預效果不好的車輛，很難通過該法規(guī)的要求，因此126法規(guī)成為各廠家ESC進入市場的標準。然而ESC并不僅僅在汽車瞬態(tài)轉向過程中起作用，還要在持續(xù)大方向盤轉角輸入的回轉工況下，以及連續(xù)正反方向打方向盤的蛇形行駛等其他接近汽車穩(wěn)定性臨界的情況下起作用。
[0003]如何測試和評價ESC在這些126法規(guī)規(guī)定工況之外的行駛狀態(tài)中對汽車穩(wěn)定性的控制效果，業(yè)界一直沒有得到一致的結論，雖然各公司都有相應項目的測試標準，但都沒有上升到法規(guī)的水平。這些工況與126法規(guī)工況的不同之處在于，測試過程中，操作輸入大多與駕駛員有關，這樣，測試效果不僅取決于ESC本身的控制能力，還取決于駕駛員的駕駛水平和每次測試的臨場發(fā)揮。
[0004]目前ESC各大供應商和一些整車廠商提供的126法規(guī)測試之外項目的性能評價標準存在如下問題:(1)客觀評價標準不夠精確，不足以據(jù)此進行全面的性能評價和性能管控；(2)為彌補客觀評價標準的不足，引入駕駛員或乘客的主觀評價。主觀評價的確有一定的說服力和重要性，但比較模糊，且缺乏嚴格的量化依據(jù)，無法對ESC控制效果和控制品質的進行細致的區(qū)分。例如，一些供應商對ESC在汽車高附回轉工況下的控制效果，采用如下的評價標準:首先確定關閉ESC狀態(tài)下汽車高附回轉所能達到的最高穩(wěn)定車速Vupperlim,確定方法是:固定方向盤轉角，基準回轉直徑30m，駕駛員全油門輸入，車速逐漸增加直到出現(xiàn)明顯的大不足轉向量，車輛喪失轉向能力而駛出；然后打開ESC，保持同樣的方向盤轉角，全油門輸入，車速逐漸增加，如果車速能夠達到0.9倍Vupperlim并且維持一定的時間而不出現(xiàn)大的不足轉向量，則認為ESC控制效果良好。但這種評價標準存在以下問題:
[0005](I)確定Vupperlim的方法操作性不夠強——沒有給出“大不足轉向量”的定量標準:
[0006](2)評價ESC對不足轉向量控制效果的指標不夠量化——沒有給出打開ESC時，車速在0.9倍Vupperlim之上維持的過程中“不出現(xiàn)大的不足轉向量”的定量標準；
[0007](3)不能提供評價ESC控制品質，如控制過程中舒適度、沖擊感的依據(jù)。
【發(fā)明內容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種乘用車高附回轉工況下ESC控制效果的測試方法，能客觀反映高附回轉工況下電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)的控制效果。
[0009]本發(fā)明所述的乘用車高附回轉工況下ESC控制效果的測試方法，包括以下步驟:
[0010]步驟一、確定測試場地，測試場地的附著μ≥0.8，測試場地的長、寬均大于60m ；
[0011]步驟二、在測試場地上繪制半徑R0=15m和半徑2R0=30m兩個同心的圓形標線，或用樁桶代替標線，半徑R0=15m的圓形標線/樁桶為初始回轉軌跡標線，半徑2R0=30m的圓形標線/樁桶為結束回轉軌跡標線；
[0012]步驟三、關閉汽車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)，固定方向盤轉角起步，使車輛沿初始回轉軌跡行駛，全油門加速，直至車輛駛出結束回轉軌跡標線，記錄車輛的回轉軌跡、車速、輪速和壓力信號；
[0013]步驟四、重復步驟三，順時針、逆時針各測試至少3次；
[0014]步驟五、打開汽車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)，固定方向盤轉角起步，使車輛沿初始回轉軌跡行駛，全油門加速，直至車輛在結束回轉軌跡標線內以增量小于5%的回轉軌跡持續(xù)行駛30s以上，或車輛駛出結束回轉軌跡標線，記錄回轉軌跡、車速、輪速、壓力信號；
[0015]步驟六、重復步驟五，順時針、逆時針各測試至少3次；
[0016]步驟七、根據(jù)所述步驟四和步驟六所得的回轉軌跡、車速、輪速和壓力信號的數(shù)據(jù)對ESC的控制效果和控制品質進行評價。
[0017]所述步驟四中，順時針、逆時針各測試3次；
[0018]所述步驟六中，順時針、逆時針各測試3次。
[0019]所述步驟七的評價過程如下:
[0020]a、評價ESC的控制效果:
[0021]a.1、根據(jù)所述步驟六得出的回轉軌跡數(shù)據(jù)與結束回轉軌跡標線進行比較，若各組回轉軌跡數(shù)據(jù)均在結束回轉軌跡標線內，則根據(jù)所述步驟四得出的回轉軌跡數(shù)據(jù)確定出關閉ESC的平均Vupperlim,否則,該ESC的控制效果不合格,評價流程結束；
[0022]a.2、根據(jù)所述步驟六得出的車速數(shù)據(jù)進行控制品質評價，將打開ESC測試所得的各次車速與所述步驟a.1中所得的平均Vupperlim進行比較，若各次的車速均在該平均Vupperlim的0.9倍以上，且持續(xù)時間均在30s以上，則判斷出該ESC的控制效果合格，可得到控制效果的基礎分，并進入控制品質的評價，否則，該ESC的控制效果不合格，評價流程結束；
[0023]b、評價ESC的控制品質:
[0024]b.1、統(tǒng)計各次打開ESC測試中，在壓力干預階段，干預輪的輪速波動次數(shù)；
[0025]b.2、繪制出各次打開ESC測試的壓力干預階段干預輪輪速的上包絡線，并確定各次的平移量和沖擊感評價下界限；
[0026]b.3、求出各組測試的平均平移量數(shù)值，對沖擊感進行評價，得出控制品質得分；
[0027]C、將所述步 驟a的基礎分與所述步驟b的控制品質得分相加，得到該ESC高附回轉控制的總得分。
[0028]目前126法規(guī)以及各廠商各自的ESC評價方法，選取的客觀評價參數(shù)都是試驗中可以直接測得的車輛動力學和運動學參量，如:126法規(guī)選取橫擺角速度和汽車橫向位移作為ESC控制效果的評價參數(shù)，移線試驗中各廠商都選取車速和車輛軌跡(是否碰到約束車輛軌跡的樁桶)作為評價參數(shù)。通過試驗分析，發(fā)現(xiàn)高附回轉試驗的Vupperlim可以用轉向半徑定量確定，ESC對不足轉向量的控制效果可以用轉向半徑和車速定量評價。此外，ESC控制的沖擊感品質可以用輪速波動的統(tǒng)計數(shù)據(jù)定量評價。
[0029]本發(fā)明測試和評價方法的理論依據(jù)如下:
[0030](I) Vupperlim 的確定
[0031]在關閉ESC的情況下，固定方向盤轉角，車輛由靜止起步，全油門加速，因為車輛設計本身具有一定的不足轉向特性，因而隨著車速U的提高，車輛回轉軌跡的轉向半徑R逐漸增大。當橫向加速度ay還未飽和時，車輛橫擺角速度逭車速U—同增長，根據(jù)汽車運
動學公式〃 可知，車輛轉向半徑R的增長較為緩慢，當車速U提高到一定程度，橫向加

i0r
速度ay達到路面附著μ的限制而飽和后，根據(jù)汽車動力學公式:UX ~ay< μ Xg，(其中:g代表重力加速度)可知，隨著車速U的增長，車速U與橫擺角速度的乘積受到路面附著μ的限制，因此 橫擺角速度不能再隨著車速U—同增長，而是受到限制，因此，車輛轉向半徑R的增長速率加快。
[0032]當轉向半徑R增大到一定程度之后，車輛已經(jīng)喪失了轉向能力，出現(xiàn)明顯的大不足轉向特性，這時測試就可以結束了，于是駕駛員松開油門，車速下降，測試結束。通過對測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)在測試場地足夠開闊的情況下，駕駛員通常在轉向半徑R達到初始轉向半徑RO的2倍以上后開始松油門，這表明2倍RO對應時刻的車速可以認為是出現(xiàn)明顯不足轉向、車輛不能再保持轉向能力的車速，因此關閉ESC狀態(tài)下車輛維持轉向能力而不出現(xiàn)明顯不足轉向特性的最高穩(wěn)定車速，應該對應著轉向半徑R略小于2倍RO時刻的車速。經(jīng)分析，取1.8倍RO時刻的車速作為最高穩(wěn)定車速Vupperlim。
[0033](2) ESC對不足轉向量干預效果的評估
[0034]由于關閉ESC情況下出現(xiàn)明顯不足轉向，車輛不能再保持轉向能力的車速為2倍RO時刻的車速，因此高附回轉測試，制定評估ESC對車輛過大不足轉向量的干預效果的標準為:當車速高于一定程度，車輛欲沖出2倍RO的范圍限制時，通過ESC的干預，能夠將車輛回轉軌跡限制在2倍RO內部，并且這種干預效果能夠得到維持。從保證汽車動力性角度考慮，結合測試數(shù)據(jù)分析，所述“當車速高于一定程度”的車速應定為0.9倍Vupperlim ;從干預效果維持的角度考慮，結合測試數(shù)據(jù)分析，所述“干預效果能夠得到維持”定義為將軌跡限制在2倍RO內部內的干預能夠維持30s。
[0035]( 3)干預品質的評價
[0036]回轉測試中，ESC對不足轉向量的干預通過主動對內側車輪進行壓力干預和/或發(fā)動機降扭干預實現(xiàn)。這兩種干預在限制不足轉向量的同時，都有一定的副作用:降扭干預會影響汽車動力性的發(fā)揮；壓力干預則會帶來輪速的波動，從而造成沖擊感，降低駕駛舒適性。ESC高附回轉評價方法應該依據(jù)這兩種干預的副作用的強弱，對ESC的控制效果和控制品質進行區(qū)分?，F(xiàn)在各廠商的評價方法，以及本發(fā)明評價方法，通過設置ESC控制過程中能達到的下限車速為0.9倍Vupperlim，實現(xiàn)了對降扭干預弊端的區(qū)分，只有達到該速度并維持30s，ESC才合格，否則不合格；但是現(xiàn)在各廠商的評價方法，均沒有評價區(qū)分壓力干預弊端的條目。[0037]輪速波動會給駕駛員帶來程度不同的車輛前后頓錯的沖擊感，壓力干預強度越大，總體而言輪速波動的幅度越大，沖擊感越劇烈。為了評價沖擊感，直接且便于操作的方法是:做一條壓力干預過程中干預輪輪速的上包絡線，并確定一個平移量數(shù)值，使將該上包絡線向下平移該數(shù)值后，得到一條沖擊感評價下界限，且保證大于某一百分比的輪速波動次數(shù)包含在上包絡線和下界限之間。用該平移量數(shù)值的大小，即可評價沖擊感的大小。平移量數(shù)值越大，表明輪速波動越劇烈，沖擊感越大；平移量數(shù)值越小，則沖擊感越小。
[0038]依據(jù)轉向半徑，確定Vupperlim的選取時機,并結合車速，評價ESC對不足轉向量的控制效果，從而給出被測ESC控制效果的基礎得分；依據(jù)ESC壓力干預過程中干預輪輪速波動的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，量化評價ESC干預的沖擊感品質，從而給出ESC控制品質得分，與基礎得分相加得到被測ESC總得分。
[0039]本發(fā)明所述乘用車高附回轉工況下ESC控制效果的測試方法，該測試方法給出了“不大足轉向量”的定量標準，使測試的操作性更強，降低了駕駛員主觀因素對測試的影響，同時還給出了評價ESC對不足轉向量控制效果的指標，使評價標準更加精確、客觀，并對駕駛員主觀感受起主要作用的沖擊感進行量化評價，從而提高了 ESC評價的客觀性，對ESC控制效果和控制品質的區(qū)分度也明顯加強。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0040]圖1為關閉ESC車輛高附回轉軌跡及Vupperlim確定方法的示意圖；
[0041]圖2為ESC對車輛不足轉向量干預的示意圖；
[0042]圖3為開啟ESC車輛高附回轉軌跡及車速達到0.9Vupperlim的示意圖； [0043]圖4為ESC壓力干預及輪速波動示意圖；
[0044]圖5為輪速波動計數(shù)原則示意圖；
[0045]圖6為一個輪速波動計數(shù)的示例；
[0046]圖7為測試方法的流程圖；
[0047]圖8為評價過程的流程圖；
[0048]圖9為平移量與沖擊感分檔的對照表；
[0049]其中，圖2中的圓點表示車輛；粗箭頭表示無控制或控制前速度方向；細箭頭表示控制后速度方向；外圈表示2R0軌跡范圍；內圈表示0.9Vupperlim時對應的圓形軌道。
【具體實施方式】
[0050]現(xiàn)結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明:
[0051]如圖1、圖2、圖3和圖7所示的乘用車高附回轉工況下ESC控制效果的測試方法，包括以下步驟:
[0052]步驟一、確定測試場地，測試場地的附著μ≤0.8，測試場地的長、寬均大于60m ；
[0053]步驟二、在測試場地上繪制半徑R0=15m和半徑2R0=30m兩個同心的圓形標線(或用樁桶代替標線)，半徑R0=15m的圓形標線為初始回轉軌跡標線，半徑2R0=30m的圓形標線為結束回轉軌跡標線；
[0054]步驟三、關閉汽車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)，固定方向盤轉角起步，使車輛沿初始回轉軌跡行駛，全油門加速，直至車輛駛出結束回轉軌跡標線，結束本次測試，減速停車，在測試過程中采用高精度差分GPS記錄車輛回轉軌跡，利用VBOX記錄車速，同時利用高精度輪速傳感器和壓力傳感器輸出車速和壓力信號，并通過控制器處理和采集輪速和壓力信號；
[0055]步驟四、重復步驟三，順時針、逆時針各測試3次；
[0056]步驟五、打開汽車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)，固定方向盤轉角起步，使車輛沿初始回轉軌跡行駛，全油門加速，直至車輛在結束回轉軌跡標線內以增量小于5%的回轉軌跡持續(xù)行駛30s以上，或車輛駛出結束回轉軌跡標線，在測試過程中采用高精度差分GPS記錄車輛回轉軌跡，利用VBOX記錄車速，同時利用高精度輪速傳感器和壓力傳感器輸出車速和壓力信號，并通過控制器處理和采集輪速和壓力信號；
[0057]步驟六、重復步驟五，順時針、逆時針各測試3次；
[0058]步驟七、根據(jù)所述步驟四和步驟六測試所得的回轉軌跡、車速、輪速和壓力信號的數(shù)據(jù)對ESC的控制效果和控制品質進行評價。
[0059]如圖8所示，所述步驟七的評價過程如下:
[0060]a、評價ESC的控制效果:
[0061]a.1、根據(jù)所述步驟六得出的6組回轉軌跡數(shù)據(jù)分別與結束回轉軌跡標線進行比較，若6組回轉軌跡數(shù)據(jù)均在結束回轉軌跡標線內，則根據(jù)所述步驟四得出的回轉軌跡數(shù)據(jù)確定出關閉ESC的平均Vupperlim，如圖1所示，車輛回轉軌跡與1.8R0相交時刻的速度即為該次測試的Vupperlim,求6次Vupperlim的平均值,否則,該ESC的控制效果不合格，評價流程結束；
[0062]a.2、根據(jù)所述步驟六得出的車速數(shù)據(jù)進行控制品質評價，將打開ESC測試所得的6組車速與所述步驟a.1中所得的平均Vupperlim進行比較，若6次的車速均在該平均Vupperlim的0.9倍以上，且持續(xù)時間均在30s以上，可得到基礎分60分，則該ESC的控制效果合格，并進入控制品質的評價，否則，該ESC的控制效果不合格，評價流程結束；
[0063]b、評價ESC的控制品質:
[0064]b.1、統(tǒng)計6次打開ESC測試中，在壓力干預階段，干預輪的輪速波動次數(shù)；如圖5所示，ESC的壓力干預會引起輪速波動，如圖5所示的曲線1，輪速波動的波形可能是尖峰狀，如圖5所示的曲線2，輪速波動的波形也可能是圓頂狀；統(tǒng)計壓力干預階段干預輪速波動次數(shù)，只有尖峰或圓頂?shù)捻敳枯喫贁?shù)值和其左右側輪速低谷的輪速數(shù)值之差均>=lkm/h，才進行一次輪速波動的計數(shù)，例如，圖5所示的尖峰狀輪速波動和圓頂狀輪速波動，兩個波動的頂部輪速數(shù)值和各自左右側輪速低谷的輪速數(shù)值之差都超過lkm/h接近2km/h，因而可以計數(shù)，如圖6所示，輪速波動計數(shù)為3次；
[0065]b.2、繪制出各次打開ESC測試的壓力干預階段干預輪輪速的上包絡線，并確定各次的平移量和沖擊感評價下界限；如圖4所示，做一條壓力干預階段輪速的上包絡線，并確定一個平移量數(shù)值，使將該上包絡線向下平移該數(shù)值后，得到一條沖擊感評價下界限，且保證總輪速波動次數(shù)中，60%以上的輪速波動次數(shù)(如果總輪速波動次數(shù)乘以60%不為整數(shù)，向下取整)包含在上包絡線和下界限之間，滿足條件的平移量是一個連續(xù)的區(qū)間，選取該區(qū)間的下界作為最終的平移量數(shù)值，確定沖擊感評價下界限(即:在滿足條件的沖擊感評價下界限中選擇位置最靠上的一條)；如圖5所示，統(tǒng)計出輪速波動次數(shù)為18次，根據(jù)平移量和沖擊感評價下界限的確定原則，確定平移量為2.6km/h，上包絡線與下界限包含了 18次輪速波動中18x0.6=10.8向下取整等于10次波動，其余8次波動超出下界限。[0066]b.3、求出各組測試的平均平移量數(shù)值，對沖擊感進行評價，得出控制品質得分；如圖9所示，將沖擊感分為A、B、C、D、E共5檔，沖擊感依次增強，控制品質依次變差，進一步，還可以根據(jù)平均平移量數(shù)值對沖擊感進行評分，E檔得O分，其余4檔的評分公式為公式如下:
[0067]
【權利要求】
1.一種乘用車高附回轉工況下ESC控制效果的測試方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一、確定測試場地，測試場地的附著μ > 0.8，測試場地的長、寬均大于60m ； 步驟二、在測試場地上繪制半徑R0=15m和半徑2R0=30m兩個同心的圓形標線，或用樁桶代替標線，半徑R0=15m的圓形標線/樁桶為初始回轉軌跡標線，半徑2R0=30m的圓形標線/樁桶為結束回轉軌跡標線； 步驟三、關閉汽車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)，固定方向盤轉角起步，使車輛沿初始回轉軌跡行駛，全油門加速，直至車輛駛出結束回轉軌跡標線，記錄車輛的回轉軌跡、車速、輪速和壓力信號; 步驟四、重復步驟三，順時針、逆時針各測試至少3次； 步驟五、打開汽車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)，固定方向盤轉角起步，使車輛沿初始回轉軌跡行駛，全油門加速，直至車輛在結束回轉軌跡標線內以增量小于5%的回轉軌跡持續(xù)行駛30s以上，或車輛駛出結束回轉軌跡標線，記錄回轉軌跡、車速、輪速、壓力信號； 步驟六、重復步驟五，順時針、逆時針各測試至少3次； 步驟七、根據(jù)所述步驟四和步驟六所得的回轉軌跡、車速、輪速和壓力信號的數(shù)據(jù)對ESC的控制效果和控制品質進行評價。
2.根據(jù)權利要求1所述的乘用車高附回轉工況下ESC控制效果的測試方法，其特征在于:所述步驟四中，順時針、逆時針各測試3次； 所述步驟六中，順時針、逆時針各測試3次。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的乘用車高附回轉工況下ESC控制效果的測試方法，其特征在于:所述步驟七的評價過程如下: a、評價ESC的控制效果: a.1、根據(jù)所述步驟六得出的回轉軌跡數(shù)據(jù)與結束回轉軌跡標線進行比較，若各組回轉軌跡數(shù)據(jù)均在結束回轉軌跡標線內，則根據(jù)所述步驟四得出的回轉軌跡數(shù)據(jù)確定出關閉ESC的平均Vupperlim，否則，該ESC的控制效果不合格，評價流程結束； a.2、根據(jù)所述步驟六得出的車速數(shù)據(jù)進行控制品質評價，將打開ESC測試所得的各次車速與所述步驟a.1中所得的平均Vupperlim進行比較，若各次的車速均在該平均Vupperlim的0.9倍以上，且持續(xù)時間均在30s以上，則判斷出該ESC的控制效果合格，可得到控制效果的基礎分，并進入控制品質的評價，否則，該ESC的控制效果不合格，評價流程結束； b、評價ESC的控制品質: b.1、統(tǒng)計各次打開ESC測試中，在壓力干預階段，干預輪的輪速波動次數(shù)；b.2、繪制出各次打開ESC測試的壓力干預階段干預輪輪速的上包絡線，并確定各次的平移量和沖擊感評價下界限； b.3、求出各組測試的平均平移量數(shù)值，對沖擊感進行評價，得出控制品質得分； C、將所述步驟a的基礎分與所述步驟b的控制品質得分相加，得到該ESC高附回轉控制的總得分。
【文檔編號】G01M17/007GK103969054SQ201310026878
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年1月24日 優(yōu)先權日:2013年1月24日
【發(fā)明者】譙艷娟, 劉興春, 邱元軍, 李亮, 王治中, 李紅志, 康銘鑫 申請人:重慶長安汽車股份有限公司