乘用车高附回转工况下esc控制效果的测试方法
【专利摘要】本发明涉及乘用车高附回转工况下ESC控制效果的测试方法，其步骤如下：确定测试场地，μ≥0.8，其长、宽均大于60m；在测试场地上绘制R0=15m、2R0=30m两个同心的圆形标线；关闭ESC，固定方向盘转角起步，使车辆沿R0标线行驶，全油门加速，直至车辆冲出2R0标线范围，顺、逆时针各3次，记录数据；打开ESC，固定方向盘转角起步，使车辆沿R0标线行驶，全油门加速，直至车辆在2R0标线范围内以增量小于5%的回转轨迹持续行驶30s以上，或者冲出2R0标线范围，顺、逆时针各3次，记录数据，对ESC的控制效果和控制品质进行评价。本发明所述的测试方法能够客观反映高附回转工况下ESC的控制效果。
【专利说明】乘用车高附回转工况下ESC控制效果的测试方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车电子稳定控制系统，具体涉及一种乘用车高附回转工况下ESC控制效果的测试方法。
【背景技术】
[0002]汽车电子稳定控制系统(ESC)的测试评价法规是进行ESC性能测试和评价的重要依据，目前关于ESC公认的客观测试评价法规只有美国联邦汽车安全标准FMVSS126法规(下面简称126法规)一项，用于评价汽车在一种确定工况的瞬态转向输入下ESC的干预效果。从测试的操作方面来说，该法规规定的车速、油门以及转向输入具有确定性和客观性，使测试的可重复性高；从对ESC评价方面来说，由于操作输入排除了驾驶员主观因素，测试设计合理，性能评价参数选取得当，评价方法有很好的区分度。对于没有安装ESC的车辆，以及ESC压力干预效果不好的车辆，很难通过该法规的要求，因此126法规成为各厂家ESC进入市场的标准。然而ESC并不仅仅在汽车瞬态转向过程中起作用，还要在持续大方向盘转角输入的回转工况下，以及连续正反方向打方向盘的蛇形行驶等其他接近汽车稳定性临界的情况下起作用。
[0003]如何测试和评价ESC在这些126法规规定工况之外的行驶状态中对汽车稳定性的控制效果，业界一直没有得到一致的结论，虽然各公司都有相应项目的测试标准，但都没有上升到法规的水平。这些工况与126法规工况的不同之处在于，测试过程中，操作输入大多与驾驶员有关，这样，测试效果不仅取决于ESC本身的控制能力，还取决于驾驶员的驾驶水平和每次测试的临场发挥。
[0004]目前ESC各大供应商和一些整车厂商提供的126法规测试之外项目的性能评价标准存在如下问题:(1)客观评价标准不够精确，不足以据此进行全面的性能评价和性能管控；(2)为弥补客观评价标准的不足，引入驾驶员或乘客的主观评价。主观评价的确有一定的说服力和重要性，但比较模糊，且缺乏严格的量化依据，无法对ESC控制效果和控制品质的进行细致的区分。例如，一些供应商对ESC在汽车高附回转工况下的控制效果，采用如下的评价标准:首先确定关闭ESC状态下汽车高附回转所能达到的最高稳定车速Vupperlim,确定方法是:固定方向盘转角，基准回转直径30m，驾驶员全油门输入，车速逐渐增加直到出现明显的大不足转向量，车辆丧失转向能力而驶出；然后打开ESC，保持同样的方向盘转角，全油门输入，车速逐渐增加，如果车速能够达到0.9倍Vupperlim并且维持一定的时间而不出现大的不足转向量，则认为ESC控制效果良好。但这种评价标准存在以下问题:
[0005](I)确定Vupperlim的方法操作性不够强——没有给出“大不足转向量”的定量标准:
[0006](2)评价ESC对不足转向量控制效果的指标不够量化——没有给出打开ESC时，车速在0.9倍Vupperlim之上维持的过程中“不出现大的不足转向量”的定量标准；
[0007](3)不能提供评价ESC控制品质，如控制过程中舒适度、冲击感的依据。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供一种乘用车高附回转工况下ESC控制效果的测试方法，能客观反映高附回转工况下电子稳定控制系统的控制效果。
[0009]本发明所述的乘用车高附回转工况下ESC控制效果的测试方法，包括以下步骤:
[0010]步骤一、确定测试场地，测试场地的附着μ≥0.8，测试场地的长、宽均大于60m ；
[0011]步骤二、在测试场地上绘制半径R0=15m和半径2R0=30m两个同心的圆形标线，或用桩桶代替标线，半径R0=15m的圆形标线/桩桶为初始回转轨迹标线，半径2R0=30m的圆形标线/桩桶为结束回转轨迹标线；
[0012]步骤三、关闭汽车电子稳定控制系统，固定方向盘转角起步，使车辆沿初始回转轨迹行驶，全油门加速，直至车辆驶出结束回转轨迹标线，记录车辆的回转轨迹、车速、轮速和压力信号；
[0013]步骤四、重复步骤三，顺时针、逆时针各测试至少3次；
[0014]步骤五、打开汽车电子稳定控制系统，固定方向盘转角起步，使车辆沿初始回转轨迹行驶，全油门加速，直至车辆在结束回转轨迹标线内以增量小于5%的回转轨迹持续行驶30s以上，或车辆驶出结束回转轨迹标线，记录回转轨迹、车速、轮速、压力信号；
[0015]步骤六、重复步骤五，顺时针、逆时针各测试至少3次；
[0016]步骤七、根据所述步骤四和步骤六所得的回转轨迹、车速、轮速和压力信号的数据对ESC的控制效果和控制品质进行评价。
[0017]所述步骤四中，顺时针、逆时针各测试3次；
[0018]所述步骤六中，顺时针、逆时针各测试3次。
[0019]所述步骤七的评价过程如下:
[0020]a、评价ESC的控制效果:
[0021]a.1、根据所述步骤六得出的回转轨迹数据与结束回转轨迹标线进行比较，若各组回转轨迹数据均在结束回转轨迹标线内，则根据所述步骤四得出的回转轨迹数据确定出关闭ESC的平均Vupperlim,否则,该ESC的控制效果不合格,评价流程结束；
[0022]a.2、根据所述步骤六得出的车速数据进行控制品质评价，将打开ESC测试所得的各次车速与所述步骤a.1中所得的平均Vupperlim进行比较，若各次的车速均在该平均Vupperlim的0.9倍以上，且持续时间均在30s以上，则判断出该ESC的控制效果合格，可得到控制效果的基础分，并进入控制品质的评价，否则，该ESC的控制效果不合格，评价流程结束；
[0023]b、评价ESC的控制品质:
[0024]b.1、统计各次打开ESC测试中，在压力干预阶段，干预轮的轮速波动次数；
[0025]b.2、绘制出各次打开ESC测试的压力干预阶段干预轮轮速的上包络线，并确定各次的平移量和冲击感评价下界限；
[0026]b.3、求出各组测试的平均平移量数值，对冲击感进行评价，得出控制品质得分；
[0027]C、将所述步 骤a的基础分与所述步骤b的控制品质得分相加，得到该ESC高附回转控制的总得分。
[0028]目前126法规以及各厂商各自的ESC评价方法，选取的客观评价参数都是试验中可以直接测得的车辆动力学和运动学参量，如:126法规选取横摆角速度和汽车横向位移作为ESC控制效果的评价参数，移线试验中各厂商都选取车速和车辆轨迹(是否碰到约束车辆轨迹的桩桶)作为评价参数。通过试验分析，发现高附回转试验的Vupperlim可以用转向半径定量确定，ESC对不足转向量的控制效果可以用转向半径和车速定量评价。此外，ESC控制的冲击感品质可以用轮速波动的统计数据定量评价。
[0029]本发明测试和评价方法的理论依据如下:
[0030](I) Vupperlim 的确定
[0031]在关闭ESC的情况下，固定方向盘转角，车辆由静止起步，全油门加速，因为车辆设计本身具有一定的不足转向特性，因而随着车速U的提高，车辆回转轨迹的转向半径R逐渐增大。当横向加速度ay还未饱和时，车辆横摆角速度逭车速U—同增长，根据汽车运
动学公式〃 可知，车辆转向半径R的增长较为缓慢，当车速U提高到一定程度，横向加
i0r
速度ay达到路面附着μ的限制而饱和后，根据汽车动力学公式:UX ~ay< μ Xg，(其中:g代表重力加速度)可知，随着车速U的增长，车速U与横摆角速度的乘积受到路面附着μ的限制，因此 横摆角速度不能再随着车速U—同增长，而是受到限制，因此，车辆转向半径R的增长速率加快。
[0032]当转向半径R增大到一定程度之后，车辆已经丧失了转向能力，出现明显的大不足转向特性，这时测试就可以结束了，于是驾驶员松开油门，车速下降，测试结束。通过对测试数据统计分析，发现在测试场地足够开阔的情况下，驾驶员通常在转向半径R达到初始转向半径RO的2倍以上后开始松油门，这表明2倍RO对应时刻的车速可以认为是出现明显不足转向、车辆不能再保持转向能力的车速，因此关闭ESC状态下车辆维持转向能力而不出现明显不足转向特性的最高稳定车速，应该对应着转向半径R略小于2倍RO时刻的车速。经分析，取1.8倍RO时刻的车速作为最高稳定车速Vupperlim。
[0033](2) ESC对不足转向量干预效果的评估
[0034]由于关闭ESC情况下出现明显不足转向，车辆不能再保持转向能力的车速为2倍RO时刻的车速，因此高附回转测试，制定评估ESC对车辆过大不足转向量的干预效果的标准为:当车速高于一定程度，车辆欲冲出2倍RO的范围限制时，通过ESC的干预，能够将车辆回转轨迹限制在2倍RO内部，并且这种干预效果能够得到维持。从保证汽车动力性角度考虑，结合测试数据分析，所述“当车速高于一定程度”的车速应定为0.9倍Vupperlim ;从干预效果维持的角度考虑，结合测试数据分析，所述“干预效果能够得到维持”定义为将轨迹限制在2倍RO内部内的干预能够维持30s。
[0035]( 3)干预品质的评价
[0036]回转测试中，ESC对不足转向量的干预通过主动对内侧车轮进行压力干预和/或发动机降扭干预实现。这两种干预在限制不足转向量的同时，都有一定的副作用:降扭干预会影响汽车动力性的发挥；压力干预则会带来轮速的波动，从而造成冲击感，降低驾驶舒适性。ESC高附回转评价方法应该依据这两种干预的副作用的强弱，对ESC的控制效果和控制品质进行区分。现在各厂商的评价方法，以及本发明评价方法，通过设置ESC控制过程中能达到的下限车速为0.9倍Vupperlim，实现了对降扭干预弊端的区分，只有达到该速度并维持30s，ESC才合格，否则不合格；但是现在各厂商的评价方法，均没有评价区分压力干预弊端的条目。[0037]轮速波动会给驾驶员带来程度不同的车辆前后顿错的冲击感，压力干预强度越大，总体而言轮速波动的幅度越大，冲击感越剧烈。为了评价冲击感，直接且便于操作的方法是:做一条压力干预过程中干预轮轮速的上包络线，并确定一个平移量数值，使将该上包络线向下平移该数值后，得到一条冲击感评价下界限，且保证大于某一百分比的轮速波动次数包含在上包络线和下界限之间。用该平移量数值的大小，即可评价冲击感的大小。平移量数值越大，表明轮速波动越剧烈，冲击感越大；平移量数值越小，则冲击感越小。
[0038]依据转向半径，确定Vupperlim的选取时机,并结合车速，评价ESC对不足转向量的控制效果，从而给出被测ESC控制效果的基础得分；依据ESC压力干预过程中干预轮轮速波动的统计数据，量化评价ESC干预的冲击感品质，从而给出ESC控制品质得分，与基础得分相加得到被测ESC总得分。
[0039]本发明所述乘用车高附回转工况下ESC控制效果的测试方法，该测试方法给出了“不大足转向量”的定量标准，使测试的操作性更强，降低了驾驶员主观因素对测试的影响，同时还给出了评价ESC对不足转向量控制效果的指标，使评价标准更加精确、客观，并对驾驶员主观感受起主要作用的冲击感进行量化评价，从而提高了 ESC评价的客观性，对ESC控制效果和控制品质的区分度也明显加强。
【专利附图】
【附图说明】
[0040]图1为关闭ESC车辆高附回转轨迹及Vupperlim确定方法的示意图；
[0041]图2为ESC对车辆不足转向量干预的示意图；
[0042]图3为开启ESC车辆高附回转轨迹及车速达到0.9Vupperlim的示意图； [0043]图4为ESC压力干预及轮速波动示意图；
[0044]图5为轮速波动计数原则示意图；
[0045]图6为一个轮速波动计数的示例；
[0046]图7为测试方法的流程图；
[0047]图8为评价过程的流程图；
[0048]图9为平移量与冲击感分档的对照表；
[0049]其中，图2中的圆点表示车辆；粗箭头表示无控制或控制前速度方向；细箭头表示控制后速度方向；外圈表示2R0轨迹范围；内圈表示0.9Vupperlim时对应的圆形轨道。
【具体实施方式】
[0050]现结合附图对本发明作进一步详细说明:
[0051]如图1、图2、图3和图7所示的乘用车高附回转工况下ESC控制效果的测试方法，包括以下步骤:
[0052]步骤一、确定测试场地，测试场地的附着μ≤0.8，测试场地的长、宽均大于60m ；
[0053]步骤二、在测试场地上绘制半径R0=15m和半径2R0=30m两个同心的圆形标线(或用桩桶代替标线)，半径R0=15m的圆形标线为初始回转轨迹标线，半径2R0=30m的圆形标线为结束回转轨迹标线；
[0054]步骤三、关闭汽车电子稳定控制系统，固定方向盘转角起步，使车辆沿初始回转轨迹行驶，全油门加速，直至车辆驶出结束回转轨迹标线，结束本次测试，减速停车，在测试过程中采用高精度差分GPS记录车辆回转轨迹，利用VBOX记录车速，同时利用高精度轮速传感器和压力传感器输出车速和压力信号，并通过控制器处理和采集轮速和压力信号；
[0055]步骤四、重复步骤三，顺时针、逆时针各测试3次；
[0056]步骤五、打开汽车电子稳定控制系统，固定方向盘转角起步，使车辆沿初始回转轨迹行驶，全油门加速，直至车辆在结束回转轨迹标线内以增量小于5%的回转轨迹持续行驶30s以上，或车辆驶出结束回转轨迹标线，在测试过程中采用高精度差分GPS记录车辆回转轨迹，利用VBOX记录车速，同时利用高精度轮速传感器和压力传感器输出车速和压力信号，并通过控制器处理和采集轮速和压力信号；
[0057]步骤六、重复步骤五，顺时针、逆时针各测试3次；
[0058]步骤七、根据所述步骤四和步骤六测试所得的回转轨迹、车速、轮速和压力信号的数据对ESC的控制效果和控制品质进行评价。
[0059]如图8所示，所述步骤七的评价过程如下:
[0060]a、评价ESC的控制效果:
[0061]a.1、根据所述步骤六得出的6组回转轨迹数据分别与结束回转轨迹标线进行比较，若6组回转轨迹数据均在结束回转轨迹标线内，则根据所述步骤四得出的回转轨迹数据确定出关闭ESC的平均Vupperlim，如图1所示，车辆回转轨迹与1.8R0相交时刻的速度即为该次测试的Vupperlim,求6次Vupperlim的平均值,否则,该ESC的控制效果不合格，评价流程结束；
[0062]a.2、根据所述步骤六得出的车速数据进行控制品质评价，将打开ESC测试所得的6组车速与所述步骤a.1中所得的平均Vupperlim进行比较，若6次的车速均在该平均Vupperlim的0.9倍以上，且持续时间均在30s以上，可得到基础分60分，则该ESC的控制效果合格，并进入控制品质的评价，否则，该ESC的控制效果不合格，评价流程结束；
[0063]b、评价ESC的控制品质:
[0064]b.1、统计6次打开ESC测试中，在压力干预阶段，干预轮的轮速波动次数；如图5所示，ESC的压力干预会引起轮速波动，如图5所示的曲线1，轮速波动的波形可能是尖峰状，如图5所示的曲线2，轮速波动的波形也可能是圆顶状；统计压力干预阶段干预轮速波动次数，只有尖峰或圆顶的顶部轮速数值和其左右侧轮速低谷的轮速数值之差均>=lkm/h，才进行一次轮速波动的计数，例如，图5所示的尖峰状轮速波动和圆顶状轮速波动，两个波动的顶部轮速数值和各自左右侧轮速低谷的轮速数值之差都超过lkm/h接近2km/h，因而可以计数，如图6所示，轮速波动计数为3次；
[0065]b.2、绘制出各次打开ESC测试的压力干预阶段干预轮轮速的上包络线，并确定各次的平移量和冲击感评价下界限；如图4所示，做一条压力干预阶段轮速的上包络线，并确定一个平移量数值，使将该上包络线向下平移该数值后，得到一条冲击感评价下界限，且保证总轮速波动次数中，60%以上的轮速波动次数(如果总轮速波动次数乘以60%不为整数，向下取整)包含在上包络线和下界限之间，满足条件的平移量是一个连续的区间，选取该区间的下界作为最终的平移量数值，确定冲击感评价下界限(即:在满足条件的冲击感评价下界限中选择位置最靠上的一条)；如图5所示，统计出轮速波动次数为18次，根据平移量和冲击感评价下界限的确定原则，确定平移量为2.6km/h，上包络线与下界限包含了 18次轮速波动中18x0.6=10.8向下取整等于10次波动，其余8次波动超出下界限。[0066]b.3、求出各组测试的平均平移量数值，对冲击感进行评价，得出控制品质得分；如图9所示，将冲击感分为A、B、C、D、E共5档，冲击感依次增强，控制品质依次变差，进一步，还可以根据平均平移量数值对冲击感进行评分，E档得O分，其余4档的评分公式为公式如下:
[0067]
【权利要求】
1.一种乘用车高附回转工况下ESC控制效果的测试方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一、确定测试场地，测试场地的附着μ > 0.8，测试场地的长、宽均大于60m ； 步骤二、在测试场地上绘制半径R0=15m和半径2R0=30m两个同心的圆形标线，或用桩桶代替标线，半径R0=15m的圆形标线/桩桶为初始回转轨迹标线，半径2R0=30m的圆形标线/桩桶为结束回转轨迹标线； 步骤三、关闭汽车电子稳定控制系统，固定方向盘转角起步，使车辆沿初始回转轨迹行驶，全油门加速，直至车辆驶出结束回转轨迹标线，记录车辆的回转轨迹、车速、轮速和压力信号; 步骤四、重复步骤三，顺时针、逆时针各测试至少3次； 步骤五、打开汽车电子稳定控制系统，固定方向盘转角起步，使车辆沿初始回转轨迹行驶，全油门加速，直至车辆在结束回转轨迹标线内以增量小于5%的回转轨迹持续行驶30s以上，或车辆驶出结束回转轨迹标线，记录回转轨迹、车速、轮速、压力信号； 步骤六、重复步骤五，顺时针、逆时针各测试至少3次； 步骤七、根据所述步骤四和步骤六所得的回转轨迹、车速、轮速和压力信号的数据对ESC的控制效果和控制品质进行评价。
2.根据权利要求1所述的乘用车高附回转工况下ESC控制效果的测试方法，其特征在于:所述步骤四中，顺时针、逆时针各测试3次； 所述步骤六中，顺时针、逆时针各测试3次。
3.根据权利要求1或2所述的乘用车高附回转工况下ESC控制效果的测试方法，其特征在于:所述步骤七的评价过程如下: a、评价ESC的控制效果: a.1、根据所述步骤六得出的回转轨迹数据与结束回转轨迹标线进行比较，若各组回转轨迹数据均在结束回转轨迹标线内，则根据所述步骤四得出的回转轨迹数据确定出关闭ESC的平均Vupperlim，否则，该ESC的控制效果不合格，评价流程结束； a.2、根据所述步骤六得出的车速数据进行控制品质评价，将打开ESC测试所得的各次车速与所述步骤a.1中所得的平均Vupperlim进行比较，若各次的车速均在该平均Vupperlim的0.9倍以上，且持续时间均在30s以上，则判断出该ESC的控制效果合格，可得到控制效果的基础分，并进入控制品质的评价，否则，该ESC的控制效果不合格，评价流程结束； b、评价ESC的控制品质: b.1、统计各次打开ESC测试中，在压力干预阶段，干预轮的轮速波动次数；b.2、绘制出各次打开ESC测试的压力干预阶段干预轮轮速的上包络线，并确定各次的平移量和冲击感评价下界限； b.3、求出各组测试的平均平移量数值，对冲击感进行评价，得出控制品质得分； C、将所述步骤a的基础分与所述步骤b的控制品质得分相加，得到该ESC高附回转控制的总得分。
【文档编号】G01M17/007GK103969054SQ201310026878
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2013年1月24日 优先权日:2013年1月24日
【发明者】谯艳娟, 刘兴春, 邱元军, 李亮, 王治中, 李红志, 康铭鑫 申请人:重庆长安汽车股份有限公司