圖1 ESC系統(tǒng)對降低碰撞風(fēng)險的效果
過去，該系統(tǒng)以各自獨立的慣量傳感模塊為電動液壓制動控制模塊提供輸入信號。電子穩(wěn)定性控制(ESC)系統(tǒng)的出現(xiàn)，對于減少交通事故傷亡具有突破性的意義。不斷的測試表明，把慣量傳感器一體化到安全氣囊控制模塊中，是一個在保證ESC系統(tǒng)性能的同時，減少車載模塊總數(shù)的可行方法。
隨著當(dāng)今技術(shù)的進(jìn)步，對安全系統(tǒng)的研究重點正從“被動”安全轉(zhuǎn)向“主動”安全。研究顯示，ESC系統(tǒng)在減少車輛碰撞以及減輕碰撞的嚴(yán)重程度方面，能起到非常重要的作用。
ESC、RSC、ESP等系統(tǒng)都是底盤中起到穩(wěn)定控制功能的不同系統(tǒng)名稱。這些底盤控制系統(tǒng)使用不同的慣性傳感的組合，來增強汽車的穩(wěn)定性。按美國政府和歐盟的統(tǒng)一規(guī)定，本文統(tǒng)一稱為ESC系統(tǒng)。
美國的研究表明，ESC系統(tǒng)能減少超過40%的單車事故，德國和日本的調(diào)研也顯示了相同的趨勢。
ESC系統(tǒng)相關(guān)國際法規(guī)
美國國家高速公路交通安全管理署(NHTSA)已發(fā)布了有關(guān)強制安裝ESC系統(tǒng)的法規(guī)，該法規(guī)適用于所有在美國銷售的、重量在4 536kg以下(含)的輕型車。法規(guī)實施階段是2009～2011年。
該法規(guī)的制訂是在NHTSA發(fā)起有關(guān)評估ESC系統(tǒng)有效性的調(diào)研之后。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，ESC系統(tǒng)能有效減少乘用車及SUV的單車碰撞，包括翻車事故。此外，該研究還證實，穩(wěn)定控制技術(shù)可以降低67%的SUV單車碰撞事故率。
NHTSA設(shè)立了一個翻車風(fēng)險評估系統(tǒng)，來幫助消費者了解車輛在不同情況下的翻車風(fēng)險。盡管該系統(tǒng)的評估標(biāo)準(zhǔn)還有待完善，但這是NHTSA首次為消費者提供這樣的參考。NHTSA正在考慮采取一些鼓勵廣泛使用防止翻車技術(shù)的方法，并將在這方面有更多動作。
日本汽車制造商協(xié)會(JAMA)采用聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟(jì)委員會（UNECE)的方法來評估道路安全技術(shù)。從2005年開始，該委員會就已經(jīng)著手ESC系統(tǒng)和其他安全技術(shù)的評估。2007年5月，歐盟、ERTICO、歐洲汽車制造商協(xié)會聯(lián)合在羅馬舉辦了ESC論壇，對ESC在歐洲的推廣發(fā)表了看法，并討論了推進(jìn)這項技術(shù)應(yīng)用的公共政策。
市場趨勢
在NHTSA法規(guī)頒布之前，針對調(diào)研結(jié)果以及消費者興趣日增的現(xiàn)象，汽車生產(chǎn)商們已宣布了把ESC系統(tǒng)作為其量產(chǎn)車標(biāo)準(zhǔn)配置的計劃。通用汽車公司計劃在2010年前，在其所有量產(chǎn)車上都裝備ESC系統(tǒng)，福特汽車公司則計劃在2009年之前完成這一目標(biāo)。一些日本及歐洲汽車生產(chǎn)商也已經(jīng)把ESC系統(tǒng)作為其車輛的標(biāo)配，而其他汽車生產(chǎn)商則計劃開始或增加ESC系統(tǒng)的裝載率。
另一個市場趨勢是對節(jié)能車輛的需求。提高燃油經(jīng)濟(jì)性的方法之一是減少汽車模塊和系統(tǒng)的動力消耗。這是TRW汽車集團(tuán)持續(xù)進(jìn)行研究的領(lǐng)域，目標(biāo)是減少產(chǎn)品重量。
那么，如何在不顯著增加汽車成本的前提下，把ESC技術(shù)全面推廣到汽車市場中呢？答案是在不犧牲系統(tǒng)性能的前提下，實現(xiàn)重量和價格下降的模塊集成，這也是TRW汽車集團(tuán)的研發(fā)重點。TRW汽車集團(tuán)在這一領(lǐng)域擁有很強的實力，包括系統(tǒng)化的專業(yè)技術(shù)，以及ESC系統(tǒng)所需的所有技術(shù)模塊，包括制動、轉(zhuǎn)向、底盤控制和乘員安全系統(tǒng)。
慣性傳感與ACU一體化
1.優(yōu)點
ESC系統(tǒng)通過使用來自轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器和輪速傳感器的數(shù)據(jù)，把駕駛者的意愿與來自不同的慣性傳感器所顯示的汽車的實際運動作比較(見圖2)。然后，TRW的ESC系統(tǒng)使用其獨特的控制算法來選擇性地對各個車輪施加制動，幫助穩(wěn)定車輛運動。這種脈沖制動在可能引發(fā)險情的情況下，如轉(zhuǎn)向不足或過度轉(zhuǎn)向，對增進(jìn)車輛操控性有明顯的效果。
圖2 ESC系統(tǒng)如何幫助穩(wěn)定車輛
為了找到與不同客戶需求相兼容的解決方法，TRW汽車集團(tuán)正在研究不同的可選擇方案。其中一種方案就是把目前獨立安裝在各自模塊中的慣性傳感器集成到安全氣囊控制單元（ACU）中。
把慣性傳感器集成到ACU中的第一個優(yōu)點是使得傳感器的位置靠近汽車重心(COG)，這是感應(yīng)汽車運動的最好位置。獨立的慣性傳感器模塊和ACU一般安裝在靠近汽車COG的位置——中央控制臺下面。圖3顯示的是集成模塊。
第二個優(yōu)點是確保了診斷方法的多選擇性，還提供了集成更多獨立傳感器的可能。
第三個優(yōu)點是取消了單獨慣性傳感器模塊所需的許多零部件，為汽車制造商節(jié)省了成本。這些零部件包括殼體、電路板、連接器、動力供應(yīng)、專用連接件以及其他單個元件。
2.慣性傳感的其他可選位置或集成路徑方法
一般情況下，使用慣性傳感器信息的電動液壓控制單元(EHCU)安裝在發(fā)動機(jī)室內(nèi)，遠(yuǎn)離理想的汽車COG。雖然這些位置可以使用，但需要額外的數(shù)學(xué)處理，通過座標(biāo)轉(zhuǎn)換算法來推斷COG。TRW制動工程師們已經(jīng)開發(fā)了轉(zhuǎn)換運算法以及其他針對控制模塊的創(chuàng)新來實現(xiàn)慣性傳感和EHCU的一體化。
慣性傳感器的定位減少了許多源于獨立慣性傳感器模塊的集成信號接口和組織問題。這一方法也免去了單獨慣性傳感器模塊所需的許多零部件。
3.測試結(jié)果
圖3所示的安全氣囊控制模塊包括了用于碰撞傳感/安全氣囊控制和慣性傳感/電子穩(wěn)定性控制的傳感器。
圖3 TRW帶慣性傳感器的集成安全氣囊控制模塊
傳感器工程師把圖3所示的模塊的一種版本安裝在測試車上，使用其信號作為電動液壓制動控制單元的主要接口。然后，把車輛置于不同的測試環(huán)境中，記錄各自表現(xiàn)出來的性能。
圖4示意了三種典型情況。
圖4 帶集成慣性傳感器的安全氣囊控制單元的測試結(jié)果
帶有慣性傳感測試模塊的一體化安全氣囊具有與底盤控制單元相連的專用CAN接口，這使得系統(tǒng)數(shù)據(jù)源頭對于EHCU來說顯而易見。接下來的圖標(biāo)顯示了三類典型操縱情況下，被測試模塊的表現(xiàn)，該模塊能提供用于ESC系統(tǒng)的主要信號。
測試記錄顯示，當(dāng)使用一體化氣囊模塊傳感器時，系統(tǒng)的性能表現(xiàn)與使用單獨慣性傳感器模塊無異，達(dá)到了所預(yù)期的目標(biāo)。TRW汽車集團(tuán)的工程師還在繼續(xù)測試不同狀況下（如冷空氣）一體化傳感系統(tǒng)的表現(xiàn)。最終的測試結(jié)果將證明系統(tǒng)的可靠性，并推動更多的集成可能。
（轉(zhuǎn)載）
