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标准编号 | GB/T 30677-2014 (GB/T30677-2014) | 中文名称 | 轻型汽车电子稳定性控制系统性能要求及试验方法 | 英文名称 | Performance requirements and testing methods for electronic stability control system (ESC) for light vehicles | 行业 | 国家标准 (推荐) | 中标分类 | T24 | 国际标准分类 | 43.040.40 | 字数估计 | 15,131 | 发布日期 | 2014/12/31 | 实施日期 | 2015/7/1 | 引用标准 | GB/T 12549; GB 21670-2008; GB/T 26987-2011 | 起草单位 | 中国汽车技术研究中心、泛亚汽车技术中心有限公司、博世汽车部件(苏州)有限公司、芜湖伯特利电子控制系统有限公司、襄阳达安汽车检测中心、中汽中心盐城汽车试验场有限公司 | 归口单位 | 全国汽车标准化技术委员会(SAC/TC 114) | 标准依据 | 国家标准公告2014年第33号 | 提出机构 | 中华人民共和国工业和信息化部 | 发布机构 | 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会 | 范围 | 本标准规定了轻型汽车电子稳定性控制系统的性能要求和试验方法。本标准适用于最大设计总质量不大于3500kg的M类和N类车辆的电子稳定性控制系统。最大设计总质量在3500kg以上但不大于5000kg的M类和N类车辆可参照执行。 |
GB/T 30677-2014
轻型汽车电子稳定性控制系统性能要求及试验方法
Performance requirements and testing methods for electronic stability control system (ESC) for light vehicles
1 范围
本标准规定了轻型汽车电子稳定性控制系统的性能要求和试验方法。
本标准适用于最大设计总质量不大于3500kg的 M类和N类车辆的电子稳定性控制系统。最大
设计总质量在3500kg以上但不大于5000kg的 M类和N类车辆可参照执行。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 12549 汽车操纵稳定性术语及其定义
GB 21670-2008 乘用车制动系统技术要求及试验方法
GB/T 26987-2011 道路车辆 路面摩擦特性测定(ISO 8349:2002,IDT)
3 术语和定义
GB/T 12549界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
阿克曼角
δA
轴距与低速回转半径之比的反正切。
[GB/T 12549-2013,定义3.1.1]
3.2
电子稳定性控制系统
实时监控车辆运行状态,根据需要调节制动力和发动机扭矩以改变车辆横摆力矩,使车辆按驾驶员
意图行驶的主动安全系统。该系统基本特征如下:
1) 并装轮应视为单个车轮。
a) 至少能够在对车辆实际状态和驾驶员希望实现的车辆状态进行对比评价的基础上,自动对各
车轴或各车桥组的某个车轴左右两侧车轮1)的制动力矩进行单独控制,使车辆产生横摆力矩
以改善车辆的方向稳定性;
b) 在对车辆实际状态与驾驶员希望实现的车辆状态进行对比评估的基础上,通过计算机闭环控
制来限制车辆过度转向和不足转向;
c) 能够直接测定车辆横摆角速度,并估算侧偏角或侧偏角随时间的变化率;
d) 能够监控驾驶员的转向输入;
e) 其算法应能够判断是否需要并能在必要时调整车辆的驱动力矩,辅助驾驶员保持对车辆的
控制。
3.3
侧偏角
车辆质心处的横向速度与纵向速度之比的反正切。
3.4
横摆角速度
车辆方向角的变化率,即单位时间绕车辆质心且垂直于地面的轴转动的角度。
3.5
侧向加速度
在垂直于车辆X 轴(纵轴)且与路面平行的平面内的车辆加速度矢量分量。
[GB/T 12549-2013,定义6.4.16]
3.6
过度转向
车辆在某车速下的实际横摆角速度大于由阿克曼角产生的横摆角速度。
[GB/T 12549-2013,定义7.3.3]
3.7
不足转向
车辆在某车速下的实际横摆角速度小于由阿克曼角产生的横摆角速度。
[GB/T 12549-2013,定义7.3.2]
3.8
峰值制动力系数
峰值摩擦系数
轮胎滚动状态下,轮胎与路面能够产生最大减速度的摩擦系数测量值。
3.9
共用区
具有不止一个但不同时显示的报警信号、指示器、识别符或其他信息的区域。
3.10
静态稳定性系数
表征车辆静态稳定特性的几何参数。
4 一般要求
ESC应具有以下功能:
a) 能够按照某种控制逻辑来对所有四个车轮1)单独施加制动力矩;
b) 除以下情形外,在加速、滑行以及减速(包括制动)等整个行驶的各个阶段都能正常工作:
1) 驾驶员关闭ESC;
2) 车速低于20km/h;
3) 系统自检已经完成并且车辆处于7.9.2规定的驱动状态下不大于2min;
4) 车辆处于倒车状态;
c) 即使在防抱制动系统(ABS)或牵引控制系统(TCS)作用期间也不应影响ESC的正常工作。
5 性能要求
5.1 方向稳定性和响应特性
5.1.1 在ESC工作状态下,按第6章规定的试验条件和7.7.3~7.7.7规定的试验规程进行试验,车辆
应满足5.1.2和5.1.3规定的方向稳定性要求;并且,在每次试验中,当输入转向盘转角达到5A(A为基
准转向盘转角,由7.6试验确定)及以上但不大于7.7.6规定的限值时,还应满足5.1.4的响应特性要求。
5.1.2 正弦停滞转向输入完成后1s(图1中T0+1)测得的横摆角速度不应超过转向盘转角方向改变
后(在第1个峰值和第2个峰值之间)记录的第一个横摆角速度峰值(图1中的ψ̇Peak)的35%。
5.1.3 正弦停滞转向输入完成后1.75s测得的横摆角速度不应超过本次试验中转向盘转角方向改变
后(在第1个峰值和第2个峰值之间)记录的第一个峰值(图1中的ψ̇Peak)的20%。
5.1.4 在转向起点(BOS)后1.07s时,最大设计总质量不大于3500kg的车辆质心相对于其初始直线
行驶轨迹的横向位移不小于1.83m,最大设计总质量大于3500kg的车辆质心相对其初始直线行驶轨
迹的横向位移不小于1.52m。转向起点(BOS)的确定方法见7.10.7。
5.1.5 横向位移(DL)按下式进行计算。
5.1.6 积分起点为转向开始的瞬间,即以转向起点(BOS)为积分起点。转向起点(BOS)的确定方法见
7.10.7。
5.2 ESC故障监测
5.2.1 车辆应安装ESC信号装置,并在系统发生任何影响到ESC控制或响应信号产生或传输的故障
时向驾驶员报警。
5.2.2 ESC故障信号装置应满足下列要求:
a) 处于驾驶员前方视野范围内,便于驾驶员在驾驶位置检查信号装置的状态是否正常;
b) 在车辆行驶过程中观察时应处于正立状态,其方位如图2所示;
c) 应采用图2所示的表示“ESC故障信号”标识符号或“ESC”字样进行指示;
d) 应为黄色或琥珀色;
e) 信号装置点亮后应足够明亮、醒目,使驾驶员在适应环境道路照明条件后,无论白天或者夜晚
驾驶都能清晰识别;
f) 除了5.2.2g)的要求外,如果有故障存在,ESC故障信号装置就应点亮;并且,只要点火系统开
关处于“ON”(“RUN”)位置,ESC故障信号装置就应在5.2.2规定的条件下保持常亮,直至故
障消除;
g) 除5.2.3规定的情况以外,当点火锁止系统置于“ON”(“RUN”)位置但发动机未运行时或者当
点火锁止系统处于“ON”(“RUN”)和“Start”之间、制造商指定的检查位置时,应点亮ESC故
障信号装置对其进行功能检查;
h) 在按照7.9.4的规定消除故障后,车辆点火系统再次启动时,信号装置应熄灭;
i) 也可用于指示与ESC相关系统/功能的故障,包括牵引力控制系统、挂车稳定性辅助系统、弯
道制动控制系统、其他利用节气门和/或对各车轮扭矩进行独立控制并与ESC共用部件的类
似功能。
5.2.3 当启动系统处于互锁状态时,ESC故障信号装置不必启动。
5.2.4 5.2.2g)的要求不适用于在共用区显示的信号装置。
5.2.5 制造商也可采用故障信号装置的闪烁模式提示ESC处于工作状态。
5.3 ESC关闭控制装置和其他系统控制装置
5.3.1 制造商可设置ESC关闭控制装置。该装置在车辆前照灯启动时应点亮,且能够调整ESC模式,
使其不再满足5.1.1、5.1.2、5.1.3和5.1.4的性能要求。制造商也可通过其他系统辅助控制ESC的工作状态。只要系统能够满足5.3.2~5.3.4的要求,就允许安装任何使ESC不再满足5.1.2、5.1.3和5.1.4
要求的控制装置。
5.3.2 无论驾驶员此前选择了哪种模式,在车辆点火系统重新启动时,车辆ESC都应恢复至满足第4
章和第5章要求的制造商初始默认模式。但在下列条件下,车辆ESC不必在点火系统每次重新启动时
恢复至满足5.1.1~5.1.4要求的模式:
a) 对四轮驱动的车辆,驾驶员选择采用低速、越野行驶模式。该驱动模式能够同时锁止前轴和后
轴的驱动机构,使发动机转速和车轮轮速之间的减速比至少增加1.6。
b) 对四轮驱动的车辆,驾驶员选择在雪地、沙地或灰尘堆积的路面以较高车速行驶的模式。该模
式能够同时锁止前轴和后轴的驱动机构,且在第6章规定的试验条件下能够满足5.1.2、5.1.3
规定的稳定性要求。但如果驾驶员在此前行驶中选择的驱动模式下,ESC具有不止一个能够
满足5.1.2、5.1.3要求的控制模式,则在点火系统重新启动后,ESC应恢复至制造商为该驱动
模式设定的初始默认模式。
5.3.3 如ESC控制装置的作用只是将ESC设置为不再满足5.1.1、5.1.2、5.1.3和5.1.4要求的控制模
式,应通过图3所示的标识符号或“ESCOFF”字样指示。
图3 ESC关闭控制装置标识符号
5.3.4 如ESC控制装置可将ESC设置为不同的控制模式,且其中至少一种模式不再满足5.1.1、5.1.2、
5.1.3和5.1.4的性能要求,应通过图2所示的标识符号指示并在靠近此控制模式的位置标注“OFF”
字样。
对ESC控制模式由一个多功能控制装置控制的车辆,当控制装置处于该模式时,应通过驾驶员信
息显示系统用5.3.3规定的标识符号或“ESCOFF”字样清晰的显示控制装置处于该模式。
5.3.5 如其他系统的控制装置也可将ESC置于不再满足5.1.1、5.1.2、5.1.3和5.1.4性能要求的模式,
则不必采用5.3.3的方式对其进行指示。
5.4 ESC关闭信号装置
5.4.1 如果制造商按照5.3安装了一个控制装置关闭或降低ESC的性能,则应满足5.4.2~5.4.5的信
号装置要求,以便在ESC功能处于降低的状态时向驾驶员报警。该要求不适用于5.3.2.b)所述的由驾
驶员的选择模式。
5.4.2 如果汽车制造商设置了使ESC不满足5.1.1、5.1.2、5.1.3和5.1.4要求的控制模式,应设置一个
报警装置,以便在ESC处于该控制模式时予以指示。
5.4.3 信号装置应满足下列要求:
a) 处于驾驶员前方视野范围内,便于驾驶员在驾驶位置检查信号装置的状态是否正常;
b) 在车辆行驶过程中观察时应处于正立状态,其方位如图3所示;
c) 采用5.3.3规定的ESC关闭标识符号或“ESCOFF”字样指示;也可通过在5.3.3或5.3.5所述
的控制装置、点亮的故障信号装置或其附近标注英文“OFF”指示;
d) 应为黄色或琥珀色;
e) 信号装置点亮后应足够明亮、醒目,使驾驶员在适应环境道路照明条件后,无论白天或者夜晚
驾驶条件下都能清晰识别;
f) 只要ESC处于不能满足5.1.1、5.1.2、5.1.3和5.1.4要求的模式,信号装置信号就应保持常亮;
g) 除5.4.4和5.4.5规定的情形外,每当点火锁止系统置于“ON”(“RUN”)位置但发动机未运行
或者当点火锁止系统处于“ON”(“RUN”)和“Start”之间、制造商指定的检查位置时,点亮ESC
关闭信号装置对其进行功能检查;
h) ESC恢复至制造商初始默认模式时,信号装置应熄灭。
5.4.4 当启动系统处于锁定状态时,ESC关闭信号装置不必启动。
5.4.5 5.4.3g)的要求不适用于在共用区显示的信号装置。
5.4.6 制造商也可用“ESC关闭”报警等指示除制造商初始默认模式以外的其他功能状态;尽管在此状
态下,仍能满足5.1.1、5.1.2、5.1.3和5.1.4的要求。
6 试验条件
6.1 环境条件
6.1.1 环境温度为0℃~45℃。
6.1.2 对静态稳定系数大于1.25的车辆,最大风速不大于10m/s;对静态稳定系数不大于1.25的车
辆,最大风速不大于5m/s。
6.2 试验路面
6.2.1 试验应在干燥、均匀、坚实的路面上进行。路面起伏、不平整(例如有下沉现象或有较大裂纹
的),不适合进行试验。
6.2.2 除特殊说明外,试验路面峰值制动力系数(PBC)应按GB/T 26987-2011第6章的规定在干路
面上测定,其数值应不小于0.9;作为替代,也可按GB 21670-2008中5.6.4的方法测定。
6.2.3 试验路面应为单一坡度且坡度不大于1%。
6.3 车辆状态
6.3.1 所有试验都应在ESC正常工作状态下进行。
6.3.2 车辆处于整车整备质量状态,且内部装载总质量为168kg,包括试验驾驶员、测试设备和必要的
配重沙袋。配重沙袋根据试验驾驶员、测试设备的质量与规定的内部装载总质量(168kg)之差确定,通
常应放置在前排乘员座椅后部的地板上;必要时,也可放置在前排乘员的脚部区域。所有的配重沙袋都
应可靠放置,避免在试验过程中发生移动。
6.3.3 轮胎气压应为车辆制造商推荐的冷胎充气压力(参见车辆标牌或轮胎充气压力标识)。必要时,
可安装内胎以防轮胎脱圈。
6.3.4 为保证试验安全,可安装防翻架。防翻架应符合下列要求:
a) 整备质量小于1513kg的车辆装备质量不大于27kg、转动惯量不大于27kg·m2 的轻型防
翻架。
b) 整备质量处于1513kg~2647kg的车辆装备质量不大于32kg、转动惯量不大于35.9kg·m2
的标准型防翻架。
c) 整备质量大于2647kg的车辆装备质量不大于39kg、转动惯量不大于40.7kg·m2 的重型防
翻架。
6.3.5 进行7.5.3、7.5.4、7.6.1和7.7.3规定的转向操作时,应采用自动转向装置。在转向盘转速不大于
1200°/s时,自动转向装置应能提供40N·m~60N·m的转向力矩。
6.3.6 试验车辆应按GB 21670-2008第7章的规定对制动器进行磨合。
7 试验方法
7.1 轮胎气压检查
确认轮胎气压为车辆制造商推荐的冷胎充气压力。
7.2 信号装置检查
在车辆静止、点火系统开关位于“LOCK”或“OFF”时,将点火系统开关置于“ON”(“RUN”)或进行
信号装置检查的其他合适位置。信号装置检查时,ESC故障信号装置应按5.2.2g)启动;如装有ESC关
闭装置,在信号装置检查时,ESC关闭信号装置也应按5.4.3g)启动。如果报警信号在5.2.4和5.4.5规
定的共用区显示,则不要求进行信号装置检查。
7.3 ESC关闭控制检查
对装备ESC关闭控制装置的车辆,首先使车辆静止、点火系统开关置于“LOCK”或“OFF”,然后将
点火系统开关置于“ON”(“RUN”);开启ESC关闭控制装置,确认ESC关闭信号装置按5.4.3的规定点
亮;将点火系统置于“LOCK”或“OFF”;再次将点火系统置于“ON”(“RUN”),确认ESC关闭信号装置
熄灭,以证实ESC按5.3.2的规定重新开启。
7.4 制动器预处理
7.4.1 在56km/h的初速度下,以0.5g的平均减速度将车辆制动至停车,共进行10次。
7.4.2 在完成初速度为56km/h的系列制动后,立即在72km/h的初速度下全力制动使车辆停车,共
进行3次。
7.4.3 在进行7.4.2规定的制动时,应在制动踏板上施加足够的制动力,使车辆的ABS在每次制动过
程中的主要阶段都处于工作状态。
7.4.4 在完成7.4.2的最后一次制动后,以72km/h的车速行驶5min对制动器进行冷却。
7.5 轮胎磨合
7.5.1 按7.5.2~7.5.4对轮胎进行磨合,使表面粗化并达到规定的工作温度,然后进行7.6、7.7规定的
试验项目。
7.5.2 驾驶试验车辆沿直径为30m的圆环顺时针方向行驶3圈,然后按逆时针方向行驶3圈;行驶速
度应使车辆产生约0.5g~0.6g的侧向加速度。
7.5.3 采用频率为1Hz的正弦转向输入,以56km/h的车速进行试验,转向盘转角峰值时应使车辆产
生0.5g~0.6g的侧向加速度。共进行4次试验,每次试验由10个正弦循环组成。
7.5.4 在进行最后一次试验的最后一个正弦循环时,其转向盘转角幅值是其他循环的两倍。所有的试
验之间允许的最长时间间隔为5min。
7.6 慢增量转向试验
7.6.1 试验车辆应沿逆时针方向和顺时针方向分别进行一组慢增量转向试验;每组试验由3次重复试
验组成,各次试验之间允许的最长间隔时间为5min。试验应在80km/h±2km/h的恒定车速下进行,
以13.5(°)/s的角速度逐渐增加转向盘转角,直至侧向加速度达到大约0.5g。
7.6.2 将试验中车辆产生3.0m/s2 的侧向加速度时的转向盘转角作为基准转向盘转角,记作“A”(按
7.10.4规定方法修正后的值)。采用线性回归法计算每次慢增量转向试验的A值,并圆整至0.1°,取
6次慢增量转向试验A值绝对值的平均值并圆整至0.1°,用于正弦停滞转向试验。
7.7 正弦停滞转向试验
7.7.1 在7.6.1规定的慢增量转向试验完成后2h内确定“A”值,并开始第1组正弦停滞转向试验。试
验前,不应更换轮胎;但应按7.5再次对轮胎进行磨合并立即进行正弦停滞转向试验。
7.7.2 检查ESC故障信号装置和ESC关闭信号装置(如果装备)没有点亮,以确认ESC工作正常。
7.7.3 按图4所示进行两组正弦停滞转向输入试验:正弦转向输入的频率为0.7Hz,在第2个峰值处
有500ms延迟。其中,一组试验的上半周期按逆时针方向进行,另一组试验的上半周期按顺时针方向
进行。在各次试验之间,允许车辆停车冷却1.5min~5min。
图4 正弦停滞示意图
7.7.4 应在80km/h±2km/h车速下,以高挡位滑行状态下开始转向操作。
7.7.5 每组试验应从转向盘转角幅值为1.5A开始,以0.5A的幅度逐次增加转向盘转角幅值,直至达
到7.7.6规定的最后一次试验的转向盘转角幅值。
7.7.6 如计算得出的6.5A小于或等于300°,则每组试验的最后一次试验的转向盘转角幅值为6.5A
或270°的较大值;如果其中任何一次试验的转向盘转角幅值(最大为6.5A)大于300°,则每组试验的最
后一次试验的转向盘转角幅值为300°。
7.7.7 两组试验完成后,按7.10对横摆角速度和侧向加速度数据进行后期处理。
7.8 冰雪道路试验
冰雪道路试验条件及方法参见附录A。
7.9 ESC故障检测
7.9.1 在车辆动力系统关闭状态下,通过切断任意一个ESC部件的电源或断开任意ESC部件间的电
路连接,模拟一个或多个ESC故障。但在模拟任何ESC故障时,都不应断开信号装置和/或ESC控制
装置的电路连接。
7.9.2 在车辆静止、点火系统开关位于“LOCK”或“OFF”时,将点火系统开关置于“Start”位置,起动发
动机。最迟在发动机起动后30s驾驶车辆前行,在其行驶速度达到48km/h±8km/h后2min内,进
行至少一次左转向、一次右转向操作和一次制动操作;转向操作应平顺,不应导致车辆丧失稳定性。在
完成上述操作后,按5.2确认ESC故障信号装置点亮。
7.9.3 停车并将点火系统开关置于“OFF”或“LOCK”位置。5min后,将点火系统开关置于“Start”位
置,起动发动机。确认ESC故障信号装置再次点亮、提示故障存在并在发动机停止运转或故障消除前
始终保持点亮。
7.9.4 将点火系统开关置于“OFF”或“LOCK”位置。恢复ESC至正常状态,将点火系统开关置于
“Start”位置,起动发动机,再次进行7.9.2规定的操作,确认信号装置在相同或相近的时间内熄灭。
7.10 数据处理
7.10.1 横摆角速度和横向位移的测量和计算应采用7.10.2~7.10.9规定的方法处理。
7.10.2 转向盘转角原始数据应采用12极无阶巴特沃斯滤波器过滤,截止频率为10Hz。滤波数据置
零,利用静态预试验数据去除传感器偏移量。
7.10.3 横摆角速度原始数据应采用12极无阶巴特沃斯滤波器过滤,截止频率为6Hz。滤波数据置
零,利用静态预试验数据去除传感器偏移量。
7.10.4 侧向加速度原始数据应采用12极无阶巴特沃斯滤波器过滤,截止频率为6Hz。滤波数据置
零,利用静态预试验数据去除传感器偏移量。消除车身侧倾和传感器安装位置偏差的影响后,确定车辆
质心处的侧向加速度数据。采集侧向加速度的数据时,传感器应尽可能靠近车辆的纵向和横向质心
位置。
7.10.5 用滤波后的转向盘转角数据求导数确定转向盘转速。然后,用0.1s的移动平均法对转向盘转
速数据进行滤波。
7.10.6 通过定义“零点范围”确定侧向加速度、横摆角速度和转向盘转角数据通道的零点。
采用7.10.5规定的方法计算转向盘转速数据,以此确定转向盘转速首次超过75(°)/s的时刻。从
这一时刻起,使转向盘转速保持在75(°)/s以上至少200ms。如果转向盘转速不能在75(°)/s以上保
持至少200ms,则应重新确定转向盘转速超过75(°)/s的时刻,并且检查其持续时间是否达到200ms
直至到两个条件都满足。
“零点范围”定义为转向盘转速超过75(°)/s的时刻前1s。其中,转向盘转速超过75(°)/s的时刻
为“零点范围”的结束点。
7.10.7 将滤波并归零后的转向盘转角数据在“零点范围”结束后首次达到-5°(转向盘转角输入为逆时
针)或5°(转向盘转角为顺时针)的时刻定义为转向起点(BOS)。转向起点(BOS)的时间值是以内插值
法确定的。
7.10.8 将正弦停滞转向操作结束后,转向盘转角回到零点的时刻定义为转向终点(COS......
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