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簡述正弦遲滯試驗(yàn)

2020-01-27 19:59:40·  來源：IND4汽車人  作者：寒星1999  
　
隨著技術(shù)的進(jìn)步，生產(chǎn)成本的攤銷，ESP(ESC,VDA,VDC.)這個(gè)以前只有豪華車上才配置的車輛被動(dòng)安全裝置，現(xiàn)在即使低端車也趨于標(biāo)配了?，F(xiàn)在幾乎所有以前生產(chǎn)過ABS
隨著技術(shù)的進(jìn)步，生產(chǎn)成本的攤銷，ESP(ESC,VDA,VDC….)這個(gè)以前只有豪華車上才配置的車輛被動(dòng)安全裝置，現(xiàn)在即使低端車也趨于標(biāo)配了。
現(xiàn)在幾乎所有以前生產(chǎn)過ABS 模塊的供應(yīng)商都具備生產(chǎn)ESP 模塊的能力，因?yàn)锳BS/ESP模塊做對比，差異并不太大。關(guān)于ESC 的具體工作原理，糾偏的策略，詳情可參考相關(guān)課程。
乘用車制動(dòng)系統(tǒng)開發(fā)系列課程第七講--制動(dòng)控制單元
 
現(xiàn)在各個(gè)主機(jī)廠，供應(yīng)商都有自己的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，法規(guī)來考核ESP的糾偏能力，但如果車輛要通過國家法規(guī)，或者出口國外，那必須得有一個(gè)國際通行且大家都承認(rèn)的法規(guī)來考核這項(xiàng)功能。而這項(xiàng)試驗(yàn)就是今天我們要討論的ESP 考核試驗(yàn)---正弦遲滯試驗(yàn)。
 
什么是正弦遲滯
 
通俗一點(diǎn)講，正弦遲滯試驗(yàn)很像我們之前文章中提到過的一個(gè)‘麋鹿試驗(yàn)’或者叫雙移線試驗(yàn)
但正弦遲滯試驗(yàn)和‘麋鹿試驗(yàn)’相比較又有很大不同。
 
第一：麋鹿試驗(yàn)追求最大通過車速，而正弦遲滯的車速是恒定的。
第二：麋鹿試驗(yàn)是駕駛員控制車輛轉(zhuǎn)向，而正弦遲滯試驗(yàn)則是轉(zhuǎn)向機(jī)器人操縱方向盤。
 
轉(zhuǎn)向機(jī)器人
第三：麋鹿試驗(yàn)只追求車輛通過而不碰錐桶即可，而正弦遲滯則有嚴(yán)格的橫擺及側(cè)向位移客觀值的要求。
 
麋鹿試驗(yàn)
正弦遲滯具體試驗(yàn)方法
 
正弦遲滯試驗(yàn)內(nèi)容繁多，光準(zhǔn)備工作，包括場地、車輛都需要很大的工作量，在這么短的篇幅內(nèi)不可能講述完全。我們直奔主題，撿重點(diǎn)來講。在文章末尾，會(huì)給出相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)號(hào)，有興趣的讀者可以檢索相關(guān)法規(guī)來查看。
現(xiàn)在我們假定車輛一切準(zhǔn)備工作包括車輛磨胎試驗(yàn)都就緒了，首先需要做一個(gè)慢增量轉(zhuǎn)向試驗(yàn)。
 
具體試驗(yàn)方法是：車輛穩(wěn)定在80±2KPH,以13.5°/s的角速度向一個(gè)方向打方向盤，直到車輛達(dá)到0.5g的側(cè)向加速度，有點(diǎn)類似ESP標(biāo)定中的‘蝸牛試驗(yàn)’。
 
反復(fù)三次試驗(yàn)以確認(rèn)，換一個(gè)方向再一組（三次），最終我們獲取六組（三左三右）方向盤轉(zhuǎn)角與側(cè)向加速度的曲線。除非車輛轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)魯棒性太差。一般情況左右都呈很好的對稱性，每組之間都呈很好的一致性。
 
我們?nèi)?.0m/S2側(cè)向加速度時(shí)的方向盤轉(zhuǎn)角值作為一個(gè)基準(zhǔn)參考，比如A，因?yàn)椴煌囕v設(shè)計(jì)上的差異，所以每一臺(tái)需要做該試驗(yàn)的車輛，都需要通過這個(gè)慢增量試驗(yàn)來確定這個(gè)A值。
 
在獲得A值之后，我們就可以開始正弦遲滯試驗(yàn)了。車輛依舊保持80±2KPH高檔位狀態(tài)，以1.5A開始（1.5倍的轉(zhuǎn)角A）以0.7HZ頻率，速度完成一次方向盤的正弦輸入，其中在第二個(gè)峰值位置停留500毫秒，如下圖所示。
這只是一次試驗(yàn)，相同的試驗(yàn)還要進(jìn)行多次直到達(dá)到6.5A的方向盤角度，每次方向盤的轉(zhuǎn)角增加0.5A，而車速和方向盤轉(zhuǎn)角頻率始終保持恒定。如果6.5A計(jì)算出的總角度大于了300°就取300°.所以最終試驗(yàn)后會(huì)得到一組的方向盤輸入曲線。
在0.7HZ也就是1/0.7秒內(nèi)完成打正負(fù)300°方向盤轉(zhuǎn)角，車輛的側(cè)傾將會(huì)非常劇烈，所以具有一定的危險(xiǎn)性。所以車輛必須安裝內(nèi)防滾架。
對于穩(wěn)定系數(shù)較低的SUV/MPV/Pick UP 車輛，在進(jìn)行該試驗(yàn)時(shí)還必須安裝外防滾架。

我們來討論一下正弦遲滯試驗(yàn)后的結(jié)果判定。
一 關(guān)鍵點(diǎn)
正弦遲滯對于車輛的車輛性能的考核，核心就是對橫擺響應(yīng)的判斷，橫擺不能太大，因?yàn)槿菀追嚒M擺也不能太小，太小也就意味著避障能力的喪失。具體內(nèi)容我們后面詳述，在討論之前，我們先了解幾個(gè)試驗(yàn)中的名詞
1） BOS（Beginning Of Steer）：方向盤操作起始點(diǎn)。
2） COS (Completion Of Steer )：方向盤操作終止點(diǎn)。
二  橫擺判斷
試驗(yàn)過程中設(shè)備自動(dòng)記錄車輛的橫擺，如下圖所示，上曲線為方向盤轉(zhuǎn)角，而下曲線則是車輛的橫擺（Yaw Rate）
首先橫擺不能太大，所以這里有兩個(gè)特征點(diǎn)的判斷
1） COS +1S位置，也就是方向盤結(jié)束后1秒的時(shí)間點(diǎn)。Yaw rate不大于第二峰值的35%，如下圖所示。這一項(xiàng)考核的是車輛的橫擺增益梯度，不可以太大。
2) COS+1.75S 位置的Yaw rate 不大于第二峰值的20%，如下圖所示,這一項(xiàng)考核的是車輛橫擺后收斂速度要足夠快，體現(xiàn)了車輛從失控狀態(tài)回復(fù)到受控狀態(tài)的能力。
如果單純考核這兩項(xiàng)，那太容易‘投機(jī)取巧’了。比如，我們將輪胎的附著系數(shù)降低，這樣車輛對方向盤的響應(yīng)很慢，橫擺自然就小了。其結(jié)果就是:
這有點(diǎn)類似于在冰雪路面上開車,遇到緊急情況。你急打方向，但車輛并不聽你的話….
為了堵住這個(gè)漏洞，所以有了第三個(gè)考核指標(biāo)，側(cè)向位移。
3) COS+1.07S 時(shí)的側(cè)向位移大于1.83m(質(zhì)量小于3500kg車輛，如果大于3500kg 側(cè)向位移要求1.52m).如下圖所示，從圖上看兩次試驗(yàn)均滿足標(biāo)準(zhǔn)
在試驗(yàn)中為了方便對比，通常會(huì)將前兩項(xiàng)中的COS+1S 以及COS+1.75S時(shí)刻的Yaw Rate 讀取出來與Second Peak時(shí)刻的Yaw Rate做直觀對比。如下圖所示，從圖上來看，試驗(yàn)2（綠線）合格，而試驗(yàn)1（紅線）不合格。
這三項(xiàng)考核指標(biāo)，實(shí)際上就將車輛的橫擺表現(xiàn)限定在了一個(gè)帶狀區(qū)域。不能太大，也不可過小。對于不適用外防滾架的轎車，全部滿足這三條就算合格。而對于我們上一篇中我們說過的穩(wěn)定系數(shù)較低的車輛，如SUV,皮卡等車輛，使用外防滾架的情況，除過滿足上面三條之外，還有一條，就是外防滾架不可觸地，如果觸地則是一票否決。
三  各國法規(guī)
由于這一項(xiàng)試驗(yàn)是對ESC 系統(tǒng)考核的基本通行規(guī)，所以各國的法規(guī)雖然名稱不同，但核心內(nèi)容是相同的。
歐盟 的ECE R140\北美FMVSS126 以及我國的GB/T30677,還有比如澳大利亞 ADR-88,印度的AIS-133

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