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車身動態穩定系統評價方法概述
  • 發布年度:2015
  • 主要類別:駕駛輔助
  • 次要類別:電子報
  • 車輛中心 技術服務處 葉重宇

    車身動態穩定系統(Electronic Stability Control, ESC)是用來控制車輛操控穩定性的主動式安全系統,其利用感測器監控車輛姿態與方向盤、油門及煞車操作情況,若經系統判定車輛可能產生不穩定狀態時,系統將直接控制單軸或單輪的煞車或驅動力,使車輛恢復穩定。

    國內外對於ESC的主要測試方法為正弦定頻試驗(Sine with Dwell),正弦定頻試驗是車輛以80 km/h速度行駛,方向盤突然施打一個正弦波,並且在中途停頓0.5秒的動作,如圖1的方向盤輸入訊號。此動作類似車輛進行高速閃避後緊急修正方向的動作,容易使車輛進入失控狀態,若車輛配備ESC,則能夠保持穩定,可用以驗證ESC的有效性。正弦波振幅須從低角度(30~60度)逐次增加達到300度為止,且完整的波形需要在1.93秒內一氣呵成,必須非常迅速且精確控制以確保重複性,若以人為控制方向盤難以達到如此嚴苛的要求,須使用「自動轉向控制裝置」輔助完成測試。

    圖1 正弦定頻試驗的轉向輸入及車輛暫態行為

    測試過程中利用儀器設備紀錄車輛的動態穩定性,圖1下半部即為穩定的暫態響應結果。若正弦定頻波形完成的1秒瞬間,橫擺角速度(yaw rate)不超過峰值( peak)的35%;正弦定頻波形完成的1.75秒瞬間,不超過峰值的20%,則表示車輛可趨於穩定(代表車身方向變化的速度逐漸減小)。另亦須確認車輛具備足夠的閃避能力:在特定轉向角度的閃避動作中,於轉向動作開始後的1.07秒,車輛側向位移必須達到1.83m,此為車輛宣告總重低於3.5公噸的要求,若宣告總重高於3.5公噸,則須達到1.52m;能夠滿足上述橫擺角速度與側向閃避量的要求,ESC系統才算是合格。

    電子車身穩定系統(ESC)概念介紹影片

    目前ESC在歐洲、美國、日本等地區都已成為車輛標準配備,而國內亦參照歐規程序將驗證要求制定於車輛安全檢測基準42-3動態煞車內,預計於2018年起列為新車型標準配備。在驗證能量方面,車輛中心(ARTC)已購置一套自動轉向控制裝置,如圖2,透過這套裝置,在測試前預先設定好進行正弦定頻試驗的角度波形,將車輛加速到測試車速後啟動控制裝置即可精準地完成測試。在場地部分,ARTC已完成建置操安評價測試道,內含一扇型的「動態平台操安測試區」,如圖3所示,其為半徑60公尺的圓平面,腹地廣大且包含緩衝區域,不僅可應用於多數車輛操控評價,也是未來ESC測試正弦定頻試驗的主要場地。

    圖2. 執行ESC所需的轉向控制裝置

    圖3. 動態平台操安測試區

    未來在國內法規推行後,ESC將成為新車強制安裝之配備,相信能提升駕駛安全與降低事故率。然而,即使通過驗證的ESC並不代表在各種條件下都能避免危險,畢竟車輛的控制最終還是要仰賴輪胎與路面的接觸面特性,當使用情境超越輪胎與路面抓地力的物理極限時,例如高速疾駛積水路面、胎紋深度過低、甚至爆胎等許多突發狀況,ESC未必都能有效的控制車輛,因此,駕駛者仍應保有正確開車觀念,並藉由ESC的輔助,降低車輛失控風險,才能確保您的行車安全。

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