2018年起ESC正式上路 ARTC操安測試道全體驗 | U-CAR

Jerry

撰文

黃榮德、Jerry、ARTC提供

攝影

62,828

2014

10月

24

想像以下畫面:駕駛在高速公路上,前方出現一輛連結貨櫃車,駕駛下意識地切換至貨櫃車的左道,準備一口氣加速超越貨櫃車。正當加速超車至貨櫃車車身一半時,貨櫃車上未固定妥當的貨物不巧掉到自駕車輛前方,在時速110公里下為閃避前方障礙,只好急忙連續左右大角度轉動方向盤切換車道,沒想到車輛卻不聽使喚,在閃避過障礙物後便快速地衝撞道路右側紐澤西護欄;而這一切從閃避到碰撞的過程,可能不過短短3-5秒鐘。

根據交通部高速公路局統計資料,2011年至2013年間,共有174件事故,造成198人死亡與211人受傷,其中「未注意前車狀態」與「不當變換車道/方向」等與車輛緊急閃避相關事故就佔了43.68%。為預防車輛急遽變換車道造成車身動態打滑失控,強化車輛緊急狀況下動態穩定性,交通部自2018年1月1日起將ESC電子式車身動態穩定系統 (Electronic Stability Control)列入車輛安全檢測基準42-3動態剎車項目當中,規範9人座以下轎車(M1類)及3.5噸以下小貨車(N1類)之新型車輛,均應安裝ESC;而2020年1月1日起M1與N1類出廠車輛均需安裝ESC。

IIHS美國高速公路安全保險協會ESC介紹影片:

ARTC財團法人車輛研究測試中心 (Automotive Research & Testing Center)為建立符合ESC測試法規的場地,於2014年10月興建完成一系列操安測試道,包含動態平台操安測試區、濕地操安測試道、以及乾地操安測試道。這次邀請媒體前往體驗,透過國際規格的測試場地,提供國內未來包含ESC等車輛安全法規,完善而嚴謹的測試平臺。

ARTC為建立符合ESC測試法規的場地,於2014年10月興建完成一系列操安測試道,包含1.動態平台操安測試區、2.乾地操安測試道、以及3.濕地操安測試道。

ESC電子式車身動態穩定系統簡介

ESC (Electronic Stability Control)一般又稱為ESP (Electronic Stability Program)簡要說明的話,就是透過駕駛者對方向控制、油門控制、剎車控制所輸出的指令,在經過ESC控制單元接收資訊,達到車輛動態的效果。而車輛的實際動態,包含車速、個別輪速、轉向不足/過度、側向加速度、橫擺角速度等參數將再回傳至ESC控制單元,進一步判斷駕駛的指令是否被執行,並藉由控制個別輪胎的轉速與引擎輸出,避免失控現象發生。

ESC一般會整合包括EBD電子煞車分配力系統 (Electrical Brake Distribution)、ABS防鎖死煞車系統 (Anti-lock Brake System)、TCS循跡控制系統 (Traction Control System)、VDC車輛動態控制系統 (Vehicle Dynamic Control)等系統。當向左過彎發生轉向不足,ESC系統會調降左後輪的轉速,減緩轉向不足的趨勢並讓車輛依照駕駛指令行進;而同樣向左過彎若發生轉向過度時,ESC系統則會對右前輪進行減速,避免車頭向左撞向車道、甚至造成甩尾的風險。右向彎道的轉向不足與過度發生時,ESC則會降低與上述相反個別輪胎的轉速。

上圖以左向彎道示範ESC作動原理,紅色路線為失控路線,藍色路線則為正常路線,顯示在轉向不足與轉向過度情況下,ESC分別會對左後輪與右前輪施予煞車降低輪速,使行車動態回復正常。事實上,當車輛偵測到偏離方向盤指向的動態狀況,在失控前便會即時針對個別輪速進行減速。
  1. ESC,Electronic Stability Control,各車廠常見用語一覽:
  2. DSC (Dynamic Stability Control):BMW、Ford、FPV、Jaguar、Land Rover、Mazda
  3. DSTC (Dynamic Stability and Traction Control):Volvo
  4. ESP (Electronic Stability Program):Audi、Mercedes-Benz、Volkswagen
  5. VSA (Vehicle Stability Assist):Honda
  6. VSC (Vehicle Stability Control):Suzuki、Toyota
  7. 以上車廠以英文字母排序。
廣  告

ESC實車驗證與判斷基準

  1. 國內ESC檢測驗證流程:
  2. 1. ESC狀態確認─識別標誌燈泡檢查(ESC儀表警示燈),ESC OFF控制裝置確認。
  3. 2. 剎車及輪胎調節程序─使剎車系統及輪胎進入是當工作溫度。
  4. 3. 緩慢增加轉向程序─量測轉向幅度角A值。
  5. 4. 正弦定頻試驗─模擬緊急閃避試驗Sine with Dwell。
  6. 5. ESC失效偵測確認─系統失效時應提供燈號指示予駕駛者之相關規定。
ARTC檢測ESC的第一關就是確認ESC識別標誌燈泡,確認儀錶板有無配載ESC異常或作動時的警示燈。消費者如選購車輛時,也可以前往汽車展間試著開啟車輛電門而不要發動引擎,看看儀表板上是否有ESC警示燈號,ARTC的測試車輛的警示燈設計在儀錶右側ABS燈號下方,車輛打滑的那個標誌即為ESC警示燈。

ESC列入新車配備,該經過甚麼測試才能算是通過?這次ARTC也特別進行了詳盡的說明。首先,整個測試過程以固定的轉向方式,在ESC作動的情況下,驗證車輛是否會失控。從每輛車側向0.3G值的轉向角度作為初次測試基準值(A值),最大則必須測試到單側打300°(或6.5倍A值)的方向盤轉向角度!

當ESC關閉的時候,就算在定圓繞行,隨著速度增加,車輛也會逐漸出現一般稱為推頭的轉向不足動態情況。上圖ESC維持開啟,下圖ESC則設定關閉,可以車輛右側定圓線來判斷車輛循跡狀況,ESC關閉後顯然行駛軌跡離線越來越遠。
  1. A值的定義:
  2. 1. 車速80±2 公里/小時,轉向速率13.5°/秒,每次當側向加速度達0.5G時停止。
  3. 2. 6次測試線性回歸取得側向加速度0.3G時之方向盤轉角A值。
ESC驗證過程必須不斷精準控制轉向角度、並在極短時間內多次大角度操控方向盤,這已經超過人體的極限,所以整個測試必須透過機械裝置自動控制方向盤,才能完成2個工作日的測試流程。

想像在粗糙度0.9、坡度小於1°的平坦乾燥路面上,以時速80公里下方向盤左打300°,再回正方向盤緊接著右打300°,停下0.5秒後再將方向盤回正,而整個過程必須控制在1.9秒內完成!不斷精準控制轉向角度、並在極短時間內多次操控方向盤,這已經超過人體的極限,所以整個測試必須透過機械裝置自動控制方向盤,才能完成長達2個工作日的測試流程。

至於ESC測試通過與否的判定基準,則為(1)橫擺角速度(Yaw Rate),及(2)車輛側向位移量來判定。橫擺角速度代表車身方向的變化速度,在完成整個方向盤的動作後1秒內,應低於35%,而1.75秒後則須少於20%。意思就是方向盤轉向動作結束後,車頭的角速度應趨於停止,而在失控的情況下,車身在停止轉向後仍會持續擺動。至於車輛側向位移量針對3.5噸以下的車輛,需要大於1.83公尺,超過3.5噸的車輛則需大於1.52公尺,來判斷左右急打方向盤後,車身相較原來位置是否達到能閃避障礙物的位移量。

ARTC全新操安測試道體驗

ARTC試車場黃品誠經理指出,為建立符合ESC測試法規的場地,ARTC與國內業者合作,打造一系列全新操控安全測試道,包括動態平台操安測試區、濕地操安測試道、以及乾地操安測試道。而在國內針對出廠車輛建構更安全的系統規範之前,本來就必須先充實國內測試能量,自2013年8月起,耗時一年多終於在2014年10月完成操安測試道的增設工程。目前可以提供底盤操控、輪胎評價、乾濕地性能、正弦定頻轉向、定圓迴轉、步階轉向、轉彎煞車、轉向系統等多項操控試驗。

濕地操安測試道設計具有礫石路面,摩擦係數小於0.8,二側設灑水,縱橫向坡度0%等特色,目前可以提供底盤操控、輪胎評價等操控試驗。
  1. ARTC全新操控安全測試道:
  2. 1. 動態平台操安測試區:
  3. 規格:平均寬度140m、加速道475m(高速入口可增加250m)、定圓標線R10m、R20m、R30m、R40m、R50m、R60m。
  4. 特色:扇形開展可執行須緩衝空間之測試,多孔隙排水路面,摩擦係數0.9以上。
  5. 測試:正弦定頻轉向、定圓迴轉、步階轉向、轉彎煞車、轉向系統等。
  6. 2. 乾地操安測試道:
  7. 規格:長892m、寬5.5m;由R20m、R25m、R30m、R35m、R40m、R60m、R80m、R100m、R110m、R140m等不同半徑的彎道所組成。
  8. 特色:多孔隙排水路面、摩擦係數0.9以上,設有R100m迴旋水漂區,長10m、水膜深1cm,縱橫向坡度0%。
  9. 測試:底盤操控主客觀評價、輪胎評價。
  10. 3. 濕地操安測試道:
  11. 規格:長349m、寬6.5m,R20m與R40m等半徑的彎道所組成。
  12. 特色:礫石路面,摩擦係數小於0.8,二側設灑水,縱橫向坡度0%。
  13. 測試:底盤操控主客觀評價、輪胎評價。
相較於動態平台操安測試區,摩擦係數0.9以上之多孔隙排水路面(上圖),濕地操安測試道則採取礫石路面,摩擦係數小於0.8,以模擬老舊柏油路面上積水的路況(下圖)。

在ESC體驗過程中,ARTC試車手加速至時速80公里後,按下自動轉向遙控器,馬上看到方向盤先右打120°,回正後立即左打120°,停留0.5秒後再度回正。在ESC關閉的狀態下,車身右轉向完方向盤緊接著左打以後便開始失控,最後一次方向盤回正時,車輛仍持續向左滑行拉不回來。但若將ESC開啟的話,車身轉向則會依照方向盤的路線進行,儘管方向盤左右轉向幅度合計高達240°,還是非常精準地跟隨指向前進。短短不到2秒內大幅度失控打滑,一般駕駛的確很難做出正確反應,即時救回車輛。

在ESC關閉的狀態下,車身右轉向完方向盤緊接著左打以後便開始失控,最後一次方向盤回正時,車輛仍持續向左滑行拉不回來。

歐美日已成標配,進口車比較安全?

  1. ESC國外法規推動情況:
  2. 歐盟:2011年11月起新車型強制配備ESC。(EEC 661/2009)
  3. 美國:2011年9月起強制1萬磅 (4.5噸)以下車輛配備。(FMVSS 126)
  4. 日本:2014年10月起新車型強制配備ESC。(國土交通省)
ARTC試車場黃品誠經理指出,通過ARTC驗證,並不代表ESC在各種條件下都能拯救失控的車輛,畢竟法規測試雖然嚴謹,但也因其嚴謹而有著一定的測試框架。

目前ESC在歐洲、美國、日本等地區都已成為車輛標準配備,也因此消費者常有進口車比國產車安全的印象,相信如果法規上路以後,對於提升駕駛安全與降低事故機率上一定會有很大的貢獻。然而,通過ARTC驗證,並不代表ESC在各種條件下都能拯救失控的車輛,畢竟法規測試雖然嚴謹,但也因其嚴謹而有著一定的測試框架。在高速路面積水、胎紋深度不足、車輛狀況不佳、甚至爆胎等許多突發狀況,未必都能仰賴ESC這劑失控的預防針。期盼透過法規上路,能讓消費者擁有更多元、划算、安全的車款選擇。