到2012年，美國(guó)出售的所有新型汽車(chē)將會(huì)安裝上電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)。這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用預(yù)計(jì)每年將會(huì)挽救5000到10000人的生命，其總價(jià)值將超過(guò)九億八千五百萬(wàn)美元。
一眼看上去，整個(gè)控制過(guò)程似乎很簡(jiǎn)單：一輛汽車(chē)如同在薄冰上行駛一樣左右搖擺，這時(shí)，車(chē)載傳感器“感應(yīng)”到汽車(chē)在滑行，穩(wěn)定控制系統(tǒng)操控剎車(chē)讓特定車(chē)輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)，汽車(chē)緩慢地停止了甩尾。
它的工作原理看似簡(jiǎn)單，也的確如此，但是支持這個(gè)系統(tǒng)的幕后科技卻意義非凡。那些保障汽車(chē)駕駛員生命安全的產(chǎn)品———如汽車(chē)安全帶的問(wèn)世，都沒(méi)能達(dá)到這樣驚人的效果。不能與之相比的還有安全氣囊、剎車(chē)閉鎖（ABS）、牽引控制儀、輪胎
壓力控制器、全輪驅(qū)動(dòng)器，還有遠(yuǎn)程電子控制裝置。
通用汽車(chē)公司截至2010 年對(duì)汽車(chē)穩(wěn)定控制性能實(shí)現(xiàn)全面升級(jí)，
比規(guī)定早2 年時(shí)間。
“沒(méi)有哪項(xiàng)安全技術(shù)能夠如此明顯地減輕致命撞擊力的作用。”高速公路安全保險(xiǎn)協(xié)會(huì)（IIHS）發(fā)表聲明。
這就是為什么美國(guó)高速公路安全管理署（NHTSA）下發(fā)規(guī)定，截至2012年，所有微型轎車(chē)和小卡車(chē)需強(qiáng)制安裝電
子穩(wěn)定控制系統(tǒng)（ESC）。IIHS和NHTSA兩個(gè)組織的研究表明ESC系統(tǒng)在美國(guó)每年能夠挽救5000到10000人的生命。除安全帶的保護(hù)作用接近它之外，其他任何一項(xiàng)技術(shù)都不能達(dá)到如此近似的結(jié)果。
在汽車(chē)轉(zhuǎn)向不足的情況下，帶ESC系統(tǒng)的汽車(chē)對(duì)左后輪進(jìn)行
制動(dòng)控制，讓汽車(chē)回到正常控制狀態(tài)。
為了符合國(guó)家規(guī)定，汽車(chē)需要添加慣性傳感器模塊并升級(jí)電子液壓?jiǎn)卧](méi)有閉鎖
剎車(chē)系統(tǒng)的汽車(chē)還需要安裝轉(zhuǎn)角傳感器和輪速傳感器。（來(lái)源：TRW 汽車(chē)）
“電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)與閉鎖剎車(chē)或者空氣氣囊相比，能夠挽救更多人的生命。”消費(fèi)者協(xié)會(huì)汽車(chē)性能測(cè)試部門(mén)測(cè)試主管David Champion說(shuō)道，“這項(xiàng)安全系統(tǒng)的潛能無(wú)限。”
汽車(chē)穩(wěn)定性革新的代價(jià)
穩(wěn)定控制系統(tǒng)讓入門(mén)級(jí)汽車(chē)增加了479美元的成本
多功能豪華汽車(chē)增加電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)的成本與小型入門(mén)級(jí)汽車(chē)相比有天壤之別。NHTSA組織聲明，對(duì)新輕型卡車(chē)或者SUVs來(lái)說(shuō)，增加的成本大約為29.20美元。新微型轎車(chē)增加設(shè)備的成本平均為90.30美元。那些沒(méi)有閉鎖剎車(chē)（ABS）系統(tǒng)、輪速傳感器、橫擺角
速度傳感器和橫向加速儀的入門(mén)級(jí)汽車(chē)，將會(huì)吃苦頭，根據(jù)NHTSA估計(jì)它們需要增加的成本為479美元。
預(yù)防危險(xiǎn)事故鏈的形成
遺憾的是，該系統(tǒng)的發(fā)展并不是一帆風(fēng)順。電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)早在90年代中期就問(wèn)世了，當(dāng)時(shí)并沒(méi)有得到人們的重視。報(bào)紙只做了簡(jiǎn)單的報(bào)道，沒(méi)有用斜體字加以關(guān)注，人們僅把它看做是閉鎖剎車(chē)系統(tǒng)上一項(xiàng)附加的改進(jìn)技術(shù)。幾乎沒(méi)有行業(yè)內(nèi)人士預(yù)測(cè)出它在安全性能方面的潛力。
從2004年開(kāi)始，科學(xué)研究顯示表明ESC系統(tǒng)能夠極大地減少單車(chē)事故。IIHS研究發(fā)現(xiàn)電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)可減少重大單車(chē)事故的比例高得驚人，達(dá)到了56％。此外，NHTSA機(jī)構(gòu)的研究表明，它能夠幫助減少35％的重大事故。愛(ài)荷華州立大學(xué)以及瑞典國(guó)家交通局的類(lèi)似研究也表明，這項(xiàng)技術(shù)讓汽車(chē)在潮濕或者積雪道路上分別減少了34％和38％的重大事故。
通過(guò)對(duì)硬件和軟件的創(chuàng)新應(yīng)用，ESC系統(tǒng)的表現(xiàn)異常驚人。車(chē)輛行駛時(shí)，ESC將系統(tǒng)軟件運(yùn)算與車(chē)輛傳感器和微控制器相結(jié)合，意圖對(duì)駕駛員和實(shí)際車(chē)輛行駛狀況進(jìn)行對(duì)比分析。系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)控方向盤(pán)角度、節(jié)氣門(mén)傳感器以及剎車(chē)的工作情況來(lái)辨別駕駛員意圖。它的操作與輪胎速度傳感器、橫向加速計(jì)和橫擺角速度傳感器的操作類(lèi)似——并以此來(lái)設(shè)計(jì)汽車(chē)性能軟件模型。
“通過(guò)觀察橫擺角速率、橫向加速度和車(chē)輪速度，我們能夠知道汽車(chē)的當(dāng)前狀況。”Bosch汽車(chē)配件公司市場(chǎng)及產(chǎn)品策略總監(jiān)Scott Dahl說(shuō)道，“如果這些數(shù)據(jù)和駕駛員意圖不符，我們必須將兩者統(tǒng)一歸回正位。”
事實(shí)上，系統(tǒng)的主要目的是觀察車(chē)輛的偏轉(zhuǎn)度，如果與駕駛員意圖不符，則要將車(chē)輛歸位。這個(gè)功能非常重要，因?yàn)檐?chē)輛對(duì)于地面垂直軸的順時(shí)針或逆時(shí)針的旋轉(zhuǎn)角度，即偏轉(zhuǎn)度異常——是事故最常見(jiàn)的致命因素。汽車(chē)偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生的情形有：剎車(chē)、絆倒、翻滾和撞擊，這些形成了危險(xiǎn)事故鏈，一旦發(fā)生，一般的駕駛操作都無(wú)法挽回。
但是電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)在事故因素產(chǎn)生前就制止了危險(xiǎn)事故鏈的產(chǎn)生。通過(guò)剎車(chē)控制特定的輪胎方向，以制止車(chē)輛偏轉(zhuǎn)情況的產(chǎn)生。
以防萬(wàn)一，多數(shù)汽車(chē)制造商設(shè)計(jì)的ESC系統(tǒng)都采用了復(fù)雜軟件運(yùn)算法則序列，確保系統(tǒng)能夠感知外界發(fā)生了什么。例如Bosch公司采用軟件計(jì)算來(lái)推斷車(chē)輛下方地面的摩擦力系數(shù)。這樣一來(lái)，系統(tǒng)便可以感知車(chē)輛是在冰面、沙礫或者干瀝青路面行駛，以便提前做好準(zhǔn)備。
“為了測(cè)量摩擦系數(shù)、汽車(chē)重量、軸距和其余每個(gè)我們可以想到的物理參數(shù)，我們?cè)O(shè)計(jì)了非常復(fù)雜的汽車(chē)模型。”Dahl說(shuō)道。
誰(shuí)來(lái)買(mǎi)單？
由于該系統(tǒng)對(duì)汽車(chē)進(jìn)行了前所未有的革新，NHTSA在進(jìn)行了大量安全研究之后于去年底下發(fā)了使用該技術(shù)的決定。美國(guó)政府強(qiáng)制規(guī)定——從2008年開(kāi)始直到2012年在汽車(chē)上對(duì)該技術(shù)實(shí)現(xiàn)100％的應(yīng)用——該決議對(duì)汽車(chē)消費(fèi)者和汽車(chē)制造工程師們有相當(dāng)大的影響。到2012年，美國(guó)全年出售的1700萬(wàn)臺(tái)汽車(chē)都將會(huì)采用該技術(shù)。對(duì)于消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，汽車(chē)事故將會(huì)大大減少。對(duì)于汽車(chē)工程師們來(lái)說(shuō)，這意味著要多生產(chǎn)數(shù)百萬(wàn)電子液態(tài)模塊、橫向加速計(jì)、
陀螺儀、轉(zhuǎn)角傳感器和微控制芯片。
穩(wěn)定控制系統(tǒng)的安裝使翻轉(zhuǎn)的情況減少，駕駛員可以控制汽車(chē)（來(lái)源：TRW汽車(chē)）
這個(gè)規(guī)定也意味著汽車(chē)制造成本上升。現(xiàn)在沒(méi)有安裝ESC系統(tǒng)的每輛汽車(chē)將會(huì)被安裝上“慣性模塊”，該模塊結(jié)合了橫擺角速度傳感器和橫向加速計(jì)。慣性模塊一般安裝在乘客車(chē)廂中心控制臺(tái)下方，由于包含了橫擺角速度傳感器，它的價(jià)格比較昂貴。橫擺角速度傳感器在幾年內(nèi)成本大大下降——2000年是每個(gè)50多美元，而如今下降到當(dāng)時(shí)價(jià)格的一半，但對(duì)于汽車(chē)制造業(yè)來(lái)說(shuō)，它仍十分昂貴。包含MEMS式和音叉式傳感器的橫擺角加速裝置，由多家公司供應(yīng)，如Analog Device公司, Bosch汽車(chē)配件公司以及Systron Donner公司。
將幾個(gè)傳感器安裝在單印制電路板上，汽車(chē)供應(yīng)商可在單機(jī)上測(cè)量
角速度和線性加速度（來(lái)源：Bosch 汽車(chē)）
對(duì)于所有要安裝ESC系統(tǒng)的汽車(chē)來(lái)說(shuō)，必須添加新的電子液壓模塊。新模塊雖然和汽車(chē)內(nèi)ABS系統(tǒng)作用類(lèi)似，但它可以幫助完成系統(tǒng)的穩(wěn)定性控制任務(wù)。添加模塊的最初目的是系統(tǒng)需要，可使該系統(tǒng)在駕駛員不需要踩剎車(chē)的情況下增壓。因?yàn)锳BS電子液壓模塊不能滿足這個(gè)要求，所以新模塊的添加必須包含閥門(mén)和已升級(jí)的液壓泵。此外，相關(guān)的電子零部件需要升級(jí)，增加大容量的只讀內(nèi)存（ROM）、高效的散熱裝置和強(qiáng)大的微控制器。
NHTSA 規(guī)定的穩(wěn)定控制系統(tǒng)安裝進(jìn)度
安全技術(shù)快速安裝進(jìn)度
NHTSA 對(duì)電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)安裝最終要求的進(jìn)度如下：
截至2008 年9 月1 日——所有輕型汽車(chē)的55%
截至2009 年9 月1 日——所有輕型汽車(chē)的75％
截至2010 年9 月1 日——所有輕型汽車(chē)的95％
截至2011 年9 月1 日——所有輕型汽車(chē)的100%
因此，產(chǎn)品成本迅速上升。ABS系統(tǒng)中3美元到5美元一個(gè)的微控制器，在ESC系統(tǒng)中就上漲為4美元到7美元一個(gè)。原因是大多數(shù)ESC控制器要求采用容量2倍的芯片閃存（從512KB到1MB）；2倍的RAM（從24KB到48KB），同時(shí)運(yùn)算速度比原來(lái)快大約50％（從48MHz到70MHz）。這些設(shè)備的供應(yīng)商有德克薩斯儀器公司（Texas Instruments）和飛思卡爾半導(dǎo)體公司（Freescale Semiconductor）等。
另外，那些暫時(shí)沒(méi)有安裝ABS的低端汽車(chē)成本曲線顯著攀升。這些汽車(chē)，不僅僅需要升級(jí)電子液壓ABS系統(tǒng)，還需要增加慣性模塊，電子液壓ESC系統(tǒng)，轉(zhuǎn)角傳感器，輪速傳感器和微控制器。
結(jié)果，對(duì)于入門(mén)級(jí)汽車(chē)來(lái)說(shuō)，其增加的成本比豪華汽車(chē)要多得多。根據(jù)NHTSA估計(jì)，微型轎車(chē)平均增加的成本為90.30美元，而輕型卡車(chē)則為29.20美元。那些需要升級(jí)的豪華轎車(chē)增加的成本要比平均值低。NHTSA聲明，那些需要第一時(shí)間增加電子液壓模塊和傳感器的入門(mén)級(jí)汽車(chē)，增加的成本大約會(huì)高達(dá)479美元。全部汽車(chē)升級(jí)總成本將會(huì)達(dá)到$985.2百萬(wàn)美元。
汽車(chē)制造商尚未聲明是否由消費(fèi)者、OEM或者他們兩者來(lái)負(fù)擔(dān)增加的成本。
“由于這個(gè)規(guī)定是強(qiáng)制性的，因此消費(fèi)者希望車(chē)輛升級(jí)能夠?qū)λ麄兠赓M(fèi)。”德克薩斯儀器公司汽車(chē)市場(chǎng)經(jīng)理Matthias Poppel說(shuō)道。“現(xiàn)在的問(wèn)題是汽車(chē)制造商如何對(duì)穩(wěn)定控制系統(tǒng)進(jìn)行‘性能簡(jiǎn)化’讓成本實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化。事實(shí)上美國(guó)汽車(chē)制造商如今正面臨贏取市場(chǎng)份額的巨大壓力，而我們希望看到升級(jí)的成本降低。”
安全基礎(chǔ)
無(wú)論由誰(shuí)來(lái)為汽車(chē)升級(jí)買(mǎi)單，ESC系統(tǒng)的應(yīng)用時(shí)代遲早要到來(lái)。如今汽車(chē)制造商帶給它很多新的商業(yè)名稱(chēng)——如汽車(chē)穩(wěn)定輔助系統(tǒng)（本田阿庫(kù)拉汽車(chē)），動(dòng)力穩(wěn)定控制系統(tǒng)（寶馬汽車(chē)），StabiliTrak（通用汽車(chē)）以及很多其他的名字。特別是通用汽車(chē)公司，宣稱(chēng)到2010年汽車(chē)性能完成全面升級(jí)，比規(guī)定早2年時(shí)間。
新型電子液壓?jiǎn)卧枰嗟拈y門(mén)，
新液壓泵，帶更多RAM 和閃存的微處理器（來(lái)源：TRW汽車(chē)）
另外，汽車(chē)制造商為更新升級(jí)安全系統(tǒng)制定計(jì)劃，來(lái)安裝穩(wěn)定控制系統(tǒng)。例如福特汽車(chē)公司，如今設(shè)計(jì)了防側(cè)翻電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含可以測(cè)試90度角內(nèi)翻轉(zhuǎn)的橫向速度傳感器，該傳感器也可感知翻轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)情況。這個(gè)系統(tǒng)將被應(yīng)用于SUV汽車(chē)和其他重型車(chē)輛中。
除此之外，汽車(chē)設(shè)計(jì)工程師們計(jì)劃在更先進(jìn)的安全產(chǎn)品中采用ESC系統(tǒng)作為基礎(chǔ)平臺(tái)，比如回避撞擊一類(lèi)的安全保護(hù)。
“穩(wěn)定控制的液壓系統(tǒng)自身產(chǎn)生壓力，而壓力給汽車(chē)各種其他功能提供了工作平臺(tái)。”北美的TRW公司高級(jí)控制系統(tǒng)總工程師Dan Mailot解釋道，“通過(guò)該系統(tǒng)，你可以觀察汽車(chē)撞擊回避功能、撞擊緩解功能、雷達(dá)自動(dòng)導(dǎo)航控制和其他各種觸覺(jué)反饋系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。”
基于這些原因，專(zhuān)家們期望帶穩(wěn)定控制系統(tǒng)的汽車(chē)可以在未來(lái)五年中一年銷(xiāo)量達(dá)到大約3500萬(wàn)臺(tái)。在美國(guó)，現(xiàn)在ESC系統(tǒng)的應(yīng)用率為35％到40％，在未來(lái)五年內(nèi)將會(huì)上升至100％。在日本和歐洲，現(xiàn)在的應(yīng)用率為大約50％到60％，期待逐步上升到全面使用的階段。
“汽車(chē)制造行業(yè)的未來(lái)道路上會(huì)有很多進(jìn)步的階梯，”Mailot說(shuō)道，“穩(wěn)定控制系統(tǒng)就是進(jìn)步階梯其中之一。”
