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到2012年，美国出售的所有新型汽车将会安装上电子稳定控制系统。这项技术的应用预计每年将会挽救5000到10000人的生命，其总价值将超过九亿八千五百万美元。
一眼看上去，整个控制过程似乎很简单：一辆汽车如同在薄冰上行驶一样左右摇摆，这时，车载传感器“感应”到汽车在滑行，稳定控制系统操控刹车让特定车轮停止转动，汽车缓慢地停止了甩尾。
它的工作原理看似简单，也的确如此，但是支持这个系统的幕后科技却意义非凡。那些保障汽车驾驶员生命安全的产品———如汽车安全带的问世，都没能达到这样惊人的效果。不能与之相比的还有安全气囊、刹车闭锁（ABS）、牵引控制仪、轮胎压力控制器、全轮驱动器，还有远程电子控制装置。 （图片）
通用汽车公司截至2010 年对汽车稳定控制性能实现全面升级，
比规定早2 年时间。“没有哪项安全技术能够如此明显地减轻致命撞击力的作用。”高速公路安全保险协会（IIHS）发表声明。
这就是为什么美国高速公路安全管理署（NHTSA）下发规定，截至2012年，所有微型轿车和小卡车需强制安装电
子稳定控制系统（ESC）。IIHS和NHTSA两个组织的研究表明ESC系统在美国每年能够挽救5000到10000人的生命。除安全带的保护作用接近它之外，其他任何一项技术都不能达到如此近似的结果。（图片）
在汽车转向不足的情况下，带ESC系统的汽车对左后轮进行
制动控制，让汽车回到正常控制状态。（图片）
为了符合国家规定，汽车需要添加惯性传感器模块并升级电子液压单元。没有闭锁
刹车系统的汽车还需要安装转角传感器和轮速传感器。（来源：TRW 汽车）“电子稳定控制系统与闭锁刹车或者空气气囊相比，能够挽救更多人的生命。”消费者协会汽车性能测试部门测试主管David Champion说道，“这项安全系统的潜能无限。”
汽车稳定性革新的代价
稳定控制系统让入门级汽车增加了479美元的成本
多功能豪华汽车增加电子稳定控制系统的成本与小型入门级汽车相比有天壤之别。NHTSA组织声明，对新轻型卡车或者SUVs来说，增加的成本大约为29.20美元。新微型轿车增加设备的成本平均为90.30美元。那些没有闭锁刹车（ABS）系统、轮速传感器、横摆角速度传感器和横向加速仪的入门级汽车，将会吃苦头，根据NHTSA估计它们需要增加的成本为479美元。
预防危险事故链的形成
遗憾的是，该系统的发展并不是一帆风顺。电子稳定控制系统早在90年代中期就问世了，当时并没有得到人们的重视。报纸只做了简单的报道，没有用斜体字加以关注，人们仅把它看做是闭锁刹车系统上一项附加的改进技术。几乎没有行业内人士预测出它在安全性能方面的潜力。
从2004年开始，科学研究显示表明ESC系统能够极大地减少单车事故。IIHS研究发现电子稳定控制系统可减少重大单车事故的比例高得惊人，达到了56％。此外，NHTSA机构的研究表明，它能够帮助减少35％的重大事故。爱荷华州立大学以及瑞典国家交通局的类似研究也表明，这项技术让汽车在潮湿或者积雪道路上分别减少了34％和38％的重大事故。
通过对硬件和软件的创新应用，ESC系统的表现异常惊人。车辆行驶时，ESC将系统软件运算与车辆传感器和微控制器相结合，意图对驾驶员和实际车辆行驶状况进行对比分析。系统通过监控方向盘角度、节气门传感器以及刹车的工作情况来辨别驾驶员意图。它的操作与轮胎速度传感器、横向加速计和横摆角速度传感器的操作类似——并以此来设计汽车性能软件模型。
“通过观察横摆角速率、横向加速度和车轮速度，我们能够知道汽车的当前状况。”Bosch汽车配件公司市场及产品策略总监Scott Dahl说道，“如果这些数据和驾驶员意图不符，我们必须将两者统一归回正位。”
事实上，系统的主要目的是观察车辆的偏转度，如果与驾驶员意图不符，则要将车辆归位。这个功能非常重要，因为车辆对于地面垂直轴的顺时针或逆时针的旋转角度，即偏转度异常——是事故最常见的致命因素。汽车偏转产生的情形有：刹车、绊倒、翻滚和撞击，这些形成了危险事故链，一旦发生，一般的驾驶操作都无法挽回。
但是电子稳定控制系统在事故因素产生前就制止了危险事故链的产生。通过刹车控制特定的轮胎方向，以制止车辆偏转情况的产生。
以防万一，多数汽车制造商设计的ESC系统都采用了复杂软件运算法则序列，确保系统能够感知外界发生了什么。例如Bosch公司采用软件计算来推断车辆下方地面的摩擦力系数。这样一来，系统便可以感知车辆是在冰面、沙砾或者干沥青路面行驶，以便提前做好准备。
“为了测量摩擦系数、汽车重量、轴距和其余每个我们可以想到的物理参数，我们设计了非常复杂的汽车模型。”Dahl说道。
谁来买单？
由于该系统对汽车进行了前所未有的革新，NHTSA在进行了大量安全研究之后于去年底下发了使用该技术的决定。美国政府强制规定——从2008年开始直到2012年在汽车上对该技术实现100％的应用——该决议对汽车消费者和汽车制造工程师们有相当大的影响。到2012年，美国全年出售的1700万台汽车都将会采用该技术。对于消费者来说，汽车事故将会大大减少。对于汽车工程师们来说，这意味着要多生产数百万电子液态模块、横向加速计、陀螺仪、转角传感器和微控制芯片。（图片）
稳定控制系统的安装使翻转的情况减少，驾驶员可以控制汽车（来源：TRW汽车）这个规定也意味着汽车制造成本上升。现在没有安装ESC系统的每辆汽车将会被安装上“惯性模块”，该模块结合了横摆角速度传感器和横向加速计。惯性模块一般安装在乘客车厢中心控制台下方，由于包含了横摆角速度传感器，它的价格比较昂贵。横摆角速度传感器在几年内成本大大下降——2000年是每个50多美元，而如今下降到当时价格的一半，但对于汽车制造业来说，它仍十分昂贵。包含MEMS式和音叉式传感器的横摆角加速装置，由多家公司供应，如Analog Device公司, Bosch汽车配件公司以及Systron Donner公司。（图片）
将几个传感器安装在单印制电路板上，汽车供应商可在单机上测量
角速度和线性加速度（来源：Bosch 汽车）对于所有要安装ESC系统的汽车来说，必须添加新的电子液压模块。新模块虽然和汽车内ABS系统作用类似，但它可以帮助完成系统的稳定性控制任务。添加模块的最初目的是系统需要，可使该系统在驾驶员不需要踩刹车的情况下增压。因为ABS电子液压模块不能满足这个要求，所以新模块的添加必须包含阀门和已升级的液压泵。此外，相关的电子零部件需要升级，增加大容量的只读内存（ROM）、高效的散热装置和强大的微控制器。
NHTSA 规定的稳定控制系统安装进度
安全技术快速安装进度
NHTSA 对电子稳定控制系统安装最终要求的进度如下：
截至2008 年9 月1 日——所有轻型汽车的55%
截至2009 年9 月1 日——所有轻型汽车的75％
截至2010 年9 月1 日——所有轻型汽车的95％
截至2011 年9 月1 日——所有轻型汽车的100%
因此，产品成本迅速上升。ABS系统中3美元到5美元一个的微控制器，在ESC系统中就上涨为4美元到7美元一个。原因是大多数ESC控制器要求采用容量2倍的芯片闪存（从512KB到1MB）；2倍的RAM（从24KB到48KB），同时运算速度比原来快大约50％（从48MHz到70MHz）。这些设备的供应商有德克萨斯仪器公司（Texas Instruments）和飞思卡尔半导体公司（Freescale Semiconductor）等。
另外，那些暂时没有安装ABS的低端汽车成本曲线显著攀升。这些汽车，不仅仅需要升级电子液压ABS系统，还需要增加惯性模块，电子液压ESC系统，转角传感器，轮速传感器和微控制器。
结果，对于入门级汽车来说，其增加的成本比豪华汽车要多得多。根据NHTSA估计，微型轿车平均增加的成本为90.30美元，而轻型卡车则为29.20美元。那些需要升级的豪华轿车增加的成本要比平均值低。NHTSA声明，那些需要第一时间增加电子液压模块和传感器的入门级汽车，增加的成本大约会高达479美元。全部汽车升级总成本将会达到$985.2百万美元。
汽车制造商尚未声明是否由消费者、OEM或者他们两者来负担增加的成本。
“由于这个规定是强制性的，因此消费者希望车辆升级能够对他们免费。”德克萨斯仪器公司汽车市场经理Matthias Poppel说道。“现在的问题是汽车制造商如何对稳定控制系统进行‘性能简化’让成本实现最优化。事实上美国汽车制造商如今正面临赢取市场份额的巨大压力，而我们希望看到升级的成本降低。”
安全基础
无论由谁来为汽车升级买单，ESC系统的应用时代迟早要到来。如今汽车制造商带给它很多新的商业名称——如汽车稳定辅助系统（本田阿库拉汽车），动力稳定控制系统（宝马汽车），StabiliTrak（通用汽车）以及很多其他的名字。特别是通用汽车公司，宣称到2010年汽车性能完成全面升级，比规定早2年时间。（图片）
新型电子液压单元需要更多的阀门，
新液压泵，带更多RAM 和闪存的微处理器（来源：TRW汽车）另外，汽车制造商为更新升级安全系统制定计划，来安装稳定控制系统。例如福特汽车公司，如今设计了防侧翻电子稳定控制系统，该系统包含可以测试90度角内翻转的横向速度传感器，该传感器也可感知翻转轴运动情况。这个系统将被应用于SUV汽车和其他重型车辆中。
除此之外，汽车设计工程师们计划在更先进的安全产品中采用ESC系统作为基础平台，比如回避撞击一类的安全保护。
“稳定控制的液压系统自身产生压力，而压力给汽车各种其他功能提供了工作平台。”北美的TRW公司高级控制系统总工程师Dan Mailot解释道，“通过该系统，你可以观察汽车撞击回避功能、撞击缓解功能、雷达自动导航控制和其他各种触觉反馈系统的运行状况。”
基于这些原因，专家们期望带稳定控制系统的汽车可以在未来五年中一年销量达到大约3500万台。在美国，现在ESC系统的应用率为35％到40％，在未来五年内将会上升至100％。在日本和欧洲，现在的应用率为大约50％到60％，期待逐步上升到全面使用的阶段。
“汽车制造行业的未来道路上会有很多进步的阶梯，”Mailot说道，“稳定控制系统就是进步阶梯其中之一。”
8/21/2007
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