到2012年，美國出售的所有新型汽車將會安裝上電子穩定控制系統。這項技術的應用預計每年將會挽救5000到10000人的生命，其總價值將超過九億八千五百萬美元。

一眼看上去，整個控制過程似乎很簡單：一輛汽車如同在薄冰上行駛一樣左右搖擺，這時，車載傳感器“感應”到汽車在滑行，穩定控制系統操控剎車讓特定車輪停止轉動，汽車緩慢地停止了甩尾。

它的工作原理看似簡單，也的確如此，但是支持這個系統的幕后科技卻意義非凡。那些保障汽車駕駛員生命安全的產品———如汽車安全帶的問世，都沒能達到這樣驚人的效果。不能與之相比的還有安全氣囊、剎車閉鎖（ABS）、牽引控制儀、輪胎壓力控制器、全輪驅動器，還有遠程電子控制裝置。

通用汽車公司截至2010 年對汽車穩定控制性能實現全面升級，
比規定早2 年時間。

“沒有哪項安全技術能夠如此明顯地減輕致命撞擊力的作用。”高速公路安全保險協會（IIHS）發表聲明。

這就是為什么美國高速公路安全管理署（NHTSA）下發規定，截至2012年，所有微型轎車和小卡車需強制安裝電
子穩定控制系統（ESC）。IIHS和NHTSA兩個組織的研究表明ESC系統在美國每年能夠挽救5000到10000人的生命。除安全帶的保護作用接近它之外，其他任何一項技術都不能達到如此近似的結果。

在汽車轉向不足的情況下，帶ESC系統的汽車對左后輪進行
制動控制，讓汽車回到正常控制狀態。

為了符合國家規定，汽車需要添加慣性傳感器模塊并升級電子液壓單元。沒有閉鎖
剎車系統的汽車還需要安裝轉角傳感器和輪速傳感器。（來源：TRW 汽車）

“電子穩定控制系統與閉鎖剎車或者空氣氣囊相比，能夠挽救更多人的生命。”消費者協會汽車性能測試部門測試主管David Champion說道，“這項安全系統的潛能無限。”

汽車穩定性革新的代價

穩定控制系統讓入門級汽車增加了479美元的成本

多功能豪華汽車增加電子穩定控制系統的成本與小型入門級汽車相比有天壤之別。NHTSA組織聲明，對新輕型卡車或者SUVs來說，增加的成本大約為29.20美元。新微型轎車增加設備的成本平均為90.30美元。那些沒有閉鎖剎車（ABS）系統、輪速傳感器、橫擺角速度傳感器和橫向加速儀的入門級汽車，將會吃苦頭，根據NHTSA估計它們需要增加的成本為479美元。

預防危險事故鏈的形成

遺憾的是，該系統的發展并不是一帆風順。電子穩定控制系統早在90年代中期就問世了，當時并沒有得到人們的重視。報紙只做了簡單的報道，沒有用斜體字加以關注，人們僅把它看做是閉鎖剎車系統上一項附加的改進技術。幾乎沒有行業內人士預測出它在安全性能方面的潛力。

從2004年開始，科學研究顯示表明ESC系統能夠極大地減少單車事故。IIHS研究發現電子穩定控制系統可減少重大單車事故的比例高得驚人，達到了56％。此外，NHTSA機構的研究表明，它能夠幫助減少35％的重大事故。愛荷華州立大學以及瑞典國家交通局的類似研究也表明，這項技術讓汽車在潮濕或者積雪道路上分別減少了34％和38％的重大事故。

通過對硬件和軟件的創新應用，ESC系統的表現異常驚人。車輛行駛時，ESC將系統軟件運算與車輛傳感器和微控制器相結合，意圖對駕駛員和實際車輛行駛狀況進行對比分析。系統通過監控方向盤角度、節氣門傳感器以及剎車的工作情況來辨別駕駛員意圖。它的操作與輪胎速度傳感器、橫向加速計和橫擺角速度傳感器的操作類似——并以此來設計汽車性能軟件模型。

“通過觀察橫擺角速率、橫向加速度和車輪速度，我們能夠知道汽車的當前狀況。”Bosch汽車配件公司市場及產品策略總監Scott Dahl說道，“如果這些數據和駕駛員意圖不符，我們必須將兩者統一歸回正位。”

事實上，系統的主要目的是觀察車輛的偏轉度，如果與駕駛員意圖不符，則要將車輛歸位。這個功能非常重要，因為車輛對于地面垂直軸的順時針或逆時針的旋轉角度，即偏轉度異常——是事故最常見的致命因素。汽車偏轉產生的情形有：剎車、絆倒、翻滾和撞擊，這些形成了危險事故鏈，一旦發生，一般的駕駛操作都無法挽回。

但是電子穩定控制系統在事故因素產生前就制止了危險事故鏈的產生。通過剎車控制特定的輪胎方向，以制止車輛偏轉情況的產生。

以防萬一，多數汽車制造商設計的ESC系統都采用了復雜軟件運算法則序列，確保系統能夠感知外界發生了什么。例如Bosch公司采用軟件計算來推斷車輛下方地面的摩擦力系數。這樣一來，系統便可以感知車輛是在冰面、沙礫或者干瀝青路面行駛，以便提前做好準備。

“為了測量摩擦系數、汽車重量、軸距和其余每個我們可以想到的物理參數，我們設計了非常復雜的汽車模型。”Dahl說道。

誰來買單？

由于該系統對汽車進行了前所未有的革新，NHTSA在進行了大量安全研究之后于去年底下發了使用該技術的決定。美國政府強制規定——從2008年開始直到2012年在汽車上對該技術實現100％的應用——該決議對汽車消費者和汽車制造工程師們有相當大的影響。到2012年，美國全年出售的1700萬臺汽車都將會采用該技術。對于消費者來說，汽車事故將會大大減少。對于汽車工程師們來說，這意味著要多生產數百萬電子液態模塊、橫向加速計、陀螺儀、轉角傳感器和微控制芯片。

穩定控制系統的安裝使翻轉的情況減少，駕駛員可以控制汽車（來源：TRW汽車）

這個規定也意味著汽車制造成本上升。現在沒有安裝ESC系統的每輛汽車將會被安裝上“慣性模塊”，該模塊結合了橫擺角速度傳感器和橫向加速計。慣性模塊一般安裝在乘客車廂中心控制臺下方，由于包含了橫擺角速度傳感器，它的價格比較昂貴。橫擺角速度傳感器在幾年內成本大大下降——2000年是每個50多美元，而如今下降到當時價格的一半，但對于汽車制造業來說，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，如Analog Device公司, Bosch汽車配件公司以及Systron Donner公司。

將幾個傳感器安裝在單印制電路板上，汽車供應商可在單機上測量
角速度和線性加速度（來源：Bosch 汽車）

對于所有要安裝ESC系統的汽車來說，必須添加新的電子液壓模塊。新模塊雖然和汽車內ABS系統作用類似，但它可以幫助完成系統的穩定性控制任務。添加模塊的最初目的是系統需要，可使該系統在駕駛員不需要踩剎車的情況下增壓。因為ABS電子液壓模塊不能滿足這個要求，所以新模塊的添加必須包含閥門和已升級的液壓泵。此外，相關的電子零部件需要升級，增加大容量的只讀內存（ROM）、高效的散熱裝置和強大的微控制器。

NHTSA 規定的穩定控制系統安裝進度

安全技術快速安裝進度

NHTSA 對電子穩定控制系統安裝最終要求的進度如下：
截至2008 年9 月1 日——所有輕型汽車的55%
截至2009 年9 月1 日——所有輕型汽車的75％
截至2010 年9 月1 日——所有輕型汽車的95％
截至2011 年9 月1 日——所有輕型汽車的100%

因此，產品成本迅速上升。ABS系統中3美元到5美元一個的微控制器，在ESC系統中就上漲為4美元到7美元一個。原因是大多數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），同時運算速度比原來快大約50％（從48MHz到70MHz）。這些設備的供應商有德克薩斯儀器公司（Texas Instruments）和飛思卡爾半導體公司（Freescale Semiconductor）等。

另外，那些暫時沒有安裝ABS的低端汽車成本曲線顯著攀升。這些汽車，不僅僅需要升級電子液壓ABS系統，還需要增加慣性模塊，電子液壓ESC系統，轉角傳感器，輪速傳感器和微控制器。

結果，對于入門級汽車來說，其增加的成本比豪華汽車要多得多。根據NHTSA估計，微型轎車平均增加的成本為90.30美元，而輕型卡車則為29.20美元。那些需要升級的豪華轎車增加的成本要比平均值低。NHTSA聲明，那些需要第一時間增加電子液壓模塊和傳感器的入門級汽車，增加的成本大約會高達479美元。全部汽車升級總成本將會達到$985.2百萬美元。

汽車制造商尚未聲明是否由消費者、OEM或者他們兩者來負擔增加的成本。

“由于這個規定是強制性的，因此消費者希望車輛升級能夠對他們免費。”德克薩斯儀器公司汽車市場經理Matthias Poppel說道。“現在的問題是汽車制造商如何對穩定控制系統進行‘性能簡化’讓成本實現最優化。事實上美國汽車制造商如今正面臨贏取市場份額的巨大壓力，而我們希望看到升級的成本降低。”

安全基礎

無論由誰來為汽車升級買單，ESC系統的應用時代遲早要到來。如今汽車制造商帶給它很多新的商業名稱——如汽車穩定輔助系統（本田阿庫拉汽車），動力穩定控制系統（寶馬汽車），StabiliTrak（通用汽車）以及很多其他的名字。特別是通用汽車公司，宣稱到2010年汽車性能完成全面升級，比規定早2年時間。

新型電子液壓單元需要更多的閥門，
新液壓泵，帶更多RAM 和閃存的微處理器（來源：TRW汽車）

另外，汽車制造商為更新升級安全系統制定計劃，來安裝穩定控制系統。例如福特汽車公司，如今設計了防側翻電子穩定控制系統，該系統包含可以測試90度角內翻轉的橫向速度傳感器，該傳感器也可感知翻轉軸運動情況。這個系統將被應用于SUV汽車和其他重型車輛中。

除此之外，汽車設計工程師們計劃在更先進的安全產品中采用ESC系統作為基礎平臺，比如回避撞擊一類的安全保護。

“穩定控制的液壓系統自身產生壓力，而壓力給汽車各種其他功能提供了工作平臺。”北美的TRW公司高級控制系統總工程師Dan Mailot解釋道，“通過該系統，你可以觀察汽車撞擊回避功能、撞擊緩解功能、雷達自動導航控制和其他各種觸覺反饋系統的運行狀況。”

基于這些原因，專家們期望帶穩定控制系統的汽車可以在未來五年中一年銷量達到大約3500萬臺。在美國，現在ESC系統的應用率為35％到40％，在未來五年內將會上升至100％。在日本和歐洲，現在的應用率為大約50％到60％，期待逐步上升到全面使用的階段。

“汽車制造行業的未來道路上會有很多進步的階梯，”Mailot說道，“穩定控制系統就是進步階梯其中之一。”