中間位置轉(zhuǎn)向性能主客觀評價

陳俊燊　劉明石　孫躍輝　賴富剛　張紹海

摘 要：轉(zhuǎn)向性能是保證車輛正常行駛的三大性能（加速、制動和轉(zhuǎn)向）之一，一臺車好不好開和轉(zhuǎn)向性能的好壞有直接的關(guān)系。轉(zhuǎn)向性能既有主觀評價指標(biāo)，也有客觀測試指標(biāo)，如何將這兩者之間的關(guān)系連接起來是一個比較難的問題。目前大部分廠家將轉(zhuǎn)向性能分為直線行駛性能、彎道行駛性能和轉(zhuǎn)向干擾等幾個方面。而客觀測試指標(biāo)有轉(zhuǎn)向力、轉(zhuǎn)向靈敏度、力矩梯度、轉(zhuǎn)向力矩死區(qū)等指標(biāo)。本文旨在提出轉(zhuǎn)向直行行駛性能中主觀評價指標(biāo)和客觀測試指標(biāo)不僅僅是看高速行駛時的狀態(tài)，更應(yīng)該關(guān)注到各車速下的性能表現(xiàn)以及隨車速的變化關(guān)系。

關(guān)鍵詞：客觀評價 主觀評價 中間位置 轉(zhuǎn)向響應(yīng) 轉(zhuǎn)向力 力矩梯度 轉(zhuǎn)向靈敏度

０ 引言

幾乎所有主機(jī)廠在整車開發(fā)過程中都會進(jìn)行中間位置轉(zhuǎn)向試驗(yàn)，但絕大部分廠家在進(jìn)行中間位置轉(zhuǎn)向試驗(yàn)時采用的車速為100km/h和120km/h兩個車速。而鮮有關(guān)注較低車速時的中間位置轉(zhuǎn)向性能，以及隨車速變化時轉(zhuǎn)向性能的變化。大部分家用轎車及城市SUV對于轉(zhuǎn)向的要求是低速輕便，高速沉穩(wěn)，所以轉(zhuǎn)向力矩梯度會隨著車速的增加也越來越大。目前絕大部分家用車型還是采用的定轉(zhuǎn)向傳動比轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，所以隨車速的增加，轉(zhuǎn)向的響應(yīng)也會越來越靈敏。力是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)給人的最直觀反饋，你可能不知道打了多少度的方向盤轉(zhuǎn)角，但你一定能感受到對方向盤施加了多大的力，所以在中低速行駛時，力矩斜率盡可能保持一致，以便駕駛員能通過力矩的反饋清晰辨析車輛的響應(yīng)狀態(tài)，但在高速行駛時，需要保證車輛的穩(wěn)定感受，往往會把力矩斜率稍微調(diào)大一點(diǎn)以保證穩(wěn)定感受，這樣駕駛員就能在高車速時感受到車輛更加沉穩(wěn)。變道力矩指的是駕駛員正常行駛變換一個車道時對應(yīng)的方向盤力矩，該轉(zhuǎn)向力也應(yīng)該隨車速增加而增加，這樣才能在車速越來越快的情況下給駕駛員足夠的信心感。

1 主客觀測試方法

若采用普通力矩方向盤，在進(jìn)行客觀測試的同時也能進(jìn)行主觀評價，若采用操穩(wěn)機(jī)器人進(jìn)行測試，則需拆除設(shè)備后按照客觀測試方法單獨(dú)進(jìn)行主觀評價。

客觀測試必須采集車速、橫擺角速度、側(cè)向加速度、方向盤轉(zhuǎn)角、方向盤轉(zhuǎn)角速率、方向盤轉(zhuǎn)矩。需要使用陀螺儀采集橫擺角速度和側(cè)向加速度，使用轉(zhuǎn)向機(jī)器人或者測力方向盤采集方向盤轉(zhuǎn)角、方向盤轉(zhuǎn)角速率和方向盤轉(zhuǎn)矩。主觀評價是多位專業(yè)評價工程師的綜合結(jié)論。

測試的車速為25km/h、50 km/h、80 km/h、100 km/h和120 km/h，當(dāng)然測試車速也可以分布的更加均勻且范圍還可以加大。

1.1 名詞解釋

本文提及了較多的指標(biāo)名詞，先做一個介紹說明。

1.1.1 中間位置響應(yīng)

各車速下的橫擺角速度響應(yīng)，也可簡稱橫擺響應(yīng)，是指每100°方向盤轉(zhuǎn)角時橫擺角速度與車速的變化關(guān)系，主觀感受到車輛圍繞Z軸旋轉(zhuǎn)角速度隨方向盤轉(zhuǎn)角的變化。

1.1.2 力矩建立梯度

力矩梯度是指每100°方向盤轉(zhuǎn)角時方向盤力矩大小，主觀感受方向盤力矩隨方向盤轉(zhuǎn)角的變化。盡量保證隨力矩梯度隨車速線性變化，如果力矩梯度變化不線性，主觀感受車速變化時方向盤力矩會有突變。

1.1.3 力矩死區(qū)

方向盤轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)角曲線上，方向盤轉(zhuǎn)矩為零時對應(yīng)的方向盤轉(zhuǎn)角范圍（圖1）。主觀感受方向盤力矩過零時轉(zhuǎn)角范圍的大小，即中間位置轉(zhuǎn)向時方向盤力所對應(yīng)的空行程。力矩死區(qū)越大導(dǎo)致駕駛員主觀感覺方向盤越松曠，而力矩死區(qū)過小又會感覺方向盤夾得過緊，不容易調(diào)整。

1.1.4 力矩斜率

每1g側(cè)向加速度響應(yīng)所對應(yīng)的方向盤力矩大小。主觀感受車輛側(cè)向加速響應(yīng)所對應(yīng)的方向盤力矩大小。

1.1.5 摩擦阻尼

側(cè)向加速度為零時所對應(yīng)的方向盤力矩大小，主觀感受車輛有側(cè)向加速度響應(yīng)時方向盤力矩的大小，表示車輛維持本車道直線行駛時微調(diào)方向盤時需要的方向盤力矩大小，摩擦阻尼越大維持直線行駛越費(fèi)力，而摩擦阻尼過小，會感覺車輛發(fā)飄。

1.1.6 變道力矩

側(cè)向加速為0.15g所對應(yīng)的方向盤力矩，主觀感受在超車變換車道時所需的方向盤力矩大小。變道力矩越大，超車變道時越費(fèi)勁，而變道力矩小又會導(dǎo)致車輛的不穩(wěn)定感。

1.1.7 轉(zhuǎn)向靈敏度

每100°方向盤轉(zhuǎn)角所對應(yīng)的側(cè)向加速度值，與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動比關(guān)系密切，轉(zhuǎn)向靈敏度為中間位置轉(zhuǎn)向靈敏度的平均值。主觀感受側(cè)向加速度隨方向盤轉(zhuǎn)角輸入的響應(yīng)。轉(zhuǎn)向靈敏度隨車速增加會越來越快。

1.2 測試方法

按照上文所述的車速勻速行駛，方向盤轉(zhuǎn)角以0.2Hz的頻率輸入，轉(zhuǎn)角的幅值大小保證車輛的最大側(cè)向加速度為0.2g，方向盤轉(zhuǎn)角連續(xù)輸入兩個周期，前半個周期和后半個周期數(shù)據(jù)無效，重復(fù)5組數(shù)據(jù)，并對五組數(shù)據(jù)做多項(xiàng)式曲線擬合。計算出各車速下的以上數(shù)據(jù)指標(biāo)。

2 客觀測試結(jié)果

按照上文所述的測試方法，對市面在售的8款銷量較好的SUV車型進(jìn)行了客觀測試，并用Matlab對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出以下數(shù)據(jù)指標(biāo)。

2.1 中間位置響應(yīng)（表１、圖2）

2.2 力矩建立梯度（表2、圖3）

2.3 力矩死區(qū)（表3、圖4）

2.4 力矩斜率（表4、圖5）

2.5 摩擦阻尼（表5、圖6）

2.6 變道力矩（表6、圖7）

2.7 轉(zhuǎn)向靈敏度（表7、圖8）

3 結(jié)語

E車轉(zhuǎn)向傳動比稍大一點(diǎn)，橫擺響應(yīng)和轉(zhuǎn)向靈敏度都會偏小一點(diǎn)。B車和H車轉(zhuǎn)向傳動比稍小一點(diǎn)，橫擺響應(yīng)和轉(zhuǎn)向靈敏度都偏大一點(diǎn)。B車高速行駛時橫擺響應(yīng)和轉(zhuǎn)向靈敏度下降過多，變化不線性，高速行駛靈敏度變差。B車和F車高速行駛轉(zhuǎn)向力矩梯度增加不線性，高速行駛力不夠直接。尤其是B車，在車速120km/h行駛時的變道轉(zhuǎn)向力比車速100km/h行駛時變輕，這個點(diǎn)是異常情況。A車80km/h行駛的變道轉(zhuǎn)向力最大，隨車速增加也有輕微變?nèi)?，這種感覺就失去了車速越高車輛應(yīng)越沉穩(wěn)的邏輯表現(xiàn)。A車、B車、E車、H車中間位置顯得稍空，力矩死區(qū)稍偏大。H車高速行駛時力增加過多，稍顯笨重。

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