乘用车转向感觉客观测量与转向功能安全主客观测试评价方法.docx

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1、乘用车转向感觉客观测曲与转向功能安全主客观测试评价方法摘要：针对目的国内汽车公司所采用的操纵稳定性客观评价方法现状，结合主观评价体系，提出了一套针对转向整觉评价的齐观试蛤方法，设计了试验工况和相关评价指标，通过实车试脸，对试验结果的时比分析，该试验能终有效地对不同车型之间短向感觉差异进行描述.城补/现行客观评价体系对转向感觉评价方面的空白.为车辆底盘性能开发提供一种新的试验方法.关键词：转向感觉：客观评价：操纵任定性前言汽率操纵稳定性是底盘性能的重要组成部分,对操纵稳定性的评价一般分为主观评价和客观评价1）.由于客观评价尚不能全面地反映车辆的探稳性能目前在底盘开发流程中.以车纳操枪性能的主观评

2、价作为最终的评价手段，以主观评价结果达标作为底做开发项目的腕收标准2）,但目前国内主观评价能力欠缺，人多要依兆国外的技术力璇来完成，且评价结果受评价人员的能力、心情、外界环境等因素影晌,一致性和准确性很难保证.通过虚拟样机技术能对客观试验进行较为准确的仿真，但客观评价体系的不完备，限制了虚拟仿真技术在底盘开发过程中的应用。因此完善现行客观评价体系，方面减少对主观评价的依鞭，另一方面充分发挥虚拟样机技术的作用，对提升我国汽车自主开发能力有着至关重要的作用.本文通过附研国内外各大汽车公司的主观评价体系3.4.5,发现对于操纵稳定性的主观评价大致可分为“一段工况下的转向操纵性”和极限工况下的操纵和定

3、性.。”极限工况卜操纵他定性保证极限工况下的行车安全性，“一般工况卜的转向操纵性”保证了普通消协者大多情况下的驾驶感受.目的,国内汽车公司客观评价体系大多采用现行国家标准及ISO标准.综合对比主观评价与客观评价体系发现，客观评价体系对于不同车速下转向感觉的描述是欠豌的，如不同车速卜的转向作用力水平、转向力随车速增长的线性度，转向灵敏度等特性.而这部分特性是主观评价中一股工况下转向操纵性”的重要评价内容.为完善操纵检定性客观评价体系.本文提出一种转向感觉客观试监方法，结合合适数据处理方法，为操稳性能开发和目标设定提供一种有效的方法，1转向感觉客观溯量方法1.1 测就变ft试聆过程UI通过合适的传

4、感器测状以下变员：（1）方向被转角（2）方向盘力矩（3）汽车前进车速（4）对向加速度1.2 试验方法（1）试的开始前乍柄以30kmh匀速直我行监.并开始记录数据。（2）援慢均匀地增加方向盘转角,保持例向加速度增长速率不超过0.05msys,直至恻向加速度达到4.5ms2,停止记录数据，记录过程中保持车速不变.（3）试驶按照向左转和向右转两个方向进行.（4）年辆再分别以60、90、120kmh的行驶车速重Ii以上试检过程，眼大侧向加速度要求达到6.S11s2.为测鼠不同车速下的转向力感.本试验选取了30、60、90.120kmh四种车速进行试验.考虑低速30kmh行驶状态下，般行驶工况所达到的侧

5、向加速度较低，故试验要求他向加逑度达到4.5ms2,其他车速工况侧向加谜度要求到达6.5ms22主要指标定义和数据处理综合考虑主观评价内容,结合本试验工况特点,选取以下指标，如表1所示，来表征转向感觉特性。2.1 线性区力矩悌度2.1.1 定义规性区力矩梯度是指在连续转向过程中，方向盘力矩的网向加速度增长的速率.方向盘在非中心区域转动时，转向力矩应Ia1.例向M速哎的增大而增大,驾驶员可通过方向做力矩变化感受车辆的运动状态，依向力矩增长速率过快，会导致游向力过大，影响转向的轻便性，转向力矩增长速率过慢,会导致驾驶安全好降低.2.1.2 数据处理对试裟过程中采集的方向盘力矩和侧向加速度信号进行3

6、Hz低通谑波处理,绘SM方向盘力矩与1向加速度关系曲线。在试睑车速为60.90、120kmh的转向感觉试险中,对图1曲线在（M向加速度为2-4ms2的范用中进行直线拟合,拟合宜线的斜率即为线性区力炬梯度.在车速为30kmh的转向第觉试验中，考虑该工况下侧向加速度较小，对上述曲戏在何向加速度为13ms2的范树中进行直线拟合，拟合百级的斜率即为雄性区力矩悌度。2.23ms2时方向盘力矩1.1.1 定义“转向作用力水平”是”转向的操纵性”中正要的评价内容.车辆在低速行驶时，应有较好的转向轻便性：随著年速的提高，转向作用力应逐渐增大，保证高速行驶的稳定性。在行向感觉试5金中.方向做作用力陋例向加速度的

7、增大而增大.本文选取311s2时方向盘力走”来我征某一特定车速下方向盘力矩水平，结合评价指标“税性区力矩梯度”可对该车速下的筏性区内的作用力水平诳行评估。另外，通过比较不同车速下的3ms2时方向盘力矩”可以看出转向盘作用力随乍速的变化趋势是否满足主观的设计要求.1.1.2 数据处理在图1方向盘力矩和例向加速度关系曲跷中，在例向加速度O.O5ms2以上的范围内对曲线进行3次多项式拟合，在拟合加戏中计算得到侧向加速度为3ms2时方向盘力矩的大小。2.3 方向盘力拉线性度指数2.3.1 定义在操纵稳定性主观评价中，要求转向力应随方向盘转角和恻向加速度的增长呈线性增长的趋势，转向过程中不应出现力期的突

8、变。方向盘力矩的雄性度越好，驾驶员对车辆行监状态的预见性越好.驾驶员可通过方向盘反馈的力矩变化感知车辆俯向加速度的变化,可提升驾驶员的主观驾驶安全感.如图1所示，在中心区范围内（通常侧向加速度小于由于转向系统摩擦、转向间隙及悬架衬套等非雄性因素，导致方向盘力矩和IW向加速度之间衣现出非战性关系：在非线性区（通常侧向加速度大于5ms2）,由于轮胎特性等非战性因案寻效方向盘力矩和侧向加速度之间也会表现出非线性关系：但在线性区范用内期型方向盆力矩能和恻向加速度保持线性增长.本文通过计算线性区方向盘力矩线性度”来我征方向做力矩和恻向加速度之间的i性关系。2.3.2 数据处理相关系数间又称皮（尔生）氏根

9、矩相关系数.是一个描述两个现象之间密切程度的统计分析指标.本文通过计扎线性区范围内方向盘力拉和侧向加速度之间的相关赛数R.来考察方向盘力矩的线性度.对试脸过程中采集的方向盘力矩和侧向加速度信号进行3Hz低通漉波处理,俄取恻向加速度在15ms2(车速30km1.况.核收州向加速度在1.3ms2)范围内的试验数据.并计算方向盘力矩和仰向加速度的相关系数.相关系数R的计算方法如式1所示，R值的范围在T和+1之间，方向盘转角和侧向加速度之间的相关系数的绝对值越接近1，两者之间的相关性越高，也意味着两者之间的线性度越高.2.4 转向灵敏健2.4.1 定义转向灵敏度是指车辆的响应与方向盘转角输入之间的时应

10、关系。相同的方向盘转角猿入下转向灵敏度过大，车辆的响应会超出驾驶员的预期,降低驾驶安全感：转向灵敏度过小.车辆的响应未达到驾驶员的预期.尊驶员不得不追加方向盘转用，影响转向操纵的轻便性.2.4.2 数据处理对试脸过程中来家的方向盘转地和侧向加速度信号进行3Hz低通漉波处理,绘制方向盘转角与(M向加速度关系曲线,如图2所示.曲线在侧向加速度为2-4ms2(车速3Okmh工况，搬联储向加速度在1.-3ms2)的范阚中进行直规拟合,拟合直线的斜率即为转向灵Jft度.3试验结果比较和分析依据上文设计的试验方法.进行/3个车型的客观试验,试验结果如表2所示.结果分析：从评价指标“线性区力矩梯度”看，车型

11、1方向盘力矩随侧向加速的增长较谖，车型2与乍蟹3方向盘力矩增长的速率相近：在低速3Okmh工况卜,，车型3左转与右转方向盘力矩增长速率不一致,会导致两个方向的找向手感不一致：随试脸车速的增大,车型1右转方向的力矩梯度逐渐减小，与左转方向的差距不断增大,左右两方向的转向于感的一致性越去越差。从评价指标3ms2时方向盘力陆看,车型2的整体转向力地最大，年鞭1的转向力知最小：车型2与车型3的转向力矩随车速的增大而变大.但车型1的找向盘力矩地车速的变化趋努不明显：车型】在中岛车速工况下，方向盘左转与右转的作用力不一致，左右不对称.从评价指标”方向做力短线性度指数看，所有车型班试验车速的提而，方向盘力矩

12、的射向加速度的增长会表现出更好的线性度：车型1方向盘力矩的线性度在3个车型中表现最羌.左转与右转同样出现的较大的不一致性右转方向的力矩增长的线性度更差.从评价指标“转向灵敏度”看，在低速3Okmh1.况下,车型2在3个车型中我现出较高的转向灵政度,在中而速工况下，车型1的转向灵数度较另外2个车型偏低。综上所述，以上试脸结果展现出了3午个车型在转向礴觉方面的差异，如耨向力感、行向作用力水平、力矩1.车速增长的变化趋势、随Q1.向加速度增长测线性度、转向灵敏废等特性：同时还发现车型1左转右转两个方向不对称的同82.4结束语本文提出了游向感觉客观试验方法，设说了试脸工况，并根据主观评价内容提取客观评

13、价指标.对实车试验结果分析发现.转向感觉试验能够有效地对转向停觉进行描述.发现不同车型之间的转向感觉差异,发现车辆性能存在的问题，为转向性能的改进提供方向，也为底盘性能开发提供一种新的O标和方法。参考文献；(H那晓翔.乘用车操纵稳定性客观对标体系研究13.吉林大学.2009.(2rIffe,贸我，宗长富.等.汽车操纵稳定性客观评价方法综述川.科学技术与工程.2012.12(06)：1339-1347.陈宇辰.汽车转向性能主观评价动力学因素分析(D).吉林大学，2014.14)邢如飞.娓用车操纵稳定性主观评价方法研究13.吉林大学，2010.贝尔恩馅海森英.汽车行驶动力学性能的主观评价IM1.人

14、民交通出版社，2010.6聂必凯.数学何阳提出研究综述川,数学通报，2003.参考资料：文章依托某款转向系统装配有电动助力转向系统(EPS)的乍型,根据ISO2626210:2018定义的功能安全测试要求.对其转向系统进行危害分析、定义安全目标和导出测试用例.通过故障注入的方法对转向系统的安全机制进行客观有效性和符合性验证：设计了合理有效的主观评价打分标准，驾驶员依据真实驾驶卷受对安全机制触发后转向操作的舒适性和可操控性进行评价：实脸结果表明，通过主客观相结合的测试评价方法，可以实现对转向系统功能安全的绘合验证和评估.转向系统；功前安全：故障注入：主客观评价汽车转向系统是关乎汽东操纵稳定性和主

15、动安全性的关键系统总成，在转向系统部件电子化、智能化为驾驶员带来轻便性和可操控性的同时,其失效对驾驶员、乘员、行人带来的危害也越来越严重.因此,如何合理有效地设计安全机制和实现转向系统功能安全的琮合评估也成了史中之期小2.如过路车辆功能安全3(602626210：2018)标准为汽车电子袈成部件、系统功能安全生给周期提供了理念和必要支持网，根据15026262-10:2018中的危杏分析和风险评怙方法4-6),可以客观有效耨析转向系统因故坤发生可能造成失效危害和风险的事件.确定事件的安全等级和安全目标.客观确定危害事件的安全目标或接受准测井不能较好聚焦于用户视角以迎合终端消快者，在面向消费然时，主观照受往往在产品的综合评价中占据希王要位置，因此，在确定安全目标时，需要结合确切有效的主观评价方法，形成主客观综合测试接受准测以切实有效的评价验证找向系统设计的正确性和合理性.1功能安全分析1.1危古识别场景分析在对危宙进行识别前,需整立足于危志所对应的特定的场景进行分析，立足于场景的分析有利于更真实模拟消费者在驾咬时发生故障对应所处的危险事件和运行模式,有助于考量系统安全机制在极端或齐边界场景下发生故障的整车表现是否符介预期.以及有助于评价不同运行场景及工况下危杏小件对消酸音所带来的驾驶主观体做因此，通过多维度的场景分折可以全面的考附和还原口实故障发生时对应的运行场景，在