CCRT转向操控试验评价之转向瞬态响应

2018-05-22 11:31:13·  来源:CCRT  
 
CCRT的评价体系包含6个二级指标,21个三级指标,通过用户评价和试验评价结合来从主客观两个方向对相关车型进行完整、系统的评价。我们今天先来聊聊有关车辆驾驶性能的转向操控试验。
CCRT的评价体系包含6个二级指标,21个三级指标,通过用户评价和试验评价结合来从主客观两个方向对相关车型进行完整、系统的评价。我们今天先来聊聊有关车辆驾驶性能的转向操控试验。


为什么需要评价车辆的转向操控?

在车辆日常的驾驶中,使用频率最高的三大整车性能,就是加速性能、制动性能、转向操控性能。可以看到车辆的转向操控是驾驶性能的评价中不可缺少的重要环节。不仅如此,转向操控还在多个方面影响着用户的使用感受,甚至生命安全。

转向操控究竟影响着什么?



其一,转向中车辆行驶的稳定性是车辆主动安全性能的主要体现,一旦车辆在转向中发生了任何危险动作,都意味着对用户生命的威胁;其二,无论是车辆行驶时对突发事件的避让,还是正常驾驶中的普通转向,转向操控都代表了车辆产品的性能开发水平;其三,用户在转向操控中对车辆转向动作的实际感受,对车辆操控起来的使用体验,都是产品表现最直接的反馈,也是转向操控中不应忽视的要素。鉴于此,CCRT一方面通过试验评价对车辆的转向稳定和产品性能得出客观的结论,另一方面通过用户评价获取转向操作时用户对性能的感受和体验,双管齐下,切中要害,对不同车型的转向操控进行全方位的扫描。

如此重要的转向操控,
CCRT都做了哪些试验呢?
CCRT对转向操控的试验评价包含转向瞬态响应(转向盘转角阶跃输入)、避障操纵性能和蛇行操纵性能三项试验,也是评价体系中的四级指标。



如果分别用一句话来总结三个试验的话,可以是这样:

转向瞬态响应指测试车辆直线高速行驶时,急打方向盘到一定角度,使稳态侧向加速度达到2米/秒²,测得车辆横摆角速度响应时间。

避障操纵性能指测试车辆以规定方式绕过特定障碍物时(模拟道路上突然出现障碍物,需要车辆紧急变道避让),测得车辆可以达到的最高通过车速和最大横摆角速度。

蛇行操纵性能指测试车辆以基准车速连续绕过预先放置的桩桶时,测得的车辆平均横摆角速度和平均方向盘转角。

专业试验测量的数据,是如何影响车辆转向的呢?



首先三个试验分别评价的内容可以总结成响应时间,操控能力和稳定性三个方面。如果可以理解前面“一句话介绍”中所涉及的一些测量指标,相信这个问题就迎刃而解了。

其中,转向响应时间的长短,响应的快慢体现了被评价车辆对用户操作方向盘产生动作反应的灵敏程度;测试达到的最高通过车速越高,则表示被评价车辆在较高的速度下仍然可以保证精准的转向操控;而横摆角速度指车辆左右转动时的快慢,最大横摆加速度越小代表车辆完成同样的转向动作时,行驶状态改变的越小,性能越好,驾乘感越舒适。

当然每个试验绝不是一句话或者几个指标就能囊括的,在接下来的文章中我们会首先针对转向瞬态响应试验进行重点讲解。

如此严谨的试验是在哪进行的呢?



转向操控的相关试验都是在国内最大的车辆动态试验场地 “中国汽车技术研究中心盐城试验基地”进行的。试验基地于2011年12月31日开工建设,占地面积6400亩,道路总长达到了60公里!在试验场内人工模拟了各种真实路况和特殊场景,如直线性能路、外部噪音路、舒适性路、强化耐久路、动态广场、高速环道等等,涵盖了目前汽车试验机构的所有项目。特别是动态广场,CCRT全部的转向操控试验就是在这里开展。



为什么CCRT的试验是科学专业的?
试验的科学和专业集中体现在具备相当高的可重复性和每次试验结果的一致性两个方面。以CCRT的转向操控试验为例,对试验准备、试验仪器、试验场地等规定了极其严苛的标准以保证试验的可重复性,并对车辆条件、数据处理等设置了统一的方法以确保多次试验数据的一致性。

针对转向瞬态响应试验,CCRT又是如何规定试验条件的呢?



试验条件可以分为车辆条件和场地条件两个方面:

从评价车辆来说,CCRT要在进行试验前统一对评价车辆进行3000千米的行驶磨合,这不仅使评价车辆的轮胎达到一个最佳状态,同时也使车辆的各部分零配件达到最佳的匹配状态。

进行试验准备时,要对车辆的转向系统、悬架系统进行检查,并用原厂润滑油进行润滑。



在试验开始之前还要让试验车辆先“热热身”,直线行驶10千米,或者沿着半径15米的圆周、以侧向加速度3米/秒²的相应车速左转和右转各行驶500米,对车辆进行预热,使轮胎升温。从各个方面保证评价车辆以最好的状态进入试验。

载荷方面,要求试验时车辆处于满载状态,也就是要求达到厂家为试验车辆规定的最大设计总质量。而且模拟载荷的装载物、沙袋或是假人要分布于座椅或者地板上,比例也要符合试验车辆出厂的技术要求,尽可能的模拟用户正常使用车辆达到满载状态时的重量分布情况。



试验场地方面首先必须为干燥平坦而清洁的沥青路面,并极度平整,任意方向坡度不大于1%。

其次是试验场地的环境参数的要求,包括天气必须晴好,不能有雨雪等;温度在0~40℃范围内;风速要小于5米/秒等。这些严格的要求也在尽最大可能排除周围环境对评价车辆性能的影响。



在一个高速的条件下,让车辆做一个如此紧急的转向动作是一个相对极限的工况,为了保证试验过程中不会出现任何安全事故,只有盐城的动态广场才能满足试验要求了。

试验条件这么苛刻,采集数据的仪器是不是也有要求啊?



转向操控试验所运用的仪器设备都是大有来头的。

首先是全车身多点数据采集器和OXTS牛津RT系列陀螺仪。由于卫星参数等外在因素的影响,一般车辆测试采用的单纯GPS输出数据会发生跳动,产生误差,而CCRT采用的组合系统通过惯性传感器陀螺仪和加速度计来计算位置速度、方位姿态等测量数据,依靠传感器本身,没有跳动。同时,外接的GPS也可消除惯性器件漂移而带来的稳定性误差。

而对于转向瞬态响应试验,由于要求在极短的时间内突然打方向盘并保持一个固定的角度,即使是经过严格训练经验丰富的试验驾驶人员也很难保证角度的精确和稳定,因此CCRT在进行这一试验时还引入了SR60转向机器人,它能以远超人体操作的极高精度进行转向操作。这样既保证了试验人员的安全,也确保了试验操作的零误差。

做好准备后,CCRT是怎么做转向瞬态响应试验的呢?

首先要确定试验车速,试验车速按照被评价车辆的最高车速的70%,并四舍五入为10的整倍数,并且最高试验车速不宜超过120千米/小时,而且开始记录后车速应一直保持在该试验车速。



① 试验开始后,让车辆先以试验车速直线行驶。

② 转向机器人按预先设定的转向方向(或左或右)轻轻靠紧方向盘,以消除自由行程。
常开车的朋友都知道,方向盘在一个较小的范围摆动时车辆的行驶方向是界于改变和不变之间的,这个范围被称为自由行程,而靠紧方向盘就是为了消除这个自由行程对响应时间的影响。

③ 当试验车辆进入试验广场时,各试验设备开始记录各种测量变量的零线,经过0.2~0.5秒,转向机器人会以尽快的速度转动方向盘。试验对机器人转动方向盘的操作要求,所谓“尽快的速度”是指转动方向盘开始到结束时间不得超过0.2秒,转动的速度也不得小于200°/秒,以保证转向操作的迅速。



④ 方向盘达到预先设定的位置(即稳态侧向加速度值为2.0米/秒²的相应位置)并固定几秒钟,到各测量变量重新进入稳态值,才停止记录。
所谓稳态是指在高速转动方向盘开始引起车身转向动作时,方向盘突然保持在某一特定位置,车辆由于惯性的原因,是无法保证加速度、角速度等测量值保持不变的,而是会出现一个峰值,而后逐渐趋于稳定。在这一过程中,只有达到最终的稳定值才有比较和记录的意义。



一组完整的转向瞬态响应试验由向左和向右两个方向组成,每台评价车辆必须连续完成三组完整的试验,才会对试验结果进行计算。而这一过程中,如果某次试验中汽车的车速变化率,或者方向盘转角的变化与三组试验平均值的差异超过了一个标准范围,那么这次的三组试验结果都作废,必须重新再次试验。

而如果三组试验全部顺利完成,所有数据也都采集完毕,这也仅仅代表转向瞬态响应试验完成了一部分,后面还要通过专业设备对实验数据进行处理,才能获得最终的试验结果。



这次我们向大家简单介绍了CCRT转向操控试验评价的概况,并重点介绍了转向瞬态响应试验。下次我们将介绍评价车辆避障能力的避障操纵试验和评价车辆连续过弯性能的蛇行操纵试验,车辆的这两种性能将关乎我们日常行驶时遇到突发状况或特殊路段时的主动安全性能,而这两个试验也会更加的好玩和有趣。


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