中間位置轉向性能主客觀評價

陳俊燊　劉明石　孫躍輝　賴富剛　張紹海

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

關鍵詞：客觀評價 主觀評價 中間位置 轉向響應 轉向力 力矩梯度 轉向靈敏度

０ 引言

幾乎所有主機廠在整車開發過程中都會進行中間位置轉向試驗，但絕大部分廠家在進行中間位置轉向試驗時采用的車速為100km/h和120km/h兩個車速。而鮮有關注較低車速時的中間位置轉向性能，以及隨車速變化時轉向性能的變化。大部分家用轎車及城市SUV對于轉向的要求是低速輕便，高速沉穩，所以轉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向傳動比轉向系統，所以隨車速的增加，轉向的響應也會越來越靈敏。力是轉向系統給人的最直觀反饋，你可能不知道打了多少度的方向盤轉角，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狀態，但在高速行駛時，需要保證車輛的穩定感受，往往會把力矩斜率稍微調大一點以保證穩定感受，這樣駕駛員就能在高車速時感受到車輛更加沉穩。變道力矩指的是駕駛員正常行駛變換一個車道時對應的方向盤力矩，該轉向力也應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，在進行客觀測試的同時也能進行主觀評價，若采用操穩機器人進行測試，則需拆除設備后按照客觀測試方法單獨進行主觀評價。

客觀測試必須采集車速、橫擺角速度、側向加速度、方向盤轉角、方向盤轉角速率、方向盤轉矩。需要使用陀螺儀采集橫擺角速度和側向加速度，使用轉向機器人或者測力方向盤采集方向盤轉角、方向盤轉角速率和方向盤轉矩。主觀評價是多位專業評價工程師的綜合結論。

測試的車速為25km/h、50 km/h、80 km/h、100 km/h和120 km/h，當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名詞，先做一個介紹說明。

1.1.1 中間位置響應

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

1.1.2 力矩建立梯度

力矩梯度是指每100°方向盤轉角時方向盤力矩大小，主觀感受方向盤力矩隨方向盤轉角的變化。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

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

1.1.4 力矩斜率

每1g側向加速度響應所對應的方向盤力矩大小。主觀感受車輛側向加速響應所對應的方向盤力矩大小。

1.1.5 摩擦阻尼

側向加速度為零時所對應的方向盤力矩大小，主觀感受車輛有側向加速度響應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力，而摩擦阻尼過小，會感覺車輛發飄。

1.1.6 變道力矩

側向加速為0.15g所對應的方向盤力矩，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，超車變道時越費勁，而變道力矩小又會導致車輛的不穩定感。

1.1.7 轉向靈敏度

每100°方向盤轉角所對應的側向加速度值，與轉向系統的轉動比關系密切，轉向靈敏度為中間位置轉向靈敏度的平均值。主觀感受側向加速度隨方向盤轉角輸入的響應。轉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，方向盤轉角以0.2Hz的頻率輸入，轉角的幅值大小保證車輛的最大側向加速度為0.2g，方向盤轉角連續輸入兩個周期，前半個周期和后半個周期數據無效，重復5組數據，并對五組數據做多項式曲線擬合。計算出各車速下的以上數據指標。

2 客觀測試結果

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車型進行了客觀測試，并用Matlab對數據進行處理，得出以下數據指標。

2.1 中間位置響應（表１、圖2）

2.2 力矩建立梯度（表2、圖3）

2.3 力矩死區（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 轉向靈敏度（表7、圖8）

3 結語

E車轉向傳動比稍大一點，橫擺響應和轉向靈敏度都會偏小一點。B車和H車轉向傳動比稍小一點，橫擺響應和轉向靈敏度都偏大一點。B車高速行駛時橫擺響應和轉向靈敏度下降過多，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行駛時的變道轉向力比車速100km/h行駛時變輕，這個點是異常情況。A車80km/h行駛的變道轉向力最大，隨車速增加也有輕微變弱，這種感覺就失去了車速越高車輛應越沉穩的邏輯表現。A車、B車、E車、H車中間位置顯得稍空，力矩死區稍偏大。H車高速行駛時力增加過多，稍顯笨重。

參考文獻：

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