Vehicle 公众号 · 4月12日

汽车操稳性能评价以及测试

自从长安UNI-K的麋鹿测试,车辆轮胎离地的媒体视频播放出来之后汽车圈引来相当大的热议,有各路媒体一路喷,也有好事媒体把工程师拉过来一起评价结果没有出现轮胎离地的现象。但是媒体,消费者以及汽车厂家,大家都一头雾水到底谁是正确的?为什么要这么测试?那些所谓的操稳测试到底是些什么?能给我们哪些参考价值?

本文将通过以下内容来分享希望能给大家一些启发:

  • 什么是操纵稳定性
  • 操稳的重要性
  • 操稳的主要影响因子
  • 操稳的主要设计因子
  • 操稳的主观性
  • 操稳测试有哪些

什么是操稳?

操稳是驾驶员极端(一般时间短,动作大)工况下的操作整车产生的反应,主要是指行车稳定和信心,驾驶娱乐和可玩性。通过以上两点你可能感觉不到重要,但如果套用马斯洛需求理论的话,第一操稳满足基本安全需求,第二满足实现自身价值愉悦刺激需求,其实人类不就是围绕这些需求活着吗。

从车辆工程角度来讲主要是人类驾驶行为操控(handing)导致整车异常的侧倾以及俯仰,从而导致轮胎的抓地力(grip)变化从而产生过度转向(oversteer)和转向不足(understeer),车身侧翻趋势。

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操稳测试的重要性

一般的安全工况体现在紧急转向,紧急制动,快速加速的系列相互动作中,这种驾驶工况生活中很常见,例如路上有障碍物很多人本能的快速转向避险(当然一般这是错误动作),错误判读速度快速进弯道等等,非常常见但异常危险。另一方刺激愉悦需求,恰恰也是紧急变化的动作让人刺激娱乐,如果操控不是可控可预测,那么愉悦阈值就不高同时危险不小。所以操稳重要体现在:

  • 消费者安全
  • 品牌和信誉

下图为当年奔驰A的操稳问题,导致奔驰推迟上市,召回产生严重的经济和品牌损失,同样福特的探险家,曾经的保时捷911都有过相关的经验和教训,所以一般主机厂都会有内部的实验要求和标准去做主观和客观的操稳实验。当前国内媒体老师们其实也算是推动我国汽车工业的发展去帮忙发现问题。

自动驾驶来了,不要人开了-操稳性不重要了?

纵然是汽车智能化电子化,电气自动化,来临时代,但行车安全是汽车的基本,纵观当前自动驾驶其实你会发现远远只是刚开始,基本讲的都是概念和好玩现实可用性和场景非常少,因为自动驾驶的安全是需要和整车的操稳性能进行匹配才能找到最佳路径规划(路径规划点击自动驾驶实时路径规划算法简介(Local search局部搜索))来实现安全,舒适,经济的路径行为动作,但目前所谓的自动驾驶还停留在非常有限场景里面的功能有无而非真实场景的日常使用。

操稳测试的主要影响因子

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  • 测试设施的一致性- 路面的附着系数不同对结果产生千差万别,甚至天气风速都会产生结果的差异性。
  • 整车状态的一致性- 对于操稳最大的影响影子就是轮胎,悬架减震器等配置因素,排除轮胎配置的差异还有轮胎气压,轮胎磨损程度。
  • 驾驶员行为的一致性-驾驶员需要丰富的驾驶经验,驾驶行为一致性非常好。

所以一般个体媒体老师的操稳测试,对于外行和消费者来说,看看就好当真的机会比较少,如果你们发现那个媒体老师测试以上一致性做的比较好那么可以参考,当然如果你发现多家媒体老师的结论一致那么也是有参考意义的。

汽车操稳测试的设计因子

产品定位以及特性,产品定位就会牵扯到目标客户,牵扯到目标客户就会产生成本要求和整车特性要求。如果熟悉汽车动态(什么是动态点击汽车神秘性能“动态”)操稳属于整车动态非常综合的一块他一般会有以下因子影响:

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  • 整车重量分布-重心位置和高度,这些位置会影响整车运动的横滚惯量和偏航和俯仰惯量,从而导致车辆进入弯道难以控制,这就是为什么很多主机厂宣传质心低,前后重量分配50/50等等。
  • 底盘,底盘设计几何,簧下质量等都是操控的设计因子。

悬架,看过我们之前文章(悬架系统简介101以及自动化,电气化未来发展)悬架主要的部件弹簧和减震器,从操控角度来讲一般悬架越硬越好,悬架行程小比较好。但是现实中乘坐舒适性以及通过下来讲可能会相反,所以这个时候会存在折中和为了实现自己特殊定位而牺牲一些。

转向,转向力和道路力传回到方向盘的方向以及方向盘转弯与车轮转弯的转向比会影响控制和感知,这种转向手感(什么是转向手感点击汽车驾驶路感-不只带来驾驶快感更确保安全)同样是影响操控的一方面。好的转向可能不是当前很多国人喜欢的轻,而是细腻连接一致性的感觉。

制动,当然排除制动踏板直接的线性等还包括了轮胎抓地力以及ESP车身稳定系统的支持。

  • 车身

车身几何和空气动力学,空气动力学更多体现在高速方面,如我们之前文章整车油耗贡献最大的设计因素-空气动力学讲到到了60km/h以上整车能耗都用来对抗风阻,从而可想而知风产生的力有多大。
车身刚度,车身刚度不但对被动安全帮助而且利于操控,这也就是为什么主机厂都宣传自己车身刚度多好。

操稳测试的主观性

通过以上操稳测试的影响因子和设计因子你应该明白,就几个一致性就非常难以保证,特别是现实生活中使用的场景路面也是差异性非常之多所以汽车所有的操纵稳定性测试绝对不是简单的一个数据就能够排行或者说明的,重要的是配合经验丰富的驾评然后给定综合评定。

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为什么媒体或者大众接受到的都是简单的通过速度和排名,那主要是方便外行理解和评价,其实重要的是“主观操控感觉”。这就是我常和朋友讲的“中国有中医,欧美有驾评”一样都讲究的是我们对车的感觉望闻问切,而这种望闻问切绝对不是上手能做的,犹如老中医,必须接触不同的车辆,有过丰富的驾驶和摸车经验,当然也不是常开一种车的老司机,必须开过不同的车,不同状况的车;那是不是达到这种状况就行了,还需要有过系统化的车辆了解和整车性能属性(什么是性能属性点击整车开发概览 Vehicle Development Projects -整车开发流程第一章 An Overview)认知。这样才能准确描述出操控的感觉和对我们日常驾驶案例的影响。

所以,不要过度关心媒体老师们的操稳测试的数值,内行可以看看驾驶员行为以及车身姿态反应,而正规的开发测试则需要复杂精细的仪器去测量和量化。

操稳测试有哪些?

纵使操稳测试难以捉摸影响变化大,但是基于他对汽车形式安全以及品牌价值定位的重要性,其实操稳一直是主机厂关注和投入巨大的方面,所以开发测试会有很多,测试有主观感觉和客观测量值描述,测试有人为驾驶也有直接为了保证一致性和快速响应采用机器人,下面我们将对操稳几个比较重要且典型的测试进行粗略的分享。

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  • 定向绕圆 (Constant Radius test,一般参照ISO 4138标准,测试方法:有分三种测试方法 (1) 等半径改变车速 (2) 等方向转角,改变车速 (3) 等车速改变方向盘转角。

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该操纵揭示了车辆的转向不足/转向过度行为、稳态时的侧倾角、作为横向加速度函数的转向和作为横向加速度函数的侧滑。

  • J turn测试(J turn)一般参照NHTSA测试标准,主要测试SUV等高质心车辆在激烈驾驶的侧倾以及是否会翻滚

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  • 鱼钩测试 (fishhook test)一般参照NHTSA测试标准,主要测试SUV等高质心车辆在激烈驾驶的侧倾以及是否会翻滚

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J-turn以及鱼钩测试都为美国NHTSA测试标准,主要是为了考虑高速冲出车道,驾驶员应对这种工况是否能够安全驾驶回道路,过多的转向时候是否车辆会侧翻。

  • 蛇形穿桩测试(Slalom test)主要测试车辆灵活转向以及精准等指标,考验车辆在转向变化输入车辆是否能够及时修正,维持目标路径

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  • 紧急变线/麋鹿测试 (smoose test/double lane change),一般都参照ISO 3888标准,综合

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当然除了以上测试如我们还有一些更倾向于转向的测试例如ISO 7410车辆侧向瞬态响应 step iput,pulse input,sinusoidal input(ISO/TR 8725 ),Random input (ISO/TR 8726) on-centre (ISO 13674)  等等

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最后回归到这些测试,有主观有客观,有些实验是客观性非常好,有些主要靠主观,例如NHTSA就总结过,J-Turn,fishhook等实验一致性和客观性比较好可以使用客观值,但到了麋鹿测试客观性是非常差但易于操作和测试。

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总结

汽车操稳测试是一项科学严谨 ,但同时受各种一致性约束所以它又不能完全通过量化去结论还需要综合的主观驾评感觉去评判。

汽车操稳牵扯到人生安全品牌信誉是非常重要的内容,但同时他牵扯的工况复杂而且罕见所以又是容易忽视的,所以当前国内造车企业面对汽车变革时候也容易浮躁和忽视。其实非常高兴国内汽车媒体开始触及这类操稳话题,或多或少推动大家关注根本,也希望本文能给大家一些知识和启发去正确对待和解读操稳类的话题。

参考文章

  1. SAE Papers 2003-01-1008 and 2003-01-1009 - NHTSA
  2. Development of an Advanced Fuzzy Active Steering Controller and a Novel Method to Tune the Fuzzy Controller - Kiumars Jalali, Thomas Uchida, John McPhee, Steve Lambert
  3. A Demonstration of the Dynamic Tests Developed for NHTSA’s NCAP Rollover Rating System - NHTSA
  4. VEHICLE ROLLOVER ANALYSIS - POLYTECHNIC UNIVERSIT
  5. Is Vehicle Characterization in Accordance With Standard Test Is Vehicle Characterization in Accordance With Standard Test Procedures a Necessary Prerequisite for Validating Computer Procedures a Necessary Prerequisite for Validating Computer Models of a Test Vehicle? Models of a Test Vehicle? -Technological Univ ersity Dublin
  6. Ride and Handling - dewesoft
  7. NHTSA’S LIGHT VEHICLE HANDLING AND ESC EFFECTIVENESS RESEARCH PROGRAM
  8. Objective vehicle dynamics testing -dewesoft
  9. J-Turn Maneuver Tests - Logic Tree Diagrams - NHTSA
  10. TESTING TRACK - adiac tech
  11. ISO 4138
  12. ISO 3888
  13. Evaluation of Vehicle Understeer Gradient Definitions - Neha Ravi Dixit
  14. Vehicle dynamics - optimization of Electronic Stability Program for sports cars - Johan Andersson

文中部分图片版权归其所有

*未经准许严禁转载和摘录

作者:Pirate Jack
来源:https://mp.weixin.qq.com/s/49hLE9K7MGkQFBrKxkRGxg
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