汽车运动性能(品质)的主客观评价方法

汽车运动性能(品质)的主客观评价方法

Objective/Subjective

Evaluation

ofPassengerCaronChassisDynamics管欣教授、工学博士吉林大学汽车工程学院院长汽车动态模拟国家重点实验室主任E-mail：hsguan@Tel：+86(431)85095992汽车的功能、性能、品质和质量2023/2/6吉林大学汽车工程学院,CAEofJLU,Dr.GuanHsin2汽车功能（Function）汽车功能很难定义，主要表示汽车产品的功用，例如：按照用途：乘用车、商用车、越野车等等按照燃料：汽油车、柴油车、代用燃料车、生物质燃料车按照动力源：电动车、混合动力车等等2023/2/6吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室,ASCLofJLU,Dr.GuanHsin3汽车性能(Performance)主要是指稳定工况下或者特定的复杂工况下，汽车达到的最佳能力，例如：最大车速、最大加速能力、最低稳定车速最大制动能力、最大驻坡能力不足转向/过渡转向特性最小转弯半径、汽车转向相应快慢越野工况下的最大行驶车速最大爬坡度、最小离去角、接近角等等2023/2/6吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室,ASCLofJLU,Dr.GuanHsin4汽车品质(动态行为,DynamicBehavior)

(Braking,Handling,Stability,Comfort,NVH,etc)主要是指汽车产品提升性能所带来的不希望的行为或者动作，或者在功用增加时带来的不希望的行为或者动作，例如：纵向加/减速度过大，会带来车体点头转向过快，会导致车体侧滑而不稳速度提高，会带来汽车振动加剧，汽车发飘、不抓地、乃至汽车转向失控在低摩擦路面/冰面上行使，导致侧滑甩尾或者汽车失控2023/2/6吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室,ASCLofJLU,Dr.GuanHsin5汽车质量(Quality)主要是指汽车的生产所导致的可靠性、一致性和耐久性的好坏可靠性：在汽车生命周期内不会因材料疲劳而导致零部件失效耐久性：在设定的使用周期内，不会因材料改性而导致性能与品质严重下降一致性：汽车新车下线时，或者在相同使用一定时间之后，汽车的性能与品质差异较小2023/2/6吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室,ASCLofJLU,Dr.GuanHsin6汽车产品之间的主要差距是品质和质量制造商的产品市场定位确定了汽车的功能和性能制造商的设计制造水平决定了汽车的品质与质量功能、性能、品质和质量是相互独立的概念，没有可比性，功能和性能的创新必须以品质和质量的技术能力为前提我国自主开发的汽车在品质和质量上的差距很大，主要体现在高速情况下和极限工况环境下汽车的动态行为不好，大批量产品的一致性和耐久性不好等方面2023/2/6吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室,ASCLofJLU,Dr.GuanHsin7汽车产品开发的四个主要阶段2023/2/6吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室,ASCLofJLU,Dr.GuanHsin82023/2/6吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室9汽车产品全开发周期的四个阶段总成设计检验产前试装，试验定型概念设计产品规划，概念设计PPSSOP-30-60-56-52-48-42-36-27-24-19-12-8-6-303调研深入研究决策准备设计整合项目计划试装，试验检验量产前期量产前期开发量产开发/工业化零件设计整车设计概念验证CV量产验证PV设计验证DV设计与验证方案与评价分析与调校对标与定义四个阶段的主要评价工作产品定义阶段：按照功用、性能、品质进行对标和定标方案评价阶段：采用客观评价方法和指标进行总布置方案，总成系统特性和装配硬点进行评价和性能匹配设计验证阶段：采用客观评价方法进行整车性能和总成特性的逐层验证整车调校阶段：采用主观评价方法和指标体系调校整车品质2023/2/6吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室,ASCLofJLU,Dr.GuanHsin102023/2/6吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室11汽车整车厂商的首要核心技术在全球化零部件采购战略下，汽车整车厂商的首要核心技术是

整车集成与性能匹配技术在全球化零部件采购战略下，整车厂商和零部件供应商将各司其职，实行专业化分工在设计阶段中，整车厂商应该对各个总成提出具体技术规格要求，并拥有进行系统集成匹配的技术2023/2/6吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室12大多数企业，包括合资企业，没有整车开发能力，甚至没有能力评价、验收委托境外开发的产品一些企业以及技术服务商，具有传统的整车开发能力，主要采用实物样车试验迭代方法进行整车车型开发，开发周期长，试验费用大，很难抢先推出具有竞争力的新产品我国底盘开发流程的主要差距

以实物样车试验迭代方法为主2023/2/6吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室13对标主要进行主观评价实验与相应的整车性能曲线测试总成特性与零部件没有测试主要原因是总成特性曲线的技术规格不清，与整车性能的影响没有方法分析与评价我国底盘开发流程的主要差距

对标主要集中在整车性能评价上14汽车产品全开发周期与虚拟样机技术总成开发检验产前试装，试验定型概念设计产品规划，概念设计PPSSOP-30-60-56-52-48-42-36-27-24-19-12-8-6-303调研深入研究决策准备设计整合项目计划试装，试验检验量产前期量产前期开发量产开发/工业化零件开发整车开发概念验证CV量产验证PV设计验证DV1980年以前，全球汽车产品开发周期都采用实车场地试验新车开发周期在48个月设计验证方案评价产品定义分析调校1980-2002年，国际GM、Ford、Benz开始在设计验证阶段引入虚拟样机技术，开发周期缩短为36个月2006年开始，国际各大汽车公司开始探索在产品定义和方案评价阶段采用虚拟样机技术，力争将新车开发周期缩短为18-24个月我国汽车行业开发能力的主要差距是在产品定义、方案评价、设计验证及分析调校阶段主要依靠试制实车的场地试验进行改进虚拟样机技术已经开始进入国内汽车厂商的设计验证阶段2023/2/6吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室15大多数企业已经开始采用MSC.ADAMS等商用软件进行分析主要用于设计验证阶段主要验证整车性能虚拟样车的逼真度没有进行验证尚未对产品开发真正发挥作用我国底盘开发流程的主要差距

虚拟样机技术主要用于设计验证2023/2/6吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室16我国底盘开发流程的主要差距

仍然采用简单独立模型匹配性能传统的底盘开发：性能要求较低，在稳态或低频响应上，驱动、制动、转向、悬架总成相互影响较小，各司其责，单独评价开发即可

（底盘性能——稳态工况下或者特定工况的最佳水平）先进的底盘开发：性能要求较高，在中高频响应上，驱动、制动、转向、悬架总成相互耦合影响，总成开发不能单独评价，必须从整车性能匹配

（底盘品质——性能提高所产生的动态过程行为不好）汽车运动性能的客观评价方法2023/2/6吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室,ASCLofJLU,Dr.GuanHsin17汽车运动性能的主要影响因素汽车运动性能一般是指线性区内或者弱非线性区域、低频率区内、稳态工况下的性能，主要受下列参数或特性影响整车总布置参数装配硬点参数轮胎、悬架、转向系等总成系统的线性区特性2023/2/6吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室,ASCLofJLU,Dr.GuanHsin18运动性能的客观评价内容操纵性、稳定性、制动性、加速性、舒适性中的在稳定工况下的性能指标或者固有特性场这些指标和特性场可以用简单的经典模型(汽车理论上的模型)仿真获得2023/2/6吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室,ASCLofJLU,Dr.GuanHsin19运动性能的客观评价方法性能指标的客观评价一般很难作出绝对性的评价，主要采用相对对标方法将所有对标车(BenchmarkCars)和基准车(BaselineCar)进行场地试验,将测试的数据采用直方图画到一起根据上述直方图确定新开发车的定标值(TargetSettings)及其可变范围，并以此作为新开发车的性能评价依据（参考863对标报告）2023/2/6吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室,ASCLofJLU,Dr.GuanHsin20汽车运动品质的主观评价方法2023/2/6吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室,ASCLofJLU,Dr.GuanHsin21汽车运动品质的主要影响因素轮胎的滑移区的非线性特性轮胎的胎体弹性和阻尼的非线性、复刚度特性悬架刚度的非线性与左右不对称性悬架的K&C非线性特性、左右不对称性转向系的弹性特性、左右不对称性侧倾与纵倾的非线性和不对称性悬架Bushing的非线性、复刚度副车架悬置的非线性、不对称车身的非均匀质量分布制造导致的硬点偏差2023/2/6吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室,ASCLofJLU,Dr.GuanHsin22国外主观评价的典型打分方法2023/2/6吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室,ASCLofJLU,Dr.GuanHsin23SAE打分标准（J1441，J1060）欧洲打分方法日本打分方法主观评价的推荐打分方法

（综合SAE和德国打分方法）2023/2/6吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室,ASCLofJLU,Dr.GuanHsin24将每项性能的各评价项目进行打分对每项性能的总体还要进行打分主观评价指标体系的主要内容2023/2/6吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室,ASCLofJLU,Dr.GuanHsin25转向操纵性的评价内容转向操纵性的评价内容转向操纵性的评价评价项目评价内容1.转向响应和准确性评价方向盘的阶跃输入是否具有合适的响应特性2.响应线性度评价在阶跃转向输入过程中，方向盘转角与车辆响应之间的关系3.横摆衰减评价车辆在阶跃转向输入后产生的横摆4.中间位置转向灵敏性高速时，方向盘小角度输入，侧向加速度在0.1G以下的转向灵敏性5.中心与非中心区过度平滑车辆方向盘中心区转向响应与非中心区转向响应的过渡平滑性6.回正性能评价车辆低速行驶时，方向盘的回正能力7.响应(移线性能）评价车辆在移线行驶过程中的响应是否合适、左右是否对称8.可控性评价移线时可控性，包括方向盘力、侧向加速度峰值、可预见性9.方向盘力矩反馈9.1路感评价车辆反馈路面信息的能力以及方向盘力矩与侧向加速度之间关系9.2转向力的大小评价车辆的低速轻便性（包括驻车）和高速时的力矩是否合适9.3转向力特性评价转向力大小随车辆速度和方向盘转角增大的特性9.4力矩对称性和光滑性评价车辆在不同车速以及不同方向盘转角下的力矩对称性9.5方向盘打到底时力感评价方向盘打到底时力矩是否明显变大及其与方向盘位置的对应关系方向稳定性的评价内容方向稳定性的评价内容稳定性的评价内容1.转向特征的变化评价车辆的行驶动态参数与侧向加速度的关系，并由此确定汽车的稳态转向特性2.随侧向加速度的渐变性能评价车辆在侧向加速度增加的过程中，方向盘转角、横摆反应是否与侧向加速度的变化成线性关系3.极限性能评价在不失稳的前提下所能达到的最大侧向加速度4.侧倾角评价车辆侧倾角是否合适5.可预见性评价车辆进行转弯行驶时，在动力变化（加速/松油门）的情况下是否能够保持适当的不足转向6.稳定性（移线性能）评价在进行移线行驶时，车辆的侧倾、横摆以及线路保持稳定性7.中高速转向回正评价车辆在中高速时的回正性能，尤其是超调量不应过大8.平整路面稳定性评价车辆在平整路面匀速行驶时的方向稳定性9.不平路面稳定性评价车辆在不平整路面匀速行驶时的方向稳定性乘坐舒适性的评价内容乘坐舒适性的评价内容乘坐舒适性的评价内容评价项目评价内容1.座椅振动评价路面传递到座椅上振动加速度大小及人的舒适程度2.方向盘振动评价在试车场通过横向接缝（或模拟火车道轨）路面、短波路面和高速公路等路面激励下方向盘振动大小3.结构振动设计时尽量将车身的结构模态频率与和其连接的结构件的模态频率分开，否则两个系统之间会发生共振。4.非簧载振动评价在轻微颠簸路面行驶时，车辆非簧载质量垂向的振动情况5.突变感觉评价通过凸块时加速度突然变化的感觉6.头部颠簸评价车辆从一侧向另一侧抬起运动引起的头部不舒适的横向颠簸7.振动衰减车辆后轴通过凸块后，振动的衰减快慢程度8.车身俯仰根据乘客可以感受到的俯仰角、俯仰角加速度的幅频特性、阻尼特性进行评价9.侧倾角变化率根据人感觉的汽车侧倾变化快慢来评价汽车的侧倾舒适性10.侧倾角评价感觉到的车身侧倾角的幅频特性、阻尼特性11.侧倾摆动人对侧倾摆动的感觉来评价汽车侧倾舒适性加速性能与品质的评价内容加速性能与品质的评价内容动力性主观评价评价项目评价内容1.起步加速不同油门开度下加速性及加速平顺性2.行驶中加速评价汽车的行驶过程中加速性能，也反映上汽车的超车能力3.各档加速性评价各个档位加速性能感觉4.转弯加速评价车辆转弯时的牵引力和加速性能5.弱附着路面加速评价车辆在低附着、对开路面等路面的牵引力和加速性能6.爬坡性能评价乘用车的爬坡性能7.油门踏板感觉油门的响应、踏板力及其踏板行程8.加速跑偏行驶路线偏离程度，掌控的难易9.加速俯仰评价加速过程中车身出现的俯仰角及随时间的变化10.加速抖动加速过程中不应该抖动制动性能与品质的评价内容制动性能与品质的评价内容制动性能与品质的评价评价项目评价内容1.制动效能评价在不制动条件下可得到的制动效能2.制动热稳定性评价制动系统抗热衰退性能3.制动水稳定性评价制动系统抗水衰退性能4.制动直线稳定性评价在直线制动过程中是否出现甩尾和跑偏5.弯道制动稳定性评价转弯制动行驶时的保持车辆稳定前提下所能达到的制动效能6.制动操纵性车辆是否可按驾驶员意图行驶，操纵车辆难易程度以及稳定性如何7.制动点头评价制动过程中出现的俯仰角度及其随时间的历程8.制动振动评价车辆制动时出现的振动现象及其振动强度9.制动踏板感觉9.1制动踏板自由行程制动踏板自由行程是否合适9.2制动踏板力制动踏板力是否合适9.3制动踏板行程踏板行程是否合适9.4踏板渐进性制动减速度与踏板力合适的线形关系9.5踏板响应制动车辆响应是否合适9.6制动迟滞作用制动响应国外汽车设计公司的主观评价体系2023/2/6吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室,ASCLofJLU,Dr.GuanHsin36MIRA主观评价体系之一（H）1稳态转向SteadyStateCornering1.1至最大侧向加速度时的操纵平衡（不足/过度转向）endingbalance(Under/Oversteer)uptomax.latac1.2随侧向加速度的渐变性能Progressivebehaviorwithchangeoflatac1.3极限性能Limitbehavior1.4路线保持舒适度Easewithwhichalineisheld1.5车身侧倾角度Degreeofbodyroll1.6总体评价Overall2瞬时转弯TransientCornering2.1平整路面上转弯响应和准确性Turninresponseandprecisiononsmoothsurfaces2.2车身侧倾/俯仰控制Bodyroll/pitchcontrol2.3极限下方向盘输入或改变路线响应Responsetoon-limitHWinputorchangeofline2.4节气门变化的响应Responsetothrottlechange2.5不平路面，分离路面等的稳定性Stabilityonunevensurfacediscretefeaturesetc2.6不平路面行驶路线的保持性Abilitytoholdlineonunevensurface2.7总体评价Overall3直线行驶StraightLine3.1中心区操纵性OncentreHanding4方向稳定性DirectionalStability4.1颠簸转向（不平路面或分离路面）Bumpsteer(unevensurfaceanddiscretefeatures)4.2拱形路面行驶Overchangingsurfacecamber4.3侧向风Incrosswinds4.4路面构造变化Overchangingsurfacecomposition4.5加速时的稳定性UnderAcceleration4.6总体评价Overall5避障（急剧单移线/双移线）ObstacleAvoidance(SevereSingle&DoubleLaneChange)5.1转弯响应Turninresponse5.2控制Control5.3回正Recovery5.4总体评价Overall6转弯中动力的变化PowerChangeinaTurn6.1横摆角速度响应（转弯变为过度或不足转向）Yawrateresponse(transitiontooverorundersteer)6.2大侧向加速度下的车辆横摆稳定性Yawstabilityofvehicleathighlatac7直道制动性StraightLineBraking7.1拉伸或摇晃的趋势Tendencytopullorweave8转弯制动BrakinginaTurn8.1横摆角速度响应：甩尾或直线Yawrateresponse:tendencytospinorgostraighton8.2车轮抬起/抱死Wheellift/lockup8.3侧倾稳定性RollStability9转向力矩反馈SteeringTorqueFeedback9.1侧向加速度大小的相关性Indicationofmagnitudeoflateralacceleration9.2极限时的反应Waningofapproachoflimit9.3各种工况下的力矩大小程度Torquelevelsinallcondition9.4对称性和平滑性Smoothnessandsymmetry9.5力矩转向(转弯动力变化&加速)TorqueSteer（powerchangeinaturn&acceleration）9.6凸块上的方向盘冲力大小Kickbackonbumpsetc10可信度Confidence10.1车辆性能的总体印象Overallimpressionofconfidenceinvehicle’sbehaviorMIRA主观评价体系之二（H&R）1平顺性OVERALLRIDE1.1平整路面平顺性SMOOTHROADRIDE1.1.1一级平顺性PrimaryRide(bounce,float,pitchbalance,abruptness,headtoss)1.1.2二级平顺性SecondaryRide(choppiness,shake,columnshake,plushness)1.2不平路面平顺性ROUGHROADRIDE1.2.1一级平顺性PrimaryRide(bounce,float,pitchbalance,abruptness,headtoss)1.2.2二级平顺性SecondaryRide(choppiness,shake,columnshake,plushness)1.3单独激励平顺性DISCRETEEVENTS1.3.1一级平顺性PrimaryRide(abruptness,bumpthrough,topping,bottoming)1.3.2冲击Impact(harshness,front/rearbalance,aftershake)2转向性能OVERALLSTEERING2.1停车/操纵性PARKING/MANOEUVRING2.1.1方向盘力Efforts2.1.2回正Returnability(rolling)2.1.3操纵性Maneuverability(angledemand,turningradius)2.2中心区转向ON-CENTRESTEERING2.2.1响应Response(gain,anglewindow,symmetry)2.2.2力矩反馈TorqueFeedback(deadband,buildup,frictionfeel)2.2.3准确性Precision2.3弯道行驶CORNERING2.3.1响应Response(gain,delay,linearity,symmetry)2.3.2力矩反馈TorqueFeedback(buildup,linearity,frictionfeel,roadfeel)2.3.3回正Returnability(uniformity,self-centering,overswing)2.3.4准确性Precision2.4转向扰动STEERINGDISTURBANCES2.4.1力矩转向TorqueSteer2.4.2跑偏Pull(constantrollingspeed)2.4.3反向冲击KickBack2.4.4方向盘扭振Nibble(nobraking)2.5方向盘STEERINGWHEEL(shape,appearance&feel)3操纵性能OVERALLHANDLING3.1直线行驶稳定性STRAIGHTAHEADSTABILITY3.1.1直线行驶StraightRunning(accelerating,decelerating)3.1.2加速俯仰/抬起AccelerationPitch/Lift-Squat3.1.3加速能力/牵引AccelerationCapability/Traction3.2弯道稳定性CORNERINGSTABILITY3.2.1不足/过多转向Understeer/Oversteer3.2.2轮胎摩擦/尖叫TireScrubbing/Squeal3.2.3加油门/减油门PowerOn/Off3.2.4转弯制动BrakinginaTurn(checkbrake,heavybrake,variouslataclevels)3.2.5侧倾控制RollControl(forward-rearbalance,angle,damping)3.3移线性能LANECHANGESTABILITY3.3.1稳定性Stability(rollcontrol,yawcontrol,confidence)3.3.2控制能力Controllability(handwheelactivity)3.3.3包容感CapacityFeel保时捷主观评价体系（H&R）1高附着路面(干燥的、潮湿的)μ-high(dry,wet)1.1安全性高附着路面safetyμ-high1.1.1高附着路面直线行驶Straightlineμ-high1.1.2不平公路上的直线行驶Straightlineunevenpublicroad1.1.3平坦路面直线行驶Straightlineevenroad1.1.4工况变化时的直线行驶Straightlinetransition1.1.5侧风敏感性Sensitivitytosidewind1.2动力学性能高附着路面Dynamicbehaviorμ-high1.2.1单/双移线Singleanddoublelanechange1.2.2小转角输入蛇形Slalomwithsmallsteeringinput1.2.3快速小转角阶越输入（侧倾运动与阻尼）Smallfaststepinputonthesteering(rollmotionanddamping)1.2.4蛇形Slalom1.3弯道性能高附着路面Corneringμ-high1.3.1最大侧向加速度时的轮荷转移loadreversalwithmax.lateralacceleration倍最大侧向加速度时的轮荷转移loadreversalwith90%lateralacceleration1.3.3入弯时的性能Behavioratstartofcornering1.3.4最大侧向加速度时的弯道性能Corneringbehavioratthemax.lateralacceleration1.3.5出弯时的性能Behavioratendofcornering1.3.6连续换道（恒速，考虑轮荷转移、不考虑轮荷转移）Polygondrivinglane(constantspeed.withandwithoutloadreversal)1.4牵引性能高附着路面Tractionμ-high1.4.1起步牵引能力Tractionatlaunch1.4.2弯道牵引能力Tractionduringcornering1.5制动性能Brakingbehavior1.5.1直线制动性能Straightlinebraking1.5.2弯道最大侧向加速度时的制动能力Max.accelerationduringcornering1.5.3弯道中等侧向加速度时的制动能力Mid.accelerationduringcornering2响应/舒适性高附着路面Agility/Funμ-high2.1转向性能高附着路面Steeringbehaviorμ-high2.1.1转向灵敏性Sensitivenessofthesteering2.1.2中心区Centerpoint2.1.3转向力/速度Steeringforce/rate2.1.4行驶