商用车线控电液转向器技术条件与试验方法

商用车线控电液转向器技术条件与试验方法本标准规定了商用车线控电液转向器技术条件与试验方法。本标准适用于商用车线控电液转向器，可满足GB/T40429所规定的L3、L4级自动驾驶，其他车辆可参考使用。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB12348工业企业厂界环境噪声排放标准GB17675-2021汽车转向系基本要求GB34660-2017道路车辆电磁兼容性要求和试验方法GB/T2423.17电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ka：盐雾GB/T2423.22电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验N：温度变化GB/T2423.34-2012环境试验第2部分：试验方法试验Z/AD：温度/湿度组合循环试验GB/T18655-2018车辆、船和内燃机无线电骚扰特性用于保护车载接收机的限值和测量方法GB/T21437.2-2021道路车辆电气/电子部件对传导和耦合引起的电骚扰试验方法第2部分：沿电源线的电瞬态传导发射和抗扰性GB/T30038-2013道路车辆电气电子设备防护等级GB/T34590道路车辆功能安全GB/T35360-2017GB/T38628-2020GB/T40429-2021GB/T40861-2021汽车转向系统术语和定义信息安全技术汽车电子系统网络安全指南汽车驾驶自动化分级汽车信息安全通用技术要求QC/T484汽车油漆涂层QC/T529-2013汽车液压动力转向器试验方法QC/T972-2014汽车电控液压助力转向器总成技术要求及试验方法QC/T1081-2017汽车电动助力转向装置2QC/T29096-2014汽车转向器总成台架试验方法QC/T29097-2014汽车转向器总成技术要求T/CSAE284.3-2022自动驾驶乘用车线控底盘性能要求及试验方法第3部分：转向系统3术语和定义3.1自动驾驶控制器AutomatedDrivingControlUnit；ADCU能利用数据处理运算力来实现自动驾驶的感知融合、规划决策和集成控制的智能计算和控制单元。3.2自动控制转向功能AutomaticallyCommandedSteeringFunction；ACSF能根据接收到的车辆状态信息及车辆周边环境信息，自动运算评估后控制转向系统工作的电子辅助控制功能。3.3冗余自动转向系统RedundancyAutonomousSteeringSystem；RASS至少包含两套独立自动控制转向功能的转向系统电控装置，具备软件冗余和的硬件冗余（电机、传感器、控制器、通信、电源）。3.4线控电液转向器IntegratedElectric-HydraulicSteeringGearControlledbyWire集成电动助力和液压助力且具备线控功能（能够接受自动驾驶控制器指令改变或保持车辆行驶方向而主导控制权不依赖于驾驶员）的商用车转向执行器。4总则4.1线控电液转向器应满足以下功能要求：a)人工控制转向时应具备随速助力转向、主动回正等功能。b)应满足整车车速设计需求，在全车速信号范围内均可实现自动控制转向功能。c)自动控制转向功能可支持转角、转速、转矩控制接口。d)应确保在各车速信号下执行的转角及转角变化率、扭矩等不超过安全限值，满足车辆安全工作要求。e)可通过总线控制转向系统在人工控制转向功能与自动控制转向功能之间自由及时切换，并反馈当前所处状态标志位。f)处在自动控制转向功能时具备人工介入功能，驾驶员接管优先。g)应能够支持L3级及以上自动驾驶。h)应支持车辆转向实现故障自诊断功能及相应的冗余切换策略，控制器应输出故障报警信号。i)在电控部件出现故障时可实现冗余切换，保证转向系统完成期望的转向功能，故障降级后性能应满足第5.1.1~5.1.9条款的要求。j)应有过热保护功能，系统温度高于85℃时可降低功率运行。k)应支持液压助力转向失效时的应急转向功能。4.2线控电液转向器应满足以下功能安全要求：a)在车辆设计全车速范围内，应避免造成非预期的侧向运动。b)在车辆设计全车速范围内，应避免造成非预期失去侧向运动控制。c)线控电液转向器的电控装置具备至少双路的独立备份，包含控制单元、功率驱动单元、电机执行单元、电源、通信和传感器等，在一路失效时另一路可正常工作。d)转向电子控制系统的功能安全要求，应达到GB/T34590所要求的ASILD等级。4.3线控电液转向器应满足以下信息安全要求：线控电液转向器的信息安全应符合GB/T40861-2021、GB/T38628-2020的相关要求，能有效防御恶意入侵和未经验证的转向指令，且转向指令免受威胁、干扰和破坏。5技术要求5.1性能要求5.1.1总圈数及摇臂轴转角按第6.2.1条款方法，线控电液转向器总圈数及摇臂轴转角应符合设计要求。5.1.2空载转动力矩按第6.2.2条款方法，线控电液转向器空载转动力矩曲线应符合设计要求。按第6.2.3条款方法，线控电液转向器自由间隙≤5°。5.1.4功能试验按第6.2.4条款方法，线控电液转向器在转动输入端的过程中，感觉平滑、无卡滞现象，且转向控制阀能自动回位。5.1.5随速助力转向按第6.2.5条款方法，输入轴力矩随车速信号增加而增大，且力特性曲线对称度≥90%。5.1.6回正能力按第6.2.6条款方法，线控电液转向器主动回正试验时，转向器输入端由两个极限位置回到中间位置的时间≤3s，在不同车速信号下回正残余角应符合设计要求。4按第6.2.7条款方法，转向器内泄漏量不大于产品设计的试验流量的10%，任何部位不允许出现外泄漏。5.1.8噪声试验按第6.2.8条款方法，线控电液转向器工作噪声≤65dB(A)。5.1.9主动转向性能试验按第6.2.9条款进行斜坡测试，参照图1，线控电液转向器应满足表1性能指标要求。图1线控电液转向器主动转向性能指标示意（斜坡测试）说明：a)转角目标值θtaTget：指自动驾驶控制器通过总线发送的方向盘转角请求值；b)转角实际值θTeal：指由转角传感器测量并通过总线反馈的方向盘转角；c)转角变化率θ'：指线控电液转向器转动过程中实际值θTeal的变化斜率；d)最大超调角度∆θ1：指线控电液转向器转动过程中最大实际值与目标值的差值；e)稳态误差角度∆θ2：指线控电液转向器转动过程中稳定后的实际值与目标值的差值；f)转角跟随差值∆θ3：指线控电液转向器转动过程中实际值与目标值的差值；g)响应延迟时间∆T1：指自动驾驶控制器开始发出目标值的时刻与线控电液转向器接收到实际值开始产生变化的时刻之间的时间差；5h)执行时间∆T2：指实际值开始产生变化时刻与实际值第一次达到目标值90%时刻之间的时间差；i)稳定控制时间∆T3：指实际值第一次达到目标值90%时刻与实际值最早达到稳态误差范围内之间的时间差；j)动态跟随时间∆T4：指线控电液转向器转动过程中同一变化方向目标值与实际值相同时所对应时刻的时间差。(15,66]:θtaTget*7.5%(66,θMax]:5(15,66]:θtaTget*7.5%(66,θMax]:5稳态误差角度∆θ2(°)(66,θMax]:1(66,θMax]:1转角跟随差值∆θ3(°)Min(θtaTget/θ',1000)Min(2*θtaTget/θ',2000)动态跟随时间∆T4(ms)5.1.10应急转向按第6.2.10条款方法进行应急转向试验，线控电液转向器的液压助力失效或液压助力有故障时，转向器摇臂轴输出扭矩不小于技术规范中要求的输出扭矩的三分之一且持续时间应符合设计要求。5.2可靠性要求5.2.1逆向疲劳按第6.3.1条款方法进行逆向疲劳试验，试验中不得出现外渗和其他异常情况，总成不得存在损坏现象。疲劳试验后按第6.2.4条款进行功能试验，阀回位正常，曲线无异常波动。5.2.2磨损试验按第6.3.2条款方法进行磨损试验，试验中不得出现外渗和其他异常情况，总成不得存在损坏现象。磨损试验后按第6.2.4条款进行功能试验，阀回位正常，曲线无异常波动，自由间隙≤12°。5.2.3强制转向试验6按第6.3.3条款方法进行强制转向试验，线控电液转向器不应出现损坏现象，试验后继续按6.2.4进行试验，线控电液转向器无卡滞、卡顿现象。5.2.4超压试验按第6.3.4条款方法超压试验中线控电液转向器不应出现外渗，试验后壳体不应出现裂纹或断裂现象。5.2.5逆向超载按第6.3.5条款方法进行逆向超载试验，试验后线控电液转向器不应出现损坏现象，继续按6.2.4进行试验，线控电液转向器不应出现异常情况。5.2.6振动试验按第6.3.6条款方法振动试验后，再按第6.2.4条款进行功能试验，线控电液转向器应满足：a)输入输出特性变化量≤15%；b)无裂纹及转动不灵活的现象；c)无螺栓力矩的明显衰减。5.2.7泥水试验按第6.3.7条款方法试验结束后，线控电液转向器内应无异物渗入，锈蚀不能进入密封腔内。5.3环境要求5.3.1耐结露按第6.4.1条款方法试验过程中线控电液转向器通电时，试验后按6.2.4条款进行功能试验工作正常，阀回位正常，曲线无异常波动。5.3.2耐盐雾按第6.4.2条款方法试验，线控电液转向器经360h的盐雾试验后，表面腐蚀白斑面积应不超过20%，不允许出现红绣斑点，漆膜应满足QC/T484中TQ6要求。并按6.2.4条款进行功能试验，阀回位正常，曲线无异常波动。5.3.3耐温度按第6.4.3条款方法试验后，线控电液转向器的电控装置不应损坏，试验后按6.2.4条款进行功能试验，阀回位正常，曲线无异常波动。5.3.4耐温度/湿度组合按第6.4.4条款方法试验后，线控电液转向器的电控装置不应损坏，试验后按6.2.4条款进行功能试验，阀回位正常，曲线无异常波动。5.3.5防护等级按第6.4.5条款方法试验，线控电液转向器防护等级不小于IP67。5.4电性能要求按第6.5.1条款方法试验，电源在18～32V范围内变化时，线控电液转向器的控制器应工作正常。5.4.2耐反向电压按第6.5.2条款方法试验，线控电液转向器的控制器应能承受1min的电源极性反接试验而不损坏，试验后控制器应工作正常。5.4.3耐电源过压按第6.5.3条款方法试验，线控电液转向器的控制器不损坏，试验后控制器应工作正常。5.4.4电磁兼容按第6.5.4条款方法试验，线控电液转向器的控制器进行辐射、传导发射辐射和传导抗扰试验，试验时及试验后线控电液转向器的控制器应工作正常。6试验方法6.1试验条件6.1.1线控电液转向器台架安装布置形式按照QC/T529-2013第4.1.1条款执行。6.1.2试验用油及试验流量要求试验用油料应符合产品使用说明书要求，试验油温除正向低温试验和正向高温试验以外，其余一律按（80±5）℃,试验流量以产品说明书或设计规定的额定流量为准。6.1.3试验用仪器、仪表测试误差按照QC/T529-2013第4.2条款执行。6.2性能试验6.2.1总圈数及摇臂轴转角将线控电液转向器安装在试验台架上，测量输入端从一个极端位置转到另一个极端位置所转过的总圈数，并测量摇臂轴转角。6.2.2空载转动力矩8将线控电液转向器安装在试验台架上，摇臂轴空载。在有动力（电动和液压同时助力）和无动力条件下进行试验，输入端从左转极端位置开始，转到右转极端位置，再转回到左转极端位置，输入轴转速（5～15）r/min。在此过程中，记录输入端输入转矩与转角之间的关系。将线控电液转向器安装在试验台架上，把摇臂轴刚性地固定在中间位置，在电动和液压同时助力的情况下，匀速转动输入端，转动速度不大于0.25r/min，测出两个方向进油口增加0.1MPa时，输入端转过的角度，此即为自由间隙。6.2.4功能试验将线控电液转向器安装在试验台架上，在电动和液压同时助力的情况下，在摇臂轴施加相当于最大工作压力三分之一时的阻力矩或阻力，在全行程内输入轴转速（10～15）r/min。转动输入轴的过程中，绘制输入扭矩与转角曲线，观察曲线的平滑与连续情况，同时检测转向控制阀的回位情况。6.2.5随速助力转向转向器输入端处于中位，摇臂轴固定，在电动和液压同时助力的情况下，设定不同车速信号0km/h、30km/h、60km/h、90km/h；分别以0.5r/min的速度向左右两个方向匀速转动入端，油压达到总成最高工作压力时为止；生成各个车速信号下输入力矩与油压的关系曲线以及输入力矩与输出力矩的关系曲线。6.2.6回正能力将线控电液转向器安装在试验台架上，在电动和液压同时助力的情况下，在摇臂轴施加额定输出力矩6%的载荷，固定车速信号30km/h，分别测出输入端由两个极端位置回到中间位置的时间作为回正时间，测量中间位置残余角度值。6.2.7内/外泄漏将线控电液转向器安装在试验台架上，在电动和液压同时助力的情况下，控制器接收0km/h车速信号，把摇臂轴刚性固定在中间位置，在额定工作压力下从输入端施加转向力矩，测量从高压腔流向低压腔的泄漏量。测定时间20s，记录左转与右转两个方向的泄漏量；试验过程中，观察有无外泄漏。6.2.8噪声试验将线控电液转向器安装在半消声室中，试验环境噪声≤30dB(A)，系统正常工作，在电动和液压同时助力的情况下，输入端位于中间位置，在摇臂轴施加额定载荷，车速信号设为0km/h，输入端以（20~30）r/min转动。声级计距电动机壳体表面100mm处，测量噪声值，噪声值的修正参照GB12348。6.2.9主动转向性能试验将线控电液转向器安装到试验台上，在电动和液压同时助力的情况下：①按如下步骤进行主动转向性能试验：a)安装、调试测试设备，通过总线开始方向盘目标转角与实际转角信号采集；b)分别设置0km/h、30km/h、60km/h、90km/h车速信号；c)通过测试设备发送转向测试指令，发送的期望转角变化率等于转向器可以支持的最大转角变化率，转角目标值θtaTget从0°开始，转角反馈信号增加到转角目标值附近后保持稳定；d)转角信号值以最大转角变化率从转角目标值降低到0°附近后保持稳定；e)停止发送测试指令，停止信号采集，并保存原始数据；f)重复步骤a~e，分别测试左转和右转两个方向，每个方向至少进行3次；g)分别读取并记录转角信号值上升和下降过程中的最大超调角度、稳态误差角度、转角跟随差值、响应延迟时间、执行时间、稳定控制时间和动态跟随时间，通过采集数据分析是否满足表1中系统无故障时性能指标要求。②按如下步骤故障降级后主动转向性能试验：a)安装、调试测试设备，通过总线开始方向盘目标转角与实际转角信号采集；b)通过故障注入，使线控电液转向器中一套电控系统失效；c)执行①测试；d)按①中a~f测试方法进行数据采集与分析。h)分别读取并记录转角信号值上升和下降过程中的最大超调角度、稳态误差角度、转角跟随差值、响应延迟时间、执行时间、稳定控制时间和动态跟随时间，通过采集数据分析是否满足表1中系统故障降级后性能指标要求。6.2.10应急转向将线控电液转向器安装在试验台架上，在无液压助力而电动助力正常工作的情况下，控制器分别接收10km/h、30km/h、60km/h、90km/h车速信号，输入轴输入相应车型应急转向技术状态允许的力矩，测量摇臂轴输出力矩和持续时间。6.3可靠性试验6.3.1逆向疲劳将线控电液转向器安装在试验台架上，在电动和液压同时助力的情况下，在控制器接收0km/h车速信号的条件下，输入端在中间位置处用挡块限位，保持0.5°的转角间隙。用最大的输出转矩或最大输出力在摇臂轴加载，频率为（0.6～1.2）Hz。完成100万次交变载荷。6.3.2磨损试验将线控电液转向器安装在试验台架上，在控制器接收0km/h车速信号的条件下，在电动和液压同时助力的情况下，使摇臂轴在试验过程中达到最大输出扭矩，输入端以（10～45）r/min的转速运转，输入端转角不小于总转角的90%，完成50000个循环。6.3.3强制转向试验将线控电液转向器安装在试验台架上，在无助力的情况下，转动输入端，调整摇臂轴载荷，使输入端上的转矩达到175N·m（完成10个循环)。6.3.4超压试验在控制器接收0km/h车速信号且电动和液压同时助力的情况下，按下列方法进行试验：a)将线控电液转向器安装在试验台架上，在转向摇臂最大摆角处安装挡块；b)转动输入端使总成进油口压力为最高工作压力的2倍；c)分别由两个方向完成。6.3.5逆向超载在控制器接收0km/h车速信号的条件下，按下列方法进行试验：a)将线控电液转向器安装在试验台架上；b)在电动和液压同时助力的情况下，把输入端刚性地固定在中间位置，在转向摇臂与直拉杆连接处，与转向摇臂中心线成90°方向快速地施加载荷，直到载荷相当于总成最大输出力的3倍时停止试验；c)分别由两个方向完成。6.3.6振动试验将线控电液转向器安装振动试验台架上，按以下条件进行试验：a)振动加速度：±3g；b)振动频率：30Hz；c)振动次数：100万次。6.3.7泥水试验将线控电液转向器安装在试验台上，摇臂轴无附加载荷，输入端以转速（10～15）r/min转动，按泥土重量占5%配置泥水试验，泥土粒径为（6.6~8.6）μm，泥水温度为（23±3）℃,单个喷嘴流量为（3±1）L/min。转向器固定在台架上，以（20～30）r/min的转速驱动输入轴，试验油压为最高工作压力，调整负载，并使转向器在试验过程中达到最大输出扭矩，输出轴摆角大于总转角的90%，在距离转向器输出轴和输入轴油封（40～60）mm处分别用两个喷嘴同时进行周期性喷射，一个周期是喷射泥水时间一小时和暂停喷射一小时，进行100000次正向泥水耐久试验。6.4环境试验6.4.1耐结露把线控电液转向器放入（-30±2）℃试验箱，放置1h后立即取出，放入（25±2）℃、90%RH的试验环境，每15min通电一次，通电时间为1min，通电电压为额定电压并持续试验1h。6.4.2耐盐雾按GB/T2423.17中规定的Ka：盐雾试验方法进行。6.4.3耐温度a)耐低温。将线控电液转向器的电控装置放置在（-40±3）℃温度下放置96h。试验后放在室温中放置12h后，然后按第6.2.4条款方法进行试验，检测线控电液转向器能否工作正常。b)耐高温。将线控电液转向器的电控装置放置在（105±3）℃温度下放置96h。试验后放在室温中放置12h后，然后按第6.2.4条款方法进行试验，检测线控电液转向器能否工作正常。c)耐温度变化。按GB/T2423.22中试验Na：温度变化方式进行。将温度控制箱降温至（-40±3）℃低温环境中，放入线控电液转向器的电控装置保持2h，然后再放入（105±3）℃高温环境中保持2h，往返5个循环。试验后按第6.2.4条款方法进行试验，检测线控电液转向器能否工作正6.4.4耐温度/湿度组合按GB/T2423.34中试验Z/AD：温度/湿度组合循环试验方法的有关规定进行。将线控电液转向器的电控装置放置在-10℃~85℃完成10个循环的温度/湿度组合循环试验。每个循环为24h，每个循环周期中的温度和湿度的变化情况（图2）。试验后继续按第6.2.4条款方法进行试验，检测总成能否工作正常。a)温度循环b)湿度循环图2温度/湿度组合循环按GB/T30038-2013道路车辆电气电子设备防护等级试验方法进行试验。6.5电性能试验控制器连接到输出电源可调的供电电源，24V电系电源电压在（18～32）V变化。6.5.2耐反向电压将控制器作为负载正常接线，在不工作状态下，输入电源电压为反接电压值时，将其电源极性反接1min。反接电压值：24V电系为（28±0.2）V。6.5.3耐电源过压将控制器电源输入端接入24V电源，持续1min；标