商用車線控電液轉向器技術條件與試驗方法

商用車線控電液轉向器技術條件與試驗方法本標準規(guī)定了商用車線控電液轉向器技術條件與試驗方法。本標準適用于商用車線控電液轉向器，可滿足GB/T40429所規(guī)定的L3、L4級自動駕駛，其他車輛可參考使用。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB12348工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標準GB17675-2021汽車轉向系基本要求GB34660-2017道路車輛電磁兼容性要求和試驗方法GB/T2423.17電工電子產品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Ka：鹽霧GB/T2423.22電工電子產品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗N：溫度變化GB/T2423.34-2012環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Z/AD：溫度/濕度組合循環(huán)試驗GB/T18655-2018車輛、船和內燃機無線電騷擾特性用于保護車載接收機的限值和測量方法GB/T21437.2-2021道路車輛電氣/電子部件對傳導和耦合引起的電騷擾試驗方法第2部分：沿電源線的電瞬態(tài)傳導發(fā)射和抗擾性GB/T30038-2013道路車輛電氣電子設備防護等級GB/T34590道路車輛功能安全GB/T35360-2017GB/T38628-2020GB/T40429-2021GB/T40861-2021汽車轉向系統術語和定義信息安全技術汽車電子系統網絡安全指南汽車駕駛自動化分級汽車信息安全通用技術要求QC/T484汽車油漆涂層QC/T529-2013汽車液壓動力轉向器試驗方法QC/T972-2014汽車電控液壓助力轉向器總成技術要求及試驗方法QC/T1081-2017汽車電動助力轉向裝置2QC/T29096-2014汽車轉向器總成臺架試驗方法QC/T29097-2014汽車轉向器總成技術要求T/CSAE284.3-2022自動駕駛乘用車線控底盤性能要求及試驗方法第3部分：轉向系統3術語和定義3.1自動駕駛控制器AutomatedDrivingControlUnit；ADCU能利用數據處理運算力來實現自動駕駛的感知融合、規(guī)劃決策和集成控制的智能計算和控制單元。3.2自動控制轉向功能AutomaticallyCommandedSteeringFunction；ACSF能根據接收到的車輛狀態(tài)信息及車輛周邊環(huán)境信息，自動運算評估后控制轉向系統工作的電子輔助控制功能。3.3冗余自動轉向系統RedundancyAutonomousSteeringSystem；RASS至少包含兩套獨立自動控制轉向功能的轉向系統電控裝置，具備軟件冗余和的硬件冗余（電機、傳感器、控制器、通信、電源）。3.4線控電液轉向器IntegratedElectric-HydraulicSteeringGearControlledbyWire集成電動助力和液壓助力且具備線控功能（能夠接受自動駕駛控制器指令改變或保持車輛行駛方向而主導控制權不依賴于駕駛員）的商用車轉向執(zhí)行器。4總則4.1線控電液轉向器應滿足以下功能要求：a)人工控制轉向時應具備隨速助力轉向、主動回正等功能。b)應滿足整車車速設計需求，在全車速信號范圍內均可實現自動控制轉向功能。c)自動控制轉向功能可支持轉角、轉速、轉矩控制接口。d)應確保在各車速信號下執(zhí)行的轉角及轉角變化率、扭矩等不超過安全限值，滿足車輛安全工作要求。e)可通過總線控制轉向系統在人工控制轉向功能與自動控制轉向功能之間自由及時切換，并反饋當前所處狀態(tài)標志位。f)處在自動控制轉向功能時具備人工介入功能，駕駛員接管優(yōu)先。g)應能夠支持L3級及以上自動駕駛。h)應支持車輛轉向實現故障自診斷功能及相應的冗余切換策略，控制器應輸出故障報警信號。i)在電控部件出現故障時可實現冗余切換，保證轉向系統完成期望的轉向功能，故障降級后性能應滿足第5.1.1~5.1.9條款的要求。j)應有過熱保護功能，系統溫度高于85℃時可降低功率運行。k)應支持液壓助力轉向失效時的應急轉向功能。4.2線控電液轉向器應滿足以下功能安全要求：a)在車輛設計全車速范圍內，應避免造成非預期的側向運動。b)在車輛設計全車速范圍內，應避免造成非預期失去側向運動控制。c)線控電液轉向器的電控裝置具備至少雙路的獨立備份，包含控制單元、功率驅動單元、電機執(zhí)行單元、電源、通信和傳感器等，在一路失效時另一路可正常工作。d)轉向電子控制系統的功能安全要求，應達到GB/T34590所要求的ASILD等級。4.3線控電液轉向器應滿足以下信息安全要求：線控電液轉向器的信息安全應符合GB/T40861-2021、GB/T38628-2020的相關要求，能有效防御惡意入侵和未經驗證的轉向指令，且轉向指令免受威脅、干擾和破壞。5技術要求5.1性能要求5.1.1總圈數及搖臂軸轉角按第6.2.1條款方法，線控電液轉向器總圈數及搖臂軸轉角應符合設計要求。5.1.2空載轉動力矩按第6.2.2條款方法，線控電液轉向器空載轉動力矩曲線應符合設計要求。按第6.2.3條款方法，線控電液轉向器自由間隙≤5°。5.1.4功能試驗按第6.2.4條款方法，線控電液轉向器在轉動輸入端的過程中，感覺平滑、無卡滯現象，且轉向控制閥能自動回位。5.1.5隨速助力轉向按第6.2.5條款方法，輸入軸力矩隨車速信號增加而增大，且力特性曲線對稱度≥90%。5.1.6回正能力按第6.2.6條款方法，線控電液轉向器主動回正試驗時，轉向器輸入端由兩個極限位置回到中間位置的時間≤3s，在不同車速信號下回正殘余角應符合設計要求。4按第6.2.7條款方法，轉向器內泄漏量不大于產品設計的試驗流量的10%，任何部位不允許出現外泄漏。5.1.8噪聲試驗按第6.2.8條款方法，線控電液轉向器工作噪聲≤65dB(A)。5.1.9主動轉向性能試驗按第6.2.9條款進行斜坡測試，參照圖1，線控電液轉向器應滿足表1性能指標要求。圖1線控電液轉向器主動轉向性能指標示意（斜坡測試）說明：a)轉角目標值θtaTget：指自動駕駛控制器通過總線發(fā)送的方向盤轉角請求值；b)轉角實際值θTeal：指由轉角傳感器測量并通過總線反饋的方向盤轉角；c)轉角變化率θ'：指線控電液轉向器轉動過程中實際值θTeal的變化斜率；d)最大超調角度?θ1：指線控電液轉向器轉動過程中最大實際值與目標值的差值；e)穩(wěn)態(tài)誤差角度?θ2：指線控電液轉向器轉動過程中穩(wěn)定后的實際值與目標值的差值；f)轉角跟隨差值?θ3：指線控電液轉向器轉動過程中實際值與目標值的差值；g)響應延遲時間?T1：指自動駕駛控制器開始發(fā)出目標值的時刻與線控電液轉向器接收到實際值開始產生變化的時刻之間的時間差；5h)執(zhí)行時間?T2：指實際值開始產生變化時刻與實際值第一次達到目標值90%時刻之間的時間差；i)穩(wěn)定控制時間?T3：指實際值第一次達到目標值90%時刻與實際值最早達到穩(wěn)態(tài)誤差范圍內之間的時間差；j)動態(tài)跟隨時間?T4：指線控電液轉向器轉動過程中同一變化方向目標值與實際值相同時所對應時刻的時間差。(15,66]:θtaTget*7.5%(66,θMax]:5(15,66]:θtaTget*7.5%(66,θMax]:5穩(wěn)態(tài)誤差角度?θ2(°)(66,θMax]:1(66,θMax]:1轉角跟隨差值?θ3(°)Min(θtaTget/θ',1000)Min(2*θtaTget/θ',2000)動態(tài)跟隨時間?T4(ms)5.1.10應急轉向按第6.2.10條款方法進行應急轉向試驗，線控電液轉向器的液壓助力失效或液壓助力有故障時，轉向器搖臂軸輸出扭矩不小于技術規(guī)范中要求的輸出扭矩的三分之一且持續(xù)時間應符合設計要求。5.2可靠性要求5.2.1逆向疲勞按第6.3.1條款方法進行逆向疲勞試驗，試驗中不得出現外滲和其他異常情況，總成不得存在損壞現象。疲勞試驗后按第6.2.4條款進行功能試驗，閥回位正常，曲線無異常波動。5.2.2磨損試驗按第6.3.2條款方法進行磨損試驗，試驗中不得出現外滲和其他異常情況，總成不得存在損壞現象。磨損試驗后按第6.2.4條款進行功能試驗，閥回位正常，曲線無異常波動，自由間隙≤12°。5.2.3強制轉向試驗6按第6.3.3條款方法進行強制轉向試驗，線控電液轉向器不應出現損壞現象，試驗后繼續(xù)按6.2.4進行試驗，線控電液轉向器無卡滯、卡頓現象。5.2.4超壓試驗按第6.3.4條款方法超壓試驗中線控電液轉向器不應出現外滲，試驗后殼體不應出現裂紋或斷裂現象。5.2.5逆向超載按第6.3.5條款方法進行逆向超載試驗，試驗后線控電液轉向器不應出現損壞現象，繼續(xù)按6.2.4進行試驗，線控電液轉向器不應出現異常情況。5.2.6振動試驗按第6.3.6條款方法振動試驗后，再按第6.2.4條款進行功能試驗，線控電液轉向器應滿足：a)輸入輸出特性變化量≤15%；b)無裂紋及轉動不靈活的現象；c)無螺栓力矩的明顯衰減。5.2.7泥水試驗按第6.3.7條款方法試驗結束后，線控電液轉向器內應無異物滲入，銹蝕不能進入密封腔內。5.3環(huán)境要求5.3.1耐結露按第6.4.1條款方法試驗過程中線控電液轉向器通電時，試驗后按6.2.4條款進行功能試驗工作正常，閥回位正常，曲線無異常波動。5.3.2耐鹽霧按第6.4.2條款方法試驗，線控電液轉向器經360h的鹽霧試驗后，表面腐蝕白斑面積應不超過20%，不允許出現紅繡斑點，漆膜應滿足QC/T484中TQ6要求。并按6.2.4條款進行功能試驗，閥回位正常，曲線無異常波動。5.3.3耐溫度按第6.4.3條款方法試驗后，線控電液轉向器的電控裝置不應損壞，試驗后按6.2.4條款進行功能試驗，閥回位正常，曲線無異常波動。5.3.4耐溫度/濕度組合按第6.4.4條款方法試驗后，線控電液轉向器的電控裝置不應損壞，試驗后按6.2.4條款進行功能試驗，閥回位正常，曲線無異常波動。5.3.5防護等級按第6.4.5條款方法試驗，線控電液轉向器防護等級不小于IP67。5.4電性能要求按第6.5.1條款方法試驗，電源在18～32V范圍內變化時，線控電液轉向器的控制器應工作正常。5.4.2耐反向電壓按第6.5.2條款方法試驗，線控電液轉向器的控制器應能承受1min的電源極性反接試驗而不損壞，試驗后控制器應工作正常。5.4.3耐電源過壓按第6.5.3條款方法試驗，線控電液轉向器的控制器不損壞，試驗后控制器應工作正常。5.4.4電磁兼容按第6.5.4條款方法試驗，線控電液轉向器的控制器進行輻射、傳導發(fā)射輻射和傳導抗擾試驗，試驗時及試驗后線控電液轉向器的控制器應工作正常。6試驗方法6.1試驗條件6.1.1線控電液轉向器臺架安裝布置形式按照QC/T529-2013第4.1.1條款執(zhí)行。6.1.2試驗用油及試驗流量要求試驗用油料應符合產品使用說明書要求，試驗油溫除正向低溫試驗和正向高溫試驗以外，其余一律按（80±5）℃,試驗流量以產品說明書或設計規(guī)定的額定流量為準。6.1.3試驗用儀器、儀表測試誤差按照QC/T529-2013第4.2條款執(zhí)行。6.2性能試驗6.2.1總圈數及搖臂軸轉角將線控電液轉向器安裝在試驗臺架上，測量輸入端從一個極端位置轉到另一個極端位置所轉過的總圈數，并測量搖臂軸轉角。6.2.2空載轉動力矩8將線控電液轉向器安裝在試驗臺架上，搖臂軸空載。在有動力（電動和液壓同時助力）和無動力條件下進行試驗，輸入端從左轉極端位置開始，轉到右轉極端位置，再轉回到左轉極端位置，輸入軸轉速（5～15）r/min。在此過程中，記錄輸入端輸入轉矩與轉角之間的關系。將線控電液轉向器安裝在試驗臺架上，把搖臂軸剛性地固定在中間位置，在電動和液壓同時助力的情況下，勻速轉動輸入端，轉動速度不大于0.25r/min，測出兩個方向進油口增加0.1MPa時，輸入端轉過的角度，此即為自由間隙。6.2.4功能試驗將線控電液轉向器安裝在試驗臺架上，在電動和液壓同時助力的情況下，在搖臂軸施加相當于最大工作壓力三分之一時的阻力矩或阻力，在全行程內輸入軸轉速（10～15）r/min。轉動輸入軸的過程中，繪制輸入扭矩與轉角曲線，觀察曲線的平滑與連續(xù)情況，同時檢測轉向控制閥的回位情況。6.2.5隨速助力轉向轉向器輸入端處于中位，搖臂軸固定，在電動和液壓同時助力的情況下，設定不同車速信號0km/h、30km/h、60km/h、90km/h；分別以0.5r/min的速度向左右兩個方向勻速轉動入端，油壓達到總成最高工作壓力時為止；生成各個車速信號下輸入力矩與油壓的關系曲線以及輸入力矩與輸出力矩的關系曲線。6.2.6回正能力將線控電液轉向器安裝在試驗臺架上，在電動和液壓同時助力的情況下，在搖臂軸施加額定輸出力矩6%的載荷，固定車速信號30km/h，分別測出輸入端由兩個極端位置回到中間位置的時間作為回正時間，測量中間位置殘余角度值。6.2.7內/外泄漏將線控電液轉向器安裝在試驗臺架上，在電動和液壓同時助力的情況下，控制器接收0km/h車速信號，把搖臂軸剛性固定在中間位置，在額定工作壓力下從輸入端施加轉向力矩，測量從高壓腔流向低壓腔的泄漏量。測定時間20s，記錄左轉與右轉兩個方向的泄漏量；試驗過程中，觀察有無外泄漏。6.2.8噪聲試驗將線控電液轉向器安裝在半消聲室中，試驗環(huán)境噪聲≤30dB(A)，系統正常工作，在電動和液壓同時助力的情況下，輸入端位于中間位置，在搖臂軸施加額定載荷，車速信號設為0km/h，輸入端以（20~30）r/min轉動。聲級計距電動機殼體表面100mm處，測量噪聲值，噪聲值的修正參照GB12348。6.2.9主動轉向性能試驗將線控電液轉向器安裝到試驗臺上，在電動和液壓同時助力的情況下：①按如下步驟進行主動轉向性能試驗：a)安裝、調試測試設備，通過總線開始方向盤目標轉角與實際轉角信號采集；b)分別設置0km/h、30km/h、60km/h、90km/h車速信號；c)通過測試設備發(fā)送轉向測試指令，發(fā)送的期望轉角變化率等于轉向器可以支持的最大轉角變化率，轉角目標值θtaTget從0°開始，轉角反饋信號增加到轉角目標值附近后保持穩(wěn)定；d)轉角信號值以最大轉角變化率從轉角目標值降低到0°附近后保持穩(wěn)定；e)停止發(fā)送測試指令，停止信號采集，并保存原始數據；f)重復步驟a~e，分別測試左轉和右轉兩個方向，每個方向至少進行3次；g)分別讀取并記錄轉角信號值上升和下降過程中的最大超調角度、穩(wěn)態(tài)誤差角度、轉角跟隨差值、響應延遲時間、執(zhí)行時間、穩(wěn)定控制時間和動態(tài)跟隨時間，通過采集數據分析是否滿足表1中系統無故障時性能指標要求。②按如下步驟故障降級后主動轉向性能試驗：a)安裝、調試測試設備，通過總線開始方向盤目標轉角與實際轉角信號采集；b)通過故障注入，使線控電液轉向器中一套電控系統失效；c)執(zhí)行①測試；d)按①中a~f測試方法進行數據采集與分析。h)分別讀取并記錄轉角信號值上升和下降過程中的最大超調角度、穩(wěn)態(tài)誤差角度、轉角跟隨差值、響應延遲時間、執(zhí)行時間、穩(wěn)定控制時間和動態(tài)跟隨時間，通過采集數據分析是否滿足表1中系統故障降級后性能指標要求。6.2.10應急轉向將線控電液轉向器安裝在試驗臺架上，在無液壓助力而電動助力正常工作的情況下，控制器分別接收10km/h、30km/h、60km/h、90km/h車速信號，輸入軸輸入相應車型應急轉向技術狀態(tài)允許的力矩，測量搖臂軸輸出力矩和持續(xù)時間。6.3可靠性試驗6.3.1逆向疲勞將線控電液轉向器安裝在試驗臺架上，在電動和液壓同時助力的情況下，在控制器接收0km/h車速信號的條件下，輸入端在中間位置處用擋塊限位，保持0.5°的轉角間隙。用最大的輸出轉矩或最大輸出力在搖臂軸加載，頻率為（0.6～1.2）Hz。完成100萬次交變載荷。6.3.2磨損試驗將線控電液轉向器安裝在試驗臺架上，在控制器接收0km/h車速信號的條件下，在電動和液壓同時助力的情況下，使搖臂軸在試驗過程中達到最大輸出扭矩，輸入端以（10～45）r/min的轉速運轉，輸入端轉角不小于總轉角的90%，完成50000個循環(huán)。6.3.3強制轉向試驗將線控電液轉向器安裝在試驗臺架上，在無助力的情況下，轉動輸入端，調整搖臂軸載荷，使輸入端上的轉矩達到175N·m（完成10個循環(huán))。6.3.4超壓試驗在控制器接收0km/h車速信號且電動和液壓同時助力的情況下，按下列方法進行試驗：a)將線控電液轉向器安裝在試驗臺架上，在轉向搖臂最大擺角處安裝擋塊；b)轉動輸入端使總成進油口壓力為最高工作壓力的2倍；c)分別由兩個方向完成。6.3.5逆向超載在控制器接收0km/h車速信號的條件下，按下列方法進行試驗：a)將線控電液轉向器安裝在試驗臺架上；b)在電動和液壓同時助力的情況下，把輸入端剛性地固定在中間位置，在轉向搖臂與直拉桿連接處，與轉向搖臂中心線成90°方向快速地施加載荷，直到載荷相當于總成最大輸出力的3倍時停止試驗；c)分別由兩個方向完成。6.3.6振動試驗將線控電液轉向器安裝振動試驗臺架上，按以下條件進行試驗：a)振動加速度：±3g；b)振動頻率：30Hz；c)振動次數：100萬次。6.3.7泥水試驗將線控電液轉向器安裝在試驗臺上，搖臂軸無附加載荷，輸入端以轉速（10～15）r/min轉動，按泥土重量占5%配置泥水試驗，泥土粒徑為（6.6~8.6）μm，泥水溫度為（23±3）℃,單個噴嘴流量為（3±1）L/min。轉向器固定在臺架上，以（20～30）r/min的轉速驅動輸入軸，試驗油壓為最高工作壓力，調整負載，并使轉向器在試驗過程中達到最大輸出扭矩，輸出軸擺角大于總轉角的90%，在距離轉向器輸出軸和輸入軸油封（40～60）mm處分別用兩個噴嘴同時進行周期性噴射，一個周期是噴射泥水時間一小時和暫停噴射一小時，進行100000次正向泥水耐久試驗。6.4環(huán)境試驗6.4.1耐結露把線控電液轉向器放入（-30±2）℃試驗箱，放置1h后立即取出，放入（25±2）℃、90%RH的試驗環(huán)境，每15min通電一次，通電時間為1min，通電電壓為額定電壓并持續(xù)試驗1h。6.4.2耐鹽霧按GB/T2423.17中規(guī)定的Ka：鹽霧試驗方法進行。6.4.3耐溫度a)耐低溫。將線控電液轉向器的電控裝置放置在（-40±3）℃溫度下放置96h。試驗后放在室溫中放置12h后，然后按第6.2.4條款方法進行試驗，檢測線控電液轉向器能否工作正常。b)耐高溫。將線控電液轉向器的電控裝置放置在（105±3）℃溫度下放置96h。試驗后放在室溫中放置12h后，然后按第6.2.4條款方法進行試驗，檢測線控電液轉向器能否工作正常。c)耐溫度變化。按GB/T2423.22中試驗Na：溫度變化方式進行。將溫度控制箱降溫至（-40±3）℃低溫環(huán)境中，放入線控電液轉向器的電控裝置保持2h，然后再放入（105±3）℃高溫環(huán)境中保持2h，往返5個循環(huán)。試驗后按第6.2.4條款方法進行試驗，檢測線控電液轉向器能否工作正6.4.4耐溫度/濕度組合按GB/T2423.34中試驗Z/AD：溫度/濕度組合循環(huán)試驗方法的有關規(guī)定進行。將線控電液轉向器的電控裝置放置在-10℃~85℃完成10個循環(huán)的溫度/濕度組合循環(huán)試驗。每個循環(huán)為24h，每個循環(huán)周期中的溫度和濕度的變化情況（圖2）。試驗后繼續(xù)按第6.2.4條款方法進行試驗，檢測總成能否工作正常。a)溫度循環(huán)b)濕度循環(huán)圖2溫度/濕度組合循環(huán)按GB/T30038-2013道路車輛電氣電子設備防護等級試驗方法進行試驗。6.5電性能試驗控制器連接到輸出電源可調的供電電源，24V電系電源電壓在（18～32）V變化。6.5.2耐反向電壓將控制器作為負載正常接線，在不工作狀態(tài)下，輸入電源電壓為反接電壓值時，將其電源極性反接1min。反接電壓值：24V電系為（28±0.2）V。6.5.3耐電源過壓將控制器電源輸入端接入24V電源，持續(xù)1min；標