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/SubjectiveEvaluationofPassengerCaronChassisDynamics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：[e-mail]：[phone]汽车的功能、性能、品质和质量2020/4/5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2020/4/5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2020/4/5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2020/4/5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2020/4/5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2020/4/5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2020/4/5吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室,ASCLofJLU,Dr.GuanHsin82020/4/5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2020/4/5吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室,ASCLofJLU,Dr.GuanHsin102020/4/5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2020/4/5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2020/4/5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2020/4/5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2020/4/5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2020/4/5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2020/4/5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2020/4/5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）2020/4/5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2020/4/5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2020/4/5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2020/4/5吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室,ASCLofJLU,Dr.GuanHsin23?SAE打分标准（J1441，J1060）?欧洲打分方法?日本打分方法12345678910很差差及格好出色不期望区间期望区间分界线7654321期望区间不期望区间分界线非常好一样坏非常坏好稍好稍坏主观评价的推荐打分方法（综合SAE和德国打分方法）2020/4/5吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室,ASCLofJLU,Dr.GuanHsin2411098765432评分分值性能品质评价不及格及格良好优秀存在的问题很严重，不可接受有明显不适感很小几乎感觉不到评价的人群所有顾客一般驾驶员苛刻的驾驶员评车师?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2020/4/5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的操纵性主观评价结果012345678910转向响应和准确性抗对角侧倾性能横摆衰减侧倾衰减响应线性度中间位置转向灵敏性中心区与非中心区过渡平滑性回正性能响应控制性能路感力矩的对称性和光滑性转向力的大小方向盘打到底时的转向盘力感A车B车C车D车E车系列6系列7系列8系列9系列10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操纵的稳定性主观评价结果012345678910转向特征的变化（不足/过度转向）侧倾角极限性能随侧向加速度的渐变性能侧向风稳定性平整路面稳定性不平整路面稳定性转向特征的变化（不足/过度转向）可预见性横摆响应：侧滑或甩尾的趋势转向特征的变化（不足/过度转向）可预见性稳定性中高速回正A车B车C车D车E车系列6系列7系列8系列9系列10方向稳定性的评价内容稳定性的评价内容1