T_CSAE 284.3-2022 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.docx

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1、ICS43.040CCST40/49团体标准T/CSAE284.32022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AutomateddrivingpassengervehiclePerformancerequirementsandtestmethodsforchassis-by-wirePart3：steeringsystem2022-12-30发布2022-12-30实施中国汽车工程学会发布T/CSAE284.32022目次前言.II1范围.12规范性引用文件.13术语和定义.14一般要求.14.1系统架构.14.2功能要求.24.3接口要求.25性能要求.45.1基础性能

2、.45.2切换性能.66试验方法.66.1试验准备.66.2试验内容.76.3试验数据处理.9附录A（资料性）数据记录表样例.10IT/CSAE284.32022前言本文件按照GB/T1.12020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。T/CSAE284自动驾驶乘用车线控底盘性能要求及试验方法系列标准拟由三个部分构成：第1部分：驱动系统；第2部分：制动系统；第3部分：转向系统。本文件为T/CSAE284的第3部分。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由电动汽车产业技术创新战略联盟提出。本文件起草单位：北京百度智行科技有限公司、

3、国汽（北京）智能网联汽车研究院有限公司、舍弗勒智能驾驶科技（长沙）有限公司、苏州衡鲁汽车部件有限公司、上海衡鲁汽车科技有限公司、北京理工大学、北京奥特尼克科技有限公司、上海拿森汽车电子有限公司、联创汽车电子有限公司、同济大学、北京车和家信息技术有限公司、北京航迹科技有限公司、中汽创智科技有限公司、北京汽车研究总院有限公司、湖南湘江智能科技创新中心有限公司、青岛华通图新信息科技有限公司、比亚迪汽车工业有限公司、北京裕峻汽车技术研究院有限公司。本文件主要起草人：张鸿儒、赵云、马鸿超、张彦福、俞志华、高月磊、王刚辉、程周、彭伟、贾元辉、宋德王、刘卫国、於涛、李红海、何德管、陈礼、施国标、王帅、陶喆、

4、李涛、李兵、冷博、焉国辉、黄晓峰、卢毅、白艳飞、梁阿南、高培基、徐光亚、崔华芳、李兴坤。IIT/CSAE284.32022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1范围本文件规定了自动驾驶乘用车线控转向系统的一般要求、性能要求及试验方法。本文件适用于3级及4级自动驾驶乘用车前轮线控转向系统在附着良好的路面工况下的开发和测试，其评价数据可来源于车载信息与控制系统，其他车辆可参考使用。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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

5、。GB/T12534汽车道路试验方法通则GB17675汽车转向系基本要求GB/T404292021汽车驾驶自动化分级3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1自动驾驶车辆automateddrivingvehicle具备3级及以上级别驾驶自动化能力的车辆。3.2自动驾驶控制器automateddrivingcontroller；ADC车辆自动驾驶功能的处理单元，可发出控制指令，由硬件和软件共同组成。3.3线控转向系统steeringbywiresystem；SBWS使用电子线路和通讯传输等线控技术，接收自动驾驶控制器或驾驶员控制指令改变或保持车辆行驶方向的系统。注：在不引起混淆的情况下，本

6、文件中的“线控转向系统”简称为“系统”。3.4最高设计运行速度maximumdesignoperationalspeed；Vmax在其设计运行条件下，自动驾驶车辆在自动驾驶模式可运行的最高速度。4一般要求4.1系统架构线控转向系统主要包括方向盘转向机构、车轮转向机构、转向控制器总成，系统架构可参考图1。1类型发送节点信号内容(以方向盘控制为例)信号采集精度单位系统1控制信号进入退出自动驾驶请求-方向盘转角0.1方向盘转角变化率1/s自动驾驶系统状态-反馈信号转向系统工作状态-T/CSAE284.32022总线1总线2电源1转向控制器1转向控制器2电源2传感器1硬件软件硬件软件传感器2转向机构车

7、轮转向机构1/2方向盘转向机构1/2(可选)电源信号图1线控转向系统架构4.2功能要求在车辆运行期间，系统应满足以下功能要求：a)在Vmax内以及任意档位时都能实现线控转向；b)当线控转向系统收到有效的自动驾驶退出请求时，立即退出自动线控转向状态；c)线控转向系统具备故障自我诊断功能及相应的降级策略；d)线控转向系统执行的转向角度、角度变化率及扭矩均不应超过安全限值，以保证车辆安全可控；e)线控转向系统具备冗余转向功能，包含控制单元、功率驱动单元、电机执行单元、电源、通信和传感器等子系统的冗余。4.3接口要求线控转向系统和自动驾驶控制器之间的接口信号应满足表1要求：表1线控转向系统接口要求2类

8、型发送节点信号内容(以方向盘控制为例)信号采集精度单位系统1反馈信号转向系统故障状态-方向盘转角反馈0.1方向盘转角变化率反馈1/s转向接管状态-转向系统力矩反馈0.1Nm转向系统力矩传感器有效位-转向系统最大转角限制0.1转向系统最大转速限制1/s系统2控制信号请求进入退出自动驾驶-方向盘转角0.1方向盘转角变化率1/s自动驾驶系统状态-反馈信号转向系统工作状态-转向系统故障状态-方向盘转角反馈0.1方向盘转角变化率反馈1/s转向接管状态-转向系统力矩反馈0.1Nm转向系统力矩传感器有效位-转向系统最大转角限制0.1转向系统最大转速限制1/sT/CSAE284.32022表1线控转向系统接口

9、要求(续)3序号指标名称系统无故障（以方向盘控制为例）单系统故障（以方向盘控制为例）1最大实际值变化率max（deg/s）5002502最大实际值r_max(deg)机械行程90%机械行程90%3对称性5%5%注1：对称性在相同环境和相同请求指令的情况下，左、右转向响应的差异。计算公式详见6.2.1。注2：针对方向盘转角接口，其它控制方式（如齿条位移控制）可根据转向系统传动比或设计参数进行推算。T/CSAE284.320225性能要求5.1基础性能5.1.1线控转向系统应满足GB17675的技术要求。5.1.2参照图2，按照6.2.1和6.2.4进行测试，系统应满足表2行程测试指标要求。注1：

10、请求值t自动驾驶控制器通过总线发送的数值，也指线控转向系统通过总线接收到的数值。注2：实际值r方向盘或车轮上（或转向传动装置上）安装的转角传感器（或齿条位置传感器）测量并通过总线反馈的转动角度（或齿条位置）。注3：目标值T请求值达到稳定后的数值。注4：实际值变化率线控转向系统转动过程中实际值的变化斜率。图2行程测试指标示意图表2行程测试指标要求5.1.3参照图3，按照6.2.2、6.2.4进行测试，系统应满足表3斜坡测试指标要求。4序号指标名称系统无故障（以方向盘控制为例）单系统故障（以方向盘控制为例）1最大超调值1(deg)0,15:1(15,66:t7.5%(66,max:50,15:1(

11、15,66:t7.5%(66,max:52稳态误差2(deg)0,66:0.5(66,max:10,66:0.5(66,max:13跟随差值3(deg)1001004响应延迟时间T1(ms)80805执行时间T2(ms)Min(t/,900)Min(2t/,1800)6稳定控制时间T3(ms)1501507动态跟随时间T4(ms)80808对称性5%5%注：针对方向盘转角接口，其它控制方式（如齿条位移控制）可根据转向系统传动比或设计参数进行推算。T/CSAE284.3202212目标值T3T40T1T2T3时间S请求值t实际值r注1：最大超调值（1）:线控转向系统转动过程中最大实际值与目标值的

12、差值。注2：稳态误差（2）:线控转向系统转动过程中稳定实际值与目标值的差值。注3：跟随差值（3）:线控转向系统转动过程中某一时刻实际值与请求值的差值。:注4：响应延迟时间（T1）自动驾驶控制器发出请求值的时刻与接收到实际值开始产生变化的时刻之间的时间差。注5：执行时间（T2）:实际值开始产生变化的时刻与实际值第一次达到目标值90%时刻之间的时间差。注6：稳定控制时间（T3）:实际值第一次达到目标值90%时刻与实际值达到稳定的时刻之间的时间差。注7：动态跟随时间（T4）:线控转向系统转动过程中同一变化方向请求值与实际值相同时所对应时刻的时间差。图3斜坡测试指标示意图表3斜坡测试指标要求5.1.4

13、参照图4，按照6.2.3和6.2.4进行测试，应满足表4正弦测试指标要求。5序号指标名称系统无故障（以方向盘控制为例）单系统故障（以方向盘控制为例）1相位延迟时间Td(ms)80802峰-峰差值(deg)1010T/CSAE284.32022注1：幅值(Asin)：请求值在每个周期能够达到的最大值。注2：周期(Tsin)：请求值在相邻两个波峰或波谷时刻的时间差。注3：相位延迟时间(Td)：请求值和实际值在相邻的两波峰或波谷之间的时间差，即两个正弦波的相位差。图4正弦测试指标示意图表4正弦测试指标要求5.2切换性能按照6.2.5进行测试，系统切换时间应不大于50ms。6试验方法6.1试验准备6.

14、1.1场地条件试验应在封闭试验场地进行，试验场地应为干燥、平坦且清洁的,用水泥混凝土或沥青铺装的路面，场地应有良好的附着系数。试验路面的纵向坡度应不超过0.10%,横向坡度应不超过0.50%。场地应有一定的安全空间，保证试验安全。6b)加速度采集精度不低于0.1m/s；T/CSAE284.320226.1.2环境条件试验环境应满足如下要求：a)环境温度040；b)天气干燥，没有降水及降雪；c)平均风速应小于3m/s；d)其他要求按照GB/T12534的规定执行。6.1.3车辆条件试验开始前，车辆应按照如下要求进行准备：a)轮胎气压充气至汽车制造商规定的数值。同轴左右轮胎的型号、胎面花纹、花纹深

15、度、轮胎气压应保持一致。轮胎胎面花纹深度不低于初始花纹深度的50%；b)车辆按制造厂的技术要求进行检查及必要的调整，转向系统预热至正常工作温度状况，冷却液温度应达到正常工作温度；c)在试验前，将试验车辆加载到最大设计总质量，增加的载荷均匀分配到乘客舱及行李舱内；d)测量并记录检测环境的温度、相对湿度和大气压力。6.1.4试验设备试验设备应满足如下要求：a)速度采集精度不低于0.1km/h；2c)角度采集精度不低于0.1；d)角度变化率采集精度不低于0.1/s；e)设备需具有ADC与SBWS之间通信所采用的软硬件接口，可以采集记录表1中信号；f)测试设备要满足动态数据的采样及储存，采样和存储的频

16、率至少为100Hz；g)如有需要，测试设备可具备数字量和模拟量信息的记录，并与总线数据同步记录。6.2试验内容6.2.1行程测试按照如下步骤进行行程测试：a)安装、调试测试设备，开始信号采集；b)使车辆保持10km/h稳定行驶；c)通过测试设备发送转向测试指令。以方向盘控制为例，按照阶跃方式发送方向盘转角信号值500和方向盘转角变化率信号值500/s的测试指令，持续到车辆响应稳定；d)停止发送测试指令，车辆方向盘回正；e)按照阶跃方式发送方向盘转角信号值600（或转角信号最大物理值）和方向盘转角变化率信号值600/s（或转角变化率信号最大物理值）的测试指令，持续到车辆响应稳定；f)停止发送测试

17、指令，并保存原始数据；g)需分别测试左转和右转两个方向，每个方向至少进行3次；h)处理测试数据，评价最大实际值、最大实际值变化率和对称性指标是否满足表2要求。注：对称性=|左转测量值-右转测量值|/测试请求值。6.2.2斜坡测试按照如下步骤进行斜坡测试：a)安装、调试测试设备，开始信号采集；b)使车辆保持10km/h稳定行驶；c)通过测试设备发送转向测试指令。以方向盘控制为例，发送方向盘转角变化率信号值等于最大实际值变化率，方向盘转角信号值从0开始，以最大实际值变化率为斜率增加到最大实际值，方向盘转角信号值增加到最大实际值后保持，持续到车辆响应稳定；方向盘转角信号值以最大实际值变化率从最大实际

18、值降低到0，持续到车辆响应稳定；7A(deg)T（s）24A/最大实际值变化率54A/最大实际值变化率104A/最大实际值变化率154A/最大实际值变化率304A/最大实际值变化率604A/最大实际值变化率904A/最大实际值变化率1804A/最大实际值变化率2704A/最大实际值变化率3604A/最大实际值变化率4504A/最大实际值变化率最大实际值4A/最大实际值变化率T/CSAE284.32022d)停止发送测试指令，并保存原始数据；e)需分别测试左转和右转两个方向，每个方向至少进行3次；f)处理测试数据，评价信号值上升和下降过程中的最大超调角度、稳态误差、跟随差值、响应延迟时间、执行时

19、间、稳定控制时间、动态跟随时间和对称性指标是否满足表3要求。6.2.3正弦测试按照如下步骤进行正弦测试：a)安装、调试测试设备，开始信号采集；b)使车辆保持10km/h稳定行驶；Tc)通过测试设备发送转向测试指令。以方向盘控制为例，发送方向盘转角变化率信号值为最大实际值变化率，方向盘转角信号值参照公式f(t)=Asin(2t/T),A为幅值、为变化周期（周期4幅值/最大实际值变化率并取整），持续测试5个周期，具体A、T取值见表5；d)停止发送测试指令，并保存原始数据；e)需分别测试左转和右转两个方向；f)处理测试数据，评价相位延迟时间、峰-峰差值指标是否满足表4要求。表5正弦测试A、T取值表6

20、.2.4故障性能测试按照如下步骤进行测试：a)安装、调试测试设备，开始信号采集；b)通过制造单系统故障（如传感器失效），使线控转向系统中一套系统完全失效；c)分别执行6.2.1、6.2.2和6.2.3测试；d)需分别测试两套系统单独失效后的性能指标；e)按照上述测试方法完成后，采集数据分析全部指标是否满足表2、表3和表4要求。6.2.5系统切换测试按照如下步骤进行测试：a)安装、调试测试设备，开始信号采集；b)使车辆保持10km/h稳定行驶；c)通过测试设备发送测试指令。以方向盘控制为例，发送方向盘转角、方向盘转角变化率为有效范围内的任意值，持续到车辆响应稳定；8T/CSAE284.32022

21、d)通过制造单系统故障（如传感器失效），使线控转向系统中一套系统失效，另一套系统介入工作；e)记录系统报出故障时刻、系统工作状态变化时刻；f)停止发送测试指令，并保存原始数据；g)需分别测试左转和右转两个方向，每个方向至少进行3次；h)需分别测试两套系统单独失效后切换时间；i)处理测试数据，评价系统切换时间是否满足5.2要求。注：系统切换时间=系统2工作状态变化时刻-系统1报出故障时刻。6.3试验数据处理试验数据处理应满足如下要求：a)计算有效数据的算术平均值；b)数据分析记录全面、客观，记录表可参考附录A。9转动方向方向盘转角（deg）方向盘转角变化率（deg/s）可支持的最大实际值（deg

22、）可支持的最大实际值变化率（deg/s）对称性车速备注左转500500600(或信号最大物理值)600(或信号最大物理值)右转500500600(或信号最大物理值)600(或信号最大物理值)转动方向方向盘转角（deg）方向盘转角变化率（deg/s）请求值变化最大超调值（deg）稳态误差（deg）跟随差值（deg）响应延迟时间（ms）执行时间（ms）稳定控制时间（ms）动态跟随时间（ms）对称性车速备注左转最大实际值最大实际值变化率上升最大实际值最大实际值变化率下降右转最大实际值最大实际值变化率上升最大实际值最大实际值变化率下降T/CSAE284.32022AA附录A（资料性）数据记录表样例表A

23、.1行程测试表A.2斜坡测试10测试公式A(deg)T（s）相位延迟时间（ms）峰-峰差值（deg）车速备注f(t)=Asin(2t/T)24A/最大实际值变化率54A/最大实际值变化率104A/最大实际值变化率154A/最大实际值变化率304A/最大实际值变化率604A/最大实际值变化率904A/最大实际值变化率1804A/最大实际值变化率2704A/最大实际值变化率3604A/最大实际值变化率4504A/最大实际值变化率最大实际值4A/最大实际值变化率故障系统转动方向方向盘转角（deg）方向盘转角变化率（deg/s）系统报出故障的时刻系统工作状态变化时刻系统切换时间车速备注系统1左转右转系统2左转右转T/CSAE284.32022表A.3正弦测试表A.4系统切换测试11