ChinaAutoRegs｜GB/T 40501-2021 英文版翻译/轻型汽车操纵稳定性试验通用条件
General condition of vehicle dynamics test for passenger cars

1 SCOPE

This document specifies the general condition of vehicle dynamics test for passenger cars.
This document applies to the vehicles of Categories M1, M2 and N1 with a maximum design total mass not exceeding 3.5t.

2 NORMATIVE REFERENCES

The following documents contain provisions which, through reference in this text, constitute essential provisions of this document. For dated references, only the editions cited apply. For undated references, the latest editions of the normative document (including any amendments) apply.
GB/T 12549-2013 Terms and Definitions for Vehicle Controllability and Stability (ISO 8855:2011, NEQ)

3 TERMS AND DEFINITIONS

For the purpose of this document, no term or definition requires to be established.

4 变量

4.1 参考坐标系
试验记录的运动变量应满足 GB/T12549—2013中的坐标系定义,坐标原点通常取在 车辆质心,也 可取在其他位置处,但应记录在试验报告中,见附录 B。
4.2 应确定的变量
与车辆操纵稳定性相关的驾驶员输入和车辆响应描述主要变量如下:
———转向盘转角,δH ;
———转向盘力矩,M H ;
———纵向速度,vX ;
———整车侧偏角,β;或者侧向速度,vY ;
———纵向加速度,aX ;
———侧向加速度,aY ;
———横摆角速度,dΨ/dt;
———侧倾角速度,dϕ/dt;
———俯仰角速度,dθ/dt;
———侧倾角,ϕ;
———俯仰角,θ。
所有参考该标准的测试试验均应指明使用了哪些变量。 依据特定的标准进行试验,可 增加或推荐 其他变量。这些变量能直接测量或者由测量值计算得到。

5 测量

5.1 测量设备要求
5.1.1 设备测量工作范围及误差要求
试验采用多通道采集系统和传感器测量。 传感器和记录系统的工作范围以及推荐的最大误差如 表1所示。无论是测量还是计算的变 量均宜达到指定的精度要求,为了计算某些特征值,应 提高测量 精度。
表1 各种变量及其典型工作范围和推荐的最大误差

变量 典型工作范围 推荐最大误差

转向盘转角

-1080°~1080° ±1°,|δH|≤50°时
±2°,50°<|δH|≤180°时
±4°,|δH|>180°时

转向盘力矩
-30N·m~30N·m ±0.1N·m,|M H|≤10N·m
±0.3N·m,|M H|>10N·m

纵向速度
0km/h~180km/h ±1km/h,vX ≤100km/h
±2km/h,vX >100km/h
侧向速度 -36km/h~36km/h ±0.72km/h
侧偏角 -20°~20° ±0.3°
纵向加速度 -15 m/s2 ~15 m/s2 ±0.15 m/s2
侧向加速度 -15 m/s2 ~15 m/s2 ±0.15 m/s2

横摆角速度
-50°/s~50°/s ±0.3°/s,dΨ/dt ≤ 20°/s时
±1°/s,dΨ/dt> 20°/s时

俯仰角速度
-50°/s~50°/s ±0.3°/s,dθ/dt≤ 20°/s时
±1°/s,dθ/dt > 20°/s时

侧倾角速度
-50°/s~50°/s ±0.3°/s,dϕ/dt ≤ 20°/s时
±1°/s,dϕ/dt > 20°/s时
侧倾角 -15°~15° ±0.15°
俯仰角 -15°~15° ±0.15°

5.1.2 设备误差不满足要求的处理
若采用系统的误差超过推荐值但又满足试验要求时,则 该误差以及实际最大误差应记录在试验报 告中,见附录 B。
5.2 传感器安装
应准确记录传感器在参考坐标系中的安装位置,以便数据处理中对数据准确转换,传感器安装参见 附录 C。
5.3 数据处理
5.3.1 概述
轻型汽车操纵稳定性的测试、评价的频率范围0 Hz~5 Hz。
5.3.2 模拟信号试调
5.3.2.1 传感器和采集系统的带宽应不小于8 Hz。
5.3.2.2 对信号的滤波应采用低通滤波器。 通频带宽 (从 0 Hz到 -3dB 处频率 f0)不 应小于 9 Hz。 在0 Hz~5 Hz频率范围内,幅值误差应小于±0.5%。 所有模拟信号应使用具有相同相位特性的滤波 器进行处理,以保证由于滤波带来的时间延迟是相同的。
注:为 保 存 低 频 信 号 ,信 号 采 用 直 流 耦 合。 由 于 包 含 不 同 频 率 成 分 的 模 拟 信 号 滤 波 处 理 会 发 生 相 移 ,推 荐 采 用
5.3.3中 描述的数字信号处理方法。
5.3.3 混叠误差及抗混叠滤波器
5.3.3.1 模拟信号处理的准备包括:选择避免混叠误差的采样频率和滤波器幅值衰减特性、滤 波器的相 位滞后和时间延迟特性。
5.3.3.2 采样和数字化应考虑的内容:
a) 保证数字化误差最小的预采样放大率; b) 每次采样的位数;
c) 每个周期的采样数; d) 采样和保持放大器; e) 样本空间;
f) 对于其他无相移数字滤波器应考虑通带、阻带、衰减、允许纹波的选择,以 及滤波器相位滞后的 校正。
5.3.3.3 为了实现整体数据达到±0.5%的采集精度,应综合考虑上述影响因素。
5.3.3.4 巴特沃斯滤波器的衰减和相移信息参见附录 D。 应避免无法校正的混叠误差,在 采样和数字 化之前对模拟信号应正确滤波。滤波器阶次及其通带的选择应根据关注频率范围和对应采样频率下信
号平整度的要求来确定。最低滤波特性和最小采样频率应满足:
a) 在0 Hz~fmax (fmax=5 Hz)的 频 率 范 围 内,模 拟 信 号 的 最 大 衰 减 量 应 小 于 信 号 数 字 化 的 分 辨率;
b) 在二分之一采样频率处(即奈奎斯特频率 或折叠频率),信 号和噪声的所有频率成分的大小要 减小到小于数字化分辨率。
示例:对于0.05%的 分辨率 ,在5Hz范 围内滤波器的幅值衰减小于0.05%。对 于二分之一采样频率以上的所有频 率处幅值衰减大于 99.95%。
5.3.3.5 推荐抗混叠滤波器是四阶或者更高,参见附录 D。
5.3.3.6 应抗混叠滤波,也应避免过度的模拟 信号滤波。 此外,所 有的滤波器应具有相同的相位特性, 以确保信号之间的时间延迟差异满足时域测量精度的要求。
注:因为被测变量幅值相乘时 ,相 移及相应的时间延迟会增加 ,因 此当被测变量相乘后形成新的变量时 ,相 移尤其 需注意。通过增加滤波器的截止频率 f0 可以降低相移及时间延迟。
5.3.4 采样及数字化
5.3.4.1 为限制模拟输入变化超过0.1%而引起 的动态误差,采 样或数字化的时间应小于 32μs。 每一 对或一组要比较的样本数据应同时或在足够短的时间内采集。
5.3.4.2 数字化应采用12位或更高分辨 率 (±0.05%),2LSB(±0.1%)精 度的系统。 数字化前模拟信 号的放大应保证:在数字化过程中,由于有限分辨率和数字化的不准确而导致的综合误差小于0.2%。
5.3.5 无相移数字滤波器
对于用于评价的数据的滤波,无相移(0相移)数字滤波器应具有以下特点(见图1):
———通带的范围应是0 Hz~5 Hz;
———阻带应在10 Hz~15 Hz之间开始;
———通带滤波器增益应是1±0.005;
———阻带滤波器增益应是±0.01。

标引序号说明:
X ——— 频率 ,f(Hz);
Y ——— 滤波器增益;
a ——— 通带;
b ——— 阻带。
图1 无相移数字滤波器特点要求

6 试验条件

6.1 总则
本章主要说明环境条件和汽车测试条件的要求,特 定的试验也应遵循这些条件。 任何与本文件规 定不一致的都应在测试报告中列出,见附录 B和附录 E,包 括显示结果的各图表。 对于每种测试方法, 特定的测试条件和会变化的数据(如轮胎花纹深度)应按附录 E的格式做一个单独的测试报告。
6.2 试验场地
所有试验都应在平整、干净、干燥并且铺设均匀的场地上进行。测试场地的坡度在任何方向不应超 过2%(推荐1.5%)。对于每次试验,测试报告应记录试验场地表面条件和道路材料,见附录 E。
6.3 风速
试验中周围环境风速应不超过5m/s。每次试验,试验报告均应记录测试时的气候条件,见附录 E。
6.4 试验车辆
6.4.1 试验车辆的基本数据信息应记录在附录 B的测试报告中。任何汽车参数的变化(如 负荷),均 应 再次记录基本数据信息。
6.4.2 车轮定位参数应满足产品设计要求。
6.5 轮胎
6.5.1 轮胎应按照汽车制造商的说明书选择新轮胎安装到试验车辆上。 如果轮胎制造商没有明确说 明,轮胎应在被测试汽车或者相似汽车上磨合至少150km,但要保证无过度使用,如紧急刹车、急 加速、 急转弯、压路肩等等。磨合后,轮胎应保持在相同的位置进行测试。
6.5.2 轮胎花纹深度 (包 括 轮 胎 整 个 接 触 地 面 的 宽 度 及 整 个 轮 胎 表 面 )应 是 初 始 轮 胎 花 纹 深 度 90% 以上。
6.5.3 在试验测试条件中应记录轮胎的生产日期,见附录 E。试验轮胎距生产日期不应超过一年。
6.5.4 轮胎应按照汽车制造商说明的对应试验环境温度的压力充气。 对于胎压小于或等于 250kPa, 冷充气压力的误差为±5kPa;胎压超过250kPa时,误差不超过2%。
6.5.5 预热前的轮胎压力和轮胎胎面花纹深度应在试验报告中记录,见附录 E。
6.5.6 除基本轮胎条件外,其他条件下也可进行试验。具体的细节应在试验报告中记录(见附录 E)。
6.5.7 当轮胎花纹深度或不均匀磨损对测试结果有显著影响时,在 汽车之间或轮胎之间性能对比时推 荐考虑该因素。

6.6 关键部件
影响整车性能测试的关键部件型号及类型和影响试验的设计参数(如减震器参数和悬架几何参数) 应满足制造商的说明。任何偏离制造商说明的数据都应记录在基本信息里,见附录 B。
6.7 载荷条件
6.7.1 试验总质量应在汽车整备质量和最大允许总质量之间,最大轴荷不应超过允许值。
6.7.2 应保证重心位置和惯量与正常使用载荷条件下的偏差最小。 应测量轮荷并记录到试验报告中, 见附录 B。
6.8 动力传动状态
对于具有再生制动能力的车辆,当松开加速踏板和/或踩下制动踏板时车辆的特定设置能改变车辆 的动态行为。对于这类车辆,试验时应分别测试有 无主动再生制动时车辆的动态行为。 选择的再生制 动能力水平和换挡杆位置应记录在测试报告中。
6.9 主动系统
对于具有主动转向、电子稳定性控制或主动悬架等影响试验结果的主动系统的车辆,试验时应考虑 不同系统模式对车辆动态行为的影响。如果驾驶员可以选择不同的模式,比 如 “运 动/舒 适”模 式,应 将 所选择的模式记录在测试报告中。

7 试验准备

7.1 预热
在试验开始之前,所有汽车的相关部件都应进行预 热从而使其温度能够达到代表一般驾驶条件下的温度。轮胎也应进行预热使其达到能够代表正常驾驶条件的平衡温度和压力。汽车按照试验速度行 驶10km 或者以3 m/s2的侧向加速度行驶500 m(包括向左转向和向右转向)对轮胎进行预热。
7.2 初始条件

7.2.1 概述
7.2.1.1 汽车操纵稳定性试验初始行驶状态为稳态直线行驶或稳态圆周行驶。
7.2.1.2 如果在试验标准中没有特别要求,试验过 程中,对 于手动变速器来说,对 于多个挡位适用的应 选用可适用的最高挡位,对于自动变速器来说应采用 D 挡。换挡杆位置以及所选择的驾驶模式应记录 在试验报告中,见附录 E。
7.2.1.3 在初始行驶条件下,转向盘的位置以及 加速踏板的位置应尽可能保持不变。 用来估计稳态条 件的观测时刻tss定义为参考时间点t0之前0.5s~0.8s之间的时间点。观测时刻tss达到7.2.2或7.2.3 的要求(如图2所示,定义的t1和t2),认为初始条件是稳定的。
注:如果仅是用来确定稳态值的试验方法 ,观 测时刻tss与 参考时间t0 相同。

标引序号说明:
+标准差 平均值
-标准差
X ——— 时间(秒);
Y ——— 测试变量;
t0 ——— 试验中的时刻;
t1 ——— 测量时间 1;
t2 ——— 测量时间 2;
tss ——— 估计稳态工况的观测时刻。

图2 试验观测时刻定义

7.2.2 稳态直线行驶
7.2.2.1 在t1~t2时间段内初始行驶的纵向速度不应超过标称值的±1km/h(速 度超过 100km/h时, 偏差不超过±2km/h),侧向加速度的平均值应保 持在 -0.3 m/s2 ~0.3 m/s2 的范围内,侧 向加速度标 准差不应超过 0.3 m/s2。 作为侧向加速度限制的替代,应 选择限定横摆角速度的平均值在 -0.5°/s~0.5°/s范围内,横摆角速度的标准差不超过0.5°/s。
7.2.2.2 在时间段t1~tss及tss~t2内,纵向速度的平均值偏差不应超过±1km/h (速 度超 过100km/h 时,偏差不应超过±2km/h)。
7.2.3 稳态圆周行驶
7.2.3.1 初始半径R0按公式(1)或公式(2)计算:
7.2.3.2 在时间段t1~t2范围内,初始行驶工况的 半径相对于名义半径的偏差不应超过 2%,并 且最大 偏差不超过±2 m。
7.2.3.3 在t1~t2时间范围内,侧向加速度的标准 差不应超过其平均值的 5%;纵 向速度的标准差不应 超过其平均值的3%。
7.2.3.4 在时间段t1~tss及tss~t2内,侧向加速度的均值偏差不应超过名义 值的 5%,纵 向速度的均值 偏差不应超过名义值的3%。
7.2.3.5 在t1~t2时间段内,侧向加速度的平均值不应超过标称值的±3%。

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