T-CSAE 284.3-2022 转向系统标准要点解读

T/CSAE284.3—2022转向系统标准要点解读本文按标准正文逐条梳理《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》的适用范围、一般要求、性能指标与试验方法，可直接用于开发验证、供应商验收与试验大纲编写。文中数值均取自标准正文表格，未作推算。项目内容标准名称自动驾驶乘用车线控底盘性能要求及试验方法第3部分：转向系统标准编号T/CSAE284.3—2022英文名称Automateddrivingpassengervehicle—Performancerequirementsandtestmethodsforchassis-by-wire—Part3:steeringsystem发布与实施2022-12-30发布，2022-12-30实施，发布即生效发布文件中汽学标〔2022〕301号，与284.1驱动、284.2制动等共12项CSAE标准同批发布提出单位电动汽车产业技术创新战略联盟起草单位北京百度智行、国汽（北京）智能网联汽车研究院、舍弗勒智能驾驶科技（长沙）、苏州衡鲁汽车部件、上海衡鲁汽车科技、北京理工大学、北京奥特尼克、上海拿森汽车电子、联创汽车电子、同济大学、北京车和家、北京航迹科技、中汽创智、北京汽车研究总院、湖南湘江智能科技创新中心、青岛华通图新、比亚迪汽车工业、北京裕峻汽车技术研究院标准性质中国汽车工程学会团体标准，供市场自愿采用，不属于强制性标准一、适用范围与边界本标准适用于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开展开发与测试，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。规范性引用文件仅三份：GB/T12534汽车道路试验方法通则、GB17675汽车转向系基本要求、GB/T40429—2021汽车驾驶自动化分级。其中GB17675为不注日期引用，即须执行其最新版本。边界要清楚：本标准管的是“ADC下发转角指令后，SBWS如何响应、跟随以及故障后如何切换”，属部件级性能标定与验证。转向手感与路感标定、耐久可靠性、EMC、环境老化、整车高速场景表现，均不在其范围内。二、术语与缩略语术语含义自动驾驶车辆具备3级及以上级别驾驶自动化能力的车辆ADC（自动驾驶控制器）车辆自动驾驶功能的处理单元，可发出控制指令，由硬件与软件共同组成SBWS（线控转向系统）使用电子线路与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Vmax（最高设计运行速度）在设计运行条件下，自动驾驶车辆于自动驾驶模式可运行的最高速度三、一般要求（一）系统架构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。架构图显示为双链路：转向控制器1与2各自含硬件与软件，分别由电源1/2供电、传感器1/2采集，经总线1、总线2通信，共同驱动车轮转向机构1/2。需要留意一个容易被忽略的细节：图中的方向盘转向机构1/2标注为“可选”。也就是说取消了方向盘的全线控方案同样落在本标准范围内，此时接口与指标按齿条位移等方式对应推算。（二）功能要求在Vmax内以及任意档位时都能实现线控转向。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。具备故障自我诊断功能及相应的降级策略。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。具备冗余转向功能，冗余范围为控制单元、功率驱动单元、电机执行单元、电源、通信、传感器等子系统。（三）接口要求标准以方向盘控制为示例给出表1，系统1与系统2各自须具备完整的一套控制与反馈信号，精度要求为：信号采集精度单位方向盘转角（及反馈）0.1°方向盘转角变化率（及反馈）1°/s转向系统力矩反馈0.1Nm转向系统最大转角限制0.1°转向系统最大转速限制1°/s除上述带精度的信号外，接口还须包含：请求进入与退出自动驾驶、自动驾驶系统状态、转向系统工作状态、转向系统故障状态、转向接管状态、转向系统力矩传感器有效位。注意“力矩传感器有效位”是独立信号，用于判断反馈力矩是否可信。四、性能要求（一）基础性能的兜底条款5.1.1明确：线控转向系统应满足GB17675的技术要求。这是一条兜底条款——团体标准不替代强制性国家标准的转向系基本要求，验收时两条须同时满足。（二）行程测试指标系统无故障单系统故障最大实际值变化率θ′max≥500°/s≥250°/s最大实际值θr_max≥机械行程×90%≥机械行程×90%对称性≤5%≤5%对称性计算公式为：|左转测量值－右转测量值|／测试请求值。表注明确，其他控制方式（如齿条位移控制）可根据转向系统传动比或设计参数推算，不必强行套用方向盘角度口径。（三）斜坡测试这是全篇指标最密集的一张表，八项指标同表并列：指标系统无故障单系统故障最大超调值Δθ1[0,15]°≤1；(15,66]°≤θt×7.5%；(66,θmax]°≤5同左稳态误差Δθ2[0,66]°≤0.5；(66,θmax]°≤1同左跟随差值Δθ3≤100≤100响应延迟时间ΔT1≤80ms≤80ms执行时间ΔT2≤Min(θt/θ′,900)ms≤Min(2θt/θ′,1800)ms稳定控制时间ΔT3≤150ms≤150ms动态跟随时间ΔT4≤80ms≤80ms对称性≤5%≤5%四个时间量的定义必须分清，否则算出来的数没有意义：响应延迟ΔT1为ADC发出请求值到实际值开始变化的时差；执行时间ΔT2为实际值开始变化到第一次达到目标值90%的时差；稳定控制时间ΔT3为达到90%到实际值稳定的时差；动态跟随时间ΔT4为同一变化方向上请求值与实际值相等时对应时刻的时差。故障降级后的唯一放宽项是执行时间上限翻倍（由900提到1800ms，且以2θt计），其余七项指标与无故障时完全相同——这意味着冗余系统不能“降级就降标准”。（四）正弦测试指标系统无故障单系统故障相位延迟时间Td≤80ms≤80ms峰-峰差值≤10°≤10°输入按f(t)=A·sin(2π·t/T)，T须≥4×A／最大实际值变化率并取整，连续测试5个周期，左右两个方向分别测。幅值A共12档取值：2、5、10、15、30、60、90、180、270、360、450、最大实际值（单位°）。小幅度档位对应车道保持的连续微调，大幅度档位对应低速掉头、大转角连续操作。（五）切换性能系统切换时间应不大于50ms。计算口径为标准原文注释：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。两套系统分别单独失效都要测，左右转向各至少3次。五、试验方法（一）试验准备类别要求场地封闭试验场地，干燥平坦清洁的水泥混凝土或沥青路面，附着系数良好；纵向坡度≤0.10%，横向坡度≤0.50%；留有安全空间环境环境温度0~40℃；天气干燥无降水降雪；平均风速小于3m/s；其他按GB/T12534车辆胎压按制造商规定，同轴左右轮胎型号、花纹、花纹深度、胎压一致，胎面花纹深度不低于初始的50%；转向系统预热至正常工作温度，冷却液达正常工作温度；加载至最大设计总质量并均匀分配于乘客舱与行李舱；记录温度、湿度、大气压设备速度精度不低于0.1km/h；加速度不低于0.1m/s²；角度不低于0.1°；角度变化率不低于0.1°/s；具备ADC与SBWS通信的软硬件接口，可采集表1全部信号；采样与存储频率至少100Hz；需要时可同步记录数字量与模拟量（二）五项试验的操作要点行程测试。车速保持10km/h，先以阶跃方式发送500°转角、500°/s变化率并保持至响应稳定，回正后再发送600°（或信号最大物理值）与600°/s（或变化率最大物理值），左右各至少3次。斜坡测试。车速10km/h，以最大实际值变化率为斜率，从0°升到最大实际值后保持至稳定，再以同斜率降到0°，上升段与下降段都要评价。正弦测试。车速10km/h，按12档幅值逐一发送正弦指令，每档5个周期，左右分别测。故障性能测试。人为制造单系统完全失效（如传感器失效），再完整重做行程、斜坡、正弦三项，且两套系统分别单独失效都要测；结果须同时满足表2、表3、表4。系统切换测试。车速10km/h，先发送有效范围内的转角与变化率至响应稳定，再触发单路故障，记录故障报出时刻与系统工作状态变化时刻，计算切换时间。注意三项基础试验的测试条款均同时引用了6.2.4（故障性能测试），意味着“无故障”与“单系统故障”两套指标不是选测，而是必须成套完成。（三）数据处理与记录计算有效数据的算术平均值；分析记录须全面客观，可参考附录A。附录A为资料性内容，给出四张记录表样例：表A.1行程测试、表A.2斜坡测试、表A.3正弦测试（含12档A值逐行）、表A.4系统切换测试（按系统1/系统2与左转/右转分四行）。直接套用时可在此基础上增列环境温湿度、胎压与设备编号，满足可追溯要求。六、落地要点与常见误区只测无故障状态。标准对单系统故障给了独立指标列，切不可用无故障数据代替降级验证。把50ms切换时间理解成“故障响应时间”。它度量的是故障报出到另一套系统工作状态变化之间的间隔，起止点按原文注释，不能自行改口径。忽略GB17675。5.1.1是强制并行的兜底条款，团体标准通过不等于法规项通过。忽略方向盘转向机构可选。取消方向盘的全线控方案同样适用，只需按传动比或设计参数把角度口