電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)扭矩響應(yīng)延遲測(cè)試技術(shù)規(guī)范

隨著汽車電動(dòng)化、智能化的快速發(fā)展，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Electric Power Steering, 簡(jiǎn)稱EPS）已成為現(xiàn)代乘用車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的核心配置。相較于傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，EPS具有節(jié)能、環(huán)保、助力可控性強(qiáng)、易于集成主動(dòng)安全功能等顯著優(yōu)勢(shì)。其中，扭矩響應(yīng)延遲作為衡量EPS動(dòng)態(tài)性能的關(guān)鍵指標(biāo)，直接影響車輛的轉(zhuǎn)向手感、操控穩(wěn)定性及駕駛安全性。為確保EPS系統(tǒng)在實(shí)際駕駛中具備快速、精準(zhǔn)的助力響應(yīng)能力，必須對(duì)其扭矩響應(yīng)延遲進(jìn)行系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化的可靠性測(cè)試。

一、扭矩響應(yīng)延遲的定義與技術(shù)意義

扭矩響應(yīng)延遲是指從駕駛員施加轉(zhuǎn)向扭矩到EPS系統(tǒng)檢測(cè)并輸出相應(yīng)助力扭矩之間的時(shí)間差，通常以毫秒（ms）為單位。該延遲包括傳感器信號(hào)采集、ECU運(yùn)算處理、電機(jī)控制指令下發(fā)及電機(jī)實(shí)際輸出助力等多個(gè)環(huán)節(jié)的時(shí)間總和。

扭矩響應(yīng)延遲測(cè)試的技術(shù)意義在于：

● 保障轉(zhuǎn)向?qū)崟r(shí)性：響應(yīng)延遲過(guò)大會(huì)導(dǎo)致“轉(zhuǎn)向遲滯”感，影響駕駛操控體驗(yàn)；

● 提升行駛安全性：在緊急避障、變道等工況下，快速響應(yīng)可有效降低事故風(fēng)險(xiǎn)；

● 優(yōu)化控制算法：為EPS控制策略（如助力特性、阻尼補(bǔ)償、回正控制）提供數(shù)據(jù)支持；

● 支持高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）集成：如車道保持（LKA）、自動(dòng)變道（ALC）等功能依賴低延遲的轉(zhuǎn)向執(zhí)行能力；

● 評(píng)估系統(tǒng)可靠性：長(zhǎng)期使用中響應(yīng)延遲是否穩(wěn)定，反映系統(tǒng)老化、溫漂、電磁干擾等可靠性問(wèn)題。

二、測(cè)試目的

電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)扭矩響應(yīng)延遲測(cè)試的主要目的包括：

● 量化測(cè)定EPS系統(tǒng)從輸入扭矩到助力輸出的響應(yīng)時(shí)間；

● 驗(yàn)證系統(tǒng)響應(yīng)延遲是否滿足整車廠或行業(yè)技術(shù)規(guī)范要求；

● 評(píng)估不同工況（如溫度、車速、電池電壓）下響應(yīng)延遲的穩(wěn)定性；

● 為EPS控制單元（ECU）軟件升級(jí)與標(biāo)定優(yōu)化提供依據(jù)；

● 支持整車操控性能調(diào)校與主觀評(píng)價(jià)驗(yàn)證。

三、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)依據(jù)

本測(cè)試參考以下現(xiàn)行有效標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范執(zhí)行，確保測(cè)試方法科學(xué)、數(shù)據(jù)可比：

● GB/T 26967-2011《汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)條件》該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了EPS系統(tǒng)的基本性能要求、試驗(yàn)方法及檢驗(yàn)規(guī)則，涵蓋助力特性、耐久性、環(huán)境適應(yīng)性等，為扭矩響應(yīng)延遲測(cè)試提供基礎(chǔ)框架。

● QC/T 1022-2015《純電動(dòng)乘用車用電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)條件》針對(duì)新能源車輛使用場(chǎng)景，明確EPS在不同電壓、溫度、負(fù)載條件下的動(dòng)態(tài)性能要求，適用于扭矩響應(yīng)測(cè)試。

● ISO 7401:2015《道路車輛—轉(zhuǎn)向系統(tǒng)—性能要求和試驗(yàn)方法》國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)，涵蓋轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)、回正性能等測(cè)試方法，可作為響應(yīng)延遲測(cè)試的補(bǔ)充參考。

● 企業(yè)技術(shù)規(guī)范（如：某整車廠EPS系統(tǒng)開(kāi)發(fā)規(guī)范VTS） 多數(shù)主機(jī)廠對(duì)扭矩響應(yīng)延遲有明確指標(biāo)要求（如：常溫下≤80ms），測(cè)試需結(jié)合具體車型技術(shù)文件執(zhí)行。

測(cè)試應(yīng)以GB/T 26967-2011和QC/T 1022-2015為核心依據(jù)，結(jié)合整車工況與控制邏輯，制定具體測(cè)試方案。

四、測(cè)試系統(tǒng)組成

測(cè)試系統(tǒng)由以下設(shè)備構(gòu)成：

● 轉(zhuǎn)向扭矩-轉(zhuǎn)角傳感器：高精度非接觸式傳感器，采樣頻率≥1kHz，用于實(shí)時(shí)采集方向盤輸入扭矩；

● 電機(jī)扭矩傳感器或電機(jī)電流分析模塊：用于間接獲取助力電機(jī)輸出扭矩變化；

● 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：多通道同步采集，支持CAN總線通信（如CANoe、NI cDAQ），時(shí)間同步精度≤0.1ms；

● 電子控制單元（ECU）通信接口：通過(guò)CAN或UDS協(xié)議讀取內(nèi)部助力指令、系統(tǒng)狀態(tài)信息；

● 環(huán)境模擬艙：可控制溫度（-40℃～+85℃）、濕度，用于評(píng)估溫漂影響；

● 電源模擬器：可調(diào)節(jié)電池電壓（9V～16V），模擬啟動(dòng)、虧電等工況；

● 測(cè)功機(jī)或轉(zhuǎn)向負(fù)載模擬裝置：用于模擬不同車速下的轉(zhuǎn)向阻力；

● 上位機(jī)分析軟件：用于波形對(duì)齊、延遲計(jì)算、統(tǒng)計(jì)分析。

五、測(cè)試環(huán)境條件

● 溫度：23℃±5℃（常溫測(cè)試）；擴(kuò)展測(cè)試需覆蓋-30℃、85℃極端溫度；

● 電源電壓：12V±1V（標(biāo)準(zhǔn)工況），并測(cè)試9V（冷啟動(dòng)）、14.5V（充電）等極限電壓；

● 車速模擬：通過(guò)負(fù)載模擬裝置設(shè)定0km/h（原地轉(zhuǎn)向）、30km/h、80km/h等典型車速點(diǎn)；

● 方向盤輸入信號(hào)：采用階躍輸入或斜坡輸入，扭矩幅值為5Nm～20Nm，上升時(shí)間≤100ms；

● 數(shù)據(jù)采樣頻率：≥1kHz，確保時(shí)間分辨率滿足延遲測(cè)量需求；

● 狀態(tài)調(diào)節(jié)：系統(tǒng)預(yù)運(yùn)行30分鐘，確保各部件達(dá)到熱平衡。

六、測(cè)試方法與流程

1. 系統(tǒng)搭建與標(biāo)定

○ 安裝扭矩傳感器于方向盤與轉(zhuǎn)向柱之間，校準(zhǔn)零點(diǎn)與量程；

○ 連接CAN采集設(shè)備，同步采集EPS ECU輸出的助力請(qǐng)求信號(hào)；

○ 確保所有傳感器時(shí)間同步，必要時(shí)使用硬件觸發(fā)對(duì)齊。

2. 輸入信號(hào)施加

○ 使用自動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)器人或手動(dòng)方式施加快速階躍扭矩（如從0Nm突增至10Nm）；

○ 輸入信號(hào)上升時(shí)間應(yīng)盡可能短（≤100ms），以準(zhǔn)確捕捉系統(tǒng)響應(yīng)起點(diǎn)。

3. 數(shù)據(jù)采集與記錄

○ 同步記錄：方向盤輸入扭矩、EPS助力請(qǐng)求信號(hào)、電機(jī)實(shí)際輸出電流（或扭矩）、CAN時(shí)間戳；

○ 每組工況重復(fù)測(cè)試不少于5次，取平均值。

4. 響應(yīng)延遲計(jì)算

○ 以輸入扭矩達(dá)到滿量程10%的時(shí)刻為t?；

○ 以助力請(qǐng)求信號(hào)或電機(jī)輸出達(dá)到其最終值90%的時(shí)刻為t?；

○ 響應(yīng)延遲 Δt = t? - t?；

○ 可分別計(jì)算“ECU響應(yīng)延遲”與“電機(jī)執(zhí)行延遲”，進(jìn)行分段診斷。

5. 多工況擴(kuò)展測(cè)試

○ 在不同溫度、電壓、車速模擬條件下重復(fù)測(cè)試；

○ 記錄各工況下的響應(yīng)延遲值，評(píng)估系統(tǒng)魯棒性。

七、判定準(zhǔn)則

● 合格標(biāo)準(zhǔn)：

○ 常溫標(biāo)準(zhǔn)工況下，扭矩響應(yīng)延遲應(yīng)≤100ms，高端車型建議≤80ms；

○ 各次測(cè)試結(jié)果波動(dòng)范圍不超過(guò)±15%，確保重復(fù)性；

○ 不同工況下（溫度、電壓、車速）響應(yīng)延遲變化不超過(guò)20ms；

○ 無(wú)異常延遲跳變或信號(hào)丟失現(xiàn)象。

● 不合格處理：

○ 若響應(yīng)延遲超標(biāo)，需排查以下可能原因：

■ 傳感器信號(hào)采樣周期過(guò)長(zhǎng)；

■ ECU控制算法延時(shí)（如濾波過(guò)強(qiáng)、任務(wù)調(diào)度延遲）；

■ 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊響應(yīng)慢；

■ CAN通信負(fù)載過(guò)高或優(yōu)先級(jí)設(shè)置不合理；

■ 電源電壓波動(dòng)導(dǎo)致處理能力下降。

○ 針對(duì)問(wèn)題進(jìn)行軟件優(yōu)化或硬件升級(jí)后重新測(cè)試。

八、數(shù)據(jù)處理與結(jié)果評(píng)估

● 所有原始數(shù)據(jù)應(yīng)以CAN log、TDMS或CSV格式保存，保留時(shí)間戳；

● 使用MATLAB、Python或CANalyzer進(jìn)行波形對(duì)齊與延遲計(jì)算；

● 生成響應(yīng)延遲趨勢(shì)圖、箱線圖，分析離散性；

● 建立不同車型、不同EPS型號(hào)的響應(yīng)延遲數(shù)據(jù)庫(kù)，支持橫向?qū)Ρ龋?/p>

● 結(jié)合主觀評(píng)價(jià)（如轉(zhuǎn)向手感評(píng)分）進(jìn)行綜合評(píng)估。

九、測(cè)試報(bào)告內(nèi)容

● 樣品信息：EPS型號(hào)、適用車型、生產(chǎn)批次、ECU版本；

● 測(cè)試依據(jù)：GB/T 26967-2011、QC/T 1022-2015、企業(yè)規(guī)范；

● 測(cè)試設(shè)備：型號(hào)、編號(hào)、校準(zhǔn)狀態(tài)；

● 測(cè)試條件：溫度、電壓、車速模擬、輸入扭矩幅值；

● 測(cè)試結(jié)果：各工況下響應(yīng)延遲均值、最大值、標(biāo)準(zhǔn)差；

● 判定結(jié)論：是否符合技術(shù)要求；

● 異常分析與改進(jìn)建議；

● 測(cè)試人員、審核人簽字，加蓋實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可章。

十、應(yīng)用價(jià)值與優(yōu)化方向

1. 應(yīng)用價(jià)值

○ 提升整車操控品質(zhì)，增強(qiáng)駕駛信心；

○ 支持L2級(jí)以上自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向執(zhí)行可靠性；

○ 降低因轉(zhuǎn)向延遲導(dǎo)致的駕駛疲勞與誤操作風(fēng)險(xiǎn)；

○ 為EPS國(guó)產(chǎn)化替代與正向開(kāi)發(fā)提供驗(yàn)證手段。

2. 優(yōu)化方向

○ 優(yōu)化控制算法：采用前饋控制、自適應(yīng)濾波，降低軟件延遲；

○ 提升ECU算力：采用更高性能MCU，優(yōu)化任務(wù)調(diào)度；

○ 改進(jìn)傳感器性能：使用更高帶寬、更低噪聲的扭矩傳感器；

○ 引入模型在環(huán)（MIL）與硬件在環(huán)（HIL）測(cè)試，提前驗(yàn)證控制邏輯；

○ 建立響應(yīng)延遲與主觀評(píng)價(jià)的映射模型，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)調(diào)校。

十一、結(jié)語(yǔ)

電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)扭矩響應(yīng)延遲測(cè)試是保障轉(zhuǎn)向系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能與駕駛安全性的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。通過(guò)科學(xué)、規(guī)范的測(cè)試方法，結(jié)合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與整車實(shí)際需求，能夠全面評(píng)估EPS系統(tǒng)的響應(yīng)能力與可靠性。

該測(cè)試應(yīng)貫穿于EPS系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、量產(chǎn)、質(zhì)量監(jiān)控及整車集成全過(guò)程，成為提升車輛操控品質(zhì)與智能化水平的重要支撐。

未來(lái)，隨著線控轉(zhuǎn)向（SBW）技術(shù)的發(fā)展，響應(yīng)延遲測(cè)試將更加關(guān)鍵，測(cè)試方法也需持續(xù)演進(jìn)，以適應(yīng)更高要求的自動(dòng)駕駛應(yīng)用場(chǎng)景。