基于用戶使用情境的新能源汽車極限檢證探討

鐘翠霞 鄭遠安 董趁心

摘 要：中國工況復雜，用戶對于新能源汽車使用習慣存在各種差異甚至存在一些極限駕駛的模式，為了充分驗證各種極限的工況，本文通過對用戶的使用情境思考以及常見的工況組合，結合整車控制原理，設定了各種極限檢證，充分把握新能源汽車在各種極限工況下的表現。

關鍵詞：駕駛行為;全油門加速;車身穩定系統

1 引言

新能源汽車控制通過獲取油門踏板開度、剎車、轉向等信號把握駕駛行為，結合CAN網絡通訊協同電池管理系統、電機控制器、VSA、EPS等控制電機、電池高壓輸出，見圖1。

駕駛行為的發生是一個結合人、車、環境的復雜行為，其關系如圖2所示，駕駛員在整個駕駛行為中扮演重要角色，是決策者和信息處理者。研究調查表明，對于新能源汽車常見的駕駛操作動作有以下幾種：方向盤操作、加速踏板操作、方向盤操作動作頻率、制動踏板操作、換擋操作[1]，本文重點在于轉向、加速、減速組合工況的思考。

2 轉向和加速

“麋鹿測試”是國際上衡量車輛主動安全性的重要標準，一般指測試車輛以不低于60公里每小時的速度連續通過一段S形路線使汽車處于失控臨界狀態的試驗車中，麋鹿試驗雖然主要是針對汽車的轉向、懸掛系統以及輪胎等整個底盤系統做的試驗，該輸入同樣會影響到VCU和電機的作動。通過設置不同的樁距及轉彎路徑，以最大的安全車速通過各路面，以反映當前的駕駛過程中是否出現車輛的故障。不同的樁距，方向盤操作的頻率不一樣，EPS輸入給VCU的控制也會不一樣，見圖3。

3 制動和加速

新能源汽車相比傳動汽車在制動上增加了能量回收功能。電動汽車制動有時緩慢，有時很突然，使得儲能電池的充放電功率是不一樣的，鋰離子在充放電轉換過程中需要時間，不是隨意的，否則對鋰電池會有傷害，因此，不斷的制動和加速過程中切換對電池的考驗很大。在加速到制動的反轉過程中，電機控制通過改變IGBT的開關作動來控制交流電動機的，在不斷的制動和反轉過程中對電機控制系統的要求也是較高的，而且在制動過程中產生的電流容易給電機造成信號干擾。實際用戶在使用制動和加速的過程中有如下幾種特殊場景：擁堵工況不斷切換加速踏板和剎車、緊急制動（ABS作動）、全油門加速。結合電機、電池的工作原理，設計了圖4的檢證工況，該工況結合了擁堵、全油門加速、緊急制動、大功率輸入輸出。

另外，在長上坡的過程中，持續大功率輸出會對電機和電池產生大量的熱引起系統過溫。通過剎車和加速踏板的配合，模擬在極大阻力的情況下，全油門保持速度在20～30km/h前進，電機系統按每秒1℃的速度不斷上升，很快達到了溫度極限，并正常出現了電機過溫報警，見圖5。

4 不同路面的影響

車輛正常的行駛過程中，由整車控制器根據油門開度實時向電機控制器發送需求扭矩，但是當車身穩定系統（VSA）激活時，電機輸出扭矩響應車身穩定系統的扭矩請求，因此在車身穩定系統的激活和退出的過程中涉及非常復雜的扭矩切換及協同控制。對于顛簸路面選取了減速帶路況，通過不同的減速帶高度、距離組合設計成不同的路面，根據《路面橡膠減速帶JT/T 713-2008》規范要求路面減速帶界面近似梯形，底面寬度為300mm～400mm，高度為30mm～60mm，通過市場調查，通用的橡膠減速帶高度一般為50mm和70mm兩種規格，寬度一般為450mm，相關研究表明不同的減速帶，通過的車速不同，其車身振動也會有差別，見圖6/7[2]。從圖可看出，在20km/h通過減速帶時，產生的振動綜合來看較大。因此我們設定以20km/h的車速通過減速帶作為檢證條件之一，見圖8，同時也設定了不同減速帶組合，見表2。

低摩擦路面也有很多種，試驗中常用的有0.3μ、0.8μ的工況，在這種工況下設定單輪打滑、緊急制動、全油門加速、突然加速，如表3。通過改善電機控制策略協同車身穩定輔助控制，避免了重大不良的發生。

5 總結

新能源汽車的整車控制涉及多系統的協同作動，各系統的作動根據不同的駕駛行為和路面其表現均不一樣，因此實車檢證過程中需全面考慮各種因素。

參考文獻：

[1]周易，基于操縱意圖識別的新能源汽車經濟性控制策略的研究[D]，合肥工業大學，2016-03.

[2]閔強，道路減速設施應用技術研究[D]，重慶交通大學，2014-06.