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(yuǎn)安 董趁心

摘 要：中國工況復(fù)雜，用戶對于新能源汽車使用習(xí)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(jié)合整車控制原理，設(shè)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(xiàn)。

關(guān)鍵詞：駕駛行為;全油門加速;車身穩(wěn)定系統(tǒng)

1 引言

新能源汽車控制通過獲取油門踏板開度、剎車、轉(zhuǎn)向等信號把握駕駛行為，結(jié)合CAN網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)同電池管理系統(tǒng)、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(fā)生是一個結(jié)合人、車、環(huán)境的復(fù)雜行為，其關(guān)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(diào)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(zhuǎn)向、加速、減速組合工況的思考。

2 轉(zhuǎn)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(biāo)準(zhǔn)，一般指測試車輛以不低于60公里每小時的速度連續(xù)通過一段S形路線使汽車處于失控臨界狀態(tài)的試驗車中，麋鹿試驗雖然主要是針對汽車的轉(zhuǎn)向、懸掛系統(tǒng)以及輪胎等整個底盤系統(tǒng)做的試驗，該輸入同樣會影響到VCU和電機的作動。通過設(shè)置不同的樁距及轉(zhuǎn)彎路徑，以最大的安全車速通過各路面，以反映當(dāng)前的駕駛過程中是否出現(xiàn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)過程中，電機控制通過改變IGBT的開關(guān)作動來控制交流電動機的，在不斷的制動和反轉(zhuǎn)過程中對電機控制系統(tǒng)的要求也是較高的，而且在制動過程中產(chǎn)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(jié)合電機、電池的工作原理，設(shè)計了圖4的檢證工況，該工況結(jié)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(xù)大功率輸出會對電機和電池產(chǎn)生大量的熱引起系統(tǒng)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(tǒng)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(xiàn)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(jù)油門開度實時向電機控制器發(fā)送需求扭矩，但是當(dāng)車身穩(wěn)定系統(tǒng)（VSA）激活時，電機輸出扭矩響應(yīng)車身穩(wěn)定系統(tǒng)的扭矩請求，因此在車身穩(wěn)定系統(tǒng)的激活和退出的過程中涉及非常復(fù)雜的扭矩切換及協(xié)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(shè)計成不同的路面，根據(jù)《路面橡膠減速帶JT/T 713-2008》規(guī)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(diào)查，通用的橡膠減速帶高度一般為50mm和70mm兩種規(guī)格，寬度一般為450mm，相關(guān)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(chǎn)生的振動綜合來看較大。因此我們設(shè)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(shè)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(shè)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(xié)同車身穩(wěn)定輔助控制，避免了重大不良的發(fā)生。

5 總結(jié)

新能源汽車的整車控制涉及多系統(tǒng)的協(xié)同作動，各系統(tǒng)的作動根據(jù)不同的駕駛行為和路面其表現(xiàn)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(jīng)濟性控制策略的研究[D]，合肥工業(yè)大學(xué)，2016-03.

[2]閔強，道路減速設(shè)施應(yīng)用技術(shù)研究[D]，重慶交通大學(xué)，2014-06.