純電動(dòng)停車作業(yè)類專用車輛駕駛性評(píng)價(jià)及優(yōu)化方法研究

摘要：針對(duì)純電動(dòng)停車作業(yè)類專用車的作業(yè)工況特點(diǎn)，提出了針對(duì)該類純電動(dòng)專用車的駕駛性評(píng)價(jià)及優(yōu)化方法。基于某純電動(dòng)餐廚車進(jìn)行駕駛性評(píng)價(jià)方法應(yīng)用，對(duì)評(píng)價(jià)中的問題分別從扭矩控制、能量回收、蠕行、坡道輔助等四個(gè)方面進(jìn)行了策略和標(biāo)定方面的優(yōu)化。通過優(yōu)化前后的駕駛性能評(píng)價(jià)對(duì)比，證明了該駕駛性評(píng)價(jià)方法的可行性，以及駕駛性優(yōu)化方法的有效性。

關(guān)鍵詞：純電動(dòng)停車作業(yè)類專用車輛;駕駛性評(píng)價(jià);策略優(yōu)化;標(biāo)定

中圖分類號(hào)：U464.1收稿日期：2022-06-11

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2022.07.011

根據(jù)國務(wù)院《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》、國務(wù)院辦公廳《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035）》，到2025年，新能源汽車新車銷量達(dá)到新車銷售總量20%;到2030年，當(dāng)年新增新能源、清潔能源動(dòng)力交通工具比例達(dá)到40%;到2035年，公共領(lǐng)域用車全面電動(dòng)化1。

新能源專用車輛作為公共領(lǐng)域主力用車將會(huì)更快速地落地實(shí)現(xiàn)，如圖1所示，近五年商用車銷量及新能源商用車滲透率，2021年整個(gè)新能源商用車滲透率僅3.9%，環(huán)衛(wèi)車行業(yè)滲透率約為3.5%。與2035年公共領(lǐng)域全面電動(dòng)化相差甚遠(yuǎn)，后續(xù)公共領(lǐng)域尤其是主導(dǎo)車型如環(huán)衛(wèi)、渣土等專用車領(lǐng)域，其電動(dòng)化腳步將會(huì)進(jìn)一步加速，因此對(duì)于開發(fā)人員后續(xù)電動(dòng)專用車開發(fā)及性能優(yōu)化任重而道遠(yuǎn)。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，一名餐廚車駕駛員一般早晨五點(diǎn)出發(fā)將前一天晚上收集好的餐廚垃圾送至處理站，下午三點(diǎn)前完成當(dāng)天第一次的餐廚垃圾收集。雖然中間有一段休息時(shí)間，但是一天駕駛車輛的工作時(shí)間至少為8h。渣土車一般則按運(yùn)輸越數(shù)計(jì)費(fèi)，所以駕駛員一旦工作起來就是爭分搶秒，一名渣土車駕駛員一般工作是連續(xù)8h，而且一般在凌晨人的精神狀態(tài)較差時(shí)，有時(shí)甚至吃飯都是在車上裝卸料插空完成。且該類車型一般都在城市及周邊人員密度較高的地區(qū)作業(yè)，需高度集中注意力。所以專用車駕駛性的優(yōu)化無論是從車輛駕駛員角度還是從社會(huì)安全角度都需要引起足夠重視。

然而由于專用車領(lǐng)域一直以來對(duì)駕駛性不夠重視，加上使用場景的特殊性，目前對(duì)專用車的駕駛性關(guān)注很少，甚至在測試和整車評(píng)價(jià)過程中都無駕駛性評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，包括部分工程技術(shù)人員也都認(rèn)為專用車無駕駛性可言。

基于以上情況，本文先對(duì)純電動(dòng)停車作業(yè)類專用車的駕駛性評(píng)價(jià)方法進(jìn)行論述（停車作業(yè)類專用車主要指作業(yè)時(shí)車輛是停止?fàn)顟B(tài)，該類車型與普通商用車駕駛的差異性較小，主要不同點(diǎn)為作業(yè)工況較簡單且單一，下文所述專用車均指停車作業(yè)類專用車，如垃圾壓縮車、餐廚車、渣土車等），并以一款10t純電動(dòng)餐廚垃圾車進(jìn)行駕駛性評(píng)價(jià)和優(yōu)化方法研究。

1駕駛性概述及評(píng)價(jià)方法現(xiàn)狀

駕駛性是指在任何天氣、任何駕駛條件下、駕駛員在駕駛過程中對(duì)車輛加速、減速、竄動(dòng)、抖動(dòng)、沖擊、振動(dòng)、噪聲等感受的舒適程度，是指汽車能否按駕駛員意愿做出響應(yīng)和順暢行駛，如加速、滑行、制動(dòng)等[2]。駕駛性的終極目標(biāo)是汽車能夠清晰地理解人的意圖并完美，地執(zhí)行，使車子好開又智能，實(shí)現(xiàn)車人合一。

目前行業(yè)對(duì)駕駛性評(píng)價(jià)的方法沒有一個(gè)完全統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，主要是以主觀的感覺為主，同時(shí)也有用AVL-Drive設(shè)備進(jìn)行一個(gè)較為客觀的評(píng)價(jià)作為輔助，因客觀評(píng)價(jià)方法主要依賴于設(shè)備的數(shù)據(jù)庫，而該數(shù)據(jù)庫主要是針對(duì)乘用車及商用重卡系列，其中針對(duì)商用車涉及的18項(xiàng)大的工況、85項(xiàng)子工況、470項(xiàng)測試項(xiàng)目[3]。

專用車的工況比較單一，因此評(píng)價(jià)方法的完全照搬會(huì)存在過度開發(fā)和資源的浪費(fèi)，例如專用車最高車速一般低于90 km/h，使用環(huán)境一般為固定地區(qū)，環(huán)境適應(yīng)性等方面要求較低。基于以上評(píng)價(jià)方法的不足，結(jié)合專用車款式多、工況差異大的特點(diǎn)，需綜合實(shí)際使用駕駛需求、能耗、成本，合理地定義專用車駕駛性目標(biāo)值并進(jìn)行駕駛性能綜合評(píng)價(jià)。

2專用車駕駛性評(píng)價(jià)方法及問題提出2.1駕駛性評(píng)價(jià)方法

根據(jù)大部分停車作業(yè)類專用車的使用場景以及開發(fā)流程，提出了以下駕駛性評(píng)價(jià)的方法：

a.評(píng)價(jià)人員。通用評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)將駕駛員分為三種：專業(yè)人員、敏感顧客、普通顧客。但是專用車因?yàn)槠漶{駛要求無法按照駕駛員分類進(jìn)行判斷，所以定義評(píng)價(jià)人員為駕齡5年以上專職駕駛員。

b.駕駛性評(píng)價(jià)內(nèi)容。專用車因工作一般在城市周邊且作業(yè)路線相對(duì)固定，無法參考商用車駕駛性評(píng)價(jià)體，系中定義的工況，因此精簡測試項(xiàng)目，根據(jù)最常用的作業(yè)工況提出專用車駕駛性評(píng)價(jià)內(nèi)容如表1所示（以目前市場最常見的單電機(jī)加AMT配置為例，動(dòng)力總成配置不同評(píng)價(jià)內(nèi)容需適應(yīng)性調(diào)整）。

c.駕駛性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)方面差異性不大，主要參考通用分?jǐn)?shù)評(píng)價(jià)體系，僅對(duì)標(biāo)準(zhǔn)部分做簡化和修正，具體的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

2.2駕駛性問題提出

根據(jù)以上評(píng)價(jià)方法，基于開發(fā)的某10t純電動(dòng)餐廚垃圾車，在車輛粗標(biāo)完成后在試驗(yàn)場根據(jù)評(píng)價(jià)項(xiàng)目進(jìn)行逐條測試，同時(shí)工程師跟車進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。綜合3位駕齡5年以上駕駛員的綜合評(píng)價(jià)打分結(jié)果為5，有讓人不滿意的缺陷雖不影響行駛，但是大部分駕駛員會(huì)抱怨。具體問題反饋如下：

a.全油門加速動(dòng)力性弱，換擋頓挫感明顯。

b.輕踩制動(dòng)踏板疲軟，能量回收強(qiáng)度偏弱。

c.倒擋蟠行車速過高。

d.半坡起步容易溜車。

3基于駕駛性問題的優(yōu)化方法

以該餐廚車為例，對(duì)評(píng)價(jià)中的問題逐個(gè)進(jìn)行優(yōu)化，以上四個(gè)問題主要體現(xiàn)在扭矩解析及控制、能量回收、蠕行、坡道輔助等四個(gè)方面的功能，需分別從策略以及標(biāo)定方面進(jìn)行優(yōu)化4。

3.1扭矩解析及控制

針對(duì)駕駛員反饋滿載加速動(dòng)力性弱、頓挫感等問題，在動(dòng)力總成硬件已經(jīng)定型的情況下，采集評(píng)價(jià)過程的數(shù)據(jù)如圖2所示。分析主要原因?yàn)椋?/p>

a.駕駛模式差異。評(píng)價(jià)過程駕駛員一直采用經(jīng)濟(jì)E模式，導(dǎo)致扭矩響應(yīng)不夠積極。一般駕駛員在正常駕駛時(shí)駕駛模式都會(huì)選擇為經(jīng)濟(jì)E模式，但是在遇到需要急加速的工況時(shí)一般不會(huì)主動(dòng)選擇去切換至動(dòng)力P模式，因此考慮從控制策略層面增加模式自動(dòng)切換的邏輯，自動(dòng)識(shí)別駕駛員意圖，自動(dòng)切換工作模式，同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性。具體邏輯為正常駕駛模式下當(dāng)檢測到加速踏板開度大于99%持續(xù)1s，自動(dòng)切換到動(dòng)力模式。當(dāng)加速踏板小于90%持續(xù)1s后自動(dòng)切回至經(jīng)濟(jì)模式，其不同模式下的扭矩曲線如圖3所示，通過該方式可以提高動(dòng)力性的同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)性。

b.換擋時(shí)間長。根據(jù)電機(jī)扭矩變化，可以看出在扭矩開始下降到換擋完成扭矩開始上升的時(shí)間為1.3s，導(dǎo)致加速時(shí)間長。由于變速箱的控制目前主要還是由供應(yīng)商進(jìn)行，通過推動(dòng)變速器廠家對(duì)換擋曲線和換擋執(zhí)行時(shí)間進(jìn)行標(biāo)定優(yōu)化，從而優(yōu)化換擋時(shí)間縮減至平均為0.9s。優(yōu)化后換擋MAP如圖4所示。

c.頓挫感。從扭矩變化曲線可以看出換擋時(shí)扭矩出現(xiàn)了負(fù)值，必然會(huì)導(dǎo)致駕駛員頓挫感明顯。這個(gè)主要是因?yàn)锳MT變速箱無離合器，在換擋時(shí)需要通過電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，只能在優(yōu)化換擋時(shí)間的同時(shí)進(jìn)行綜合優(yōu)化。同時(shí)，VCU在對(duì)扭矩解析時(shí)可以進(jìn)行扭矩濾波，避免扭矩波動(dòng)，電流平穩(wěn)變化，消除電流尖峰。該方法在提高舒適性的同時(shí)還能進(jìn)一步降低整車的能耗。因此主要的優(yōu)化方法為增加濾波，具體如圖5所示，避免扭矩的突變，消除扭矩變化的拐角。

通過優(yōu)化駕駛模式自動(dòng)切換邏輯以及對(duì)換擋曲線和響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行標(biāo)定優(yōu)化之后，再次進(jìn)行加速測試對(duì)比的測試結(jié)果如圖6所示。

圖6中藍(lán)色曲線為自動(dòng)切換至P模式后的0～60 km/h加速過程，黃色曲線為E模式的加速過程。可以看出藍(lán)色曲線加速更快，同時(shí)藍(lán)色曲線的縱向加速度曲線峰值更大。

根據(jù)表3的加速指標(biāo)，可以看出自動(dòng)切換至P模式后加速快了約4s，縱向加速度也有0.02g的提升，同時(shí)頓挫感稍有提升（受限于AMT的特性換擋頓挫優(yōu)化的空間有限）。

3.2能量回收

根據(jù)駕駛員的反饋以及測試時(shí)采集的數(shù)據(jù)分析主要集中在制動(dòng)踏板約30%左右，制動(dòng)減速度偏小（帶擋情況下減速度0.11 g），且制動(dòng)能量回收扭矩限值過小（制動(dòng)能量回收20 km/h車速下最大能量回收扭矩為1600 N），導(dǎo)致制動(dòng)效果差。

根據(jù)分析結(jié)論，兩個(gè)方向進(jìn)行優(yōu)化：

a.EBS制動(dòng)前段壓力釋放不足，增大EBS前端壓力釋放限值。

b.VCU制動(dòng)能量回收扭矩限值過小，修改制動(dòng)能量回收扭矩限值。

經(jīng)過實(shí)車標(biāo)定測試，在不導(dǎo)致車輪抱死等其他異常情況下，綜合進(jìn)行標(biāo)定后，制動(dòng)在30%制動(dòng)強(qiáng)度增大到0.17 g左右，輕踩制動(dòng)和全制動(dòng)的減速度和制動(dòng)距離都有明顯提升，如圖7所示。

圖7中橙色曲線為原始軟件且不帶擋進(jìn)行30%踏板開度制動(dòng)情況下的制動(dòng)曲線，其制動(dòng)時(shí)間以及制動(dòng)減速度均為最小，紅色曲線為最終優(yōu)化后的制動(dòng)曲線，制動(dòng)時(shí)間以及制動(dòng)減速度均為最優(yōu)。

基于以上對(duì)比曲線判斷，在最新的軟件以及帶擋制動(dòng)的情況下，其制動(dòng)效果和能量回收方面均有較大提升，如表4所示，制動(dòng)減速度平均增加約0.06 g，制動(dòng)距離減少0.97 m。

3.3蟠行控制

該車型配置蟠行功能，且支持最低車速5 km/h，可提高駕駛員在堵車時(shí)低速跟車的駕駛舒適性。但是根據(jù)反饋，倒車時(shí)蟠行加速過快以及車速最高達(dá)到15 km/h時(shí)，舒適性不佳同時(shí)存在安全隱患，且偶發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速超速故障。

經(jīng)過對(duì)數(shù)據(jù)的排查確認(rèn)，倒擋蟠行車速限制為15km/h，在駕駛員不介入的情況下，將直接導(dǎo)致電機(jī)超速報(bào)警，且倒擋蟠行最大扭矩選用的MAP與前進(jìn)模式采用同一張標(biāo)定MAP，標(biāo)定不合理。

通過從策略上增加一張倒擋蟠行最大扭矩MAP，以及對(duì)倒擋最大蟠行車速限值標(biāo)定優(yōu)化之后，倒擋蠕行最高車速限值為5km/h，測試結(jié)果如圖8所示。

3.4半坡起步溜車

為提高駕駛安全和舒適性，車輛配置防溜坡功能，幫助駕駛員在坡道起步時(shí)防止溜車，緩解駕駛壓力，提高舒適性。

主要原理為：在坡道起步時(shí)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力大于行駛阻力時(shí)自動(dòng)釋放駐車制動(dòng)，從而使汽車能夠平穩(wěn)起步。

當(dāng)車輛處于駐坡控制模式時(shí)，整車控制器控制電機(jī)進(jìn)入轉(zhuǎn)速控制模式，并以0r/min為電機(jī)轉(zhuǎn)速目標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)車輛的駐坡功能。

當(dāng)車輛處于駐坡控制模式時(shí)，且當(dāng)檢測到駕駛員踩下油門踏板或者離開驅(qū)動(dòng)擋位時(shí)，整車控制器應(yīng)控制電機(jī)退出轉(zhuǎn)速控制模式并進(jìn)人轉(zhuǎn)矩控制模式，即退出車輛駐坡功能。

通過對(duì)坡起失敗的數(shù)據(jù)分析得出原因，主要是在坡起時(shí)電機(jī)輸出的初始扭矩被限制，未充分考慮滿載情況下的后溜力矩，因此導(dǎo)致防溜坡功能失效。在針對(duì)性的標(biāo)定且增大電機(jī)扭矩限值后，再次測試防溜坡功能正常，如圖9所示。

在松開手剎和剎車之后，車輛保持2s的靜止，直到駕駛員踩加速踏板車輛輸出扭矩大于后溜力矩之后，進(jìn)人正常駕駛模式。

4優(yōu)化后駕駛性評(píng)價(jià)

經(jīng)過第二輪精細(xì)標(biāo)定和策略優(yōu)化之后，驗(yàn)證了反饋的4個(gè)主要問題均有較大改善。為對(duì)比改善后的效果以及驗(yàn)證車輛是否具備量產(chǎn)的條件，安排同樣的三位駕駛員進(jìn)行第二輪駕駛性評(píng)價(jià)。

在按照本文提出的駕駛性評(píng)價(jià)方法以及評(píng)價(jià)項(xiàng)目進(jìn)行駕駛測試后，三位駕駛員的平均打分為7分，幾個(gè)不明顯或大多數(shù)駕駛員不介意的小缺陷對(duì)駕駛沒有影響，不會(huì)引起駕駛員抱怨，結(jié)果可滿足量產(chǎn)的需求。

5結(jié)語

本文主要針對(duì)電動(dòng)專用車駕駛性評(píng)價(jià)和關(guān)注度不足的問題，基于乘用車駕駛性評(píng)價(jià)體系并結(jié)合電動(dòng)專用車的實(shí)際工況制定了適用于停車作業(yè)類電動(dòng)專用車的駕駛性評(píng)價(jià)方法和評(píng)價(jià)指標(biāo)。以某純電動(dòng)餐廚車為例，進(jìn)行了駕駛性評(píng)價(jià)，針對(duì)評(píng)價(jià)中提出的四項(xiàng)問題，逐進(jìn)行分析，并從策略和標(biāo)定上做了優(yōu)化。最后，通過第二輪的駕駛性評(píng)價(jià)，確認(rèn)駕駛性得到了較大的改善，可以滿足車輛量產(chǎn)的需求。

最終的結(jié)果表明，該評(píng)價(jià)方法適用于大部分純電動(dòng)停車作業(yè)類專用車，且基于策略和標(biāo)定對(duì)駕駛性的優(yōu)化方法既快速又經(jīng)濟(jì)，是純電動(dòng)專用車后續(xù)提升駕駛性的有效方法。

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作者簡介：

何興，男，1987年生，工程師，研究方向?yàn)樾履茉凑嚳刂破鏖_發(fā)及標(biāo)定。