汽車整車性能對標方法研究

【歡迎引用】 王路野， 吳赫， 包英豪， 等. 汽車整車性能對標方法研究[J]. 汽車文摘，2024（XX）： X-XX.

【Cite this paper】 WANG L Y， WU H， BAO Y H， et al. Research on Performance Benchmarking Methods for Automotive Vehicles[J]. Automotive Digest （Chinese）， 2024（XX）： X-XX.

【摘要】針對當前的整車性能對標體系已無法滿足新能源產品開發需求，本研究提出了一種全新的整車性能對標方法。該方法通過優化核心競品選定方式，并通過競品總線信號解析與試驗總線數據相結合的手段來獲取關鍵性能參數和控制策略。結果表明，本研究提出的整車性能對標方法，使得核心競品選擇更加精準，使整車性能對標的深度和廣度得到明顯提升，彌補了新能源競品性能對標工作中的不足，實現了對整車產品性能開發的全面支撐。

關鍵詞：整車性能；信號解析；控制策略；對標分析

中圖分類號：U426.3" "文獻標志碼：A" DOI： 10.19822/j.cnki.1671-6329.20230176

Research on Performance Benchmarking Methods for Automotive Vehicles

Wang Luye1，2， Wu He1，2， Bao Yinghao1，2， Wang Yizhe1，2， Shi Jinming1，2

（1. Global Ramp;D Center， China FAW Corporation Limited， Changchun 130013; 2. National Key Laboratory of Advanced Vehicle Integration and Control， Changchun 130013）

【Abstract】 The current vehicle performance benchmarking system is inadequate for the development needs of new energy products.This study proposes a innovative method for vehicle performance benchmarking. This method optimizes the selection process of core competitors and obtains key performance parameters and control strategies through a combination of competitor bus signal analysis and experimental bus data. The results indicate that the vehicle performance benchmarking method proposed in this study enhances metrics and control strategies and significantly improves the depth and breadth of vehicle performance benchmarking. It effectively fills the gaps in the performance benchmarking of new energy competitors and offers comprehensive support for the development of vehicle product performance.

Key words： Vehicle performance， Signal analysis， Control strategy， Benchmarking analysis

0 引言

政策扶持和科學技術創新推動了國內新能源汽車產業的迅猛發展。2023年我國新能源汽車產銷分別完成958.7萬輛和949.5萬輛，同比增長率分別為35.8%和37.9%[1]。汽車傳統制造商及新興造車企業緊跟國內新能源轉型步伐，加大新能源產品開發投入，力爭在新能源市場做出爆款產品，增強市場競爭力。

新能源汽車市場競爭日益激烈，為了滿足消費者對新能源汽車產品的高性能要求，整車性能對標工作成為產品開發過程中不可或缺的一環。當前國內很多學者均提出了整車性能對標方法。陳錦霞[2]針對底盤系統性能目標設定提出了一種對標方法，首先依據市場表現選定標桿競品，然后利用測試設備對競品展開懸架、轉向等總成性能測試，獲取客觀性能參數，支撐本品的底盤性能目標設定。但是該方法未從汽車專業角度進行競品選定，所選競品的性能未達到同級最優，獲取的性能參數不具備參考價值。袁祥[3]等對整車性能設計中的對標分析方法展開了研究，通過對動力經濟性表現優異的某日系車型進行動力總成相關結構參數測量，將結果應用到本品參數設計中，實現了本品動力經濟性的提升。但該方法未進行軟件層級的深入對標，競品參數獲取局限于尺寸測量，對標不夠充分。劉玉振[4]等對純電動汽車的動力性對標方法展開了研究并提出動力性指標的測試方法，但是該方法只能獲取加速時間等易測量的參數，無法獲取電機扭矩上升速率、油門響應時間等對動力性的達成有關鍵影響的參數，故無法探究競品動力性能的達成路徑，對標效果不佳。綜上所述，當前的整車性能對標方法，存在著核心競品選取不專業、性能參數獲取渠道較單一、無法探究競品性能達成路徑的缺陷。

基于上述整車性能對標現狀及存在的問題，本研究提出一種全新整車性能對標方法，在傳統整車性能對標方法的基礎上，增加整車性能感知評價和總線信號解析，優化核心競品選取方式，拓寬數據獲取渠道，有效地支撐本品性能工程目標設定。此外，本文引入整車控制策略對標分析，深入探究競品的控制策略設計方案，進一步促進本品整車性能工程目標的實現。

1 整車性能對標方法

1.1 整車性能感知評價

整車性能感知評價是從用戶視角出發對目標細分市場競品車型開展場景體驗，并對整車性能維度進行快速主觀打分的過程[5]。表1為整車性能感知評價內容，具體評價項目因車企和車型而異，由項目組結合自身需求制定。

整車性能感知評價的主要目的是在用戶體驗場景下對競品進行評價，分析競品在使用過程中的優勢與不足。項目組綜合考慮評價結果與產品策劃內容，選定針對各性能維度的核心競品，制定整車性能對標方案。如某項目開展的整車性能感知評價活動，參評人員為項目組成員和相關設計師，評價采用十分制。競品A和競品B在車輛加速性能方面得分較高，后續項目組將針對這2款車展開動力性客觀測試，獲取其加速性能指標，為本品的動力性能指標設定提供參考。

1.2 競品總線信號解析

競品總線信號解析是指通過特定手段，對控制器局域網（Controller Area Network，CAN）總線上的信號進行逆向破解以獲取競品通訊協議的過程[6]。表2列出了CAN信號解析主要工具。信號解析完成后，可在競品整車性能對標過程中接入車輛的CAN總線以獲取關鍵參數，該步驟是開展競品控制策略對標的基礎。

解析工作分為以下4個步驟：（1）使用信號采集設備接入競品的CAN總線，確保CAN總線能夠采集有效報文。（2）結合CAN信號解析需求設定解析工況，解析工況如表3所示。（3）按照解析工況獲取總線報文后，利用信號解析軟件進行信號定位、可視化處理、標定、驗證。圖1為某競品信號解析過程中獲得的發動機扭矩信號隨時間變化曲線，該信號在預設的工況下的曲線形狀是唯一且確定的，故可通過線形定位此信號。（4）編制整車通信協議文件。

表4展示了已解析的某車型CAN總線信號列表，基本涵蓋了競品所有關鍵電控系統零部件總成，可滿足競品控制策略對標分析需求，該信號解析的數量與車上安裝傳感器數量相同。

1.3 整車性能對標測試

整車性能對標測試內容包括主觀評價和客觀測試。原則上，所有通過客觀參數表征的性能維度均需客觀化。然而在實際評價過程中，某些與用戶體驗相關性較大的性能指標無法客觀化，只能通過主觀評分的方式代替。主觀評分標準需與本品整車工程目標的驗收標準保持一致。表5展示某C級轎車駕駛性主觀評價部分內容，該評價用于指導本品駕駛性開發和整車工程目標驗收相較于整車性能感知評價，內容更細致。

在整車性能客觀測試中，除傳統整車性能對標內容外，需對受電控系統零部件影響的性能維度進行總線數據采集，分析該系統零部件控制策略，在獲得傳統整車性能參數的同時，獲取競品電控系統零部件核心技術指標及控制過程，以支撐整車性能對標分析。

1.4 整車性能對標分析

本研究提出的整車性能對標分析方法包括傳統整車性能對標分析和整車控制策略對標分析。傳統的整車性能對標分析即充分對比本品和競品性能參數，結合產品特征目錄需求，為本品設計方案提出優化建議。如表6所示，通過對比分析本品和競品尺寸參數，項目組可以通過降低本品車寬的方式實現減重降本。在空間及乘降性方面，本品后排乘員腿部空間及上下車門洞尺寸均小于競品。項目組可以參考競品尺寸數據，優化本品空間及乘降性，提高車輛交付后的用戶滿意度。

整車控制策略對標分析的目的是分析整車功能、性能的實現過程。基于競品CAN總線信號，針對工程師的控制策略對標需求設定測試工況，通過數據采集和數據處理分析，獲取競品控制策略，滿足產品開發對標需求。常見的控制策略對標內容包括驅動控制策略、續駛里程能量管理策略[7]、充電能量管理策略、智駕策略、駕駛性策略、熱管理策略及其他功能類策略[8-10]。圖2為某車型坡起及動力駐坡控制策略對標成果。該試驗背景是某整車產品開發項目計劃搭載某款變速器，但工程師無法確定該變速器的性能水平能否滿足本品的性能工程目標要求，且輸入邊界不清晰，導致仿真結果可靠性不確定。因此，項目組對市面上某款搭載同款變速器的P2構型的插電混動車型開展對標測試，表7展示了具體測試工況。測試過程中，項目組采用CAN總線數據采集與外接傳感器相結合的方式獲取關鍵參數（表8）。試驗結果表明，在坡度為29%的坡道上，該車型在分動器4 L擋位下，在第20 s駐坡開始，變速器油溫為82 ℃，系統扭矩在42～45 N·m內波動，發動機扭矩在47～55 N·m內波動，電機扭矩在-10～-5 N·m內波動。波動現象持續存在88 s，此時變速器油溫為90 ℃。108 s后，3個扭矩趨于穩定，系統扭矩為42 N·m，發動機扭矩為50 N·m，電機扭矩為-5 N·m，變速器油溫逐漸升至94 ℃。駐坡共持續180 s，油門開度全程均小于5%，最后主動松開油門下坡結束該工況。此外，對該車輛進行連續20次沖坡測試，其性能對標成果可以滿足本品的工程目標設定需求。通過對測試中采集的參數進行分析，可以明確該車型在此工況下的發動機與驅動電機動力分配策略以及發動機和變速器熱管理策略，為本車型的控制策略開發提供參考，有助于達成本品工程目標。

2 結束語

本研究在現有整車性能對標方法的基礎上，提出了一種全新的整車性能對標方法，優化了整車性能對標中核心競品的選定方式，同時引入了CAN總線信號解析，拓寬了整車性能對標中的數據獲取渠道。在軟件定義汽車趨勢愈發明顯的背景下，本研究提出的整車性能對標方法可以實現軟件層面的控制策略對標，將性能對標從單純的整車層級性能指標獲取拓展到了探究系統零部件層級的性能指標的實現途徑，從而為本品的控制策略提供優化方案，更有效地支撐本品整車工程目標的實現。

未來，隨著數字化和智能化方法在汽車研發領域的深入應用，整車性能對標方法將持續得到優化。通過對標成果的積累，可以整合性能對標數據、控制策略分析成果以及測試數據，利用數智化手段構建性能數據庫。設計師可以實時查看不同工況下關鍵總成系統零部件的參數變化，支撐產品開發項目設計方案優化和決策，推動性能對標成果在新能源產品開發當中的作用發揮，進一步提升產品性能和市場競爭力。

參 考 文 獻

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（責任編輯 梵玲）