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(guó)工況復(fù)雜，用戶對(duì)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(yàn)證各種極限的工況，本文通過(guò)對(duì)用戶的使用情境思考以及常見(jiàn)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(mén)加速;車身穩(wěn)定系統(tǒng)

1 引言

新能源汽車控制通過(guò)獲取油門(mén)踏板開(kāi)度、剎車、轉(zhuǎn)向等信號(hào)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(jī)控制器、VSA、EPS等控制電機(jī)、電池高壓輸出，見(jiàn)圖1。

駕駛行為的發(fā)生是一個(gè)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(gè)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(duì)于新能源汽車常見(jiàn)的駕駛操作動(dòng)作有以下幾種：方向盤(pán)操作、加速踏板操作、方向盤(pán)操作動(dòng)作頻率、制動(dòng)踏板操作、換擋操作[1]，本文重點(diǎn)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(cè)試”是國(guó)際上衡量車輛主動(dòng)安全性的重要標(biāo)準(zhǔn)，一般指測(cè)試車輛以不低于60公里每小時(shí)的速度連續(xù)通過(guò)一段S形路線使汽車處于失控臨界狀態(tài)的試驗(yàn)車中，麋鹿試驗(yàn)雖然主要是針對(duì)汽車的轉(zhuǎn)向、懸掛系統(tǒng)以及輪胎等整個(gè)底盤(pán)系統(tǒng)做的試驗(yàn)，該輸入同樣會(huì)影響到VCU和電機(jī)的作動(dòng)。通過(guò)設(shè)置不同的樁距及轉(zhuǎn)彎路徑，以最大的安全車速通過(guò)各路面，以反映當(dāng)前的駕駛過(guò)程中是否出現(xiàn)車輛的故障。不同的樁距，方向盤(pán)操作的頻率不一樣，EPS輸入給VCU的控制也會(huì)不一樣，見(jiàn)圖3。

3 制動(dòng)和加速

新能源汽車相比傳動(dòng)汽車在制動(dòng)上增加了能量回收功能。電動(dòng)汽車制動(dòng)有時(shí)緩慢，有時(shí)很突然，使得儲(chǔ)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(guò)程中需要時(shí)間，不是隨意的，否則對(duì)鋰電池會(huì)有傷害，因此，不斷的制動(dòng)和加速過(guò)程中切換對(duì)電池的考驗(yàn)很大。在加速到制動(dòng)的反轉(zhuǎn)過(guò)程中，電機(jī)控制通過(guò)改變IGBT的開(kāi)關(guān)作動(dòng)來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)的，在不斷的制動(dòng)和反轉(zhuǎn)過(guò)程中對(duì)電機(jī)控制系統(tǒng)的要求也是較高的，而且在制動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的電流容易給電機(jī)造成信號(hào)干擾。實(shí)際用戶在使用制動(dòng)和加速的過(guò)程中有如下幾種特殊場(chǎng)景：擁堵工況不斷切換加速踏板和剎車、緊急制動(dòng)（ABS作動(dòng)）、全油門(mén)加速。結(jié)合電機(jī)、電池的工作原理，設(shè)計(jì)了圖4的檢證工況，該工況結(jié)合了擁堵、全油門(mén)加速、緊急制動(dòng)、大功率輸入輸出。

另外，在長(zhǎng)上坡的過(guò)程中，持續(xù)大功率輸出會(huì)對(duì)電機(jī)和電池產(chǎn)生大量的熱引起系統(tǒng)過(guò)溫。通過(guò)剎車和加速踏板的配合，模擬在極大阻力的情況下，全油門(mén)保持速度在20～30km/h前進(jìn)，電機(jī)系統(tǒng)按每秒1℃的速度不斷上升，很快達(dá)到了溫度極限，并正常出現(xiàn)了電機(jī)過(guò)溫報(bào)警，見(jiàn)圖5。

4 不同路面的影響

車輛正常的行駛過(guò)程中，由整車控制器根據(jù)油門(mén)開(kāi)度實(shí)時(shí)向電機(jī)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(shí)，電機(jī)輸出扭矩響應(yīng)車身穩(wěn)定系統(tǒng)的扭矩請(qǐng)求，因此在車身穩(wěn)定系統(tǒng)的激活和退出的過(guò)程中涉及非常復(fù)雜的扭矩切換及協(xié)同控制。對(duì)于顛簸路面選取了減速帶路況，通過(guò)不同的減速帶高度、距離組合設(shè)計(jì)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(guò)市場(chǎng)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(guò)的車速不同，其車身振動(dòng)也會(huì)有差別，見(jiàn)圖6/7[2]。從圖可看出，在20km/h通過(guò)減速帶時(shí)，產(chǎn)生的振動(dòng)綜合來(lái)看較大。因此我們?cè)O(shè)定以20km/h的車速通過(guò)減速帶作為檢證條件之一，見(jiàn)圖8，同時(shí)也設(shè)定了不同減速帶組合，見(jiàn)表2。

低摩擦路面也有很多種，試驗(yàn)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(dòng)、全油門(mén)加速、突然加速，如表3。通過(guò)改善電機(jī)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(dòng)，各系統(tǒng)的作動(dòng)根據(jù)不同的駕駛行為和路面其表現(xiàn)均不一樣，因此實(shí)車檢證過(guò)程中需全面考慮各種因素。

參考文獻(xiàn)：

[1]周易，基于操縱意圖識(shí)別的新能源汽車經(jīng)濟(jì)性控制策略的研究[D]，合肥工業(yè)大學(xué)，2016-03.

[2]閔強(qiáng)，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.