新能源商用車駕駛模式的控制研究

張曉　楊凌云　楊志超　張妮

【摘? 要】為滿足市場新能源商用車動力性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性的需求，保證整車在不同載荷和路況的運(yùn)行情況及駕駛感受能夠得到市場客戶的認(rèn)可，研究整車開發(fā)駕駛模式切換功能、駕駛模式切換條件及控制方法，提升整車產(chǎn)品市場認(rèn)可度和競爭力。

【關(guān)鍵詞】新能源商用車；駕駛模式；動力性；經(jīng)濟(jì)性；舒適性

中圖分類號：U469.72? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號：1003-8639（ 2023 ）06-0040-03

Research on Driving Mode Control of New Energy Commercial Vehicles

ZHANG Xiao，YANG Ling-yun，YANG Zhi-chao，ZHANG Ni

（Dayun Automobile Co.，Ltd.，Yuncheng 044000，China）

【Abstract】In order to meet the needs of the dynamic property，economy and comfort of new energy commercial vehicles in the market，and to ensure that the operation and driving experience of the vehicle under different loads and road conditions can be recognized by market customers，the driving mode switching function is developed，and the driving mode switching conditions and control methods is studied to improve the market recognition and competitiveness of the product.

【Key words】new energy commercial vehicle；driving mode；dynamic property；cconomy；comfort

一般駕駛市場上較高端的乘用車駕駛員能夠根據(jù)車輛的行駛路況調(diào)整車輛動力輸出，進(jìn)而選擇合適的動力性和舒適性的駕駛模式。那么，新能源商用車在保證整車動力需求的情況下，怎么滿足駕駛員在不同載重及工況下的經(jīng)濟(jì)性和舒適性需求呢？這是本文要研究的方向。

1? 新能源商用車的應(yīng)用場景

近幾年在國家對新能源汽車的大力支持和推廣下，新能源商用車市場需求也逐步增長起來，由于受自身續(xù)駛里程及充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不完善的影響，新能源商用車還無法滿足干線物流的應(yīng)用場景需求，但憑借既環(huán)保又節(jié)能的優(yōu)勢，短途運(yùn)輸場景（如礦區(qū)、鋼廠、物流園區(qū)貨物倒轉(zhuǎn)）深受市場客戶的青睞。

短途場景中多為倒轉(zhuǎn)運(yùn)輸，整車“空去滿回”或“滿去空回”，在封閉的廠區(qū)、礦區(qū)內(nèi)還可能出現(xiàn)超載的現(xiàn)象。

2? 駕駛模式簡介

隨著新能源商用車市場需求量急劇上升，行業(yè)競爭也隨之激烈，要使產(chǎn)品在激烈的競爭中脫穎而出，必須從客戶核心需求出發(fā)來提升產(chǎn)品，在保證整車動力的前提下，提高駕駛舒適性，降低行駛能耗，節(jié)約客戶的運(yùn)營成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。結(jié)合整車運(yùn)行的不同工況和負(fù)載，在新能源商用車上實現(xiàn)駕駛模式切換功能，保證整車的動力性，優(yōu)化整車能耗，提升駕駛舒適性。

整車駕駛模式分為：ECO、NORMAL、SPORT這3種模式。其中，EOC為經(jīng)濟(jì)模式，一般適用于整車空載或整備質(zhì)量較輕，工況平坦，不需要較大的動力輸出；NORMAL為普通模式，一般適用于整車標(biāo)載，工況平坦，動力需求在電機(jī)的額定功率附近；SPORT為動力模式。駕駛員根據(jù)整車運(yùn)行工況，選擇不同的駕駛模式，不同的駕駛模式下，相同的油門踏板開度對應(yīng)的電機(jī)輸出扭矩不同。

3? 駕駛模式控制方案

3.1? 整車控制需求

保證整車動力性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性是駕駛模式控制的關(guān)鍵，所以在各駕駛模式下，動力系統(tǒng)的動力輸出需滿足當(dāng)前載荷的需求。扭矩輸出時，需進(jìn)行精確的濾波和平滑處理，模式切換過程中，當(dāng)前扭矩輸出不會存在波動的現(xiàn)象，且在動力電池當(dāng)前電量不足的情況下，要進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整駕駛模式的切換，不能影響車輛的正常運(yùn)營。整車控制需求闡述如下。

1）不同運(yùn)行工況下，對應(yīng)不同的需求驅(qū)動扭矩，需保證整車動力，提升用戶的駕駛體驗。

2）需減少軟件處理過程中的數(shù)據(jù)查詢，提高運(yùn)算速率，并保證扭矩輸出的平滑性。

3）防止數(shù)據(jù)輸出發(fā)生突變，解決在不同模式切換過程中的扭矩突變問題，保證扭矩輸出平穩(wěn)。

4）結(jié)合動力電池剩余電量，適應(yīng)性調(diào)整最大輸出的驅(qū)動扭矩，保證整車的經(jīng)濟(jì)性。

3.2? 控制架構(gòu)

整車控制器VCU的駕駛模式識別模塊采集KEY信號識別車輛當(dāng)前的點(diǎn)火狀態(tài)、駕駛模式切換開關(guān)輸入駕駛模式請求信息、動力電池的BMS發(fā)送的當(dāng)前SOC值，最終確定當(dāng)前的駕駛模式，并輸出相應(yīng)的驅(qū)動扭矩給電機(jī)控制器MCU，組合儀表IC進(jìn)行駕駛模式顯示。駕駛模式識別功能框圖見圖1。

3.3? 控制方案

3.3.1? 駕駛模式切換策略

設(shè)定整車初始狀態(tài)默認(rèn)為NORMAL模式，整車處于電源ON模式。

1）NORMAL模式至ECO模式的轉(zhuǎn)換條件為：ECO按鍵被按下或電池SOC電量≤某一定值（一般為18%～20%）。

2）ECO模式至NORMAL模式的轉(zhuǎn)換：①當(dāng)電池SOC電量≤某一定值（一般為18%～20%）進(jìn)入ECO模式；②當(dāng)電池SOC電量≥某一定值（21%～25%）時，恢復(fù)到NORMAL模式；③ NORMAL按鍵被按下，會變成NORMAL模式。

3）NORMAL模式至SPORT模式的轉(zhuǎn)換：SPORT按鍵被按下；SPORT模式至NORMAL模式的轉(zhuǎn)換：NORMAL按鍵被按下。

4）SPORT模式至ECO模式的轉(zhuǎn)換：ECO按鍵被按下或SOC≤某一定值。而ECO模式至SPORT模式的轉(zhuǎn)換：①當(dāng)SOC≤某一定值進(jìn)入ECO模式，當(dāng)SOC≥某一定值時，重新恢復(fù)到SPORT模式；②SPORT按鍵被按下，則變成SPORT模式。

駕駛模式切換邏輯圖見圖2。

3.3.2? 駕駛模式切換驅(qū)動控制

在實施方式中，設(shè)定加速踏板開度百分比（用x表示）與驅(qū)動力矩系數(shù)百分比（用y表示）之間的關(guān)系可通過如下函數(shù)來表示：①ECO模式一般選用y=ax²；②NORMAL模式一般選用y=ax；③SPORT模式一般選用y=log10（ax）。

說明：式中的系數(shù)a基準(zhǔn)值為1，a的取值越大，曲線斜率越大，具體取值需根據(jù)實際標(biāo)定的路況進(jìn)行調(diào)整，最大取值不超過3。

1）在實施方式中 ECO模式下，采用單獨(dú)的加速踏板MAP。濾波算法：

2）在本實施方式NORMAL模式下，采用單獨(dú)的油門踏板MAP。濾波算法同公式（1）。

駕駛模式切換開關(guān)未按下，VCU默認(rèn)駕駛模式狀態(tài)為NORMAL。NORMAL模式下驅(qū)動力矩系數(shù)MAP見電動輕卡NORMAL模式驅(qū)動系數(shù)表（表3）和電動重卡NORMAL模式驅(qū)動系數(shù)表（表4）。

3）在本實施方式中SPORT模式下，采用單獨(dú)的油門踏板MAP。濾波算法同公式（1）。SPORT模式力矩系數(shù)MAP見電動輕卡SPORT模式驅(qū)動系數(shù)表（表5）和電動重卡SPORT模式驅(qū)動系數(shù)表（表6）。

以上方案中，在不同駕駛模式下的驅(qū)動系數(shù)表中未體現(xiàn)的區(qū)間采用線性差值法進(jìn)行計算。

4? 結(jié)束語

動力性、經(jīng)濟(jì)性是整車的重要指標(biāo)，只有不斷創(chuàng)新、優(yōu)化每種駕駛模式的算法、技術(shù)參數(shù)和切換邏輯，才能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。經(jīng)過不斷試驗驗證，最終形成了駕駛模式劃分及具體切換邏輯，具備以下優(yōu)勢。

1）根據(jù)不同的行駛路況合理選擇相應(yīng)的駕駛模式，提升舒適的駕駛感受。

2）駕駛模式的切換充分考慮動力電池電量，實現(xiàn)最大化的環(huán)保節(jié)能。

3）體現(xiàn)駕駛模式記憶功能，能夠存儲駕駛員下電前最后一次使用的駕駛模式。

4）不同駕駛模式擁有不同的驅(qū)動力矩系數(shù)MAP，未覆蓋的參數(shù)范圍采用線性差值計算，減少控制器處理的負(fù)擔(dān)，提升運(yùn)算速率，使數(shù)據(jù)采集既高效又平順。

5）不同駕駛模式下結(jié)合特定的扭矩輸出濾波時間和濾波算法，在扭矩輸出控制時，進(jìn)行濾波控制和平滑控制，提升駕乘的舒適感，亦能保證傳動系統(tǒng)的壽命。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳清泉，孫逢春，祝嘉光. 現(xiàn)代電動汽車技術(shù)[M]. 北京：北京理工大學(xué)出版社，2002.

[2] 徐國凱，趙秀春，蘇航. 電動汽車的驅(qū)動與控制[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2010.

[3] 中國汽車工程學(xué)會. 節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2020.

[4] GB/T 38146.2—2019，中國汽車行駛工況 第2部分：重型商用車輛[S].

（編輯? 凌? 波）