吳文文，陳 帥

插電式混合動力汽車駕駛性主觀評價方法

吳文文，陳 帥

（中汽研汽車檢驗中心（天津）有限公司，天津 300300）

隨著全球碳中和的推進，插電式混合動力汽車逐漸成為新能源汽車市場的重要增長點，短途用電、長途用油，從而在無需續(xù)航焦慮的前提下，具備大幅降低化石能源消耗的優(yōu)勢。文章通過分析插電式混合動力汽車的技術(shù)架構(gòu)和技術(shù)特點，從消費者日常使用的角度出發(fā)，研究插電式混合動力車型動力駕駛性的主觀評價方法，為插電式混合動力車型評價提供一種新的測試思路。

插電式混合動力汽車；主觀評價方法；動力駕駛性

作為當(dāng)今新能源汽車重要的組成部分，插電式混合動力汽車（Plug-in Hybrid Electric Vehicles, PHEV）成為電氣化時代汽車銷量的重要增長點。插電式混合動力車能夠讓消費者在日常出行頻率較高的短途行駛中擺脫化石能源的束縛，實現(xiàn)零油耗，從而在無懼長途駕駛和計劃外駕駛的前提之下，也能大幅降低日常用車成本和化石能源消耗量。憑借著出色的環(huán)境適應(yīng)性能力，插電式混合動力車可以在極寒、極熱、高原等惡劣環(huán)境中依舊表現(xiàn)出色，是目前泛用性最廣的新能源汽車。隨著新能源牌照不限行、免搖號、免購置稅和車船稅的優(yōu)勢，銷量持續(xù)走高，成為各大制造商新車型研發(fā)的重點。

鑒于插電式混合動力車型在市場上豐富度的逐漸提高，面對創(chuàng)新性高、技術(shù)路線豐富的插電式混合動力車型，消費者自身評價其動力駕駛性的門檻也逐步提高，因此，從消費者日常使用角度出發(fā)，搭建便于消費者理解的主觀評價體系十分必要[1]。該體系可以直觀、便利地評價不同車型的插電式混合動力的系統(tǒng)動力駕駛性優(yōu)劣，也可以作為客觀測試的補充，完善插電式混合動力車型動力駕駛性的評價體系，同時也為車企和相關(guān)科研機構(gòu)在插電式混合動力車型評價方面提供一種新的參考方法。

1 技術(shù)分析

1.1 功率分流式混合動力系統(tǒng)

功率分流式插電式混合動力系統(tǒng)通常由兩臺驅(qū)動發(fā)電一體式電動機（Motor Generator, MG）、一臺內(nèi)燃機及若干行星齒輪組構(gòu)成[2]。目前較為常見的是應(yīng)用于豐田RAV4、威蘭達PHEV版的雙擎E+和應(yīng)用于別克微藍6的eMotion智能電驅(qū)科技，其基礎(chǔ)工作原理是在由行星齒輪組組成的動力分流裝置中，將來自MG和內(nèi)燃機的動力按需求進行耦合，從而讓內(nèi)燃機和MG都能在自身最佳效率區(qū)間運行并將動力輸出至車輪。豐田雙擎E+工作原理如圖1 所示。

1.2 串并聯(lián)混合動力系統(tǒng)

串并聯(lián)是目前較為流行的插電式混合動力汽車車形式[3]，包括本田i-MMD（e:PHEV）、比亞迪DM-i等，其基礎(chǔ)工作原理是在中低速變工況下采用串聯(lián)模式，充分發(fā)揮動力電池削峰填谷的作用，從而讓內(nèi)燃機工作工況與車輛運行狀態(tài)大幅度解耦，提高內(nèi)燃機在高效區(qū)間工作的時間。當(dāng)車輛進入中高速穩(wěn)態(tài)工況時，系統(tǒng)將發(fā)動機與車輛直連，從而提高傳動效率，電動機作為內(nèi)燃機的輔助提供正負功率調(diào)節(jié)，可參考比亞迪DM-i結(jié)構(gòu)，如圖2 所示。

圖2 比亞迪DM-i結(jié)構(gòu)圖

注：EHS：電混系統(tǒng)（Electric Hybrid System）。

1.3 并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)

并聯(lián)式混合動力曾經(jīng)一度占據(jù)插電式混合動力汽車的較大市場，但是隨著技術(shù)革新，目前已經(jīng)不作為主流的插電式混合動力形式存在于市場[4-5]?，F(xiàn)在在售代表有大眾GTE系列及長安智電iDD等，其工作原理如圖3所示。長安智電iDD將MG放置于發(fā)動機與變速箱之間，并設(shè)計離合器控制MG與發(fā)動機的斷開與連接。當(dāng)處于電動模式（Electric Vehicle, EV）時，電動機可以通過變速箱直接傳遞動力；當(dāng)進入混合動力模式時，電機會根據(jù)需求工作于驅(qū)動和發(fā)電狀態(tài)。

圖3 長安智電iDD工作原理

2 評價體系構(gòu)建

插電式混合動力車型動力駕駛性主觀評價是指經(jīng)過特定培訓(xùn)，并具備豐富插電式混合動力系統(tǒng)測試經(jīng)驗的評價人員依據(jù)評價標準，在典型的測試場景中利用身體感官評估自動駕駛系統(tǒng)的總體性能表現(xiàn)，并將評價結(jié)果進行分析描述，快速地感知插電式混合動力車型動力駕駛性的性能水平[6-7]。

2.1 評分依據(jù)

為了使主觀評價數(shù)據(jù)能夠體現(xiàn)車輛性能之間的細微差距，采用常用的十分制評價，以0.25分作為最小分度值，即把1分為0、0.25、0.5、0.75四個分數(shù)擋，評分依據(jù)如表1所示。

表1 主觀評價評分依據(jù)

分數(shù)評價類別評價者缺陷 1極差不可接受所有用戶抱怨功能喪失 2差不可接受所有用戶抱怨嚴重缺陷 3較差不可接受所有用戶抱怨有缺陷 4稍差不可接受普通用戶抱怨需要改進 5勉強接受有條件接受普通用戶抱怨較多 6接受可接受挑剔用戶抱怨少 7較好可接受挑剔用戶抱怨很少 8好可接受評價師抱怨極少 9很好可接受評價師抱怨幾乎感覺不到 10完美可接受沒有抱怨感覺不到

2.2 評分條件

1.人員條件

熟知主流插電式混合動力車型混合動力系統(tǒng)的工作原理及使用方法，具有豐富的動力駕駛性道路試驗經(jīng)驗，且掌握測試數(shù)據(jù)的工程師。

2.車輛條件

車輛需具備良好的動態(tài)性能，發(fā)動機、底盤、車身以及電器與電子設(shè)備系統(tǒng)無故障。車輛系統(tǒng)及地圖更新至最新版本，輪胎氣壓按照車輛制造廠的規(guī)定進行調(diào)整，同時輪胎花紋深度應(yīng)不少于初始花紋深度的70%，且胎面良好。

3.場地及天氣條件

主觀動態(tài)評價要求的道路為清潔、干燥的瀝青或相類似的路面；路面特征包含有常見坡度的上下坡、城市紅綠燈路段、城市快速路路段、市郊路段及高速路段等。天氣條件為晴天或陰天，且平均風(fēng)速應(yīng)低于5 m/s。

2.3 評價場景

2.3.1能量流顯示

良好的能量流提示可以讓駕駛員充分地了解車輛混合動力系統(tǒng)的工作原理和工作方式，從而可以選擇與之匹配的駕駛模式。評價車型的儀表顯示具備清晰易懂的標識，能夠提示駕駛員目前車輛的運行模式，讓其了解當(dāng)前車輛的能力管理模式，如圖4所示。

圖4 評價車型儀表顯示

功率表可以讓駕駛員簡單易懂地了解如何駕駛才能讓車輛運行處于經(jīng)濟模式，經(jīng)濟駕駛模式（Ecology Conservation Optimization, ECO）評分可以幫助駕駛員了解駕駛過程中需要改進的部分，通過改進駕駛方法來提高燃油效率，如圖5、圖6所示。

圖5 某車型的功率顯示

圖6 某車型的ECO顯示

總而言之，評價內(nèi)容為該評價車型是否具備清晰易懂的顯示來提示駕駛員；車輛當(dāng)前工作的模式是否處于高效運行模式；是否能通過儀表的指引來引導(dǎo)駕駛員將車輛駕駛至ECO模式；是否具備駕駛評分及駕駛建議等功能。

2.3.2續(xù)航顯示

評價系統(tǒng)是否具有清晰的EV續(xù)航和混合動力汽車（Hybrid Electric Vehicle, HEV）續(xù)航顯示，來幫助駕駛員預(yù)判并選擇適當(dāng)?shù)鸟{駛模式，具體分析如下。

1）系統(tǒng)運行工況設(shè)置（多模式調(diào)節(jié)）：除傳統(tǒng)的駕駛模式外，評價車型模式調(diào)節(jié)的方式包括HEV模式、EV模式、充電模式、自動模式和電量保持模式等，如圖7所示。工程師對各個模式進行充分的試駕及了解，并從中選擇較為常用的模式，參與后續(xù)的動力駕駛性評價。

圖7 車輛駕駛模式

2）動力電池的溫控管理：動力電池性能會顯著影響車輛的動力駕駛性，因此，動力電池的溫控管理也是動力駕駛性重要的組成部分。該部分主要評價車型是否具備電池溫控功能及電池溫控功能的開啟方式，如圖8所示。

圖8 電池溫控設(shè)置

2.3.3EV模式

1）最高車速：EV模式下的最高車速代表插電式混合動力車型EV模式覆蓋駕駛工況的全面性，主要評價車型在EV模式（或默認模式下）純電驅(qū)動行駛的最高車速是否能滿足絕大多數(shù)情況下的駕駛需求。

2）加速性能：EV模式評價包括滿電狀態(tài)和低電量狀態(tài)，其主要評價工況：全油門0～100 km/h加速、全油門80～120 km/h加速、中油門0～60 km/h加速、中油門60～80 km/h加速等，同時評價車型的加速踏板響應(yīng)速度、起步?jīng)_擊和動力系統(tǒng)沖擊。

2.3.4HEV模式

HEV模式評價包括滿電模式和最低電量平衡點模式，其適用于部分車型的電量保持模式、自動模式、運動模式和AUTO EV/HEV模式。HEV模式主要評價工況：全油門0～100 km/h加速、全油門80～120 km/h加速、中油門0～60 km/h加速、中油門60～80 km/h加速等，同時評價車型的加速踏板響應(yīng)速度、起步?jīng)_擊和動力系統(tǒng)沖擊。

2.3.5D擋滑行模式

1）普通模式：評價車型在普通模式或低能量回收模式下減速的平順性。一般常見混合動力汽車在普通模式下，通常會將D擋滑行標定為接近于傳統(tǒng)汽油車的駕駛感覺，以便于不同駕駛員適應(yīng)。因此，根據(jù)此設(shè)計特點，一般評價滑行狀態(tài)下的減速度以輕回收為宜，同時評價減速度的增益是否平順和及時，要求不突兀且松開油門即可進入滑行模式。

2）高能量回收模式：評價車型在可調(diào)整的高能量回收模式、運動模式、節(jié)能模式、S擋或B擋等，能使車輛進入高能量回收模式滑行狀態(tài)，評價減速度大小是否適宜、減速度的增益是否平順和及時、高能量回收中減速度隨油門踏板釋放增益的線性度，以及減速度隨車速變化的線性度。

若車型存在能力回收等級可調(diào)的模式，需評價不同能量回收等級的減速度和梯度合理性。

3 實車驗證

3.1 車輛混合動力系統(tǒng)

本研究選取兩臺對比車輛，以4個工作模式作為示例，相關(guān)信息如表2所示。

表2 車輛信息

車型混合動力系統(tǒng)類型測試模式 1#功率分流式HEV模式、EV模式 2#串并聯(lián)式EV模式、HEV模式（低電量）

3.2 人機交互評價結(jié)果

在系統(tǒng)運行狀態(tài)顯示評價項目中，兩臺對比車輛都具備較為清晰的能量流顯示，其中相比2#車型，1#車型的能量流顯示更加易懂且具備美感的界面（User Interface, UI）設(shè)計；具備機械指針式功率表，可以較為清晰地提示駕駛員，車輛在不同模式下啟動引擎的時機和能量回收力度；具備ECO引導(dǎo)功能及駕駛員評分功能；除常見的經(jīng)濟、普通及運動模式外，插電式混動系統(tǒng)還具備自動HV/EV模式、EV模式、HEV模式及充電模式，讓不同類型的駕駛員都能選擇適合自己的駕駛模式。

2#車型除功率表外有詳細的數(shù)字正負功率數(shù)據(jù)顯示，可以告知駕駛員詳細的車輛運行狀態(tài)，但缺乏提示車輛運行狀態(tài)的刻度，且不具備ECO引導(dǎo)功能及駕駛員評分功能。

兩款車型都具備清晰且詳細的EV和HEV續(xù)航里程顯示。在系統(tǒng)運行管理評價中，同樣具備經(jīng)濟、普通及運動模式，插電式混動系統(tǒng)具備EV/HEV模式，以及大范圍角度可調(diào)節(jié)的電量保持模式。兩款車型均具備自動電池溫控系統(tǒng)，對比車輛的人機交互主觀評價結(jié)果如表3所示。

表3 人機交互主觀評價數(shù)據(jù)

評測項目分數(shù) 1#車型2#車型 系統(tǒng)運行狀態(tài)顯示能量流顯示7.507.25 功率表、ECO引導(dǎo)及評分8.007.25 續(xù)航顯示7.507.50 系統(tǒng)運行工況設(shè)置7.757.50 電池管理7.507.50

3.3 不同模式下的動力駕駛性評價結(jié)果

不同應(yīng)用場景對不同的駕駛模式提出了不同的要求，研究選取了常見駕駛模式和駕駛場景下的典型應(yīng)用工況，對比兩臺車輛在不同駕駛模式下，混動動力總成的動力駕駛性。動力駕駛性主觀評價結(jié)果如表4所示。

表4 不同場景下預(yù)警時刻主觀評價數(shù)據(jù)

項目指標分數(shù) 1#車型高電量2#車型高電量1#車型低電量2#車型低電量 EV模式最高車速8.007.758.006.00 全油門加速7.257.007.256.75 中油門加速7.507.507.507.25 HEV或其他模式全油門加速8.007.257.757.00 中油門加速8.007.507.757.00 D擋滑行普通模式7.757.757.757.75 高能量回收模式7.507.507.507.50

由結(jié)果可見，EV模式評價中，1#車型最高車速并未受到電池電量的影響，可以滿足用戶在高速及市區(qū)路況的全部需求，2#車型在高電量時基本可以滿足用戶絕大多數(shù)需求，但當(dāng)電量降低后，EV模式下最高車速受到了一定限制，只能滿足城市路況的需求。當(dāng)駕駛員需要更高車速時只能被迫開啟HEV模式。在全油門加速中，1#車型在EV模式下可以獲得令人滿意的動力，2#車型在高電量時表現(xiàn)不錯，當(dāng)電量降低后動力性雖略有下降，但仍能滿足一般用戶的需求；在中油門加速中，1#車型憑借電動機低速扭矩的優(yōu)勢，在低電量及高電量的情況下，均可以提供較為充沛的動力，同樣地2#車型在中油門加速中表現(xiàn)出色，即使在低電量下，依舊能提供令人滿意的加速性能。在各種電量及工況下，兩款車型均可提供平順及時的駕駛感受。

在HEV模式評價中，1#車型在全油門和中油門加速中均表現(xiàn)非常出色，當(dāng)電量降低后，依舊能提供充沛的加速性能；當(dāng)電量較高時，2#車型在全油門加速中表現(xiàn)較好，在中油門加速中表現(xiàn)出色，但當(dāng)電量降低后，加速性能均有所下降，但總體上仍能讓用戶體驗到不錯的加速性能。在各種電量及工況下，1#車型均可提供平順及時的駕駛感受，在發(fā)動機啟動瞬間不會存在令人察覺到?jīng)_擊，2#車型在高電量下表現(xiàn)出色，但在電量降低后，加速性能相對高電量時有所減慢，不過總體上依舊保持在較好水平。

在D擋滑行評價中，兩臺車型在普通模式和高能量回收模式中均能提供較為線性的減速度，獲得出色的評價。

4 結(jié)束語

通過分析目前市場上插電式混合動力系統(tǒng)技術(shù)特點，首先考慮對插電式混合動力系統(tǒng)的人機交互進行評價，通過前期研究及數(shù)據(jù)積累，總結(jié)出市區(qū)、市郊、城市快速及高速工況上的典型場景，并將典型場景進行總結(jié)。結(jié)合插電式混合動力系統(tǒng)的技術(shù)特點總結(jié)出在EV模式、HEV模式和D擋滑行下精選的試驗場景進行實車評價，通過兩個部分的結(jié)合構(gòu)建了較為完善的插電式混合動力車型動力駕駛性主觀評價體系。

通過對評價結(jié)果進行分析，試驗方案對于市場上主流車型具有較強的分辨性，不同設(shè)計思路的車型在評價中也會得出不同的結(jié)果。經(jīng)過多款車型實車評價后，結(jié)果證明，該體系具備較強的可執(zhí)行性和泛用性，可以從主觀層面對車輛的插電式混合動力系統(tǒng)進行全面有效且迅速的主觀評價。

[1] 羅明友.并聯(lián)式混合動力轎車動力傳動系統(tǒng)駕駛性主觀評價方法研究[D].長春:吉林大學(xué),2015.

[2] 閆斌.插電式混合動力車輛動力品質(zhì)和燃油經(jīng)濟性控制策略研究[D].上海:上海交通大學(xué),2017.

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[4] 姜加龍.插電式同軸并聯(lián)混合動力系統(tǒng)匹配仿真研究[D].秦皇島:燕山大學(xué),2014.

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Subjective Evaluation Methods of Driving Performance for Plug-in Hybrid Electric Vehicles

WU Wenwen, CHEN Shuai

( CATARC Automotive Test Center (Tianjin) Company Limited, Tianjin 300300, China )

With the promotion of global carbon neutrality, plug-in hybrid electric vehicles have gradually become an important growth point in the new energy vehicle market. Plug-in hybrid electric vehicles have the advantages of short distance electricity and long distance fuel consumption, thus significantly reducing the fossil energy consumption without the anxiety of endurance. By analyzing the technical architecture and technical characteristics of plug-in hybrid electric vehicles, this paper studies the subjective evaluation method of driving performance of plug-in hybrid electric vehicles from the perspective of daily use of consumers, and provides a new test idea for the evaluation of plug-in hybrid electric vehicles.

Plug-in hybrid electric vehicles; Subjective evaluation methods; Power driving performance

U471

A

1671-7988(2023)19-127-06

10.16638/j.cnki.1671-7988.2023.019.025

吳文文（1990－），男，工程師，研究方向為整車性能測試及主觀評價，E-mail:15022741098@163.com。