摘 要：目前絕大多數(shù)電動汽車配置單檔減速器，不存在換擋延遲、頓挫等影響加速性能的因素，故相比傳統(tǒng)燃油車有了天然的優(yōu)勢。但由于電機(jī)建扭快并具有能量回收特性等因素，電動汽車的加速調(diào)校仍需要花費(fèi)大量精力。目前整車加速性能的開發(fā)驗(yàn)收主要依靠主觀評價(jià)，但主觀評價(jià)的結(jié)果與工程師的經(jīng)驗(yàn)有關(guān)，而且常發(fā)生工程師與最終驗(yàn)收人的評價(jià)結(jié)果不一致的情況。本文從整車開發(fā)的角度出發(fā)，對電動汽車加速性能相關(guān)工況進(jìn)行客觀測試后進(jìn)行直觀的分析，為整車開發(fā)提供了明確的方向和數(shù)據(jù)支撐。

關(guān)鍵詞：加速性能；純電動汽車；客觀測試；試驗(yàn)研究

中圖分類號： U469.7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1005-2550（2024）04-0068-06

Development and Experimental Research on Acceleration Performance of Pure Electric Vehicles

CUI Jun-jie， XIE Yun-qing， HAN Zhi-qi， Min Lang， LIU Quan

（ Wuhan Da’an Technology Co.，Ltd， Wuhan 430051， China）

Abstract： Currently，the vast majority of electric vehicles are equipped with single speed reducers， and there are no factors that affect driving quality such as gear shifting delay and jerking， so they have natural advantages compared to traditional fuel vehicles. However， due to factors such as fast motor torque and energy recovery characteristics， tuning the driving quality of electric vehicles still requires a lot of effort. At present， the development and acceptance of vehicle driving quality mainly rely on subjective evaluation， but the results of subjective evaluation are related to the experience of engineers， and there is often inconsistency between the evaluation results of engineers and the final acceptance person. Starting from the perspective of vehicle development， this article objectively tests the driving quality related working conditions of electric vehicles and conducts intuitive analysis， providing clear direction and data suppjen5Xmm+2SIM/YayOO14HQ==ort for vehicle development.

Key Words： Acceleration Performance; BEV; Objective Testing; Experimental Research

汽車加速性能是衡量整車開發(fā)效果的一項(xiàng)重要指標(biāo)，其主要體現(xiàn)車輛縱向行駛方向上相關(guān)的動態(tài)駕駛體驗(yàn)，包含從起步、加速、勻速行駛到減速階段的所有駕駛歷程中，駕駛員能感受到的加速度變化、加速踏板輸入變化以及由此帶來的各種沖擊、頓挫、延遲、與駕駛意圖不符等各種現(xiàn)象[1]。車輛加速性能的開發(fā)需要結(jié)合駕駛員駕駛行為分析其具體需求，結(jié)合客觀評價(jià)的指標(biāo)和控制策略進(jìn)行適應(yīng)性設(shè)計(jì)，最終達(dá)到性能開發(fā)目標(biāo)。

1 加速性能客觀測試的主要內(nèi)容

純電汽車加速性能客觀測試工況主要包含起步、蠕行、加速、穩(wěn)速、帶檔滑行等，主要目的是為了測試車輛的響應(yīng)、加（減）速度、沖擊度、穩(wěn)態(tài)車速油門等，并最終形成加速響應(yīng)曲面，定義車輛的駕駛風(fēng)格，量化設(shè)計(jì)開發(fā)目標(biāo)。

目前整車加速性能評價(jià)方法主要以主觀評價(jià)為主，主觀評價(jià)簡單直接、費(fèi)用少、周期短，但主觀評價(jià)的結(jié)果與工程師的經(jīng)驗(yàn)有關(guān)，而且常發(fā)生工程師與最終驗(yàn)收人的評價(jià)結(jié)果不一致的情況。而客觀測試作為主觀評價(jià)的補(bǔ)充，建立標(biāo)準(zhǔn)合理的測試方法有利于將主觀評價(jià)結(jié)果量化，本文針對各個實(shí)際工況進(jìn)行測試并參考性能開發(fā)目標(biāo)，形成一套客觀合理的評價(jià)方法，為整車性能開發(fā)提供數(shù)據(jù)支撐。

1.1 目標(biāo)信號的選取

選擇合理的測試信號是進(jìn)行有效客觀試驗(yàn)的前提，信號選取過多會提高試驗(yàn)成本，測試工作也會變得復(fù)雜。

其中，VCU信號需要用到CAN總線采集工具和相應(yīng)的DBC文件。這里油門開度信號是為了準(zhǔn)確判斷部分油門工況時(shí)的油門開度和加速響應(yīng)時(shí)間，制動踏板信號是為了準(zhǔn)確判斷蠕行工況響應(yīng)時(shí)間。

1.2 測試軟件設(shè)定

將測試設(shè)備連接完畢后，打開測試軟件，首先將波特率設(shè)定為500k，然后加載車輛DBC文件。如遇車輛無DBC狀況，可嘗試進(jìn)行信號解析，可對車輛進(jìn)行操作的同時(shí)觀察報(bào)文中響應(yīng)操作而變化的地址位，進(jìn)而解析出常用信號信息。例如通過不停踩-松剎車，同時(shí)觀察1-0切換的報(bào)文，則可判斷該地址為制動信號。DBC文件加載完成后進(jìn)入信號選擇界面，選取需要的總線信號，并記錄狀態(tài)信號對應(yīng)狀態(tài)的含義。進(jìn)入 logging試驗(yàn)記錄界面，設(shè)置數(shù)據(jù)文件以CSV格式保存，并設(shè)置采樣頻率為20Hz。

2 加速性能客觀測試

以整車開發(fā)過程中期對EP（Engineering Prototype）樣車過程驗(yàn)收為例，使用本文方法對加速性能進(jìn)行客觀測試，并與其主要競品車A進(jìn)行對標(biāo)，將加速性能差異量化并提出改善指導(dǎo)意見，使性能目標(biāo)靠近或達(dá)到A車型的水平。

2.1 試驗(yàn)車輛

本項(xiàng)目開發(fā)前期已經(jīng)定義加速性能性能的開發(fā)目標(biāo)為主要競品車A車型的駕駛風(fēng)格，并在A車型的基礎(chǔ)上適當(dāng)調(diào)整油門變化時(shí)的沖擊度，以提高舒適性。

試驗(yàn)車輛選用某在開發(fā)車型EP樣車及其主要競品車A，對各工況的不同表現(xiàn)進(jìn)行對比和分析。EP樣車下車體及三電系統(tǒng)為硬模件，接近SOP狀態(tài)，VCU數(shù)據(jù)還未凍結(jié)，整車性能良好，能夠確保試驗(yàn)安全性。

測試路面為某試驗(yàn)場性能路，直線路全長超過2.5公里，試驗(yàn)時(shí)為封場狀態(tài)，風(fēng)速為1.5m/s，溫度為18℃，能保證最終測試結(jié)果的可信度和準(zhǔn)確性。

2.2 試驗(yàn)設(shè)備

4 數(shù)采設(shè)備 量程0-250km/h

試驗(yàn)原理如圖2所示，CAN總線采集設(shè)備至少采集總線和IMU的CAN信號，根據(jù)需要可同時(shí)采集多路CAN線信號，外接IMU的CAN線需提供12V電壓，線路終端需連接120Ω電阻以屏蔽干擾信號。

2.3 客觀測試

2.3.1 蠕行工況

車輛檔位分別置于D、R下，松開制動踏板后車輛開始行駛，待車速達(dá)到最大值穩(wěn)定行駛30s后踩下制動踏板停止試驗(yàn)，評價(jià)蠕行車速（大小是否合適，是否與預(yù)期一致）、穩(wěn)定性（評價(jià)達(dá)到最大車速后是否穩(wěn)定，可通過計(jì)算20s時(shí)間內(nèi)的車速、轉(zhuǎn)速的標(biāo)準(zhǔn)方差來衡量）、起步響應(yīng)（松開制動踏板到加速度達(dá)到0.1m/s2的響應(yīng)時(shí)間）、峰值加速度等關(guān)鍵指標(biāo)。

如圖3所示，EP樣車在松開制動踏板后存在大約1.5s（競品車為0.4s）的延遲后車速才開始提升，駕駛體驗(yàn)較差；到達(dá)蠕行穩(wěn)定車速的時(shí)間大約為5s，提速較快，存在安全風(fēng)險(xiǎn)，建議通過VCU標(biāo)定，以靠近或達(dá)到競品車水準(zhǔn)。

2.3.2 定油門加速工況

車輛檔位置于D檔，松開制動踏板后快速將加速踏板踩到預(yù)設(shè)的位置，車輛從靜止?fàn)顟B(tài)加速，當(dāng)試驗(yàn)時(shí)間達(dá)到40s或車速達(dá)到140km/h時(shí)停止。由于起步加速常用油門踏板開度為0～40%[2]，所以40%以下油門設(shè)置步長為5%，40%以上油門設(shè)置步長為10%。

根據(jù)表4所列的加速踏板位置重復(fù)試驗(yàn)，切換駕駛模式后再重復(fù)進(jìn)行一次試驗(yàn)。

定油門加速工況是加速性能客觀測試的重點(diǎn)，根據(jù)表4的測試結(jié)果可以對峰值加速度、響應(yīng)時(shí)間、沖擊度等相關(guān)因素進(jìn)行分析評價(jià)，并可生成ARM曲面圖對車輛駕駛風(fēng)格進(jìn)行詮釋和定義。

1）峰值加速度及響應(yīng)性

峰值加速度是整車加速性能的重要指標(biāo)，也是普通消費(fèi)者在駕駛車輛時(shí)最直觀的感受。在整車開發(fā)階段，一般會將車輛具有的各種駕駛模式下的加速性能表現(xiàn)做出明顯的區(qū)分。如圖5所示，樣車優(yōu)化前的SPORT、NORMAL模式的峰值加速度分界不清晰，需要做出相應(yīng)調(diào)整，調(diào)整后如圖6。

2）最大沖擊度

沖擊度體現(xiàn)的是汽車加速過程中是否平順，因換擋、懸置晃動及瞬態(tài)輸出扭矩過大帶來的bump現(xiàn)象是否可以讓駕駛員接受。一般來說，最大沖擊度高于1.3g/s時(shí)，駕駛體驗(yàn)會比較差，需要調(diào)整至1.3g/s以下，如圖8所示。在數(shù)據(jù)處理時(shí)，由于低通濾波有著不失真、但會產(chǎn)生延遲的特性，所以在處理沖擊度或者峰值加速度原始數(shù)據(jù)時(shí)要使用低通濾波，可使用MATLAB軟件中FDAtool模塊自帶的濾波器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

3）加速度響應(yīng)曲線（ARM曲線）

加速響應(yīng)曲線是描述加速度-油門開度-車速關(guān)系的圖形，理想加速響應(yīng)曲線可以基本定義車輛駕駛風(fēng)格形態(tài)，實(shí)際加速度曲線與理想加速度曲線的差異可以認(rèn)為是駕駛平順性的一個評價(jià)維度[3、4]。

另外，加速性能的收斂性指標(biāo)是通過加速收斂段的加速度隨車速的降低程度來表征，一般來說，要求加速度至少要呈現(xiàn)不增加的趨勢。如圖9，優(yōu)化前加速度在5-40km/h車速段沒有表現(xiàn)出明顯的下降趨勢，故收斂性較差，會造成車輛加速感與駕駛員意圖不符的現(xiàn)象，故需要進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，調(diào)整后的效果如圖10所示。另外，處理響應(yīng)性相關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)要保證進(jìn)行濾波平滑后不產(chǎn)生延遲，建議使用小波濾波進(jìn)行處理。

2.3.3 穩(wěn)態(tài)車速工況

將變速桿置于D檔，從靜止?fàn)顟B(tài)加速到設(shè)定車速，在該車速下保持勻速行駛至少40s，記錄當(dāng)前的加速踏板行程，如表5。根據(jù)CAN總線采集的數(shù)據(jù)，處理得到如圖11試驗(yàn)結(jié)果，并對油門大?。ńㄗh120km/h車速時(shí)加速踏板行程百分比不高于35%）、油門均方根（30s穩(wěn)速狀態(tài)下，結(jié)果越小代表油門越穩(wěn)定）等關(guān)鍵因素進(jìn)行評價(jià)[5]。

穩(wěn)態(tài)車速試驗(yàn)對應(yīng)的是日常駕駛時(shí)道路比較通暢的工況，此時(shí)駕駛員一般使用固定油門來穩(wěn)速行駛。EP樣車優(yōu)化前，穩(wěn)速工況下油門開度偏小，此時(shí)易引起駕駛疲勞，需要進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，調(diào)整后的效果如圖12。

2.3.4 tip in/tip out工況

將變速器置于D檔加速到設(shè)定車速，保持當(dāng)前車速5s后快速踩下加速踏板并保持油門開度行駛6s左右，再快速松開加速踏板。這里的tip in、tip out需要在極短時(shí)間內(nèi)改變油門輸入，使油門變化率超過100%/s，例如在0.4秒內(nèi)踩下50%油門行程，油門變化率是125%/s。

根據(jù)CAN總線采集的數(shù)據(jù)，處理得到試驗(yàn)結(jié)果，評價(jià)加速響應(yīng)、峰值加速度、加速度曲線等關(guān)鍵指標(biāo)，確保無明顯沖擊和波動，不同油門開度之間要求有明顯梯度性。例如在車輛設(shè)為舒適模式下，可以看到EP樣車在時(shí)速60km/h下tip in工況的響應(yīng)性和平順性良好，沖擊度隨著油門增大而增大，具有明顯的梯度性，如圖13所示：

2.3.5 滑行能量回收工況

全油門加速至120km/h，松開加速踏板并保持D檔，車輛開始滑行至車輛完全停止或蠕行車速。根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)，評價(jià)加速度大?。ㄊ欠襁m中，避免減速度過大引起駕駛員不適）、減速度曲線（是否平順）等關(guān)鍵指標(biāo)。

如圖14，競品車A帶檔滑行車速高于20km/h時(shí)，電機(jī)扭矩基本不變，此時(shí)減速度也保持不變；車速到達(dá)20km/h時(shí)，電機(jī)扭矩開始減小，能量回收強(qiáng)度逐步降低；車速為10km/h時(shí)，電機(jī)扭矩為0Nm，能量回收終止。整個過程減速曲線很平順，可以要求工程樣車參考同樣設(shè)置進(jìn)行標(biāo)定開發(fā)，如表6：

3 結(jié)論

本文基于電動汽車靜止起步加速到滑行減速停車的工況下，從各個影響加速性能的維度進(jìn)行了測試和分析。

（1）客觀測試作為開發(fā)過程中主觀評價(jià)的補(bǔ)充，可以將主觀感受量化，并表現(xiàn)的更加直觀；

（2）通過EP樣車和競品車A的對標(biāo)測試，給整車開發(fā)提供了明確的性能目標(biāo)和數(shù)據(jù)支撐，也有利于積累大量數(shù)據(jù)后建立相關(guān)數(shù)據(jù)庫。

參考文獻(xiàn)：

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[3]朱翔宇. 車輛起步加速駕駛性客觀評價(jià)及優(yōu)化. 汽車工程學(xué)報(bào)，2022，1（12）：1.

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崔俊杰

畢業(yè)于太原理工大學(xué)，碩士研究生學(xué)歷，現(xiàn)就職于武漢達(dá)安科技有限公司，從事整車能量管理試驗(yàn)研究工作。

專家推薦語

陳建武

東風(fēng)汽車集團(tuán)有限公司研發(fā)總院

研究員級高級工程師

本文對電動車加速踏板相關(guān)的整車性能開發(fā)有較強(qiáng)的實(shí)戰(zhàn)指導(dǎo)意義，特別是使用以測試為主導(dǎo)的性能開發(fā)方法，值得推薦。