陳書平，宮慶偉，李俊飛，王濤

（大運(yùn)汽車股份有限公司，山西 運(yùn)城 044000）

引言

在國(guó)家政策支持下，純電動(dòng)新能源汽車技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，各個(gè)主機(jī)廠不斷展現(xiàn)自家車的性能優(yōu)勢(shì)，以獲得客戶的青睞并占據(jù)一定的市場(chǎng)份額。在車輛的各種性能中，駕駛性就是車輛關(guān)鍵的性能之一，駕駛性直接決定駕駛者在車輛行駛過程中的舒適程度。文獻(xiàn)[1]指出傳統(tǒng)燃油乘用車駕駛性的主觀評(píng)價(jià)是以駕乘人員的主觀感受為主，采用打分制的方式進(jìn)行評(píng)價(jià)記錄[1]。文獻(xiàn)[2]提出一種駕駛性體系的建立方法，是通過收集新能源車性能試驗(yàn)結(jié)果，建立專門的駕駛性數(shù)據(jù)庫(kù)，從而形成較為標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)體系[2]。文獻(xiàn)[3]對(duì)電動(dòng)汽車駕駛性中換擋平順性的客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行理論推導(dǎo)，并建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)駕駛性仿真模型[3]。文獻(xiàn)[4]提出一種組合權(quán)重和改進(jìn)TOPSIS法的駕駛性客觀評(píng)價(jià)工況選擇的方法，通過該方法可以分析各個(gè)工況對(duì)駕駛性的重要程度[4]。文獻(xiàn)[5]從起步加速性、換擋平順性、瞬態(tài)響應(yīng)性、能量回收模式模式轉(zhuǎn)換和制動(dòng)性能五個(gè)方面對(duì)電動(dòng)汽車駕駛性主觀評(píng)價(jià)進(jìn)行分析，建立駕駛性主觀評(píng)價(jià)體系[5]。文獻(xiàn)[6]從縱向、橫向和垂向三個(gè)振動(dòng)方向?qū)χ悄苘囕v的駕乘舒適性進(jìn)行理論分析[6]。文獻(xiàn)[7]對(duì)部分油門開度、全油門開度、急踩/松油門和減速制動(dòng)工況下的加速度進(jìn)行分析，從靜態(tài)掛擋、爬行起步動(dòng)力升擋、動(dòng)力降擋、上坡爬行和起步方面，建立駕駛性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)[7]。文獻(xiàn)[8]在傳統(tǒng)燃油乘用車的全負(fù)荷動(dòng)力性客觀評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上引入車輛駕駛性的客觀評(píng)價(jià)內(nèi)容，主要包括部分負(fù)荷特性、加速踏板感覺、換擋平順性和瞬態(tài)急踩/松加速踏板響應(yīng)，并對(duì)急加/減瞬態(tài)響應(yīng)進(jìn)行研究[8]?；谏鲜鑫墨I(xiàn)可知，目前車輛駕駛性評(píng)價(jià)體系不健全，主觀評(píng)價(jià)依靠人的主觀感受進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果的差異性較大，需要有客觀的數(shù)據(jù)進(jìn)行支撐，但在客觀性研究方面，仍不夠深入。與傳統(tǒng)乘用車相比，純電動(dòng)乘用車采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，而不是發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電池包給電機(jī)提供電能，此外純電動(dòng)汽車還具有能量回收功能，故純電動(dòng)乘用車駕駛性與傳統(tǒng)燃油的乘用車駕駛性有一定差異，因此有必要對(duì)純電動(dòng)乘用車進(jìn)行研究，且有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 數(shù)學(xué)模型

駕駛性客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)主要包括起步加速性能、換擋平順性和急加/減瞬態(tài)響應(yīng)等。

1.1 起步加速性能數(shù)學(xué)模型

車輛在水平道路上，由靜止開始加速，全油門/部分油門工況下的指標(biāo)計(jì)算如下。

（1）加速度數(shù)學(xué)模型：

式中，F(xiàn)t為驅(qū)動(dòng)力，N；Ff為滾動(dòng)阻力，N；Fi為空氣阻力，N；a為加速度，m/s2；為旋轉(zhuǎn)質(zhì)量轉(zhuǎn)換系數(shù)，m為電動(dòng)汽車試驗(yàn)質(zhì)量，kg。

（2）加速時(shí)間數(shù)學(xué)模型：

式中，ve為結(jié)束車速，km/h。

1.2 換擋平順性數(shù)學(xué)模型

換擋平順性是整車駕駛性的重要構(gòu)成部分，換擋平順性的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要包括縱向加速度、加速度均方根、沖擊度和振動(dòng)劑量。

（1）縱向加速度數(shù)學(xué)模型：

式中，F(xiàn)w為坡道阻力，N。

（2）加速度均方根數(shù)學(xué)模型：

式中，arms為加速度均方根值，m/s2； 濾波處理后的縱向加速度，m/s2；tb、te為起止時(shí)間，s。

（3）沖擊度數(shù)學(xué)模型：

式中，J為沖擊度，m/s3。

（4）振動(dòng)劑量數(shù)學(xué)模型：

式中，VDV為振動(dòng)劑量，m/s1.75。

1.3 急加/減瞬態(tài)響應(yīng)數(shù)學(xué)模型

ISO2631“人體全身振動(dòng)和沖擊評(píng)估方法”是一種基于頻率的評(píng)估方法。該方法中講述了車輛舒適性是受由加速度信號(hào)中的頻率成分影響的。

式中，RMS(x)為RMS函數(shù)；x(n)為測(cè)量信號(hào)的頻譜。

2 主觀評(píng)價(jià)

通過多款純電動(dòng)乘用汽車為主觀評(píng)價(jià)對(duì)象，從起步加速性能、換擋平順性、加速踏板感覺、急加/減瞬態(tài)響應(yīng)和能量回收模式轉(zhuǎn)換五個(gè)方面對(duì)車輛駕駛性主觀評(píng)價(jià)進(jìn)行研究，從而建立純電動(dòng)乘用車駕駛性評(píng)價(jià)體系。其中，起步加速性能是由全油門（Whole Open Throttle, WOT）工況的加速性能和部分油門（Part Open Throttle, POT）工況加速性能構(gòu)成。

以某純電動(dòng)乘用車為駕駛性主觀評(píng)價(jià)對(duì)象，通過對(duì)車輛的起步加速性能和換擋平順性等五個(gè)方面內(nèi)容進(jìn)行評(píng)價(jià)，該車輛的駕駛性主觀評(píng)價(jià)結(jié)果如表1所示。從主觀評(píng)價(jià)結(jié)果中，可以看出起步加速性能在該車輛的駕駛性主觀評(píng)價(jià)中得分最高，其次是加速踏板感覺。

表1 主觀評(píng)價(jià)體系

3 客觀試驗(yàn)

3.1 扭矩未標(biāo)定的起步加速試驗(yàn)

以某純電動(dòng)車為試驗(yàn)對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行POT工況下0～100 km/h加速性能試驗(yàn)，利用VBOX設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析該車型不同駕駛模式下的前3 s平均加速度和峰值加速度，如圖1和圖2所示。

由圖1與圖2可知，前3 s平均加速度曲線與峰值加速度曲線是折線，在某些開度下起步加速會(huì)出現(xiàn)加速無力或者有頓挫感的現(xiàn)象發(fā)生，同時(shí)也會(huì)給客戶帶來較差的駕駛性體驗(yàn)。隨著加速踏板開度的增加，SPORT/ECO/NORMAL三種駕駛模式下的前3 s平均加速度和峰值加速度區(qū)分不明顯，特別在加速踏板開度為10%、20%、40%和70%處出現(xiàn)加速度數(shù)值相同或者基本接近的現(xiàn)象。

圖1 前3 s平均加速度曲線

圖2 峰值加速度曲線

3.2 扭矩標(biāo)定后的起步加速試驗(yàn)

通過對(duì)上述的前3 s平均加速度和峰值加速度試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，并對(duì)三種駕駛模式下的整車輸出扭矩MAP進(jìn)行整車標(biāo)定，對(duì)標(biāo)定后的車輛進(jìn)行POT工況下0～100 km/h加速性能試驗(yàn)，利用VBOX設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析該車型不同駕駛模式下的前3 s平均加速度和峰值加速度，如圖3和圖4所示。

（1）由圖3前3 s平均加速度曲線知：

圖3 前3 s平均加速度曲線

1）隨著加速踏板開度的增加，前3 s平均加速度曲線呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。

2）SPORT模式下的前3 s平均加速度曲線最大值為2.77 m/s2，最小值為0.49 m/s2；NORMAL模式下的前3 s平均加速度曲線最大值為2.52 m/s2，最小值為0.44 m/s2；ECO模式下的前3 s平均加速度曲線最大值為2.33 m/s2，最小值為0.40 m/s2。

3）在不同加速踏板開度下，SPORT模式下的前3 s平均加速度大于NORMAL模式下的前3 s平均加速度，NORMAL模式下的前3 s平均加速度大于ECO模式下的前3 s平均加速度。

（2）由圖4峰值加速度曲線知：

圖4 峰值加速度曲線

1）隨著加速踏板開度的增加，峰值加速度曲線呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。

2）SPORT模式下的峰值加速度曲線最大值為3.16 m/s2，最小值為0.76 m/s2；NORMAL模式下的峰值加速度曲線最大值為2.92 m/s2，最小值為0.68 m/s2；ECO模式下的峰值加速度曲線最大值為2.59 m/s2，最小值為0.60 m/s2。

3）在不同加速踏板開度下，SPORT模式下的峰值加速度大于NORMAL模式下的峰值加速度，NORMAL模式下的峰值加速度大于ECO模式下的峰值加速度。

4 結(jié)論

（1）建立純電動(dòng)乘用車駕駛性數(shù)學(xué)模型和駕駛性主觀評(píng)價(jià)體系，對(duì)某純電動(dòng)乘用車進(jìn)行駕駛性主觀評(píng)價(jià)，得到該車輛的駕駛性主觀評(píng)價(jià)結(jié)果。

（2）對(duì)該純電動(dòng)乘用車進(jìn)行客觀性試驗(yàn)標(biāo)定，得到較為優(yōu)越的駕駛性能。標(biāo)定試驗(yàn)是通過調(diào)整三種駕駛模式下的整車輸出扭矩MAP的方式進(jìn)行的，獲得試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)，為駕駛性主觀評(píng)價(jià)提供支撐，同時(shí)也為純電動(dòng)乘用車駕駛性的研發(fā)提供參考。