摘 要：純電動(dòng)汽車(chē)已經(jīng)躋身現(xiàn)今人們用車(chē)選擇的前列，它具有節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。然而面對(duì)各式各樣的純電動(dòng)汽車(chē)，使用者在了解各車(chē)性能差異后，應(yīng)當(dāng)使用何種科學(xué)有效的方法來(lái)挑選出一款最適應(yīng)自身需求的純電動(dòng)汽車(chē)。為解決這一問(wèn)題，文章運(yùn)用層次分析法建立綜合評(píng)價(jià)模型，通過(guò)對(duì)用戶(hù)較為關(guān)注的純電動(dòng)汽車(chē)經(jīng)濟(jì)性能、動(dòng)力性能和安全性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，利用構(gòu)建好的判斷矩陣進(jìn)行計(jì)算，再驗(yàn)證其結(jié)果，最終分析得到純電動(dòng)汽車(chē)的綜合性能評(píng)價(jià)結(jié)果，可供用戶(hù)參考。

關(guān)鍵詞：純電動(dòng)汽車(chē) 層次分析法 判斷矩陣 綜合性能評(píng)價(jià)

一款新純電動(dòng)汽車(chē)在開(kāi)發(fā)過(guò)程中需要經(jīng)過(guò)一系列的性能評(píng)價(jià)，以確定產(chǎn)品的優(yōu)劣勢(shì)和定位，但目前仍未形成統(tǒng)一的純電動(dòng)汽車(chē)綜合性能評(píng)價(jià)方法。當(dāng)前我國(guó)對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)的綜合性能評(píng)價(jià)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)仍處于逐步完善之中，主要采用主觀法和客體法?？陀^法是經(jīng)過(guò)多種測(cè)試得到的各種性能指標(biāo)，可以算出各種技術(shù)性參數(shù)，但客觀法試驗(yàn)過(guò)程復(fù)雜，性能指標(biāo)往往和汽車(chē)駕駛情況、司機(jī)駕駛能力、道路路面情況等客觀因素直接有關(guān)，因此必須進(jìn)行大規(guī)模的測(cè)試，投入大、周期長(zhǎng)、成本高。而主觀法通過(guò)用戶(hù)對(duì)汽車(chē)的駕駛體驗(yàn)對(duì)汽車(chē)進(jìn)行主觀評(píng)分，再通過(guò)分析得出各種技術(shù)性參數(shù)，由于用戶(hù)對(duì)汽車(chē)各種特性的需求也不相同，需要數(shù)據(jù)調(diào)查作為支撐，數(shù)據(jù)處理依賴(lài)于計(jì)算模型。

美國(guó)逐步形成了美國(guó)先進(jìn)車(chē)輛測(cè)試項(xiàng)目和SAE電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目純電動(dòng)汽車(chē)測(cè)試評(píng)價(jià)體系。日本也在逐步形成以一次充電行駛距離及電量消耗率、行駛時(shí)電量消耗率試驗(yàn)以及動(dòng)力性能試驗(yàn)方法三大項(xiàng)，用于準(zhǔn)確地評(píng)估電動(dòng)汽車(chē)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性能[1]。

1 層次分析法基本理論

層次分析法（Anglytic Hierarchy Process，AHP），是指將與決策有關(guān)的元素分解成目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、子準(zhǔn)則層等層次，在其基礎(chǔ)之上進(jìn)行定量和定性分析的研究方法。

本文通過(guò)建立純電動(dòng)汽車(chē)以經(jīng)濟(jì)性能、動(dòng)力性能和安全性能為評(píng)價(jià)目標(biāo)的指標(biāo)體系，而三項(xiàng)指標(biāo)又可以繼續(xù)細(xì)分，使得子準(zhǔn)則層最終包括11項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)?？紤]到每項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)的性質(zhì)不同，無(wú)法進(jìn)行同等對(duì)比，根據(jù)純電動(dòng)汽車(chē)的綜合性能把評(píng)估指標(biāo)體系建立完成后，需要采用歸一化處理辦法處理各項(xiàng)指標(biāo)，令不同性質(zhì)的各項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)表達(dá)方式一致。

歸一化處理完成后，即可進(jìn)行純電動(dòng)汽車(chē)綜合性能評(píng)估研究[2]。

2 純電動(dòng)汽車(chē)綜合性能評(píng)價(jià)指標(biāo)

2.1 經(jīng)濟(jì)性能

本文經(jīng)濟(jì)性能主要從動(dòng)力電池性能、電機(jī)性能以及制動(dòng)性能這三方面進(jìn)行探究。

2.1.1 動(dòng)力電池性能

純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池的性能好壞關(guān)系到整車(chē)性能能否達(dá)標(biāo)，也關(guān)系到一款新車(chē)的設(shè)計(jì)是否成功。動(dòng)力電池的性能主要由多項(xiàng)指標(biāo)組合判定，當(dāng)中包括能量、充放電倍率、循環(huán)壽命、安全性、一致性、可靠性等。

2.1.2 電機(jī)控制性能

純電動(dòng)汽車(chē)的唯一動(dòng)力來(lái)源是電動(dòng)機(jī)，通常適用于額定轉(zhuǎn)速以下、以恒扭矩模式工作的電動(dòng)汽車(chē)所使用的電動(dòng)機(jī)外特性；在額定轉(zhuǎn)速以上，工作方式為恒定動(dòng)力。電機(jī)作為執(zhí)行部件，與純電動(dòng)車(chē)的整體性有著直接的關(guān)系。電動(dòng)機(jī)的主要性能一般分為啟動(dòng)性能和運(yùn)行性能兩個(gè)方面。

2.1.3 制動(dòng)性能

純電動(dòng)汽車(chē)上一般都有電磁制動(dòng)裝置，可以利用驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制電路實(shí)現(xiàn)電機(jī)的發(fā)電運(yùn)行，將減速制動(dòng)時(shí)的能量轉(zhuǎn)化為電池充電的電流，從而回收利用。電機(jī)的發(fā)電能力是限制再生制動(dòng)的關(guān)鍵因素，再生轉(zhuǎn)矩不能超過(guò)當(dāng)前狀態(tài)下的發(fā)電能力。動(dòng)能回收和制動(dòng)的效果代表了制動(dòng)性能的好壞，獲得好的制動(dòng)性能等于提高了整車(chē)經(jīng)濟(jì)性。

2.2 動(dòng)力性能

動(dòng)力性能是汽車(chē)各種性能中最基本的性能。純電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力性能主要受到起步加速、行駛過(guò)程加速、最大爬坡和最高車(chē)速這四個(gè)指標(biāo)影響。

2.2.1 起步加速

起步加速是指汽車(chē)在水平且路況良好的路面上以靜止?fàn)顟B(tài)起步，并以最高檔位達(dá)到某一預(yù)定車(chē)速所需的時(shí)間[3]。據(jù)此定義，起步加速時(shí)間的計(jì)算式可采用如下公式：

（1）

式中：m為整車(chē)質(zhì)量；A為迎風(fēng)面積；為路面附著率；為風(fēng)阻系數(shù)；旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)。

該公式由汽車(chē)行駛方程式（2）轉(zhuǎn)化所得

（2）

2.2.2 行駛過(guò)程加速

行駛過(guò)程加速可以用來(lái)判斷汽車(chē)的超車(chē)能力，超車(chē)加速是指汽車(chē)在良好水平路面以最高檔位行駛，車(chē)速?gòu)募铀僦了璧臅r(shí)間。

根據(jù)公式（2）可得超車(chē)加速時(shí)間：

（3）

2.2.3 最大爬坡度

最大爬坡度可以用于判斷汽車(chē)的動(dòng)力性能，根據(jù)汽車(chē)行駛方程式（2）得到爬坡能力判定式為：

（4）

最大爬坡度還會(huì)受到汽車(chē)自身情況、路面情況、溫度等影響。

2.2.4 最高車(chē)速

最高車(chē)速也可以用于判斷汽車(chē)的動(dòng)力性能，是指汽車(chē)在良好水平路面以最高檔位行駛能達(dá)到的最高速度。

可采用如下公式：

（5）

2.3 安全性能

汽車(chē)是人們出行的重要伙伴，汽車(chē)的安全性能直接關(guān)系著車(chē)主的出行安全。本文中關(guān)于純電動(dòng)汽車(chē)的安全性能主要從制動(dòng)安全、電池安全、驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)向安全以及電氣安全這四項(xiàng)進(jìn)行研究。

2.3.1 制動(dòng)安全

純電動(dòng)汽車(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)是保證車(chē)輛安全駕駛的重要組成部分，是車(chē)輛安全性、運(yùn)動(dòng)性和舒適性的重要保障。

2.3.2 電池安全

動(dòng)力電池是純電動(dòng)汽車(chē)的核心部件，直接影響汽車(chē)的性能和安全。提升和保障動(dòng)力電池的安全性能需要在材料技術(shù)、熱管理技術(shù)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)、電連接技術(shù)、BMS技術(shù)上進(jìn)一步優(yōu)化和突破。

2.3.3 驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)向安全

一般純電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的穩(wěn)定性和加減速性能都比較優(yōu)異，在此基礎(chǔ)上保持其良好穩(wěn)定性的同時(shí)如何提升自身的安全級(jí)別，可通過(guò)提升電壓和電流采樣的可靠性、采用成熟的軟件運(yùn)算方法、規(guī)劃多項(xiàng)電機(jī)體系、將霍爾傳感器添加到旋轉(zhuǎn)變壓器中。

2.3.4 電氣安全

高壓電氣系統(tǒng)是純電動(dòng)汽車(chē)的重要組成部分，它直接決定著純電動(dòng)汽車(chē)的整個(gè)性能。高壓電氣系統(tǒng)的安全性問(wèn)題直接影響到純電動(dòng)汽車(chē)的穩(wěn)定性、可靠性和安全性。系統(tǒng)包括電池、電池管理系統(tǒng)、充電器、逆變器等部件，進(jìn)行必要的監(jiān)控和安全合理的規(guī)劃是純電動(dòng)汽車(chē)安全運(yùn)行的必要保證。

3 純電動(dòng)汽車(chē)綜合性能層次分析

3.1 建立純電動(dòng)汽車(chē)綜合性能層次分析模型

按照目標(biāo)層、一級(jí)指標(biāo)層和二級(jí)指標(biāo)層建立逐級(jí)下降的層次模型。通過(guò)分析純電動(dòng)汽車(chē)綜合性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，確定各指標(biāo)的層次結(jié)構(gòu)，如層次結(jié)構(gòu)模型圖1所示[4]。目標(biāo)層為純電動(dòng)汽車(chē)綜合性能評(píng)價(jià)；一級(jí)指標(biāo)層包含經(jīng)濟(jì)性能、動(dòng)力性能、安全性能；二級(jí)指標(biāo)層是組成一級(jí)指標(biāo)層各分性能的下沉指標(biāo)層，分別為動(dòng)力電池性能、電機(jī)性能、制動(dòng)性能、起步加速、行駛過(guò)程加速、最大爬坡度、最高車(chē)速、制動(dòng)安全、電池安全、驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)向安全和電氣安全。

3.2 構(gòu)造判斷矩陣

如果沒(méi)有準(zhǔn)確有效的方法用于直接判定各個(gè)性能指標(biāo)的權(quán)重，可在多個(gè)性能指標(biāo)之間進(jìn)行兩相比較，判斷這兩個(gè)性能指標(biāo)之間的重要程度。本文以我校新能源實(shí)訓(xùn)車(chē)輛秦EV為例，根據(jù)量化值含義表1所示，經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)試驗(yàn)人員對(duì)構(gòu)成整車(chē)性能評(píng)價(jià)體系所設(shè)置的經(jīng)濟(jì)性能、動(dòng)力性能、安全性能指標(biāo)進(jìn)行兩兩重要性比較，可得到矩陣式（6）所示的綜合性能判斷矩陣Ａ。

（6）

3.3 性能指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)

各性能指標(biāo)對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)綜合性能的影響程度不同，假設(shè)經(jīng)濟(jì)性能、動(dòng)力性能、安全性能的權(quán)重分別為、、。

運(yùn)用冪近似法計(jì)算權(quán)重[5]，根據(jù)公式（7）可得：

，，

（7）

將所得權(quán)重按照公式（8）進(jìn)行歸一化處理，得到各指標(biāo)歸一化數(shù)據(jù)為：

，，

（8）

3.4 一致性檢驗(yàn)

用MATLAB計(jì)算出矩陣的最大特征根為3.0092。一致性指標(biāo)值可通過(guò)公式（9）計(jì)算得出，式中為性能指標(biāo)的個(gè)數(shù)。

（9）

查得隨機(jī)一致性指標(biāo)[6]，通過(guò)式（10）計(jì)算得到一致性數(shù)值。

（10）

若，則表明矩陣一致性程度達(dá)標(biāo)，否則需要調(diào)整矩陣。

4 確定純電動(dòng)汽車(chē)綜合性能

4.1 計(jì)算二級(jí)指標(biāo)層性能權(quán)重

上文依次通過(guò)建立純電動(dòng)汽車(chē)綜合性能層次分析模型、構(gòu)造判斷矩陣、確定性能指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)后得到了一級(jí)指標(biāo)層性能對(duì)于目標(biāo)層的權(quán)重。同理可計(jì)算出二級(jí)指標(biāo)層各性能對(duì)于一級(jí)指標(biāo)層中對(duì)應(yīng)性能的權(quán)重[7]。

動(dòng)力電池性能、電機(jī)控制性能、制動(dòng)性能指標(biāo)對(duì)于經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重值依次為：

起步加速、行駛過(guò)程加速、最大爬坡度、最高車(chē)速性能指標(biāo)對(duì)于動(dòng)力性能指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重值依次為：

制動(dòng)安全、電池安全、電氣安全、驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)向安全性能對(duì)于安全性能指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重值依次為：

據(jù)此再使用層次分析法計(jì)算就可得到二級(jí)指標(biāo)層的11個(gè)指標(biāo)對(duì)于純電動(dòng)汽車(chē)綜合性能的相對(duì)權(quán)重值依次為：

4.2 評(píng)價(jià)純電動(dòng)汽車(chē)綜合性能

純電動(dòng)汽車(chē)的整車(chē)綜合性能的評(píng)價(jià)結(jié)果可由公式（11）判定得出

（11）

式中：為純電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)綜合性能分值；為各性能的分值；為各性能的權(quán)重；為性能數(shù)量。

通過(guò)查詢(xún)相關(guān)資料數(shù)據(jù)得出這款純電動(dòng)汽車(chē)的評(píng)價(jià)結(jié)果為中等，該評(píng)價(jià)結(jié)果與我校試驗(yàn)人員提供的結(jié)果相近，也可用于和其他車(chē)型進(jìn)行性能比較。

5 結(jié)論

據(jù)當(dāng)前新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況，以電力驅(qū)動(dòng)的新能源車(chē)型占領(lǐng)極大市場(chǎng)份額。純電動(dòng)汽車(chē)綜合評(píng)價(jià)目標(biāo)旨在確定會(huì)影響純電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力性能、經(jīng)濟(jì)性能和安全性能這三個(gè)主要性能因素，利用層次分析理論尋找各影響因素之間存在的關(guān)系，最終形成基于動(dòng)力性能、經(jīng)濟(jì)性能和安全性能的綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)模型，并結(jié)合確定車(chē)型的主要性能評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，計(jì)算得出最終直觀反映車(chē)輛動(dòng)力性能、經(jīng)濟(jì)性能和安全性能的綜合評(píng)價(jià)和各項(xiàng)指標(biāo)所占權(quán)重。結(jié)果表明：設(shè)計(jì)的綜合評(píng)價(jià)模型與各細(xì)分指標(biāo)分析結(jié)果相符，能夠?qū)崿F(xiàn)綜合評(píng)價(jià)目標(biāo)。

基金項(xiàng)目：基于層次分析法純電動(dòng)汽車(chē)綜合性能評(píng)價(jià)系統(tǒng)的研究（GJJ2210211）。

參考文獻(xiàn)：

[1]羅永平，聶彥鑫.國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車(chē)測(cè)試評(píng)價(jià)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)[J].汽車(chē)與配件，2011，15：18-21.

[2]周利梅，劉桌.中國(guó)新能源汽車(chē)海外市場(chǎng)開(kāi)拓的影響因素——基于ISM-AHP模型分析[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2024，1：36-45.

[3]章菊，李學(xué)鋆，陳小兵.純電動(dòng)汽車(chē)性能綜合評(píng)價(jià)方法研究[J].汽車(chē)零部件，2020，3：26-30.

[4]董子圣.基于綜合評(píng)價(jià)模型的電動(dòng)汽車(chē)性能比較研究[J].通訊世界，2019，4：291-293.

[5]姚起宏，黃亮昌，王鵬，等.基于層次分析法的電動(dòng)乘用車(chē)動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性分析[J].汽車(chē)實(shí)用技術(shù)，2021，10：1-7.

[6]王朗.層次分析法中隨機(jī)一致性指標(biāo)的改進(jìn)及應(yīng)用[D].?？冢汉Ｄ蠋煼洞髮W(xué)，2017.

[7]趙紅光，薛守飛，韓關(guān)文，等.基于層次分析法的純電動(dòng)客車(chē)整車(chē)性能評(píng)價(jià)體系[J].客車(chē)技術(shù)與研究，2023，1：6-9.