【歡迎引用】 王路野， 吳赫， 包英豪， 等. 汽車整車性能對標方法研究[J]. 汽車文摘，2024（XX）： X-XX.

【Cite this paper】 WANG L Y， WU H， BAO Y H， et al. Research on Performance Benchmarking Methods for Automotive Vehicles[J]. Automotive Digest （Chinese）， 2024（XX）： X-XX.

【摘要】針對當(dāng)前的整車性能對標體系已無法滿足新能源產(chǎn)品開發(fā)需求，本研究提出了一種全新的整車性能對標方法。該方法通過優(yōu)化核心競品選定方式，并通過競品總線信號解析與試驗總線數(shù)據(jù)相結(jié)合的手段來獲取關(guān)鍵性能參數(shù)和控制策略。結(jié)果表明，本研究提出的整車性能對標方法，使得核心競品選擇更加精準，使整車性能對標的深度和廣度得到明顯提升，彌補了新能源競品性能對標工作中的不足，實現(xiàn)了對整車產(chǎn)品性能開發(fā)的全面支撐。

關(guān)鍵詞：整車性能；信號解析；控制策略；對標分析

中圖分類號：U426.3" "文獻標志碼：A" DOI： 10.19822/j.cnki.1671-6329.20230176

Research on Performance Benchmarking Methods for Automotive Vehicles

Wang Luye1，2， Wu He1，2， Bao Yinghao1，2， Wang Yizhe1，2， Shi Jinming1，2

（1. Global Ramp;D Center， China FAW Corporation Limited， Changchun 130013; 2. National Key Laboratory of Advanced Vehicle Integration and Control， Changchun 130013）

【Abstract】 The current vehicle performance benchmarking system is inadequate for the development needs of new energy products.This study proposes a innovative method for vehicle performance benchmarking. This method optimizes the selection process of core competitors and obtains key performance parameters and control strategies through a combination of competitor bus signal analysis and experimental bus data. The results indicate that the vehicle performance benchmarking method proposed in this study enhances metrics and control strategies and significantly improves the depth and breadth of vehicle performance benchmarking. It effectively fills the gaps in the performance benchmarking of new energy competitors and offers comprehensive support for the development of vehicle product performance.

Key words： Vehicle performance， Signal analysis， Control strategy， Benchmarking analysis

0 引言

政策扶持和科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新推動了國內(nèi)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展。2023年我國新能源汽車產(chǎn)銷分別完成958.7萬輛和949.5萬輛，同比增長率分別為35.8%和37.9%[1]。汽車傳統(tǒng)制造商及新興造車企業(yè)緊跟國內(nèi)新能源轉(zhuǎn)型步伐，加大新能源產(chǎn)品開發(fā)投入，力爭在新能源市場做出爆款產(chǎn)品，增強市場競爭力。

新能源汽車市場競爭日益激烈，為了滿足消費者對新能源汽車產(chǎn)品的高性能要求，整車性能對標工作成為產(chǎn)品開發(fā)過程中不可或缺的一環(huán)。當(dāng)前國內(nèi)很多學(xué)者均提出了整車性能對標方法。陳錦霞[2]針對底盤系統(tǒng)性能目標設(shè)定提出了一種對標方法，首先依據(jù)市場表現(xiàn)選定標桿競品，然后利用測試設(shè)備對競品展開懸架、轉(zhuǎn)向等總成性能測試，獲取客觀性能參數(shù)，支撐本品的底盤性能目標設(shè)定。但是該方法未從汽車專業(yè)角度進行競品選定，所選競品的性能未達到同級最優(yōu)，獲取的性能參數(shù)不具備參考價值。袁祥[3]等對整車性能設(shè)計中的對標分析方法展開了研究，通過對動力經(jīng)濟性表現(xiàn)優(yōu)異的某日系車型進行動力總成相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)測量，將結(jié)果應(yīng)用到本品參數(shù)設(shè)計中，實現(xiàn)了本品動力經(jīng)濟性的提升。但該方法未進行軟件層級的深入對標，競品參數(shù)獲取局限于尺寸測量，對標不夠充分。劉玉振[4]等對純電動汽車的動力性對標方法展開了研究并提出動力性指標的測試方法，但是該方法只能獲取加速時間等易測量的參數(shù)，無法獲取電機扭矩上升速率、油門響應(yīng)時間等對動力性的達成有關(guān)鍵影響的參數(shù)，故無法探究競品動力性能的達成路徑，對標效果不佳。綜上所述，當(dāng)前的整車性能對標方法，存在著核心競品選取不專業(yè)、性能參數(shù)獲取渠道較單一、無法探究競品性能達成路徑的缺陷。

基于上述整車性能對標現(xiàn)狀及存在的問題，本研究提出一種全新整車性能對標方法，在傳統(tǒng)整車性能對標方法的基礎(chǔ)上，增加整車性能感知評價和總線信號解析，優(yōu)化核心競品選取方式，拓寬數(shù)據(jù)獲取渠道，有效地支撐本品性能工程目標設(shè)定。此外，本文引入整車控制策略對標分析，深入探究競品的控制策略設(shè)計方案，進一步促進本品整車性能工程目標的實現(xiàn)。

1 整車性能對標方法

1.1 整車性能感知評價

整車性能感知評價是從用戶視角出發(fā)對目標細分市場競品車型開展場景體驗，并對整車性能維度進行快速主觀打分的過程[5]。表1為整車性能感知評價內(nèi)容，具體評價項目因車企和車型而異，由項目組結(jié)合自身需求制定。

整車性能感知評價的主要目的是在用戶體驗場景下對競品進行評價，分析競品在使用過程中的優(yōu)勢與不足。項目組綜合考慮評價結(jié)果與產(chǎn)品策劃內(nèi)容，選定針對各性能維度的核心競品，制定整車性能對標方案。如某項目開展的整車性能感知評價活動，參評人員為項目組成員和相關(guān)設(shè)計師，評價采用十分制。競品A和競品B在車輛加速性能方面得分較高，后續(xù)項目組將針對這2款車展開動力性客觀測試，獲取其加速性能指標，為本品的動力性能指標設(shè)定提供參考。

1.2 競品總線信號解析

競品總線信號解析是指通過特定手段，對控制器局域網(wǎng)（Controller Area Network，CAN）總線上的信號進行逆向破解以獲取競品通訊協(xié)議的過程[6]。表2列出了CAN信號解析主要工具。信號解析完成后，可在競品整車性能對標過程中接入車輛的CAN總線以獲取關(guān)鍵參數(shù)，該步驟是開展競品控制策略對標的基礎(chǔ)。

解析工作分為以下4個步驟：（1）使用信號采集設(shè)備接入競品的CAN總線，確保CAN總線能夠采集有效報文。（2）結(jié)合CAN信號解析需求設(shè)定解析工況，解析工況如表3所示。（3）按照解析工況獲取總線報文后，利用信號解析軟件進行信號定位、可視化處理、標定、驗證。圖1為某競品信號解析過程中獲得的發(fā)動機扭矩信號隨時間變化曲線，該信號在預(yù)設(shè)的工況下的曲線形狀是唯一且確定的，故可通過線形定位此信號。（4）編制整車通信協(xié)議文件。

表4展示了已解析的某車型CAN總線信號列表，基本涵蓋了競品所有關(guān)鍵電控系統(tǒng)零部件總成，可滿足競品控制策略對標分析需求，該信號解析的數(shù)量與車上安裝傳感器數(shù)量相同。

1.3 整車性能對標測試

整車性能對標測試內(nèi)容包括主觀評價和客觀測試。原則上，所有通過客觀參數(shù)表征的性能維度均需客觀化。然而在實際評價過程中，某些與用戶體驗相關(guān)性較大的性能指標無法客觀化，只能通過主觀評分的方式代替。主觀評分標準需與本品整車工程目標的驗收標準保持一致。表5展示某C級轎車駕駛性主觀評價部分內(nèi)容，該評價用于指導(dǎo)本品駕駛性開發(fā)和整車工程目標驗收相較于整車性能感知評價，內(nèi)容更細致。

在整車性能客觀測試中，除傳統(tǒng)整車性能對標內(nèi)容外，需對受電控系統(tǒng)零部件影響的性能維度進行總線數(shù)據(jù)采集，分析該系統(tǒng)零部件控制策略，在獲得傳統(tǒng)整車性能參數(shù)的同時，獲取競品電控系統(tǒng)零部件核心技術(shù)指標及控制過程，以支撐整車性能對標分析。

1.4 整車性能對標分析

本研究提出的整車性能對標分析方法包括傳統(tǒng)整車性能對標分析和整車控制策略對標分析。傳統(tǒng)的整車性能對標分析即充分對比本品和競品性能參數(shù)，結(jié)合產(chǎn)品特征目錄需求，為本品設(shè)計方案提出優(yōu)化建議。如表6所示，通過對比分析本品和競品尺寸參數(shù)，項目組可以通過降低本品車寬的方式實現(xiàn)減重降本。在空間及乘降性方面，本品后排乘員腿部空間及上下車門洞尺寸均小于競品。項目組可以參考競品尺寸數(shù)據(jù)，優(yōu)化本品空間及乘降性，提高車輛交付后的用戶滿意度。

整車控制策略對標分析的目的是分析整車功能、性能的實現(xiàn)過程?；诟偲稢AN總線信號，針對工程師的控制策略對標需求設(shè)定測試工況，通過數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理分析，獲取競品控制策略，滿足產(chǎn)品開發(fā)對標需求。常見的控制策略對標內(nèi)容包括驅(qū)動控制策略、續(xù)駛里程能量管理策略[7]、充電能量管理策略、智駕策略、駕駛性策略、熱管理策略及其他功能類策略[8-10]。圖2為某車型坡起及動力駐坡控制策略對標成果。該試驗背景是某整車產(chǎn)品開發(fā)項目計劃搭載某款變速器，但工程師無法確定該變速器的性能水平能否滿足本品的性能工程目標要求，且輸入邊界不清晰，導(dǎo)致仿真結(jié)果可靠性不確定。因此，項目組對市面上某款搭載同款變速器的P2構(gòu)型的插電混動車型開展對標測試，表7展示了具體測試工況。測試過程中，項目組采用CAN總線數(shù)據(jù)采集與外接傳感器相結(jié)合的方式獲取關(guān)鍵參數(shù)（表8）。試驗結(jié)果表明，在坡度為29%的坡道上，該車型在分動器4 L擋位下，在第20 s駐坡開始，變速器油溫為82 ℃，系統(tǒng)扭矩在42～45 N·m內(nèi)波動，發(fā)動機扭矩在47～55 N·m內(nèi)波動，電機扭矩在-10～-5 N·m內(nèi)波動。波動現(xiàn)象持續(xù)存在88 s，此時變速器油溫為90 ℃。108 s后，3個扭矩趨于穩(wěn)定，系統(tǒng)扭矩為42 N·m，發(fā)動機扭矩為50 N·m，電機扭矩為-5 N·m，變速器油溫逐漸升至94 ℃。駐坡共持續(xù)180 s，油門開度全程均小于5%，最后主動松開油門下坡結(jié)束該工況。此外，對該車輛進行連續(xù)20次沖坡測試，其性能對標成果可以滿足本品的工程目標設(shè)定需求。通過對測試中采集的參數(shù)進行分析，可以明確該車型在此工況下的發(fā)動機與驅(qū)動電機動力分配策略以及發(fā)動機和變速器熱管理策略，為本車型的控制策略開發(fā)提供參考，有助于達成本品工程目標。

2 結(jié)束語

本研究在現(xiàn)有整車性能對標方法的基礎(chǔ)上，提出了一種全新的整車性能對標方法，優(yōu)化了整車性能對標中核心競品的選定方式，同時引入了CAN總線信號解析，拓寬了整車性能對標中的數(shù)據(jù)獲取渠道。在軟件定義汽車趨勢愈發(fā)明顯的背景下，本研究提出的整車性能對標方法可以實現(xiàn)軟件層面的控制策略對標，將性能對標從單純的整車層級性能指標獲取拓展到了探究系統(tǒng)零部件層級的性能指標的實現(xiàn)途徑，從而為本品的控制策略提供優(yōu)化方案，更有效地支撐本品整車工程目標的實現(xiàn)。

未來，隨著數(shù)字化和智能化方法在汽車研發(fā)領(lǐng)域的深入應(yīng)用，整車性能對標方法將持續(xù)得到優(yōu)化。通過對標成果的積累，可以整合性能對標數(shù)據(jù)、控制策略分析成果以及測試數(shù)據(jù)，利用數(shù)智化手段構(gòu)建性能數(shù)據(jù)庫。設(shè)計師可以實時查看不同工況下關(guān)鍵總成系統(tǒng)零部件的參數(shù)變化，支撐產(chǎn)品開發(fā)項目設(shè)計方案優(yōu)化和決策，推動性能對標成果在新能源產(chǎn)品開發(fā)當(dāng)中的作用發(fā)揮，進一步提升產(chǎn)品性能和市場競爭力。

參 考 文 獻

[1] 中汽協(xié)會行業(yè)信息部. 2024年1月中國汽車工業(yè)協(xié)會信息發(fā)布會[EB/OL]. （2024-01-12）[2024-02-29]. http：//www.caam.org.cn/chn/1/cate_29/con_5236356.html.

[2] 陳錦霞. 整車性能對標方法及應(yīng)用[J]. 汽車實用技術(shù)， 2019， 289（10）： 181-183.

[3] 袁祥， 杜忠仁， 韓殿清， 等. 對標分析在整車設(shè)計中的應(yīng)用[J]. 重型汽車， 2018（3）： 27-28.

[4] 劉玉振， 鄭冬冬， 王學(xué)軍， 等. 純電動汽車動力性測試方法分析[J]. 汽車實用技術(shù)， 2019（19）： 20-21.

[5] 宋文強， 劉素珍. 汽車商品性主觀評價方法[J]. 汽車工程師， 2018， 260（12）： 51-54.

[6] 樊金娜， 馬歡歡， 劉嬌楊. 基于相似性原理的CAN信號解析[J]. 汽車實用技術(shù)， 2022， 47（23）： 29-33.

[7] 金士偉， 馬超， 閆德超， 等. 雙電機串聯(lián)驅(qū)動PHEV能量管理策略研究[J]. 汽車實用技術(shù)， 2021， 46（5）： 13-15.

[8] 姜文華. 基于滿足用戶需求的整車性能主觀評價[J]. 南方農(nóng)機， 2020， 51（7）： 29-33.

[9] DUOBA J M， LOHSE-BUSCH H， CARLSON R， et al．Analysis of Power-Split HEV Control Strategies Using Data from Several Vehicles[J]. SAE International， 2007（116）： 367-386.

[10] LI J， WU X， XU M， et al. A Real-Time Optimization Energy Management of Range Extended Electric Vehicles for Battery Lifetime and Energy Consumption[J]. Journal of Power Sources， 2021， 498： 229939．

（責(zé)任編輯 梵玲）