基于动力总成台架的整车驾驶性试验研究

孙博 李春旺 孟庆勇

摘  要：基于动力总成台架，应用自动优化标定软件和整车驾驶性评价软件进行整车驾驶性试验，研究在动力总成台架上开展整车驾驶性试验的试验方法。对驾驶控制、油门调节、道路阻力模拟、自动优化等技术问题进行研究，得出在动力总成台架进行整车驾驶性试验的完整解决方案。

关键词：动力总成台架;整车试验;驾驶性

中图分类号：U464         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）17-0012-02

Abstract： Based on the powertrain bench， the driving test of the whole vehicle is carried out by using the automatic optimization calibration software and the vehicle driving evaluation software， and the test method of the whole vehicle driving test on the powertrain bench is studied. The technical problems such as driving control， throttle regulation， road resistance simulation and automatic optimization are studied， and the complete solution of vehicle driving test on powertrain bench is obtained.

Keywords： powertrain bench; vehicle test; drivability

1 概述

随着汽车技术的飞速发展，整车驾驶性开发对试验精度、效率、可重复性、可评价性等试验指标提出了比以往更严格的标准。整车道路试验的试验技术经过多年的发展，进一步提升试验效率和降低成本难度很大。动力总成台架可以满足整车驾驶性道路试验要求，在动力总成台架上可根据多种试验目标配置测试设备，灵活进行环境控制、更改驾驶模式，全面同步采集测试参数，试验周期也大大缩短，且成本较低。本文通过在动力总成台架上进行整车驾驶性优化试验，研究在动力总成台架上的整车驾驶性试验方法。

2 试验方案

2.1 试验设备

动力总成台架可用于纯动力总成、整车、混合动力等对象的台架试验，采用4个低惯量高动态测功机，可以模拟并提供真实的道路阻力，并测量对应的输出扭矩、转速等。台架还配有HORIBA的MEXA-7500DEGR排放分析仪、AVL的车载油耗仪、AVL的489颗粒计数器、AVL的车载燃烧分析仪、驾驶机器人、开发ECU及标定工具等。

2.2 测试软件

除了硬件设备外，软件的配置使用及其通讯的连接十分重要，这样可以保证测量数据的全面性。需要标定工具CANape读取车辆ECU的数据，标定工具INCA读取动力CAN数据，同时作为DRIVE软件的数据接口，驾驶性评价软件DRIVE用于对车辆各种驾驶性行为进行打分评价，CAMEO用于建立DOE，实现自动化试验。

2.3 试验描述

驾驶性能是指在规定的环境、驾驶条件下，车辆的发动机及传动系统平顺地执行驾驶员所给指令的能力。试验要求在一个固定档位上分别将踏板快速踩到25%、50%、75%、100%，踩踏板之前车辆的初始速度为20km/h，并行驶一段时间。每次更改标定数据后，重复以上试验数次，每个档位均需试验并重复以上所有步骤。从而评价这些加速过程中的迟滞、喘息、喘振、爆震、加速性、加速踏板线性、车速控制性等情况。

3 试验方法

3.1 整车驾驶控制

本试验选用的是整车驾驶机器人进行的操作，需要使用本地控制手柄对驾驶机器人进行标定，使各种行为达到试验要求，标定后能够完成和人一样的驾驶行为，并且每次的操作行为一致、准确，但该装置价格较高。

3.2 道路阻力修正

为了道路行驶的真实性，动力总成台架试验需要模拟真实道路的阻力。可以用简单的二次方程计算道路阻力：

式中：A代表滚动阻力，B代表滚动阻力对车速的影响系数，C代表风阻对车速的影响系数。得到阻力与车速的关系，会很容易得到车速与时间的关系，两者可以相互转换。进行滑行试验，使台架的滑行曲线与真实道路滑行曲线一致。

3.3 油离配合的调节

驾驶机器人可以实现试验人员的单一命令，而车辆（尤其是手动挡车）驾驶需要多种命令的配合，特别是手动变速箱的换挡操作，需要油门、离合器、挡位的动作及时间的配合，所以动力总成台架需要调节油离配合。

主要需要设置三个动作：车辆起步、升挡和降挡。尤其起步阶段，对设置要求比较严格，如离合器与油门动作时机需要多次尝试，找到最佳时刻。所以，好的油离配合是驾驶性试验的前提条件。

3.4 CAMEO程序设置

通过CEMAO软件实现自动化标定试验，在一个DOE中设置672个操作点，包含5个变量的更改，变量分别为车速、油门踏板及3个标定表，另外添加了使用原始数据的36个基础工况点。

4 试验结果及优化

4.1 测试结果及问题

试验完成后会得到所有驾駛行为的数据曲线，图1为加速行为测试结果。在过程中发现异常现象，A曲线为发动机扭矩、B曲线为发动机转速，C曲线为踏板开度，在踏板不变，转速平稳上升的情况下，在3000-3500rpm附近扭矩有一个明显的下降。这种现象还多次发生，需要进一步分析原因，最后分析是由于爆震原因，点火角推迟产生的，需要修改控制策略解决。

4.2 结果优化

驾驶性试验中不仅仅能够发现问题并解决问题，还需要对数据进行优化，以达到整车驾驶性开发目标。

4.2.1 常规方法

通过对标定数据的修改，能够针对该试验行为中我们主要关注的指标进行优化，然后试验人员通过观察试验数据曲线进行评价，这样需要试验人员具有一定的经验。

4.2.2 驾驶性评价软件的应用

驾驶行为中我们关注的指标有多个，有的指标间是矛盾的，所以需要做到一个均衡，这样的给试验人员造成更大的挑战。通过应用DRIVE软件对这些驾驶行为的各种指标进行打分，试验人员可以直观的对其评价。

图2为2挡下，加速驾驶时三个标定数据的对比，A为优化前对加速行为各个指标的打分，B和C曲线分别为对驾驶行为的二次优化，主要优化的指标为响应延迟（Response delay）和扭矩建立（Torque build-up），在这两项上有明显的提升，其它项变化不大，该分数是通过多次试验得到的平均分数。

在DRIVE软件中，能够得到每个指标在各个工况点的改善情况，如图3所示，经过5次优化后得到的扭矩建立指标在各工况点与原始数据的对比。由此看见在常用工况的低负荷区改善十分明显，负荷实际驾驶情况，达到了试验要求。

5 结束语

（1）动力总成试验台架能够很好的完成整车的驾驶性试验，该试验对硬件要求很高，需要多种设备的配合使用，具有一定的复杂性。

（2）在动力总成台架上应用自动优化标定软件和驾驶性评价软件对整车驾驶性进行试验和优化具有更高的试验效率和试验客观性。

（3）本文对整车驾驶性试验方法的研究和总结在其它动力总成相关试验中仍然可以实施，是动力总成台架上进行整车相关测试的典型试验方法。

（4）动力总成试验台架具有强大的的硬件和软件的集成能力，能够很好的支持多样的测试对象及试验要求。软件间具有良好的兼容性，其配合使用可以发挥更大的作用，随着新进软件的出现及版本的更新，新的试验能力将不断发展。

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