新能源商用车驾驶模式的控制研究

张晓　杨凌云　杨志超　张妮

【摘  要】为满足市场新能源商用车动力性、经济性、舒适性的需求，保证整车在不同载荷和路况的运行情况及驾驶感受能够得到市场客户的认可，研究整车开发驾驶模式切换功能、驾驶模式切换條件及控制方法，提升整车产品市场认可度和竞争力。

【关键词】新能源商用车；驾驶模式；动力性；经济性；舒适性

中图分类号：U469.72    文献标志码：A    文章编号：1003-8639（ 2023 ）06-0040-03

Research on Driving Mode Control of New Energy Commercial Vehicles

ZHANG Xiao，YANG Ling-yun，YANG Zhi-chao，ZHANG Ni

（Dayun Automobile Co.，Ltd.，Yuncheng 044000，China）

【Abstract】In order to meet the needs of the dynamic property，economy and comfort of new energy commercial vehicles in the market，and to ensure that the operation and driving experience of the vehicle under different loads and road conditions can be recognized by market customers，the driving mode switching function is developed，and the driving mode switching conditions and control methods is studied to improve the market recognition and competitiveness of the product.

【Key words】new energy commercial vehicle；driving mode；dynamic property；cconomy；comfort

一般驾驶市场上较高端的乘用车驾驶员能够根据车辆的行驶路况调整车辆动力输出，进而选择合适的动力性和舒适性的驾驶模式。那么，新能源商用车在保证整车动力需求的情况下，怎么满足驾驶员在不同载重及工况下的经济性和舒适性需求呢？这是本文要研究的方向。

1  新能源商用车的应用场景

近几年在国家对新能源汽车的大力支持和推广下，新能源商用车市场需求也逐步增长起来，由于受自身续驶里程及充电基础设施建设不完善的影响，新能源商用车还无法满足干线物流的应用场景需求，但凭借既环保又节能的优势，短途运输场景（如矿区、钢厂、物流园区货物倒转）深受市场客户的青睐。

短途场景中多为倒转运输，整车“空去满回”或“满去空回”，在封闭的厂区、矿区内还可能出现超载的现象。

2  驾驶模式简介

随着新能源商用车市场需求量急剧上升，行业竞争也随之激烈，要使产品在激烈的竞争中脱颖而出，必须从客户核心需求出发来提升产品，在保证整车动力的前提下，提高驾驶舒适性，降低行驶能耗，节约客户的运营成本，提高经济效益。结合整车运行的不同工况和负载，在新能源商用车上实现驾驶模式切换功能，保证整车的动力性，优化整车能耗，提升驾驶舒适性。

整车驾驶模式分为：ECO、NORMAL、SPORT这3种模式。其中，EOC为经济模式，一般适用于整车空载或整备质量较轻，工况平坦，不需要较大的动力输出；NORMAL为普通模式，一般适用于整车标载，工况平坦，动力需求在电机的额定功率附近；SPORT为动力模式。驾驶员根据整车运行工况，选择不同的驾驶模式，不同的驾驶模式下，相同的油门踏板开度对应的电机输出扭矩不同。

3  驾驶模式控制方案

3.1  整车控制需求

保证整车动力性、经济性、舒适性是驾驶模式控制的关键，所以在各驾驶模式下，动力系统的动力输出需满足当前载荷的需求。扭矩输出时，需进行精确的滤波和平滑处理，模式切换过程中，当前扭矩输出不会存在波动的现象，且在动力电池当前电量不足的情况下，要进行适应性调整驾驶模式的切换，不能影响车辆的正常运营。整车控制需求阐述如下。

1）不同运行工况下，对应不同的需求驱动扭矩，需保证整车动力，提升用户的驾驶体验。

2）需减少软件处理过程中的数据查询，提高运算速率，并保证扭矩输出的平滑性。

3）防止数据输出发生突变，解决在不同模式切换过程中的扭矩突变问题，保证扭矩输出平稳。

4）结合动力电池剩余电量，适应性调整最大输出的驱动扭矩，保证整车的经济性。

3.2  控制架构

整车控制器VCU的驾驶模式识别模块采集KEY信号识别车辆当前的点火状态、驾驶模式切换开关输入驾驶模式请求信息、动力电池的BMS发送的当前SOC值，最终确定当前的驾驶模式，并输出相应的驱动扭矩给电机控制器MCU，组合仪表IC进行驾驶模式显示。驾驶模式识别功能框图见图1。

3.3  控制方案

3.3.1  驾驶模式切换策略

设定整车初始状态默认为NORMAL模式，整车处于电源ON模式。

1）NORMAL模式至ECO模式的转换条件为：ECO按键被按下或电池SOC电量≤某一定值（一般为18%～20%）。

2）ECO模式至NORMAL模式的转换：①当电池SOC电量≤某一定值（一般为18%～20%）进入ECO模式；②当电池SOC电量≥某一定值（21%～25%）时，恢复到NORMAL模式；③ NORMAL按键被按下，会变成NORMAL模式。

3）NORMAL模式至SPORT模式的转换：SPORT按键被按下；SPORT模式至NORMAL模式的转换：NORMAL按键被按下。

4）SPORT模式至ECO模式的转换：ECO按键被按下或SOC≤某一定值。而ECO模式至SPORT模式的转换：①当SOC≤某一定值进入ECO模式，当SOC≥某一定值时，重新恢复到SPORT模式；②SPORT按键被按下，则变成SPORT模式。

驾驶模式切换逻辑图见图2。

3.3.2  驾驶模式切换驱动控制

在实施方式中，设定加速踏板开度百分比（用x表示）与驱动力矩系数百分比（用y表示）之间的关系可通过如下函数来表示：①ECO模式一般选用y=ax²；②NORMAL模式一般选用y=ax；③SPORT模式一般选用y=log10（ax）。

说明：式中的系数a基准值为1，a的取值越大，曲线斜率越大，具体取值需根据实际标定的路况进行调整，最大取值不超过3。

1）在实施方式中 ECO模式下，采用单独的加速踏板MAP。滤波算法：

2）在本实施方式NORMAL模式下，采用单独的油门踏板MAP。滤波算法同公式（1）。

驾驶模式切换开关未按下，VCU默认驾驶模式状态为NORMAL。NORMAL模式下驱动力矩系数MAP见电动轻卡NORMAL模式驱动系数表（表3）和电动重卡NORMAL模式驱动系数表（表4）。

3）在本实施方式中SPORT模式下，采用单独的油门踏板MAP。滤波算法同公式（1）。SPORT模式力矩系数MAP见电動轻卡SPORT模式驱动系数表（表5）和电动重卡SPORT模式驱动系数表（表6）。

以上方案中，在不同驾驶模式下的驱动系数表中未体现的区间采用线性差值法进行计算。

4  结束语

动力性、经济性是整车的重要指标，只有不断创新、优化每种驾驶模式的算法、技术参数和切换逻辑，才能达到预期目标。经过不断试验验证，最终形成了驾驶模式划分及具体切换逻辑，具备以下优势。

1）根据不同的行驶路况合理选择相应的驾驶模式，提升舒适的驾驶感受。

2）驾驶模式的切换充分考虑动力电池电量，实现最大化的环保节能。

3）体现驾驶模式记忆功能，能够存储驾驶员下电前最后一次使用的驾驶模式。

4）不同驾驶模式拥有不同的驱动力矩系数MAP，未覆盖的参数范围采用线性差值计算，减少控制器处理的负担，提升运算速率，使数据采集既高效又平顺。

5）不同驾驶模式下结合特定的扭矩输出滤波时间和滤波算法，在扭矩输出控制时，进行滤波控制和平滑控制，提升驾乘的舒适感，亦能保证传动系统的寿命。

参考文献：

[1] 陈清泉，孙逢春，祝嘉光. 现代电动汽车技术[M]. 北京：北京理工大学出版社，2002.

[2] 徐国凯，赵秀春，苏航. 电动汽车的驱动与控制[M]. 北京：电子工业出版社，2010.

[3] 中国汽车工程学会. 节能与新能源汽车技术路线图2.0[M]. 北京：机械工业出版社，2020.

[4] GB/T 38146.2—2019，中国汽车行驶工况 第2部分：重型商用车辆[S].

（编辑  凌  波）