纯电动车加速性能开发试验研究

摘 要：目前绝大多数电动汽车配置单档减速器，不存在换挡延迟、顿挫等影响加速性能的因素，故相比传统燃油车有了天然的优势。但由于电机建扭快并具有能量回收特性等因素，电动汽车的加速调校仍需要花费大量精力。目前整车加速性能的开发验收主要依靠主观评价，但主观评价的结果与工程师的经验有关，而且常发生工程师与最终验收人的评价结果不一致的情况。本文从整车开发的角度出发，对电动汽车加速性能相关工况进行客观测试后进行直观的分析，为整车开发提供了明确的方向和数据支撑。

关键词：加速性能；纯电动汽车；客观测试；试验研究

中图分类号： U469.7 文献标志码：A 文章编号：1005-2550（2024）04-0068-06

Development and Experimental Research on Acceleration Performance of Pure Electric Vehicles

CUI Jun-jie， XIE Yun-qing， HAN Zhi-qi， Min Lang， LIU Quan

（ Wuhan Da’an Technology Co.，Ltd， Wuhan 430051， China）

Abstract： Currently，the vast majority of electric vehicles are equipped with single speed reducers， and there are no factors that affect driving quality such as gear shifting delay and jerking， so they have natural advantages compared to traditional fuel vehicles. However， due to factors such as fast motor torque and energy recovery characteristics， tuning the driving quality of electric vehicles still requires a lot of effort. At present， the development and acceptance of vehicle driving quality mainly rely on subjective evaluation， but the results of subjective evaluation are related to the experience of engineers， and there is often inconsistency between the evaluation results of engineers and the final acceptance person. Starting from the perspective of vehicle development， this article objectively tests the driving quality related working conditions of electric vehicles and conducts intuitive analysis， providing clear direction and data suppjen5Xmm+2SIM/YayOO14HQ==ort for vehicle development.

Key Words： Acceleration Performance; BEV; Objective Testing; Experimental Research

汽车加速性能是衡量整车开发效果的一项重要指标，其主要体现车辆纵向行驶方向上相关的动态驾驶体验，包含从起步、加速、匀速行驶到减速阶段的所有驾驶历程中，驾驶员能感受到的加速度变化、加速踏板输入变化以及由此带来的各种冲击、顿挫、延迟、与驾驶意图不符等各种现象[1]。车辆加速性能的开发需要结合驾驶员驾驶行为分析其具体需求，结合客观评价的指标和控制策略进行适应性设计，最终达到性能开发目标。

1 加速性能客观测试的主要内容

纯电汽车加速性能客观测试工况主要包含起步、蠕行、加速、稳速、带档滑行等，主要目的是为了测试车辆的响应、加（减）速度、冲击度、稳态车速油门等，并最终形成加速响应曲面，定义车辆的驾驶风格，量化设计开发目标。

目前整车加速性能评价方法主要以主观评价为主，主观评价简单直接、费用少、周期短，但主观评价的结果与工程师的经验有关，而且常发生工程师与最终验收人的评价结果不一致的情况。而客观测试作为主观评价的补充，建立标准合理的测试方法有利于将主观评价结果量化，本文针对各个实际工况进行测试并参考性能开发目标，形成一套客观合理的评价方法，为整车性能开发提供数据支撑。

1.1 目标信号的选取

选择合理的测试信号是进行有效客观试验的前提，信号选取过多会提高试验成本，测试工作也会变得复杂。

其中，VCU信号需要用到CAN总线采集工具和相应的DBC文件。这里油门开度信号是为了准确判断部分油门工况时的油门开度和加速响应时间，制动踏板信号是为了准确判断蠕行工况响应时间。

1.2 测试软件设定

将测试设备连接完毕后，打开测试软件，首先将波特率设定为500k，然后加载车辆DBC文件。如遇车辆无DBC状况，可尝试进行信号解析，可对车辆进行操作的同时观察报文中响应操作而变化的地址位，进而解析出常用信号信息。例如通过不停踩-松刹车，同时观察1-0切换的报文，则可判断该地址为制动信号。DBC文件加载完成后进入信号选择界面，选取需要的总线信号，并记录状态信号对应状态的含义。进入 logging试验记录界面，设置数据文件以CSV格式保存，并设置采样频率为20Hz。

2 加速性能客观测试

以整车开发过程中期对EP（Engineering Prototype）样车过程验收为例，使用本文方法对加速性能进行客观测试，并与其主要竞品车A进行对标，将加速性能差异量化并提出改善指导意见，使性能目标靠近或达到A车型的水平。

2.1 试验车辆

本项目开发前期已经定义加速性能性能的开发目标为主要竞品车A车型的驾驶风格，并在A车型的基础上适当调整油门变化时的冲击度，以提高舒适性。

试验车辆选用某在开发车型EP样车及其主要竞品车A，对各工况的不同表现进行对比和分析。EP样车下车体及三电系统为硬模件，接近SOP状态，VCU数据还未冻结，整车性能良好，能够确保试验安全性。

测试路面为某试验场性能路，直线路全长超过2.5公里，试验时为封场状态，风速为1.5m/s，温度为18℃，能保证最终测试结果的可信度和准确性。

2.2 试验设备

4 数采设备 量程0-250km/h

试验原理如图2所示，CAN总线采集设备至少采集总线和IMU的CAN信号，根据需要可同时采集多路CAN线信号，外接IMU的CAN线需提供12V电压，线路终端需连接120Ω电阻以屏蔽干扰信号。

2.3 客观测试

2.3.1 蠕行工况

车辆档位分别置于D、R下，松开制动踏板后车辆开始行驶，待车速达到最大值稳定行驶30s后踩下制动踏板停止试验，评价蠕行车速（大小是否合适，是否与预期一致）、稳定性（评价达到最大车速后是否稳定，可通过计算20s时间内的车速、转速的标准方差来衡量）、起步响应（松开制动踏板到加速度达到0.1m/s2的响应时间）、峰值加速度等关键指标。

如图3所示，EP样车在松开制动踏板后存在大约1.5s（竞品车为0.4s）的延迟后车速才开始提升，驾驶体验较差；到达蠕行稳定车速的时间大约为5s，提速较快，存在安全风险，建议通过VCU标定，以靠近或达到竞品车水准。

2.3.2 定油门加速工况

车辆档位置于D档，松开制动踏板后快速将加速踏板踩到预设的位置，车辆从静止状态加速，当试验时间达到40s或车速达到140km/h时停止。由于起步加速常用油门踏板开度为0～40%[2]，所以40%以下油门设置步长为5%，40%以上油门设置步长为10%。

根据表4所列的加速踏板位置重复试验，切换驾驶模式后再重复进行一次试验。

定油门加速工况是加速性能客观测试的重点，根据表4的测试结果可以对峰值加速度、响应时间、冲击度等相关因素进行分析评价，并可生成ARM曲面图对车辆驾驶风格进行诠释和定义。

1）峰值加速度及响应性

峰值加速度是整车加速性能的重要指标，也是普通消费者在驾驶车辆时最直观的感受。在整车开发阶段，一般会将车辆具有的各种驾驶模式下的加速性能表现做出明显的区分。如图5所示，样车优化前的SPORT、NORMAL模式的峰值加速度分界不清晰，需要做出相应调整，调整后如图6。

2）最大冲击度

冲击度体现的是汽车加速过程中是否平顺，因换挡、悬置晃动及瞬态输出扭矩过大带来的bump现象是否可以让驾驶员接受。一般来说，最大冲击度高于1.3g/s时，驾驶体验会比较差，需要调整至1.3g/s以下，如图8所示。在数据处理时，由于低通滤波有着不失真、但会产生延迟的特性，所以在处理冲击度或者峰值加速度原始数据时要使用低通滤波，可使用MATLAB软件中FDAtool模块自带的滤波器进行数据处理。

3）加速度响应曲线（ARM曲线）

加速响应曲线是描述加速度-油门开度-车速关系的图形，理想加速响应曲线可以基本定义车辆驾驶风格形态，实际加速度曲线与理想加速度曲线的差异可以认为是驾驶平顺性的一个评价维度[3、4]。

另外，加速性能的收敛性指标是通过加速收敛段的加速度随车速的降低程度来表征，一般来说，要求加速度至少要呈现不增加的趋势。如图9，优化前加速度在5-40km/h车速段没有表现出明显的下降趋势，故收敛性较差，会造成车辆加速感与驾驶员意图不符的现象，故需要进行相应调整，调整后的效果如图10所示。另外，处理响应性相关数据时要保证进行滤波平滑后不产生延迟，建议使用小波滤波进行处理。

2.3.3 稳态车速工况

将变速杆置于D档，从静止状态加速到设定车速，在该车速下保持匀速行驶至少40s，记录当前的加速踏板行程，如表5。根据CAN总线采集的数据，处理得到如图11试验结果，并对油门大小（建议120km/h车速时加速踏板行程百分比不高于35%）、油门均方根（30s稳速状态下，结果越小代表油门越稳定）等关键因素进行评价[5]。

稳态车速试验对应的是日常驾驶时道路比较通畅的工况，此时驾驶员一般使用固定油门来稳速行驶。EP样车优化前，稳速工况下油门开度偏小，此时易引起驾驶疲劳，需要进行相应调整，调整后的效果如图12。

2.3.4 tip in/tip out工况

将变速器置于D档加速到设定车速，保持当前车速5s后快速踩下加速踏板并保持油门开度行驶6s左右，再快速松开加速踏板。这里的tip in、tip out需要在极短时间内改变油门输入，使油门变化率超过100%/s，例如在0.4秒内踩下50%油门行程，油门变化率是125%/s。

根据CAN总线采集的数据，处理得到试验结果，评价加速响应、峰值加速度、加速度曲线等关键指标，确保无明显冲击和波动，不同油门开度之间要求有明显梯度性。例如在车辆设为舒适模式下，可以看到EP样车在时速60km/h下tip in工况的响应性和平顺性良好，冲击度随着油门增大而增大，具有明显的梯度性，如图13所示：

2.3.5 滑行能量回收工况

全油门加速至120km/h，松开加速踏板并保持D档，车辆开始滑行至车辆完全停止或蠕行车速。根据采集到的数据，评价加速度大小（是否适中，避免减速度过大引起驾驶员不适）、减速度曲线（是否平顺）等关键指标。

如图14，竞品车A带档滑行车速高于20km/h时，电机扭矩基本不变，此时减速度也保持不变；车速到达20km/h时，电机扭矩开始减小，能量回收强度逐步降低；车速为10km/h时，电机扭矩为0Nm，能量回收终止。整个过程减速曲线很平顺，可以要求工程样车参考同样设置进行标定开发，如表6：

3 结论

本文基于电动汽车静止起步加速到滑行减速停车的工况下，从各个影响加速性能的维度进行了测试和分析。

（1）客观测试作为开发过程中主观评价的补充，可以将主观感受量化，并表现的更加直观；

（2）通过EP样车和竞品车A的对标测试，给整车开发提供了明确的性能目标和数据支撑，也有利于积累大量数据后建立相关数据库。

参考文献：

[1]刘普辉，章桐. 汽车驾驶品质主客观测试评价及相关性分析.中国工程机械学报，2015（5）：451-456.

[2]逯家鹏，杨雪峰，张丽雪，高金威，史耀东.用户常用加速工况车辆驾驶性客观评价指标的设定与试验研究.汽车技术，2022，6.

[3]朱翔宇. 车辆起步加速驾驶性客观评价及优化. 汽车工程学报，2022，1（12）：1.

[4]常朕，穆加彩，吴文文. 基于驾驶质量性能的Acc Pedal Map设计[J].农业装备与车辆工程，2018，56（7）：78-81.

[5]陈铭，黄炯，魏喜乐. AVL DRIVE在整车驾驶性能开发的运用.汽车实用技术，2021，12：117-119.

崔俊杰

毕业于太原理工大学，硕士研究生学历，现就职于武汉达安科技有限公司，从事整车能量管理试验研究工作。

专家推荐语

陈建武

东风汽车集团有限公司研发总院

研究员级高级工程师

本文对电动车加速踏板相关的整车性能开发有较强的实战指导意义，特别是使用以测试为主导的性能开发方法，值得推荐。