基于動力總成臺架的整車駕駛性試驗研究

孫博 李春旺 孟慶勇

摘? 要：基于動力總成臺架，應(yīng)用自動優(yōu)化標(biāo)定軟件和整車駕駛性評價軟件進行整車駕駛性試驗，研究在動力總成臺架上開展整車駕駛性試驗的試驗方法。對駕駛控制、油門調(diào)節(jié)、道路阻力模擬、自動優(yōu)化等技術(shù)問題進行研究，得出在動力總成臺架進行整車駕駛性試驗的完整解決方案。

關(guān)鍵詞：動力總成臺架;整車試驗;駕駛性

中圖分類號：U464? ? ? ? ?文獻標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：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

隨著汽車技術(shù)的飛速發(fā)展，整車駕駛性開發(fā)對試驗精度、效率、可重復(fù)性、可評價性等試驗指標(biāo)提出了比以往更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。整車道路試驗的試驗技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展，進一步提升試驗效率和降低成本難度很大。動力總成臺架可以滿足整車駕駛性道路試驗要求，在動力總成臺架上可根據(jù)多種試驗?zāi)繕?biāo)配置測試設(shè)備，靈活進行環(huán)境控制、更改駕駛模式，全面同步采集測試參數(shù)，試驗周期也大大縮短，且成本較低。本文通過在動力總成臺架上進行整車駕駛性優(yōu)化試驗，研究在動力總成臺架上的整車駕駛性試驗方法。

2 試驗方案

2.1 試驗設(shè)備

動力總成臺架可用于純動力總成、整車、混合動力等對象的臺架試驗，采用4個低慣量高動態(tài)測功機，可以模擬并提供真實的道路阻力，并測量對應(yīng)的輸出扭矩、轉(zhuǎn)速等。臺架還配有HORIBA的MEXA-7500DEGR排放分析儀、AVL的車載油耗儀、AVL的489顆粒計數(shù)器、AVL的車載燃燒分析儀、駕駛機器人、開發(fā)ECU及標(biāo)定工具等。

2.2 測試軟件

除了硬件設(shè)備外，軟件的配置使用及其通訊的連接十分重要，這樣可以保證測量數(shù)據(jù)的全面性。需要標(biāo)定工具CANape讀取車輛ECU的數(shù)據(jù)，標(biāo)定工具INCA讀取動力CAN數(shù)據(jù)，同時作為DRIVE軟件的數(shù)據(jù)接口，駕駛性評價軟件DRIVE用于對車輛各種駕駛性行為進行打分評價，CAMEO用于建立DOE，實現(xiàn)自動化試驗。

2.3 試驗描述

駕駛性能是指在規(guī)定的環(huán)境、駕駛條件下，車輛的發(fā)動機及傳動系統(tǒng)平順地執(zhí)行駕駛員所給指令的能力。試驗要求在一個固定檔位上分別將踏板快速踩到25%、50%、75%、100%，踩踏板之前車輛的初始速度為20km/h，并行駛一段時間。每次更改標(biāo)定數(shù)據(jù)后，重復(fù)以上試驗數(shù)次，每個檔位均需試驗并重復(fù)以上所有步驟。從而評價這些加速過程中的遲滯、喘息、喘振、爆震、加速性、加速踏板線性、車速控制性等情況。

3 試驗方法

3.1 整車駕駛控制

本試驗選用的是整車駕駛機器人進行的操作，需要使用本地控制手柄對駕駛機器人進行標(biāo)定，使各種行為達到試驗要求，標(biāo)定后能夠完成和人一樣的駕駛行為，并且每次的操作行為一致、準(zhǔn)確，但該裝置價格較高。

3.2 道路阻力修正

為了道路行駛的真實性，動力總成臺架試驗需要模擬真實道路的阻力?？梢杂煤唵蔚亩畏匠逃嬎愕缆纷枇Γ?/p>

式中：A代表滾動阻力，B代表滾動阻力對車速的影響系數(shù)，C代表風(fēng)阻對車速的影響系數(shù)。得到阻力與車速的關(guān)系，會很容易得到車速與時間的關(guān)系，兩者可以相互轉(zhuǎn)換。進行滑行試驗，使臺架的滑行曲線與真實道路滑行曲線一致。

3.3 油離配合的調(diào)節(jié)

駕駛機器人可以實現(xiàn)試驗人員的單一命令，而車輛（尤其是手動擋車）駕駛需要多種命令的配合，特別是手動變速箱的換擋操作，需要油門、離合器、擋位的動作及時間的配合，所以動力總成臺架需要調(diào)節(jié)油離配合。

主要需要設(shè)置三個動作：車輛起步、升擋和降擋。尤其起步階段，對設(shè)置要求比較嚴(yán)格，如離合器與油門動作時機需要多次嘗試，找到最佳時刻。所以，好的油離配合是駕駛性試驗的前提條件。

3.4 CAMEO程序設(shè)置

通過CEMAO軟件實現(xiàn)自動化標(biāo)定試驗，在一個DOE中設(shè)置672個操作點，包含5個變量的更改，變量分別為車速、油門踏板及3個標(biāo)定表，另外添加了使用原始數(shù)據(jù)的36個基礎(chǔ)工況點。

4 試驗結(jié)果及優(yōu)化

4.1 測試結(jié)果及問題

試驗完成后會得到所有駕駛行為的數(shù)據(jù)曲線，圖1為加速行為測試結(jié)果。在過程中發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象，A曲線為發(fā)動機扭矩、B曲線為發(fā)動機轉(zhuǎn)速，C曲線為踏板開度，在踏板不變，轉(zhuǎn)速平穩(wěn)上升的情況下，在3000-3500rpm附近扭矩有一個明顯的下降。這種現(xiàn)象還多次發(fā)生，需要進一步分析原因，最后分析是由于爆震原因，點火角推遲產(chǎn)生的，需要修改控制策略解決。

4.2 結(jié)果優(yōu)化

駕駛性試驗中不僅僅能夠發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，還需要對數(shù)據(jù)進行優(yōu)化，以達到整車駕駛性開發(fā)目標(biāo)。

4.2.1 常規(guī)方法

通過對標(biāo)定數(shù)據(jù)的修改，能夠針對該試驗行為中我們主要關(guān)注的指標(biāo)進行優(yōu)化，然后試驗人員通過觀察試驗數(shù)據(jù)曲線進行評價，這樣需要試驗人員具有一定的經(jīng)驗。

4.2.2 駕駛性評價軟件的應(yīng)用

駕駛行為中我們關(guān)注的指標(biāo)有多個，有的指標(biāo)間是矛盾的，所以需要做到一個均衡，這樣的給試驗人員造成更大的挑戰(zhàn)。通過應(yīng)用DRIVE軟件對這些駕駛行為的各種指標(biāo)進行打分，試驗人員可以直觀的對其評價。

圖2為2擋下，加速駕駛時三個標(biāo)定數(shù)據(jù)的對比，A為優(yōu)化前對加速行為各個指標(biāo)的打分，B和C曲線分別為對駕駛行為的二次優(yōu)化，主要優(yōu)化的指標(biāo)為響應(yīng)延遲（Response delay）和扭矩建立（Torque build-up），在這兩項上有明顯的提升，其它項變化不大，該分?jǐn)?shù)是通過多次試驗得到的平均分?jǐn)?shù)。

在DRIVE軟件中，能夠得到每個指標(biāo)在各個工況點的改善情況，如圖3所示，經(jīng)過5次優(yōu)化后得到的扭矩建立指標(biāo)在各工況點與原始數(shù)據(jù)的對比。由此看見在常用工況的低負荷區(qū)改善十分明顯，負荷實際駕駛情況，達到了試驗要求。

5 結(jié)束語

（1）動力總成試驗臺架能夠很好的完成整車的駕駛性試驗，該試驗對硬件要求很高，需要多種設(shè)備的配合使用，具有一定的復(fù)雜性。

（2）在動力總成臺架上應(yīng)用自動優(yōu)化標(biāo)定軟件和駕駛性評價軟件對整車駕駛性進行試驗和優(yōu)化具有更高的試驗效率和試驗客觀性。

（3）本文對整車駕駛性試驗方法的研究和總結(jié)在其它動力總成相關(guān)試驗中仍然可以實施，是動力總成臺架上進行整車相關(guān)測試的典型試驗方法。

（4）動力總成試驗臺架具有強大的的硬件和軟件的集成能力，能夠很好的支持多樣的測試對象及試驗要求。軟件間具有良好的兼容性，其配合使用可以發(fā)揮更大的作用，隨著新進軟件的出現(xiàn)及版本的更新，新的試驗?zāi)芰⒉粩喟l(fā)展。

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