某纯电动汽车低速小油门标定研究

梁崇宁

摘 要：文章分析了某款纯电动乘用车在驾驶性标定时，升扭阶段转速超调幅度过大是引起乘员主观感受加速冲击偏大的原因，以整车控制器降低扭矩变化率达到降低齿轮啮合扭矩以及电机控制器提高扭矩控制精度的方法，降低了转速变化幅度，改善了主观感受的加速冲击感，实验结果表明该标定方法对低速小油门工况下的车辆平顺性有较好的提升效果。

关键词：标定;驾驶性;电动汽车

中图分类号：U469.72  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）03-05-03

前言

驾驶性标定按照速度段来标定的方法，分为低速，中速，高速标定，其中每一个速度段又细分为油门踏板解析，能量回收标定。驾驶性的结果评价一般分为主观评价和客观评价两方面。主观评价要达成在测试工况下主观评价达到可接受的评分目标，客观评价要达成转速和扭矩振幅和响应时间不超过特定预设值的目标，本文主要阐述驾驶性主客观评价的判定方法，以及某车型低速小油门标定中遇到的加速冲击偏大的问题以及实际解决方法。

1 驾驶性主客观评价标准

1.1 主观评价标准

目前对车辆驾驶性评估一般采用主观评价方法，主观评价方法采用打分法，如下所示：

执行主观评价需要在特定工况下进行，一般分为瞬态工况和稳态工况，再根据各个工况的加权取平均得到总的驾驶性主观评分。就本文而言，执行的评价工况为低速小油门工况。

1.2 客观评价标准

客观评价指标包括电机转速超调n₀和转速下冲，电机实际扭矩和整车控制器扭矩指令差值T_diff，电机扭矩响应时间。低速小油门工况下的电机转速形态如图1所示，扭矩曲线形态如图2所示。其中为转速超调n₀主要是由于电机转子和减速器间存在齿间间隙，当扭矩从零开始上升时，转子由原位置经过齿间间隙加速，转速快速上升，和前方齿轮接触瞬间达到最大，在完全啮合后由于受到阻力转速会下降，但是扭矩持续上升，轉速又开始上升。

2 低速驾驶性标定以及问题

2.1 扭矩控制以及标定方法

该车型使用经典的转速-扭矩控制方法，如图3 所示。VCM以油门踏板和电机转速信号作为输入，经过查表计算得到目标扭矩和扭矩变化率，当前扭矩按照变化率逐渐上升或下降到目标扭矩，VCM将实时计算得到的扭矩发送给MCU，MCU使用直接转矩控制技术按照此目标扭矩调节电机扭矩输出。驾驶性的标定即标定VCM的油门踏板解析值和扭矩变化率，而MCU的则尽量减小输出扭矩和目标扭矩的误差，即提高扭矩控制精度。

2.2 加速冲击问题的产生

在实际标定时，需要先标定油门踏板解析值再标定扭矩变化率。

为了保证动力性的主观体验，低速时的油门较小时的解析值不能给得太小，从而输出扭矩足够大，才能做到轻踩油门就有动力输出的驾乘体验。使用预设的油门踏板和扭矩变化率，在车速为10km/h～20km/h时，反复间歇松踩油门踏板，每次开度区间在5%～20%，在每次踩下油门踏板瞬间，乘员都会感受到明显的加速冲击，该工况下的主观评价仅为及格。查看CAN总线上的数据，在升扭阶段，转速超调量已经达到100rpm左右，同时在转速超调产生时，MCU的扭矩跟随精度较差，和VCM的指令最大绝对误差达到7.2N·m，数据如图4所示。

显而易见，转速突变带来的冲击会通过传动系统以及车身等部件传递给乘员，对于同一个车而言，超调量越大，冲击越明显。在机械间隙不变的前提下，降低啮合时的扭矩可以减小超调量，即为降低扭矩变化率。另一方面，MCU使用直接转矩控制技术，转矩和指令的差值越大则意味着转矩波动越大，则转速波动越大，因此减小差值也可以减小超调量。

由前述分析可知，乘员感受到的加速冲击时由于转速超调产生的，能够调节的部分为油门踏板解析值，扭矩变化率以及MCU 输出扭矩和目标扭矩的差值。由于踏板解析值对乘员动力主观感受影响较大，一般不会调整该值，因此需要从扭矩变化率和扭矩精度着手。

3 解决方案以及验证

3.1 降低VCM控制变化率

首先从扭矩变化率着手，产生转速超调对应的转速约为1000rpm，扭矩约为10N·m，当前使用的扭矩变化率如表2所示。

经过反复试验和验证，在保证扭矩响应时间的前提下，将扭矩变化率略微降低，得到表3的扭矩变化率，在同样的工况下，转速超调量有所降低，达到86rpm，MCU扭矩和VCM的指令最大绝对误差为4.2N·m，如图5所示。主观评价加速冲击感略有降低但并不能达到可接受的评级。

3.2 提高MCU扭矩控制精度

在降低扭矩变化率的前提下，MCU通过提高控制精度

减小MCU输出扭矩和VCM扭矩指令的差值，经过试验和验证，同样工况下，转速超调量降低到了60rpm，MCU扭矩和VCM的指令最大绝对误差为4.2N·m，如图6所示。主观评价加速冲击感大幅度降低，评分达到可接受评级，提高了驾驶舒适性。

4 结论

本文研究了纯电动车低速小油门工况下乘员主观感受加速冲击偏大的现象，结论如下。

升扭阶段转速变化幅度过大是引起乘员主观感受加速冲击偏大的原因。

整车控制器降低升扭阶段的扭矩变化率，进而降低了齿轮啮合时的扭矩，可以略微降低转速超调幅度。

在降低变化率的基础上，电机控制器提高扭矩控制精度，降低了扭矩波动幅度，进而可以降低转速超调量，达到了改善加速冲击感的目的，进而提高驾驶平顺性。

参考文献

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