商用车生态驾驶应用研究

杨洋 蔡宝

摘 要：随着汽车保有量的增加，交通运输领域能源消耗也逐年增多。占汽车总量约8%的商用车的燃油消耗量却高达汽车总油耗60%，降低能源消耗成为各大商用车企业主要的攻克课题。文章综述了近年来国内外流行的生态驾驶理念，指出商用车未来生態驾驶的发展。

关键字：生态驾驶;燃油消耗;驾驶行为

中图分类号：U471  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）21-250-03

Abstract： With the increase of car stocks， energy consumption is also increasing year by year. However， the commercial vehicles which are only 8% of car stocks expend 60% of the total fuel consumption of all vehicles. Reducing energy consumption has become the main task of vehicle enterprises. This paper summarizes the popular “Eco-driving” concept at home and abroad in recent years and points out the development of ECO-driving of commercial vehicles in the future.

Keywords： Eco-driving; Fuel consumption; Driving behavior

CLC NO.： U471  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）21-250-03

1 研究背景

生态驾驶最早是欧盟提出的一种节能减排理念，主要是指在不改变车辆动力匹配前提下，通过培训或辅助提升驾驶行为，从而达到降低油耗的目的。生态驾驶具有投入成本低、效果明细等特点已被国内外应用，本文从影响因素、控制方法、研究成果及实施现状对目前生态驾驶的研究进行系统分析，并提出未来商用车领域生态驾驶的方向。

2 影响因素

生态驾驶是通过主动或被动改变驾驶行为，实现降低燃油消耗的一种方法。影响生态驾驶的因素主要有驾驶行为、环境因素、道路状况、细分市场工况等。

2.1 驾驶行为

驾驶行为，指的是由驾驶员引起的油耗变化，是实现生态驾驶最主要因素。例如由不同驾驶员驾驶相同车辆在相同道路行驶进行测试，油耗结果存在差异，主要是因为不同驾驶员对油门开度、制动的控制策略存在差异，导致起步、行驶、加减速等行为造成油耗差异。

2.2 环境因素

环境的温度、湿度、海拔等自然条件等。研究发现温度的降低、湿度的增加、海拔的变化都会引起车辆的油耗的变化。

2.3 道路状况

道路地面类型、拥堵程度等。从经验来看长期高速驾驶比市区驾驶更加省油，而不同驾驶行为在高速驾驶引起油耗差异要小于市区驾驶工况。

2.4 细分市场

商用车细分市场较多，针对不同细分市场会匹配不同的动力总成，配置不同的车辆行驶特性不同，相同驾驶行为在不同车型的效果也有明显区别，所以细分市场（动力配置）也是影响商用车生态研究的因素。

3 研究方法

生态驾驶的研究主要分为经验总结法和理论分析法，从根本上说两种方法都是通过优化驾驶行为来实现降低油耗，通过对行驶过程车辆启动/加速、怠速、减速及匀速工况的分析找出最优的换挡时间和油门开度，从而保证车辆长期在经济转速区行驶，并根据周围环境适应调整发动机转速从而降低发动机功率。两种方法具体由以下区别：

3.1 经验总结法

通过道路试验或者实际运营情况，获取不同驾驶习惯（相同车型、相同道路状态）下车辆数据，提取总结车辆节能行驶的策略。此方法操作简单但结果多为定性结果，基于车辆状态、驾驶员状态、样本量情况等常无法得到最优生态驾驶策略。

3.2 理论分析法

通过车载智能网联技术采集车辆行驶信息与道路信息，对驾驶行为进行仿真建立车辆行驶模型，优化驾驶行为得到目标工况最适宜行驶速度曲线、油门开度、转速等控制策略，从而实现对生态驾驶定量分析，在满足道路行驶条件下优化驾驶行为控制车辆保证发动机功率最低从而实现最终节油，此方法可量化控制驾驶行为。

4 研究成果

国外对生态驾驶研究的较早，欧洲有生态驾驶“五大黄金则”，日本有“生态驾驶10法则”，通过各国学者研究发现，合理的生态驾驶可降低5-10%的燃油消耗量，针对生态驾驶各国学者基本达成以下共识。

①生态驾驶的效率与道路交通密度有关，生态驾驶的效果随着交通密度的增加而减小，特别注意的是，有研究表明在道路特别拥挤的条件下，采用生态驾驶会导致油耗增加;

②生态驾驶会影响整体运营时间，当交通量小时，生态驾驶会使行驶时间加长，而交通量大的反而会使行驶时间降低：

③目前生态驾驶的研究多基于固定细分市场的单样车开展，而单车生态驾驶有时会对影响其他车辆的油耗，各国正在努力将单车生态驾驶推广到整体交通系统。

5 应用情况

随着各国对生态驾驶的研究进展，目前生态驾驶应用主要集中在驾驶行为培训、驾驶辅助系统、智能交通系统三个方面。

5.1 生态驾驶行为培训

通过培训将优化后的目标市场生态驾驶策略推广到该细分市场车辆驾驶过程中，具体方法如下。

①行车前，对驾驶员进行生态驾驶培训，通过讲解理论，将平稳换挡、换挡点选取、控制加、减速次数等策略传达给驾驶员，保证车辆在发动机经济转速、事先规划行驶路等。

②行车后，通过车载智能网联记录行驶过程车辆运营数据，从油门开度、换挡点选取等驾驶行为进行评价。

5.2 生态驾驶辅助系统

车辆辅助驾驶系统的功能主要提醒驾驶员生态驾驶方法，并在必要时对驾驶行为进行适当干预，主要有以下功能。

5.2.1 驾驶提醒系统

通过车载智能网联监控车辆瞬时燃油消耗、驾驶行为等相关的数据，当车辆出现发动机转速过高、怠速过长、急加速、急减速等非生态驾驶行为时，通过车辆的电器配置（如视觉提醒、语音提醒、触觉提醒等）提醒驾驶员。

5.2.2 驾驶辅助系统

行驶过程中车载智能网联根据采集行车数据和环境条件，通过车辆基础设备（ACC、AEBS、LKA、路标识别、行人识别等）给出优化驾驶策略，由车辆完成通过降低转速、优化油门开度的措施辅助驾驶员实现经济驾驶。

5.3 生态交通系统

生态交通系统是针对整车队列提出的生态驾驶方案，通过车联网信息共享，从整个行驶工况全局平衡单车与车队运行效率，减少车队停车可能性，可以提高整体运输效率，缓解拥堵，降低燃油消耗同时还提高道路交通安全。

6 商用车生态驾驶展望

商用车的细分市场多，占汽车总量约8%的商用车的燃油消耗量却高达总消耗量 60%，国内外已基本掌握单车的生态驾驶的研究及控制策略。为保证生态驾驶的稳定性，全体道路车辆自动驾驶的是未来商用车生态驾驶的必由之路。未来卡车将以自动驾驶车辆的硬件设备为载体，依托车联网和5G信息传输技术，实现道路信息共享，最终建立商用车交通系统生态驾驶。

参考文献

[1] 付锐，张雅丽，袁伟.生态驾驶研究现状及展望[J].中国公路学报， 2019.

[2] 赵晓华，陈晨，荣建，胡江.“生态驾驶”的应用现状与新思路[J].节能与环保，2017.