新能源技术和智能驾驶技术对操纵稳定性提升分析

摘要：随着科技的不断进步和人们对环保意识的增强，新能源汽车逐渐成为市场的热门选择，同时带动了智能电动汽车的发展，电动化智能化已成为新能源汽车的技术主题，客户对于驾驶体验的要求也进一步提高，其中车辆的操纵稳定性直接决定了客户的驾驶体验。基于此，从智能感知系统、智能制动系统、智能悬挂系统和智能能量管理系统等方面分析提升新能源车辆操纵稳定性的方法。

关键词：新能源汽车；智能；操纵；稳定性

中图分类号：U469.7 收稿日期：2024-06-02

DOI：1019999/jcnki1004-0226202408008

1 前言

汽车操纵稳定性是指在驾驶员不感觉过分紧张、疲劳的条件下，汽车能按照驾驶员通过转向系及转向车轮给定的方向（直线或转弯）行驶，且当受到外界干扰（路不平、侧风、货物或乘客偏载）时，汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的性能。汽车的操纵稳定性包含相互联系的两个部分，即操纵性和稳定性。操纵性是指汽车能够按照驾驶员的要求运行，稳定性是指能够抵抗干扰[1]。

随着环境保护意识的增强和能源危机的不断加剧，新能源汽车为一种清洁高效的交通工具逐渐得到广泛关注。与传统燃油车相比，新能源汽车具有低排放、低噪音和高能效等优势，但成本更贵，因此为了弥补成本的劣势，新能源汽车的智能驾驶辅助技术得到了进一步发展，其操纵稳定性也需要得到进一步提升。本文在总结大量相关文献的基础上，着重分析新能源汽车智能驾驶辅助技术提升车gWoDx5knPs4zn6S3jKAdivcJPdgkA2/cE/3VaQhdXBU=辆操纵性和稳定性的方法。

2 动力系统对车辆稳定性的促进

新能源汽车采用电动机作为动力源，相较传统燃油车除了具有更低的振动和噪音，也带来了更优的动力响应，从而提升车辆的动力操纵性和舒适性，也就是所谓的纯电驾驶体验，这也是客户愿意购买新能源汽车的主要因素之一。

图1以某新能源插电式混动车型为例，对比了该车型传统燃油车和混动车型的加速响应，WOT代表全油门[2]，POT代表部分油门。从对比数据看，传统发动机由于涡轮增压的迟滞，扭矩响应较慢，而电机扭矩响应时间很短且在0转速时可以提供最大扭矩，故电驱动能够提供更快的响应和更好的动力性及驾驶性。

3 智能感知系统提升车辆稳定性的保障

新能源汽车配备了各类传感器和感知设备，如雷达、摄像头和激光雷达等，用于实时感知车辆周围的环境信息。智能驾驶辅助技术充分利用这些感知系统，通过数据处理和算法优化，提供全方位的路况监测和行驶追踪功能。这些技术能够实现车辆对前方障碍物的识别、道路标志的辨识以及车道保持等功能，有效提高了驾驶员的驾驶安全性和车辆的防碰撞能力，从而增强了车辆的操控稳定性并兼顾安全性[3]。

4 智能制动系统优化提升车辆的制动稳定性

智能制动系统可以通过对减速过程中的制动力的实时调整，确保车辆在紧急制动时的稳定性和操控性。此外，智能制动系统还能够通过与感知系统的联动，实现对前方障碍物的智能判断和主动制动，更好地保障驾驶员和乘客的行车安全[4]。

图2为博世的智能集成制动系统及其制动控制效果简图，该制动系统简称IPB。IPB的主要零部件包括：踏板接口、踏板感模拟器、主缸和电磁阀液压单元、无刷电机、电控单元、油壶、防火墙接口。IPB可以替代传统燃油车的真空助力器，是ABS/ESP制动模块和EVP真空泵的组合系统。图2显示，对于常规制动，在一定的制动扭矩范围内，可以通过电机的制动能量回收提供足够的制动力，在低车速下（＜10 km/h）或较大的制动扭矩需求时，液压制动起作用。但IPB也同时保留了传统的ESP、TCS功能，保证制动安全性能。综上IPB兼顾了低速的制动响应、制动舒适及极限工况下的制动安全性能，提升了车辆制动工况的操纵稳定性。

5 智能悬挂系统提升车辆的乘坐舒适性与稳定性

除了提高车辆的行驶稳定性外，智能驾驶辅助技术还通过智能悬挂系统提升了车辆的乘坐舒适性和稳定性。智能悬挂系统可以根据汽车大的运动和路面状况，适时的调整悬挂的刚度和阻尼等参数，进而提供更加平稳的车身姿态和更舒适的乘坐感受。这不仅改善了乘车体验，也增强了车辆的操控性和稳定性，有些全主动悬架系统甚至可以在车身振动的全频段范围内兼顾汽车的平顺性和操纵稳定性[5]。

图3是某车型主动悬架系统的控制策略框图，包括四大主要模块：输入信号、路面状态识别、预瞄控制、动态底盘。输入信号模块功能：采集路面状态，比如路面当前的传递给轮胎的三向加速度；统计整车参数，比如前后轴车重分配、车速、纵向和横向加速度、前方车距等。路面识别状态模块功能：通过卫星系统，湿式监控前方路面状态和当前的路面状态，并基于输入信号进行修正。预瞄控制模块功能：基于识别的路面状态，对悬架刚度和阻尼参数进行预调节。动态底盘模块功能：基于输入信号和预瞄控制模块输入，对悬架刚度和阻尼参数进行最终的调节。

作为当前国内甚至全球销量最高的新能源车企BYD，在2023年4月10号推出了云辇系统，见图4。辇是中国传统文化中皇帝出行的载具，是最高级最豪华的体验，云辇悬架系统能够根据实时路况，动态调节车辆空悬（或液压悬挂）的软硬和姿态，使高速过弯时车身侧倾更小，并且实现车座对成员侧向包裹大的动态调节，提高侧向稳定性和极限情况下的容错余地。

6 智能能量管理系统提高车辆的能源效率

智能能量管理系统是新能源汽车尤其是插电式混动汽车的重要组成部分，它通过对电池系统、电机系统和发动机的优化管理，提高了车辆的能源利用效率的同时，能够智能决定混动系统的工作模式，实现各工作模式的丝滑切换。在延长了新能源汽车的续航里程的同时，也为驾驶员的全车速阈提供了优异的动力传动系统驾驶体验[6]。

以图5长城柠檬混动变速箱系统为例，该系统采用了P1+P3 2挡架构，GM发电机为P1电机，主要是启动发动机或者发电调节发动机的扭矩和转速；TM驱动电机为P3电机，作用是纯电行驶、能量回收、发动机直接驱动工况时P3也可发电调节发动机的扭矩；S1为同步器，可以实现发动机的1挡或2挡驱动。

图6为长城柠檬混动系统的主要模式，包括：EV纯电模式、串联模式、并联模式、能量回收模式。EV纯电模式功能：发动机熄火，S1断开，P3电机驱动轮边，适用于电池包电量足够时的低速或低负荷行驶。串联模式功能：发动机驱动P1电机发电，P3直接驱动轮边，适用于市区行驶工况。并联模式功能：S1结合，发动机直接驱动车轮，P3电机驱动或发电调节发动机的扭矩工作点，适用于高速行驶工况。能量回收功能：P3电机出负扭矩，为轮边提供制动力，适用于制动或滑行减速工况。整车的混动控制单元，基于油门开动、制动踏板开度、车速、坡度、电池SOC等信号，智能切换不同的混动工作模式，兼顾能耗和动力性，实现最优的驾驶操控体验。

7 结语

新能源汽车智能驾驶辅助技术对车辆稳定性的提高具有重要的作用。从动力系统优化、智能感知系统、智能制动系统、智能悬挂系统到智能能量管理系统，这些技术的应用为车辆的稳定性、驾驶安全性和乘坐舒适性提供了全方位的保障。未来，随着科技的不断创新和智能驾驶辅助技术的进一步发展，新能源汽车的稳定性将得到进一步提升，为人们出行带来更加便捷、安全和舒适的体验。

参考文献：

[1]郭宽友汽车操纵稳定性的影响因素及评价方法研究[J]重庆工学院学报（自然科学版）2007（7）：53-56.

[2]Wang Shuofeng，Zhang Changwei，Zhang Bo，et al Lean burn performance of a hydrogen-blended gasoline engine at the wide open throttle condition[J]Applied energy，2014，136：43-50.

[3]Han Yi，Wang Biyao，Guan Tian，et alResearch on Road Environmental Sense Method of Intelligent Vehicle Based on Tracking Check[J]IEEE transactions on intelligent transportation systems，2023，24（1）：1261-1275.

[4]Moussaid N E，Tounanari ALab VIEW Based Intelligent Braking System for Automobile Application[J]International journal of electronics engineering research，219，11（2）：153-162.

[5]Zhang Hao，Zheng Xiaoyuan，Li Hongyi，et alActive Suspension System Control With Decentralized Event-Triggered Scheme[J]IEEE Transactions on Industrial Electronics，2020，67（12）：10798-10808.

[6]李士鹏插电式混合动力汽车工况预测及能量管理策略优化研究[D]淄博：山东理工大学，2023

作者简介：

徐玄之，男，1990年生，工程师，研究方向为传动系统和底盘。

赵治国（通讯作者），男，1971年生，博士，博导，研究方向为车辆动力学控制及混动汽车动力系统控制。