摘要：隨著科技的不斷進(jìn)步和人們對環(huán)保意識的增強(qiáng)，新能源汽車逐漸成為市場的熱門選擇，同時帶動了智能電動汽車的發(fā)展，電動化智能化已成為新能源汽車的技術(shù)主題，客戶對于駕駛體驗的要求也進(jìn)一步提高，其中車輛的操縱穩(wěn)定性直接決定了客戶的駕駛體驗。基于此，從智能感知系統(tǒng)、智能制動系統(tǒng)、智能懸掛系統(tǒng)和智能能量管理系統(tǒng)等方面分析提升新能源車輛操縱穩(wěn)定性的方法。

關(guān)鍵詞：新能源汽車；智能；操縱；穩(wěn)定性

中圖分類號：U469.7 收稿日期：2024-06-02

DOI：1019999/jcnki1004-0226202408008

1 前言

汽車操縱穩(wěn)定性是指在駕駛員不感覺過分緊張、疲勞的條件下，汽車能按照駕駛員通過轉(zhuǎn)向系及轉(zhuǎn)向車輪給定的方向（直線或轉(zhuǎn)彎）行駛，且當(dāng)受到外界干擾（路不平、側(cè)風(fēng)、貨物或乘客偏載）時，汽車能抵抗干擾而保持穩(wěn)定行駛的性能。汽車的操縱穩(wěn)定性包含相互聯(lián)系的兩個部分，即操縱性和穩(wěn)定性。操縱性是指汽車能夠按照駕駛員的要求運(yùn)行，穩(wěn)定性是指能夠抵抗干擾[1]。

隨著環(huán)境保護(hù)意識的增強(qiáng)和能源危機(jī)的不斷加劇，新能源汽車為一種清潔高效的交通工具逐漸得到廣泛關(guān)注。與傳統(tǒng)燃油車相比，新能源汽車具有低排放、低噪音和高能效等優(yōu)勢，但成本更貴，因此為了彌補(bǔ)成本的劣勢，新能源汽車的智能駕駛輔助技術(shù)得到了進(jìn)一步發(fā)展，其操縱穩(wěn)定性也需要得到進(jìn)一步提升。本文在總結(jié)大量相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，著重分析新能源汽車智能駕駛輔助技術(shù)提升車gWoDx5knPs4zn6S3jKAdivcJPdgkA2/cE/3VaQhdXBU=輛操縱性和穩(wěn)定性的方法。

2 動力系統(tǒng)對車輛穩(wěn)定性的促進(jìn)

新能源汽車采用電動機(jī)作為動力源，相較傳統(tǒng)燃油車除了具有更低的振動和噪音，也帶來了更優(yōu)的動力響應(yīng)，從而提升車輛的動力操縱性和舒適性，也就是所謂的純電駕駛體驗，這也是客戶愿意購買新能源汽車的主要因素之一。

圖1以某新能源插電式混動車型為例，對比了該車型傳統(tǒng)燃油車和混動車型的加速響應(yīng)，WOT代表全油門[2]，POT代表部分油門。從對比數(shù)據(jù)看，傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)由于渦輪增壓的遲滯，扭矩響應(yīng)較慢，而電機(jī)扭矩響應(yīng)時間很短且在0轉(zhuǎn)速時可以提供最大扭矩，故電驅(qū)動能夠提供更快的響應(yīng)和更好的動力性及駕駛性。

3 智能感知系統(tǒng)提升車輛穩(wěn)定性的保障

新能源汽車配備了各類傳感器和感知設(shè)備，如雷達(dá)、攝像頭和激光雷達(dá)等，用于實(shí)時感知車輛周圍的環(huán)境信息。智能駕駛輔助技術(shù)充分利用這些感知系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)處理和算法優(yōu)化，提供全方位的路況監(jiān)測和行駛追蹤功能。這些技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)車輛對前方障礙物的識別、道路標(biāo)志的辨識以及車道保持等功能，有效提高了駕駛員的駕駛安全性和車輛的防碰撞能力，從而增強(qiáng)了車輛的操控穩(wěn)定性并兼顧安全性[3]。

4 智能制動系統(tǒng)優(yōu)化提升車輛的制動穩(wěn)定性

智能制動系統(tǒng)可以通過對減速過程中的制動力的實(shí)時調(diào)整，確保車輛在緊急制動時的穩(wěn)定性和操控性。此外，智能制動系統(tǒng)還能夠通過與感知系統(tǒng)的聯(lián)動，實(shí)現(xiàn)對前方障礙物的智能判斷和主動制動，更好地保障駕駛員和乘客的行車安全[4]。

圖2為博世的智能集成制動系統(tǒng)及其制動控制效果簡圖，該制動系統(tǒng)簡稱IPB。IPB的主要零部件包括：踏板接口、踏板感模擬器、主缸和電磁閥液壓單元、無刷電機(jī)、電控單元、油壺、防火墻接口。IPB可以替代傳統(tǒng)燃油車的真空助力器，是ABS/ESP制動模塊和EVP真空泵的組合系統(tǒng)。圖2顯示，對于常規(guī)制動，在一定的制動扭矩范圍內(nèi)，可以通過電機(jī)的制動能量回收提供足夠的制動力，在低車速下（＜10 km/h）或較大的制動扭矩需求時，液壓制動起作用。但I(xiàn)PB也同時保留了傳統(tǒng)的ESP、TCS功能，保證制動安全性能。綜上IPB兼顧了低速的制動響應(yīng)、制動舒適及極限工況下的制動安全性能，提升了車輛制動工況的操縱穩(wěn)定性。

5 智能懸掛系統(tǒng)提升車輛的乘坐舒適性與穩(wěn)定性

除了提高車輛的行駛穩(wěn)定性外，智能駕駛輔助技術(shù)還通過智能懸掛系統(tǒng)提升了車輛的乘坐舒適性和穩(wěn)定性。智能懸掛系統(tǒng)可以根據(jù)汽車大的運(yùn)動和路面狀況，適時的調(diào)整懸掛的剛度和阻尼等參數(shù)，進(jìn)而提供更加平穩(wěn)的車身姿態(tài)和更舒適的乘坐感受。這不僅改善了乘車體驗，也增強(qiáng)了車輛的操控性和穩(wěn)定性，有些全主動懸架系統(tǒng)甚至可以在車身振動的全頻段范圍內(nèi)兼顧汽車的平順性和操縱穩(wěn)定性[5]。

圖3是某車型主動懸架系統(tǒng)的控制策略框圖，包括四大主要模塊：輸入信號、路面狀態(tài)識別、預(yù)瞄控制、動態(tài)底盤。輸入信號模塊功能：采集路面狀態(tài)，比如路面當(dāng)前的傳遞給輪胎的三向加速度；統(tǒng)計整車參數(shù)，比如前后軸車重分配、車速、縱向和橫向加速度、前方車距等。路面識別狀態(tài)模塊功能：通過衛(wèi)星系統(tǒng)，濕式監(jiān)控前方路面狀態(tài)和當(dāng)前的路面狀態(tài)，并基于輸入信號進(jìn)行修正。預(yù)瞄控制模塊功能：基于識別的路面狀態(tài)，對懸架剛度和阻尼參數(shù)進(jìn)行預(yù)調(diào)節(jié)。動態(tài)底盤模塊功能：基于輸入信號和預(yù)瞄控制模塊輸入，對懸架剛度和阻尼參數(shù)進(jìn)行最終的調(diào)節(jié)。

作為當(dāng)前國內(nèi)甚至全球銷量最高的新能源車企BYD，在2023年4月10號推出了云輦系統(tǒng)，見圖4。輦是中國傳統(tǒng)文化中皇帝出行的載具，是最高級最豪華的體驗，云輦懸架系統(tǒng)能夠根據(jù)實(shí)時路況，動態(tài)調(diào)節(jié)車輛空懸（或液壓懸掛）的軟硬和姿態(tài)，使高速過彎時車身側(cè)傾更小，并且實(shí)現(xiàn)車座對成員側(cè)向包裹大的動態(tài)調(diào)節(jié)，提高側(cè)向穩(wěn)定性和極限情況下的容錯余地。

6 智能能量管理系統(tǒng)提高車輛的能源效率

智能能量管理系統(tǒng)是新能源汽車尤其是插電式混動汽車的重要組成部分，它通過對電池系統(tǒng)、電機(jī)系統(tǒng)和發(fā)動機(jī)的優(yōu)化管理，提高了車輛的能源利用效率的同時，能夠智能決定混動系統(tǒng)的工作模式，實(shí)現(xiàn)各工作模式的絲滑切換。在延長了新能源汽車的續(xù)航里程的同時，也為駕駛員的全車速閾提供了優(yōu)異的動力傳動系統(tǒng)駕駛體驗[6]。

以圖5長城檸檬混動變速箱系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)采用了P1+P3 2擋架構(gòu)，GM發(fā)電機(jī)為P1電機(jī)，主要是啟動發(fā)動機(jī)或者發(fā)電調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的扭矩和轉(zhuǎn)速；TM驅(qū)動電機(jī)為P3電機(jī)，作用是純電行駛、能量回收、發(fā)動機(jī)直接驅(qū)動工況時P3也可發(fā)電調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的扭矩；S1為同步器，可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)的1擋或2擋驅(qū)動。

圖6為長城檸檬混動系統(tǒng)的主要模式，包括：EV純電模式、串聯(lián)模式、并聯(lián)模式、能量回收模式。EV純電模式功能：發(fā)動機(jī)熄火，S1斷開，P3電機(jī)驅(qū)動輪邊，適用于電池包電量足夠時的低速或低負(fù)荷行駛。串聯(lián)模式功能：發(fā)動機(jī)驅(qū)動P1電機(jī)發(fā)電，P3直接驅(qū)動輪邊，適用于市區(qū)行駛工況。并聯(lián)模式功能：S1結(jié)合，發(fā)動機(jī)直接驅(qū)動車輪，P3電機(jī)驅(qū)動或發(fā)電調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的扭矩工作點(diǎn)，適用于高速行駛工況。能量回收功能：P3電機(jī)出負(fù)扭矩，為輪邊提供制動力，適用于制動或滑行減速工況。整車的混動控制單元，基于油門開動、制動踏板開度、車速、坡度、電池SOC等信號，智能切換不同的混動工作模式，兼顧能耗和動力性，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的駕駛操控體驗。

7 結(jié)語

新能源汽車智能駕駛輔助技術(shù)對車輛穩(wěn)定性的提高具有重要的作用。從動力系統(tǒng)優(yōu)化、智能感知系統(tǒng)、智能制動系統(tǒng)、智能懸掛系統(tǒng)到智能能量管理系統(tǒng)，這些技術(shù)的應(yīng)用為車輛的穩(wěn)定性、駕駛安全性和乘坐舒適性提供了全方位的保障。未來，隨著科技的不斷創(chuàng)新和智能駕駛輔助技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，新能源汽車的穩(wěn)定性將得到進(jìn)一步提升，為人們出行帶來更加便捷、安全和舒適的體驗。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭寬友汽車操縱穩(wěn)定性的影響因素及評價方法研究[J]重慶工學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)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]李士鵬插電式混合動力汽車工況預(yù)測及能量管理策略優(yōu)化研究[D]淄博：山東理工大學(xué)，2023

作者簡介：

徐玄之，男，1990年生，工程師，研究方向為傳動系統(tǒng)和底盤。

趙治國（通訊作者），男，1971年生，博士，博導(dǎo)，研究方向為車輛動力學(xué)控制及混動汽車動力系統(tǒng)控制。