新能源汽车测试评价—特斯拉Model S深度解析

本文为在中国汽研举行的“2019第二届新能源汽车测试评价技术国际论坛”上，中国汽研研发中心青年专家、汽车动力总成技术研究中心副总工程师王鹏先生带来的《新能源汽车测试评价—特斯拉Model S深度解析》。

中国汽研是中国较早进入新能源汽车测试评价范畴的公司，自2010年起头新能源汽车测试评价能力扶植。截止今朝，中国汽研经过10年期“起步、发展、开辟”三阶段的技术积淀，已在能量流测评、驱动系同一体化测试、深度数据解析等方面具有雄厚能力。

今朝中国汽研完成了30余款新能源汽车的深度评价，全面覆盖夹杂动力和新能源汽车各类系统构型，并已与盖世汽车结合推出了

图1中国汽研与盖世汽车合作5款深度测试评价报告

以下是关于特斯拉Model S的测试分享。

基于特斯拉官方发布的专利，图2展示了整车的控制逻辑。首先，车辆连系当前状态及驾驶员操纵，获得总驱动扭矩需求。然后，按照前后机电的扭矩限制及当前车速，通过查表方式对前后机电进行扭矩初分派。最后，驱动防滑系统按照前后机电扭矩限值及当前机电转速、车速和滑移情况，对机电限扭，需要时使制动系统工作。

图2基于特斯拉专利梳理的整车关注点

针对特斯拉Model S，中国汽研形成了跨越8000个具体试验条目、13G的Excel数据和13份深度解析报告。（详请登陆盖世汽车官网）

下面从驱动、制动和四驱三方面展开先容Tesla Model S的测评发现。

第一部分：驱动进程选取了驾驶模式、踏板开度、SOC三个影响因素进行分析。

（1）驾驶模式对驱动的影响：图3对照了分歧加速踏板开度下的整车峰值扭矩，可以看出：在相同踏板开度，Comfort模式加倍平缓，Sport和Ludicrous加倍激进。按照输出扭矩，Ludicrous模式是Comfort模式的两倍以上。在Ludicrous模式，前后机电都有近于满负荷甚至超负荷的输出。

图3分歧加速踏板开度整车峰值扭矩对照

（2）踏板开度对驱动的影响：当踏板开度<30%，三种模式下扭矩输出随踏板开度增大而增加，可以为驾驶员提供较为线性的踏板响应。在常用开度区间30%~60%，机电扭矩随踏板开度增长迅速，以获得杰出的动力性。在>70%开度，机电扭矩进入饱和区，继续增加踏板开度，动力输出不会有明显的变化。

（3）SOC对驱动的影响：在低SOC下，按照0-100km/h加速试验成果（如图4所示），5%SOC较95%SOC的整车加速性能有明显下降，尤其是Ludicrous模式更加明显。低SOC时电池功率输出受限，进而会影响机电扭矩的输出。

图4分歧SOC下机电输出扭矩

第二部分：制动进程选取了能量回收模式、SOC和踏板开度三个影响因素进行分析。

（1）能量回收模式对制动的影响：图5展示了两种回收模式下的前后机电扭矩即轮缸压力，可以看出：两种模式下的整车减速度根基一致，轮缸压力会随着机电扭矩的变化进行动态调剂。

图5Standard和Low两种能量回收模式对照

（2）SOC对制动的影响：图6展示了SOC对回收功率的影响，可以看出：当电池SOC>80%，机电制动扭矩受限；SOC越高，限制越明显。

图6高SOC对制动影响

（3）制动踏板开度对机电制动扭矩影响：机电扭矩随开度的变化表示出“三阶段”特点，即踏板开度<20%时，主要由机电提供制动减速度。30%<踏板开度<70%，机电输出扭矩到达饱和，减速需求主要通过液压实现。踏板开度>70%，为保证制动平安，机电制动将逐渐退出，液压制动占主导。

图7制动影响因素小结

（4）制动控制策略总结：图7总结了Tesla Model S制动控制策略。首先，系统按照驾驶员操纵和车辆状态识别制动意图。其次，基于回收模式选择，对应分歧的制动强度进行前后机电制动力矩分派和轮缸压力确定。终极，斟酌SOC和轮速差，判定是否对机电扭矩进行限制。特别是当车辆出现滑移时，通过机电主动降扭防滑或启动ABS来保证制动平安性。

（1）四驱对经济性的影响：图8为Sport模式分歧加速踏板开度下前机电扭矩占比，可以看出：①在开度<10%或>30%时，前机电的扭矩占比约0.3，即前后机电对总扭矩按1:2进行分派；②在开度处于10%~30%时，当车辆车速到达15-20km/h时，前后机电的扭矩会从1:2分派迅速变成仅由前机电驱动车辆，后机电会退出驱动。这是由于在10%~30%的低踏板开度下，车速到达一定值后，假如继续依照1:2分派前后机电扭矩，那末前后机电的工作点会都进入小扭矩输出的低效区，为保证系统效率，控制器通过提升前机电扭矩将其工作点调剂到高效区，而让后机电退出驱动。

图8 Sport模式分歧加速踏板开度下前机电扭矩占比

（2）四驱对动力性的影响：图9为Comfort模式下，40km/h小踏板和大踏板Tip-in试验，可以发现：小踏板Tip-in后，后机电扭矩增长为前机电扭矩的1.1倍，而大踏板Tip-in后，后机电扭矩增长为前机电扭矩的1.34倍，随着踏板开度增加，后轴机电输出获得强化。测试发现：在所有模式下，大踏板的后机电与前机电扭矩比明显高于小踏板，这表白四驱系统通过大踏板获得了驾驶员的急加速意图，通过进步后机电扭矩输出，进步动力性。

图9分歧加速踏板Tip-in

（3）四驱对平安性的影响之一：图10为Ludicrous模式全油门加速试验，可以看出：车辆起步时，由于驱动力过大，跨越了路面附着条件限制，车轮很是轻易打滑，因此机电系统进行了主动降扭防滑，全进程液压未介入，这是传统车辆不具有的驱动防滑特性。

图10高附路面驱动

（3）四驱对平安性的影响之二：图11所示是对接和对开路面的测试成果，可以看出：在对接路面起步时，后轮出现明显的打滑，后桥机电主动限扭防滑，液压全程未介入。在对开路面起步时，由于后桥机电扭矩大于前桥，因此右后轮先出现打滑，后桥机电先限扭；随后右侧两个车轮均打滑，前后机电同时限扭。在这种对开路面出现打滑是一种很是危险的工况，仅仅依靠机电的限扭还不足以平稳起步，此时液压也介入。可以发现，对接路面车辆失稳的可能性相对较小，通过机电主动限扭得以实现；而对开路面失稳风险较高，需要机电和液压配合介入。

图11对接和对开路面驱动

（3）四驱对平安性的影响之三：图12为三一脱困测试成果，可以看出：第一阶段，车辆未起步时，随踏板开度的增加，机电的扭矩会先上升；第二阶段，车辆检测到车轮转，而车速为零，判定车辆处于打滑阶段，机电降扭防滑；第三阶段，车辆起步后，滑移率减小，前机电扭矩起头回升。

图12三一脱困

（4）四驱控制总结：①在高附着路面或者低附着路面车辆不发生失稳时，主要依靠于机电的主动限扭实现防滑控制，液压不介入；②在低附着路面或者对开路面时，车辆发生失稳的风险增加后，机电调理能力有限，此时液压将主动介入，与机电进行协调，配合实现防滑控制。

中国汽研未来将针对当前电动汽车“自燃”等平安热门问题，就动力电池热滥用、电滥用情况下的失控机理、仿真建模及平安庇护策略进行深入研究，建立科学、全面、完善的新能源汽车动力电池系统测试评价体系。