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單踏板的踏板特性解析

2019-01-25 18:06:48·  來源：中國汽研  
　
新型踏板One Pedal以串聯(lián)制動為基礎(chǔ)，采用一個踏板控制加速和減速兩個過程，提高了駕駛員駕駛便利性。踏板分為驅(qū)動階段和制動階段，增加踏板開度時是驅(qū)動階段，
新型踏板One Pedal以串聯(lián)制動為基礎(chǔ)，采用一個踏板控制加速和減速兩個過程，提高了駕駛員駕駛便利性。踏板分為驅(qū)動階段和制動階段，增加踏板開度時是驅(qū)動階段，減少踏板開度時是制動階段，車輛加減速度還與踏板速率成線性關(guān)系。

一、踏板發(fā)展趨勢
在上一期文章中談論了基于駕駛風格對踏板特性的影響，這是近些年較為常見的一種踏板風格優(yōu)化方法，由傳統(tǒng)的單一類型的驅(qū)動踏板特性，到不同驅(qū)動模式下針對性的標定踏板，這是汽車踏板研發(fā)的一大進步，更加人性化與科技化。近年來，隨著科技的進步和消費者對汽車性能指標的要求進一步提高，也促進研發(fā)人員不斷對踏板進行新的優(yōu)化，單踏板（One-Pedal）是其中最典型的代表。

二、單踏板概述
單踏板顧名思義就是一種集成了加速踏板和制動踏板功能的踏板，以控制車輛的加減速，此種踏板可以汽車的起步、加速、穩(wěn)態(tài)、減速和停車全過程，改變了傳統(tǒng)的加、減速雙踏板布置形式。如寶馬i3和日產(chǎn)leaf都采用了此種新型構(gòu)型，分為一個“主踏板”和一個“輔助減速踏板”，其中“主踏板”可以實現(xiàn)的加減速能力，可以滿足日常的大部分車輛操作，“輔助減速踏板”是在“主踏板”剎車減速度不能滿足司機意圖時的緊急剎車踏板。此種踏板可以降低駕駛員的勞動強度，避免在常規(guī)加減速工況中頻繁切換踏板，同時還能有效避免缺乏經(jīng)驗的駕駛員的誤操作。
圖1 踏板布置圖
“主踏板”分為三個主要控制行程，即加速行程、減速行程和恒速行程。加速行程是駕駛員踩下踏板的過程，隨著踏板深度的增加輸出驅(qū)動扭矩隨之增大；減速行程是駕駛員松開主踏板的過程，隨著踏板深度的減少輸出扭矩由正扭矩到負扭矩變化；恒速行程是駕駛員松開踏板到某一開度區(qū)間內(nèi)，電機輸出扭矩為零或是剛好與外界阻力相平衡。
圖2 單踏板控制過程整車加速度變化
 
三、車輛減速過程
“輔助減速踏板”和“主踏板”的減速行程是車輛制動的需要。傳統(tǒng)的能量回饋一般分為車輛滑行階段的電機模仿發(fā)動機倒拖階段和制動踏板信號下的制動，此方法需要頻繁切換制動踏板和加速踏板，增加了駕駛員工作負擔。回饋制動是純電動汽車重要的組成部分，能有效的提高車輛的續(xù)駛里程，主流的回饋制動方式包括并聯(lián)式和串聯(lián)式。并聯(lián)式結(jié)構(gòu)簡單、安全性能高，但能量利用率低；串聯(lián)式控制策略復雜，回饋效率高，是今后回饋制動的發(fā)展方向。新型踏板One Pedal以串聯(lián)制動為基礎(chǔ)，在主踏板松開的全過程采用電機制動，有效的提高了能量回饋的效率，在“輔助減速踏板”小行程區(qū)間仍以電機制動為主，大行程區(qū)間引入液壓制動，采用電機和液壓聯(lián)合制動。
圖3 制動系統(tǒng)工作原理圖
 
四、踏板速率的影響
加速行程和減速行程中，基于駕駛員意圖識別的需要，駕駛員踩踏板和松踏板的速率也是影響加減速的重要因素。加速踏板MAP圖是電動汽車輸出扭矩的基礎(chǔ)，能滿足基本駕駛員基本的穩(wěn)態(tài)駕駛需求，但是還需要兼顧駕駛員的瞬態(tài)加速需求，對基本扭矩的進行補償，從而實現(xiàn)不同加速意圖下的扭矩輸出。在駕駛工況中，駕駛員會判斷當前行駛工況及周圍環(huán)境以及此刻車輛的行駛狀態(tài)，對加速踏板施加不同的踏板速率。緩慢加減速、一般加減速和緊急加減速意圖表現(xiàn)為加減速踏板變化速率的大小，駕駛?cè)藛T在緩慢變速的意圖下，踏板開度變化率較小，此時車輛適當降低扭矩輸出，從而延長續(xù)駛里程，提高整車的經(jīng)濟性能；駕駛?cè)藛T急劇變速意圖下，踏板開度變化速率較大，此時車輛適當提高扭矩的輸出，增加車輛速度變化率，獲得較好的動力性能。
圖4 相同踏板開度不同加速速率下的電機輸出扭矩對比圖
 
五、總結(jié)
單踏板作為一種新型踏板，改變了傳統(tǒng)的駕駛模式和駕駛方式，能有效的提高操作效率和能量回收效率，節(jié)能與便利一體化。但是需要新客戶有一些適應的時間，并且駕駛?cè)潭夹枰獙μぐ逵兴僮?，否則會快速停車，也會對駕駛員造成一定的心理負擔，利弊權(quán)衡還需進一步提高。 
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