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单踏板的踏板特性解析

2019-01-25 18:06:48·  来源:中国汽研  
 
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新型踏板One Pedal以串联制动为基础,采用一个踏板控制加速和减速两个过程,提高了驾驶员驾驶便利性。踏板分为驱动阶段和制动阶段,增加踏板开度时是驱动阶段,
新型踏板One Pedal以串联制动为基础,采用一个踏板控制加速和减速两个过程,提高了驾驶员驾驶便利性。踏板分为驱动阶段和制动阶段,增加踏板开度时是驱动阶段,减少踏板开度时是制动阶段,车辆加减速度还与踏板速率成线性关系。

一、踏板发展趋势
在上一期文章中谈论了基于驾驶风格对踏板特性的影响,这是近些年较为常见的一种踏板风格优化方法,由传统的单一类型的驱动踏板特性,到不同驱动模式下针对性的标定踏板,这是汽车踏板研发的一大进步,更加人性化与科技化。近年来,随着科技的进步和消费者对汽车性能指标的要求进一步提高,也促进研发人员不断对踏板进行新的优化,单踏板(One-Pedal)是其中最典型的代表。

二、单踏板概述
单踏板顾名思义就是一种集成了加速踏板和制动踏板功能的踏板,以控制车辆的加减速,此种踏板可以汽车的起步、加速、稳态、减速和停车全过程,改变了传统的加、减速双踏板布置形式。如宝马i3和日产leaf都采用了此种新型构型,分为一个“主踏板”和一个“辅助减速踏板”,其中“主踏板”可以实现的加减速能力,可以满足日常的大部分车辆操作,“辅助减速踏板”是在“主踏板”刹车减速度不能满足司机意图时的紧急刹车踏板。此种踏板可以降低驾驶员的劳动强度,避免在常规加减速工况中频繁切换踏板,同时还能有效避免缺乏经验的驾驶员的误操作。
图1 踏板布置图
“主踏板”分为三个主要控制行程,即加速行程、减速行程和恒速行程。加速行程是驾驶员踩下踏板的过程,随着踏板深度的增加输出驱动扭矩随之增大;减速行程是驾驶员松开主踏板的过程,随着踏板深度的减少输出扭矩由正扭矩到负扭矩变化;恒速行程是驾驶员松开踏板到某一开度区间内,电机输出扭矩为零或是刚好与外界阻力相平衡。
图2 单踏板控制过程整车加速度变化
 
三、车辆减速过程
“辅助减速踏板”和“主踏板”的减速行程是车辆制动的需要。传统的能量回馈一般分为车辆滑行阶段的电机模仿发动机倒拖阶段和制动踏板信号下的制动,此方法需要频繁切换制动踏板和加速踏板,增加了驾驶员工作负担。回馈制动是纯电动汽车重要的组成部分,能有效的提高车辆的续驶里程,主流的回馈制动方式包括并联式和串联式。并联式结构简单、安全性能高,但能量利用率低;串联式控制策略复杂,回馈效率高,是今后回馈制动的发展方向。新型踏板One Pedal以串联制动为基础,在主踏板松开的全过程采用电机制动,有效的提高了能量回馈的效率,在“辅助减速踏板”小行程区间仍以电机制动为主,大行程区间引入液压制动,采用电机和液压联合制动。
图3 制动系统工作原理图
 
四、踏板速率的影响
加速行程和减速行程中,基于驾驶员意图识别的需要,驾驶员踩踏板和松踏板的速率也是影响加减速的重要因素。加速踏板MAP图是电动汽车输出扭矩的基础,能满足基本驾驶员基本的稳态驾驶需求,但是还需要兼顾驾驶员的瞬态加速需求,对基本扭矩的进行补偿,从而实现不同加速意图下的扭矩输出。在驾驶工况中,驾驶员会判断当前行驶工况及周围环境以及此刻车辆的行驶状态,对加速踏板施加不同的踏板速率。缓慢加减速、一般加减速和紧急加减速意图表现为加减速踏板变化速率的大小,驾驶人员在缓慢变速的意图下,踏板开度变化率较小,此时车辆适当降低扭矩输出,从而延长续驶里程,提高整车的经济性能;驾驶人员急剧变速意图下,踏板开度变化速率较大,此时车辆适当提高扭矩的输出,增加车辆速度变化率,获得较好的动力性能。
图4 相同踏板开度不同加速速率下的电机输出扭矩对比图
 
五、总结
单踏板作为一种新型踏板,改变了传统的驾驶模式和驾驶方式,能有效的提高操作效率和能量回收效率,节能与便利一体化。但是需要新客户有一些适应的时间,并且驾驶全程都需要对踏板有所操作,否则会快速停车,也会对驾驶员造成一定的心理负担,利弊权衡还需进一步提高。