单踏板模式下纯电动汽车制动能量回收

赵旭　高胜辉　李林

摘 要：随着环保意识的提高，纯电动汽车已成为新能源汽车的主要发展方向之一。在碳减排和节能方面，制动能量回收技术已成为纯电动汽车中最重要的技术之一。单踏板驾驶模式作为一种新兴的驾驶模式，其制动能量回收技术的研究成为了当前的热点之一。本文选取单踏板驾驶模式下纯电动汽车制动能量回收问题作为研究对象，采用问卷调查的方式，分析其应用情况，为新能源汽车的制动能量回收技术提供一定的应用参考价值。

关键词：单踏板驾驶模式 纯电动汽车 制动能量回收

1 引言

制动能量回收技术在纯电动汽车中的应用越来越广泛。与传统内燃机车辆不同，纯电动汽车在制动过程中，能将制动能量转化为电能存储在电池中，从而提高能源利用率。在单踏板驾驶模式下，车辆驾驶员只需要减少踏板的压力就能完成制动，避免了传统制动踏板的连续踩踏操作，使得制动过程更加简单方便。因此，对于单踏板驾驶模式下的制动能量回收研究，有着十分重要的实际意义。

本文以单踏板驾驶模式下纯电动汽车的制动能量回收为研究对象，采用问卷调查的方式，分析其应用情况，以期为实现新能源汽车的节能减排，提高能源利用率，减少环境污染等方面提供一定参考。

2 单踏板驾驶模式原理

单踏板驾驶模式主要是在拥有制动能量回收系统的新能源汽车上使用，一般是通过加速踏板的行程变化率的改变来增速与减速。由上文制动能量回收原理所述，当驾驶员踩下踏板时，行车电脑会根据驾驶员踩下的加速踏板力度直接反馈在控制器中，驱动电机根据控制器的信号强弱来改变转速，从而实现轻踩加速踏板缓慢加速，重踩加速踏板快速加速。当驾驶员松开加速踏板时，驱动电机转速减缓并开始制动，同时进行能量回收。

如图1所示特斯拉单踏板驾驶模式的運行原理，在单踏板驾驶模式中主要分为以下6个驾驶阶段，①表示的是车辆在停止状态，加速踏板处于0%，行驶速度为零。②表示车辆处于强力加速阶段，速度上升趋势明显，加速踏板踩下力度接近100%。③表示车辆处于缓慢加速的状态，加速趋势变缓明显，并且车辆接近于滑行状态。④加速踏板幅度接近0%，相当于加速踏板松开，车辆处于电机制动减速状态，并且带动能量回收系统运转。当加速踏板完全放开时，驾驶员可以获得最大的减速和最大的电池充电量，或最大的再生量。恢复速度最大的减速值在老款特斯拉车型上约为0.2g，在新款特斯拉车型上约为0.3g。在0.3g的情况下，减速水平感觉就像一辆内燃机汽车在一档减速时使用手动换挡[13]。在保持脚踩油门的情况下，扭矩可以在最大正扭矩和负制动扭矩之间连续调节。驾驶员需要踩下刹车踏板的唯一时间是当他想要完全停止或当他需要在高于0.3 g的水平进行紧急制动时。⑤车辆处于较弱的减速和能量回收状态，此时车辆行驶速度已经被大大降低。⑥车辆处于停止状态，与①相同。加速踏板幅度为0%，车辆不再进行加速。

由上述所知，在整个过程中，制动能量回收系统主要是在车辆滑行或者减速的状态下进行，在需要频繁制动的城市道路和可远距离滑行的高速路段，是很适合使用单踏板驾驶模式出行。

3 单踏板驾驶模式的应用情况

为了更加全面深入了解地研究制动能量回收与单踏板驾驶模式在新能源汽车中的应用效果，本研究设计并实施了一份针对单踏板驾驶模式的调查问卷。通过问卷调查，我们意在了解各类车主对单踏板驾驶模式的认知程度、使用感受以及在城市道路中应用情况等方面的情况，以及对这两项技术的改进及建议。本次调查以“问卷星”为平台，有效问卷131份，问卷内容如附页一。

3.1 单踏板驾驶模式适用的道路类型

本次问卷调查中的人员驾驶时限以及每周驾驶频次如图2所示，基本为两年以上并且每周都有一定驾驶时长，可认为驾驶经验较为丰富，在行驶的道路上有自己的判断，驾驶意识独立。

在此基础上，对于是否了解新能源汽车单踏板驾驶模式，与其认为适合的道路的关系中可以看出，了解单踏板驾驶模式的被调查者中52.94%认为使用该驾驶模式适合在城市的笔直大道中行驶，在不了解此模式的被调查者中占40.21%。认为单踏板驾驶模式更适合乡镇弯曲的且较窄道路的分别占32.35%和43.3%。如表1所示。

结合被调查者对平常汽车的使用习惯，在日常生活中每天都会开车或者经常开车的被调查者的使用目的是代步，分别为53.66%与53.99%，为大多数。并且在2022年新能源车的销量调查中，2022年全年国内31个省份的新能源乘用车合计上险量为523.31万辆。在全国31个省份中，广东遥遥领先，2022年上险量高达75.69万辆，比上年同期增长了80.82%，在全国所占的市场份额为14.46%。其中，深圳市和广州市全年上险量分别高达21.15万辆和17.35万辆，两市合计占据了广东省的半壁江山[1]。其次，佛山市和东莞市两市合计占比也超过了两成，而广东省下辖的其他17个城市合计占比则不足三成。由此可见新能源汽车分布并不均衡，城市集中度较高。所以大多数人认为在城市中更为合适。

制动能量回收效率与车速和制动次数有关[2]，这就将乡镇道路特点与城市道路特点区分开来。由于车辆的制动工况取决于车辆的交通流量、路面条件、交通管制、人口密度等情况，城市路况往往比乡镇路况更为繁杂。大中城市制动次数

比乡镇的每公里制动次数多，因而对在大中城市运行的车辆采用能量回收系统，将取得更为明显的节能效果[3]。

综上所述，制动能量回收的效果在城市中更能体现出来，而为了提高动能回收的单踏板驾驶模式在频繁的制动中更有优势。

3.2 驾驶员对单踏板模式的适应性

对于驾驶员的使用感受，在被调查者中认为单踏板驾驶模式对于老年人与新手来说更容易上手的有91人，占69.47%。认为相对困难的有25人，占19.08%。不确定是否容易或者简单的人数为15人，占11.45%。由此可见，大部分人认为单踏板驾驶模式能够更加简化汽车驾驶，但是对于任何人来说，适应一个新的驾驶模式的能力需要根据具体情况而定[4]。交叉分析被调查者年龄和其是否认为使用单踏板模式需要适应期，所得数据如图3。

有此可见，各个年龄段中，大多数人都认为使用单踏板模式需要有一定的适应期。单踏板模式是近几年电动汽车兴起的产物，在传统燃油车与新能源车平分天下的现在，接触到单踏板驾驶模式的人数只占所有驾驶员的一部分。根据被调查者反应出的数据，认为能够在一周内适应此驾驶模式的人有46人，占比35.11%。认为自己能够在两周内适应的人数为58人，占比44.27%。认为其在一个月内适应的人数为21人，占比16.03%。认为自己无法适应的人数为6人，占比4.58%。所以对于不同群体而言，适应新的驾驶模式需要的时间也不同。

对于新手而言，单踏板驾驶模式可以减少因频繁踩刹车而引起的疲劳和紧张感，使其更加轻松地控制车速，提高驾驶的安全性和舒适性。然而，对于没有接受过足够驾驶训练的新手来说，单踏板驾驶模式也可能会使其对车速的控制不稳定，导致安全隐患。因此，对于新手而言，单踏板驾驶模式的适用性需要在充分的训练基础上，根据个人能力和经验来判断。对于高龄驾驶者（指50岁及以上）而言，反应速度和身体机能可能已经有所下降，因此对于单踏板的控制可能存在困难。不管是拥有较长驾龄的司机还是刚上路的新手，适应新的驾驶模式也需要一定的时间和训练。因此，单踏板驾驶模式的适用性需要根据个人身体机能和驾驶经验来判断。

3.3 单踏板驾驶模式的实际使用

发改委新发布的《新建纯电动乘用车生产企业投资项目和生产准入管理的暂行规定》中试制样车技术要求中对试制样车制动能量回收性能要求“城市工况下制动能量回收对续驶里程的贡献率不低于15%”，强调了制动能量回收在纯电动车的重要性与增加能量使用效率的基本要求。单踏板驾驶模式的出现使车辆能频繁电机制动，从而获得最大的能量回收效益。

在2018年，日产聆风配置了e-Pedal電子踏板系统，这类似于单踏板驾驶，也是全球首款采用该驾驶模式的车型，能够满足驾驶员日常90%的操作需求[5]。奥迪e-tron原型车仅通过电机制动回收能量，不使用传统的刹车——所以这覆盖了90%以上的减速，能量回收系统贡献了高达30%的续航里程。因此，在几乎所有正常的刹车动作中，能量都会反馈给电池。比亚迪秦EV根据官方数据可以知道，在使用单踏板驾驶模式的过程中，可以使续航增加一个百分比。大量的纯电动车企在系统中有设置单踏板模式，需要通过车机系统设置动能回收的强度，从而开启此驾驶模式。

以特斯拉汽车为例，在开启动能回收设置后，驾驶员通过加速踏板来控制车辆的加速与减速。在中国以 NEDC 标准（新标欧洲循环测试）为基础的国标工况下，可以为车辆增加 15% - 25%的续航里程[6]。并且以自动驾驶著称的特斯拉汽车利用一系列的传感器、摄像头等技术实现车辆的车速控制、转向及制动等。而特斯拉公司青睐的单踏板驾驶模式对自动驾驶的发展具有借鉴意义。单踏板驾驶模式是实现自动驾驶的关键性技术之一。在自动驾驶系统中，驾驶员只需观察驾驶环境的安全，车辆的加速和制动控制需要由系统自主完成，并且系统可以对踏板进行更精准的控制，使汽车可以在平稳的状态下提高动能回收效率。而单踏板驾驶模式的设计思路可以为自动驾驶系统提供重要参考，使得车辆的控制逻辑更加简单易懂，并且在紧急情况下的反应速度更快。

单踏板驾驶模式是一种新型的驾驶模式，其主要优势是可以通过加速踏板完成加速和减速的操作，在不进行紧急制动的情况下，不需要再踩刹车踏板进行车辆制动，让驾驶员的驾驶操作更加轻松和自然，并且能够有效地提升车辆的能量回收效果，增加车辆续驶里程[7]。在适用性方面，单踏板驾驶模式非常适合那些需要频繁行驶在城市拥堵路段的驾驶员，例如上下班通勤、城市出租车司机等。首先，单踏板驾驶模式具有高度的实用性。在城市拥堵情况下，驾驶员需要频繁刹车和加速，只需要控制一个踏板，大大简化了操作流程。其次，单踏板驾驶模式具有较好的安全性。在传统驾驶模式下，驾驶员需要通过刹车和油门两个踏板来控制车速和刹车，存在操作失误的风险。而单踏板驾驶模式通过单踏板控制加速和刹车，有效避免了操作失误的风险，提高了驾驶的安全性和稳定性。最后，单踏板驾驶模式具有较佳的驾驶舒适性。传统驾驶模式需要频繁切换刹车和油门，操作相对繁琐，容易引起驾驶员的疲劳和不适。而单踏板驾驶模式通过单踏板控制加速和刹车，使得驾驶员的操作更加简单和轻松，减少了驾驶员的疲劳感，提高了驾驶的舒适性和体验。

4 结论

综上所述，单踏板驾驶模式具有很高的适用性，特别是在城市拥堵路段和需要频繁刹车和加速的情况下，其优势更加突出。同时，单踏板驾驶模式也具有较好的安全性和驾驶舒适性，可以满足驾驶员的不同需求和期望。

项目名称：智能油电复合式双色液态硅胶注塑机关键技术研究，项目编号：2020KTSCX164。

参考文献：

[1]秦天弘. 2022年全球电动汽车市场份额首次增至10%[N]. 经济参考报，2023-01-18（004）.DOI：10.28419/n.cnki.njjck.2023.000231.

[2]姚勇，孙龙，陈静，鲍波，耿培林，凌健.纯电动汽车制动能量回收特性分析[J].小型内燃机与车辆技术，2022，51（03）：46-50.

[3]万里翔. 汽车制动能量回收系统的研究[D].西南交通大学，2008.

[4]黄荣毅.汽车安全驾驶的影响因素与完善对策[J].时代汽车，2021（23）：193-194.

[5]全新日产聆风  完美诠释日产智行科技[J]. 汽车与运动，2018（09）：132-133.

[6]李日业.基于NEDC循环工况纯电动车能量回收的应用研究[J].汽车实用技术，2021，46（24）：1-4.DOI：10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.024.001.

[7]马欢欢，王伟，曲辅凡. 纯电动汽车单踏板制动关键技术研究[C]//中国汽车工程学会（China Society of Automotive Engineers）.2019中国汽车工程学会年会论文集（4）.机械工业出版社，2019：760-764.