晕车现象通常与前庭器官有关,它是我们感知运动的器官,也是加速度的传感器。当眼睛和前庭传递给大脑的信息不一致时,比如在车上看手机而不是看窗外,或者作为乘客而不是驾驶员,就容易产生晕车。纯电动车由于其动力特性,如快速的扭矩变化和能量回收系统,可能会加剧这种晕车感。不同的能量回收策略,如松开加速踏板即介入能量回收、制动能量回收,以及解耦式制动系统,都会影响驾驶和乘坐体验。通过调整能量回收介入速率或采用解耦式制动系统,可以改善晕车感,使驾驶和乘坐体验更接近传统汽车。新能源车与传统车在动力源特性上存在差异,导致乘客在纯电动车上更容易感到晕车。纯电动车能够快速从驱动扭矩转换为拖滞扭矩,这种快速变化的加速度对乘客来说是一种挑战。为了减少晕车感,可以调整能量回收介入速率,或者采用解耦式制动系统,以模拟传统车的制动踏板反馈力,从而提供更舒适的乘坐体验。
要回答这个问题,首先我们要知道晕车的主要原因——
“前庭”器官位于耳内,是我们身体的“感知运动的器官”,或者说是人体的“加速度传感器”。
但是前庭与眼睛分别传递给大脑的运动信息,可能会出现矛盾。一旦你的大脑接收到来自眼睛和前庭的信息发生矛盾,一个认为你在静止状态,另一个则认为你在加速或减速状态。那你对于加速度的心理预期和实际感受可能因此出现矛盾。
此时你的大脑不知道应该相信哪条信息,“前庭平衡”就被打破,人就容易晕了。如果这个过程发生在坐车的时候,那就是“晕车”。
不知道你是否有这样的感受:
——坐在车上看手机,比看窗外更容易晕。
这是因为看窗外眼睛可以获取部分视觉运动的信息,和前庭得到的运动信息匹配;而盯着手机看做不到这点,就更容易晕了
——坐车的时候,比开车的时候更容易晕,即使是同一辆车同一条路。
这是因为开车的时候,油门刹车在你脚下,你对于车辆加减速有心理预期。而乘客没有,如果这是一台动力很强,扭矩响应很迅速的车,这就更容易发生。
——频繁加减速、急刹时,乘客更容易晕
“前庭平衡”被频繁打破和放大。
相信很大部分朋友,是因为不适应松油门后,车辆立刻减速的“撞墙感”,觉得和传统刹车差别很大,超过了心理预期。首先这跟新能源车与传统车的动力源特性有关,下图是发动机与电机的扭矩特性图:
发动机主要用于驱动,可提供的拖滞力是很小的,制动一定要依靠制动卡钳提供的摩擦制动;而电机可以提供更大的拖滞力范围,还可以与摩擦制动相互组合形成更多的制动形式,也就是我们熟悉的能量回收。
新能源车能够快速从驱动扭矩转换为拖滞扭矩,扭矩变换的速率特别大。牛顿说F=ma,力和加速度呈正比。但是加速度的变化率,也就是电机扭矩的变化率,会很大程度上影响这个车坐起来”是否晕车“。
于是很多人会默认,“晕车”是“能量回收强度太大”惹的祸!但其实影响驾驶感受的,不止是能量回收强度,还有回收方式,即能量回收策略。
为什么不同品牌、车型能量回收的驾驶感受不同?因为能量回收和摩擦制动可以有很多种结合方式,就像拿铁和美式,都是咖啡,但味道不同。
能量回收主要有这三种几种策略:
松开加速踏板即介入能量回收。比如奇瑞eq1就是这种方案。
特点是只要松开加速踏板,电机就会执行一个恒定的的负扭矩,对车辆减速。这个扭矩大小,和司机刹车踩多深,没有关系。更大的减速需求,全部由传统刹车片提供。
有些车型为了保证驾驶感受与汽油车的一致性,将滑行能量回收设定与汽油车滑行减速度基本一致,也就是0.05g。这样做缺点也显而易见——回收能量有限。
动能有很大一部分都被摩擦掉了。如果不想浪费太多能量,那就要将这个恒定的减速度设定得比较强。如特斯拉Model3、宝马i3等车型,减速度最大可以达到0.2g。
但0.2g是一个身体能够明显感受的加速度了。这样做,就会导致汽油车驾驶感受相差很大。油门全松掉的一瞬间,加速度有一个突变。这就会给人“撞墙感”,次数频繁就会导致乘客晕车。
当然,这种“撞墙感”是可以通过一定方法来规避的。
具体方法就是在加速踏板专门开辟一段行程,用来控制能量回收的强度。换句话说是将刹车踏板的前半段行程,转移到了加速踏板上。并且这段行程控制的减速度加一个小坡,形成了日常驾驶只需控制油门踏板的“单踏板模式”。
但是这个模式也有问题。首先,加速踏板行程中,用来调节减速的幅度不能太多。否则你减速的时候是爽了,每次加速都要踩很深,很不容易控制。
其次,要达到单踏板模式,能量回收的减速度就需要很大。这样一来,导致这个斜坡的斜率就很大,或者说“很陡”。驾驶员要合理控制加速踏板,需要一段时间的训练和熟悉。
第二种是在踩下刹车踏板时,在滑行能量回收基础上再叠加一部分,即制动能量回收。这部分能量回收的强度,随刹车踏板的开度不同而变化,目的就是模拟传统刹车力给驾驶员的反馈。例如荣威ERX5和名爵EZS。
而且名爵EZS是在滑行能量回收和制动能量回收间做了折中。将滑行回收设置为0.15g的单踏板效果,再叠加制动能量回收(上图第二种)。这种方案即保证了能量回收效果,又使得刹车感受和传统驾驶方式,就可以做到比较接近。但因为传统刹车机构的硬件特性,踩下刹车的同时必然会带来摩擦制动,有摩擦就会有损失,能量回收的效果依然会打折扣
基于这种现状,于是出现第三种方案——解耦式的制动系统。
摩擦制动与制动踏板在机械层面上解耦。也就是说当驾驶员踩下制动踏板时,由制动控制器来决定,减速由电机执行还是刹车片执行。这样以来,正常工况下轻踩制动踏板,所有制动力仍然可以全部来源于电机的能量回收。
一般这个值会被设定为0.3g,大于此减速度的需求,再由摩擦制动提供;在充电能力不足或电机故障导致能量回收达不到预期减速度时,也会由摩擦制动主动补偿电制动的不足。
这种方案的优点,可以在不改变驾驶习惯的前提下,最大化能量回收强度,能量利用率高。且因为无论如何在0.3g以下的减速度,都可以用电机来回收,所以淡黄色部分的滑行能量回收,就可以设定得比较低。因此,对于用户来说,无论驾驶员还是乘客,都能获得最接近传统车的驾驶感受,晕车的概率也会最低。目前日产LEAF、荣威MARVELX、现代kona采用的都是这种方案。
当然,对于这个方案来说,一个对于制动力的智能分配元件,是必不可少的。这会带来成本的上升。一般都用在相对比较高档的车型上。
设定合适的能量回收介入速率,给驾驶员足够的反应时间。或者采用解耦式制动系统,使用助力电机、弹簧等部件来模拟制动踏板反馈力,使得在能量回收的时候制动踏板反馈力与传统车类似。两种方式都是能很好地改善新能源车的“晕车感”。
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