运动模式(Sport/Sport+/Dynamic

运动模式旨在为用户提供更加动感、响应迅速的车辆性能,以提升其驾驶体验、增强驾驶乐趣。此模式下,需对车辆的动力输出、悬挂、转向、能量回收等多个方面进行调整,以实现车辆性能表现的最大化。

其中,在动力输出方面,会采用更积极的动力输出曲线,使得踏板响应更直接,即较小的踏板行程就能激发较大的动力输出,同时会解除常规模式下的扭矩输出限制,允许驱动电机达到更高的功率输出水平,而在某些运动车型中,会通过解锁额外的功率储备以增强车辆性能。过程中,将会保持驱动电机在较高的转速范围运行,以确保动力输出的即时性和连续性,当然这将意味着更高的能耗。对于PHEV来说,在运动模式下,可能会增加内燃机的参与度,以共同为车辆提供更强的动力。

在不同模式下,对于加速踏板信号的处理是让整车具有’绵柔’、’适中’以及’推背感’的直接体现,为此在不同模式下对此信号的处理方式也有差异,以简易示例说明,系统如何根据不同模式调整踏板信号对应的电机输出功率,如下:

7 不同模式对于踏板信号的处理

在示例中,通过process Pedal Signal函数接收踏板信号(pedal Input)和当前的驾驶模式(drive Mode)作为输入,然后根据不同的模式计算出驱动电机的输出功率。每种模式下踏板信号的处理逻辑同,经济模式下通过平方函数减缓踏板响应,舒适模式下直接映射踏板信号,而运动模式则通过乘以一个系数来增强踏板输入,从而提升动力输出,最后,通过fminfmax函数确保输出功率保持在合理的范围内。在实际开发中,还需根据传感器数据、车辆状态、安全限制等信息进行结合处理。

在系统协同上,通过快速改变阻尼系数,让悬挂系统变得更“硬朗”,以减少车辆过弯时的侧倾风险,从而提升操控稳定性。同时通过调整转向助力系统,使方向盘的转向响应更加直接和精确,减少转向时的虚位,以提升驾驶员对车辆操控的感知和控制精度。此模式下,为了减少能量回收过程中对动力输出的干扰,通常会减少或关闭制动能量回收的强度,以确保在需要全力加速时,不会有能量回收系统带来的减速感。

综上所述,在分布式电子电气架构的新能源汽车中,VCU通过接收并处理整车相关数据,同时根据当前选定的驾驶模式,向动力系统、BMSMCU等单元发送相关控制指令,以调节车辆的动力输出、能量回收、空调系统、悬挂系统等,从而实现不同驾驶模式下的性能表现和能耗管理。对常规驾驶模式下的系统拓扑及可能的参与节点示意如下:

图8 常规驾驶模式下的网络拓扑示意

对常规驾驶模式梳理如下图:

图9 新能源汽车常规驾驶模式梳理

2.4.PHEV的纯电模式与燃油优先模式

PHEV车型中,为了向用户提供不同场景下的不同驾驶体验,常根据车辆的能源优先原则设定有纯电优先模式以及燃油优先模式。其中纯电优先模式是通过最大化利用动力电池电能,以确保车辆始终具有较高经济性的驾驶模式。

此模式下,在加速踏板信号的处理方面,将基于经济、节能为优先考虑,会使其调整的更加线性和平滑,以减少能耗。同时为提高能源利用率,系统将最大化能量回收力度,以延长纯电行驶距离。又由于该模式下,需要动力电池尽可能多的为车辆提供能源,因此在策略上通常会将电量阈值设定的较低。即在整车运行中,只有当SOC低于此阈值时,为了避免电池过渡放电,系统才会自动切换到混合动力模式或燃油优先模式。对此模式的整车运行方式示意如下:

图10 PHEV车型的纯电驾驶模式

相对于纯电优先模式中的经济性目标,在燃油优先模式中,车辆将更侧重性能与节能的平衡,同时燃油优先模式将通过最大化内燃机应用,为车辆提供更长的续航以及更高的性能。首先,在控制策略方面,为确保有足够的电量供后续纯电行驶或动力需求,系统会设定一个相对于纯电模式下更高的SOC阈值(如70%),当SOC低于此值时,将通过优先消耗燃油的方式驱动车辆运行。

新能源汽车【驾驶模式】(下)

其次,该模式下,车辆的动力输出会更加注重性能,因此对于加速踏板信号的处理会相对更为灵敏些,但在能量回收方面,将不如纯电模式那样积极,以减少对混动系统工作周期的影响。

图11 PHEV车型的燃油优先驾驶模式

2.5.
I-pedal
模式(Integrated/
Intelligent
,即单踏板,One
Pedal Driving

‘单踏板’、’集成式’是基于其工作模式而命名,而指刹车制动踏板与加速踏板在物理形态上集成为一个。此模式是在新能源汽车尤其是纯电车型中应用的一种创新驾驶模式,此模式允许驾驶员通过单一的加速踏板控制车辆的加速、减速乃至停止(不能将车速降低为0的强制性要求正在制定),从而简化驾驶操作,提高能效。

I-pedal模式下,其工作原理是,当驾驶员踩下加速踏板时,车辆加速如同传统驾驶模式,而当驾驶员逐渐松开踏板时,驱动电机将由驱动模式过渡到发电模式,并通过能量回收系统将车辆的动能转换为电能,此过程中,车辆将实现减速甚至停车。

图12 I-pedal模式

基于其基本工作原理,I-pedal模式下实现’加、减、停’一体化控制的核心机制是通过增强的能量回收系统来达成,但其相对于非I-pedal模式下的能量回收策略而言,此模式的应用也不仅仅是回收强度的简单增大,而是整个车辆控制系统策略的集成与优化

如在能量回收与动力系统的协同方面,系统会更精细地管理驱动电机的角色转换,即当驾驶员松开踏板时,电机将实现从驱动模式到发电模式的平滑切换,过程中电机转矩的减少与车辆减速需求完美匹配,从而实现平滑减速。而当加速踏板被踩下时,系统会立即停止或显著减少能量回收过程,进而会让电机从能量回收切换到动力输出模式,以确保动力的即时响应,这一切换过程被设计得尽可能平滑,以避免对加速性能产生任何不利影响。在非I-pedal模式下,为了尽量不对车辆性能造成影响,通常的做法是通过降低或关闭能量回收策略。

同时,为了向用户提供更好的驾驶体验,I-pedal模式下,系统会通过算法调整能量回收曲线,使得松开踏板时的减速过程更加线性、可预测,以减少突兀感。简而言之,在I-pedal模式实现一体化控制的背后,能量回收机制的应用虽是核心,但又不仅仅是通过能量回收强度的简单增大,而是基于对车辆动力系统、能量回收系统、刹车系统以及驾驶员意图的深度整合与优化后的具体表现。可以这么说:单踏板模式在车辆动力系统与整车匹配上要远强于传统方式,也正是基于其背后的技术先进性,国内新能源汽车也纷纷搭载了该模式,只不过并非首创,因此没有对此进行宣传。

图13 非特斯拉搭载的单踏板模式

当下,为让用户可根据个人偏好、驾驶习惯以及当前行驶环境去调整车辆状态,在大多数配备I-pedal模式的车辆中,会允许驾驶员通过中控屏、实体按键等对能量回收强度进行设定,以实现灵活地调整能量回收强度。但对于初次使用I-pedal模式的用户而言,可能需要一段时间来适应,尤其是对于习惯传统驾驶方式的人来说,需要学习如何通过加速踏板去实现精确的减速控制。

另外,根据国标GB 7258《机动车运行安全技术条件》、《乘用车制动系统技术要求及试验方法》等相关条例,其对车辆减速时的灯光进行了要求,因此在I-pedal模式下,当驾驶员松开加速踏板,车辆通过能量回收实现减速时,当减速速率达到了预设阈值后,即使未直接踩下刹车踏板,系统也会自动激活刹车灯,以对后车进行安全提醒。

图14 自动/再生制动对刹车灯的要求

如上所述,对PHEV及纯电下的纯电优先、燃油优先、I-pedal模式梳理如下:

图15 新能源汽车驾驶模式梳理

注:对于单踏板模式下,车速禁止为0的主要考虑是:该模式的长期应用,会淡化制动踏板在驾驶员心中的观念,由此可能会出现在紧急情况下,部分驾驶员【难以习惯性】地踩下制动踏板。

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