单踏板模式，是天才设计还是疯子挑衅？-EDN 电子技术设计

 电动车单踏板模式的每次上热搜，都伴随着普通民众的“血与泪”。两者是否有直接的关系，本文不去分析、揣测。看到越来越多的新车型加入到单踏板模式阵营，我只想静静地科普这一饱受争议的产品设计及其背后的工作原理。

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电动车单踏板模式的每次上热搜，都伴随着普通民众的“血与泪”。两者是否有直接的关系，本文不去分析、揣测。看到越来越多的新车型加入到单踏板模式阵营，我只想静静地科普这一饱受争议的产品设计及其背后的工作原理。

什么是单踏板模式

在手动挡车型上，如图1左图所示，我们通过左右脚配合踩离合踏板、制动踏板和油门踏板实现挂/换档以及车辆的加/减速/刹停，在这一阶段，我们需要用两只脚控制三个踏板。

后来，自动档被发明了出来。在自动挡车型上，如图1右图所示，我们通过右脚踩油门踏板实现车辆的加速，通过松油门踏板、移脚去踩制动踏板实现车辆的减速/刹停。在这一阶段，我们需要用一只脚控制两个踏板。

图1 三踏板和二踏板实物PANednc

到现在，当电动车满街跑的时候，一种叫做单踏板模式的新鲜事物不断冲击着人们倦怠的神经。单踏板模式准确来说是一种驾驶模式，是一种基于动能回收系统开发出来的功能，而不是字面意思理解的主驾下面只有一个踏板，电动车的主驾下面依旧有制动踏板和电门踏板。

单踏板模式激活后，电门踏板踩得深一点，车辆进入到正常加速模式；电门踏板踩得浅一点，车辆动能回收系统介入，进入到动能回收模式，此时车辆将开始进行一定程度的减速，具备类似制动踏板的功能。一个电门踏板既能进行加速，也能进行减速，所以被亲切的称为单踏板模式。

图2展示了没有单踏板模式的燃油车和有单踏板模式电动车的工作原理示意图。在图2左图中，我们可以看到燃油车油门踏板踩的深，产生的加速度大，踩的浅，产生的加速度小。需要刹车的时候，将脚换到刹车踏板，这是当前绝大多数驾驶员所养成的驾驶习惯。

图2 不带单踏板模式的燃油车和带单踏板模式电动车的工作原理PANednc

而在右图中，我们可以看到电动车电门踏板踩下的阈值只有大于P值时，才会产生加速度，而当踩下的阈值小于P值时，动能回收系统介入，不仅不会产生加速度，还会产生减速度。这样当车辆处于路况不复杂场景时，驾驶员完全可以通过一个电门踏板慢慢将车速降为0。

目前绝大多数电动车都配置有单踏板模式，只是各家的软件标定策略不同，导致用户的感受也参差不齐。而Tesla以不支持用户关闭，且采用强动能回收模式，让单踏板模式感受更加明显，也成为单踏板模式实质上最重要的推动者。

目前，单踏板模式在业界有着褒贬不一的两种声音（主要是针对Tesla的单踏板模式）。

支持者认为单踏板模式百利而无一害：

（1）能够让车辆在行驶过程中进行充分的能量回收，提升续航里程；

（2）能够减少驾驶员右脚来回移动的频率、帮助驾驶员更好的控制车速，大幅提升驾驶舒适感；

（3）能够减少制动系统的触发次数和力度，延长刹车片的使用寿命。

反对者认为单踏板模式是反人类的设计，必将增加事故发生的几率：

（1）开惯了燃油车的司机会不习惯动能回收模式带来的拖拽感，且一旦习惯之后，容易让形成肌肉记忆的燃油车老司机，出现误踩；

（2）一些新手司机，尤其是驾驶习惯不良的新手司机，紧急情况，更容易出现误踩。

什么是动能回收系统

单踏板模式这一套行云流水般的操作，得益于背后默默奉献的动能回收系统。

法拉第在初中时就告诉过我们：闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时，导体中就会产生感应电动势和感应电流，俗称磁生电，工作原理如图3所示。

图3 磁生电工作原理PANednc

电动车动能回收系统正是基于上述磁生电原理，电动车在松电门踏板或踩制动踏板过程，电机和车轮还是耦合在一起，电机中转子在车轮和传动机构的带动下高速旋转并且被定子饶组线圈切割磁感线。基于磁生电原理，一方面定子绕组中将产生感应电流，感应电流可通过回路给电池充电。另一方面转子中将产生反向扭矩从而阻止车辆向前行进，以此实现车辆减速。

动能回收系统诞生于2009年，最初被用于F1赛车上。通过在原车发动机的基础上增加一个电机和一套电池组，赛车在刹车的时候可以通过反转电机将车辆的动能转化为电能并存储在电池组内。而在加速的过程中，则可以把这部分存储的电能通过电机进行释放，来获得更强的动力。据了解F1赛车使用动能回收系统可以让赛车有将近十分之一的时间拥有110%的动力。

燃油车时代，刹车过程中的动能基本上都伴随着刹车片的热量消散在空气中。燃油车一方面不具备动能回收的硬件基础，另一方面对于遍地加油站来说显得也不是太必要。但是当电动车时代到来，如何省电，如何提高续航里程，成为各家厂商不断追求的“真理”之后。这部分浪费的动能就显得弥补珍贵，而电动车天生的电机驱动又为动能回收系统提供了绝佳的硬件基础。

综合厂家和专业评测机构给出的数据可以大概总结出：采用动能回收系统，在我国以NEDC 标准为基础的国标工况下，动能回收系统可以增加15% - 25%的续航里程。而影响动能回收系统效率的原因可以归为两类：硬件和软件。

硬件PANednc

硬件上又包含三方面：一是逆变器的功率，二是电池容量，三是电池电量。

（1）基于磁生电发出的电都是交流电，而电池只能存储直流电，因此需要一个逆变器将交流电转换为直流电，而这个逆变器能够承受的功率上限就可以理解为是动能回收系统功率的上限。

（2）电池容量对动能回收系统的影响就比较直观了，更大的电池可以承载更多的电量。电池容量对混动车型来说可能是个限制，但对全身都是电池的电动车来说基本不会有影响。

（3）电池电量达到95%以上，为了防止动力电池过充，动能回收系统就没办法工作或者效果下降，毕竟回收的电已经无处安放。有些厂商会限制充电上限在90%-95%，以便动能回收系统可以全力工作。

软件

软件主要指的是软件标定策略，这也是真正影响动能回收系统的最终用户使用感受，行业内目前主要有无关联、部分关联、全关联三种策略。

（1）无关联，动能回收系统没有和制动踏板或电门踏板做任何关联。完全松掉电门踏板后，用户会非常明显感受到动能回收系统带来的拖拽感，这种充满落差的体验就像是松完电门踏板直接踩制动踏板，而且还是深踩。这种体感不要说乘客容易晕车难受，驾驶员都容易晕车难受。因此，目前只有少部分厂家采取这种无关联的软件标定策略。

（2）部分关联，动能回收系统和电门踏板做强关联，也就是上文介绍的单踏板模式。日常情况，通过一个电门踏板控制车辆的加减速，只有在突发情况时，你才需要去踩制动踏板。

多数厂家为单踏板模式设置了两种动能回收模式：弱和强。在弱动能回收模式下，车辆减速不明显，就像燃油车松开油门踏板后但不踩制动踏板时的状态。在强动能回收模式下，车辆会立刻减速，更像松开油门踏板且踩制动踏板时车辆减速的状态。

强动能回收模式虽然可以回收更多的动能，但是需要驾驶员改变原有的驾驶习惯。此外强动能回收模式也容易出现在不需要回收时产生无效回收的问题，比如在匀速行驶或滑行工况。这个时候对驾驶员脚法控制的精度要求较高，脚掌轻微的开合角度变化就能导致车辆在加速与回收之间反复横跳，能量可能在这个过程就浪费掉了。

（3）全关联，动能回收系统和电门踏板及制动踏板均关联，即驾驶员松开电门踏板或踩下制动踏板，都将激活动能回收系统。和电门踏板关联已经介绍，不再赘述。下面介绍和制动踏板关联的逻辑。

当驾驶者踩下制动踏板时，系统会根据踩制动踏板深度控制电机反扭矩工作，提供相应的制动力并回收能量。当制动踏板深度超过一定阈值，系统判断动能回收系统无法满足制动力要求时，传统的机械液压制动才会参与工作提供更强的制动力。

如果配合单踏板的弱动能回收模式，这样的软件标定策略既可以在不改变经过百年验证的安全驾驶方式，又能最大化发挥动能回收系统的价值。如果配合单踏板的强动能回收模式，将继承单踏板模式的所有优点和缺点。

此外动能回收系统与制动踏板关联的难点是如何保证动能回收系统和机械液压制动协同工作时刹车的线性体验。有些标定水平较差的动能回收系统，刹车踏板前段制动力绵软，而后段机械液压制动介入时制动力又突然变得非常强，致使体验十分割裂。而优秀的标定可以使驾驶者几乎感受不到制动踏板在不同开度下机械液压制动的介入以及工作模式的转变。

写在最后

对于一个没有开过带有单踏板模式车的人来说，很难给出是天才设计还是疯子挑衅的结论，很遗憾再一次做了标题党。但我突然想到这了解决这一问题的终局方案——自动驾驶，可以肆无忌惮的进行动能回收，可以无所顾忌的只发电门踏板的深度，毕竟终极形态已经没有驾驶位也没有驾驶员。PANednc

责编：Ricardo

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