加速度在电动汽车上的应用及策略研究

文章来源：奇瑞汽车股份有限公司汽车工程技术研发总院

1引言

随着人类社会的发展和汽车技术的不断进步，电动汽车作为新能源汽车中的主流产品正在以惊人的速度融入到人们的日常生活当中。2021年全年我国新能源乘用车车累计销售335.9万辆，同比累计增长169.5%；其中纯电动乘用车累计销售276.1万辆，累计同比增长178.8%，纯电动车占新能源车整体销量的82.2%。电动汽车作为我国战略性新兴产业之一，之所以能够快速的推广并加速普及，除了国家相关政策的引导外，电动汽车相对传统燃油汽车在产品自身也有非常显著的特点，如：低速噪音小、加速快等。我们经常听到有人说：“开过电动车就不会再去开燃油车！”电动车到底有何魅力会让人们得出如此结论。本文试图从电动车的加速快作为切入点，讨论人们对加速快的理解，以及分析研究不同加速度带给人们的身体和心里感受，结合各种身体和心里的感受制定不同的产品开发策略，来感受电动车所带来的魅力。

2不同加速度下人体和心理感受

2.1不同加速度下人体的感受

汽车作为交通工具，是当今社会中最见的机械运动。我们通常以千米每小时来表示汽车的运动速度。从物理学我们得知，人们处于匀速运动时，是没有感觉的，比如匀速行驶列车上的人。列车从静止到一定车速行驶的过程，人们是能感觉到列车的运动。由此可知，人们感觉到的是速度变化的快慢，物理学中把速度变化量与所用时间的比值叫加速度。随着汽车越来越普及，人们会经常受到加速度的作用。普通燃油汽车在0～100km/h的加速时间在10s左右，已经是较好的加速能力，这时的汽车加速度是0.28g，人们感受到了加速带来的兴奋与激情（图1传统燃油车加速度区间），然而电动汽车在加速能力方面的优势是显而易见，这种加速能力会带给人体什么样的感受？人们在车辆加速度达到什么程度会产生不适呢？据研究人们在加速度达到0.45g且持续时间达到3～5s时便会产生不适感，（图2人体感受舒适度分界线）不适带来的便是恐惧感。汽车的平均加速度达到0.45g时，汽车的加速能力需要做到0～100km/h的加速时间不大于6.3s（图3电动车加速度区间），而目前国内市面上大多数燃油汽车都无法达到这个指标，但电动车达到这一指标的车型却比比皆是。为什么加速能力越强，带给人们的恐惧感越强，反而让人们越来越接纳并喜欢电动汽车呢？

2.2产生恐惧时的心理感受

首先我们一起来感受分析一下使人产生恐惧的加速过程：当加速踏板踩下的瞬间，车辆由于惯性还保持静止状态，但动力系统已经产生驱动力，当驱动力大于行驶阻力时，车辆开始加速，很快达到最大加速度并保持一定的加速度行驶；在这个过程中，车辆首先出现抬头随即而来的是强有力的推背感，人们身体可以明显感觉到血液从脚底冲向大脑，同时心跳急剧加速，失控感、恐惧感袭来；当松开加速踏板时，恐惧感消失，刺激和征服感油然而生。当多次操作后，起初的恐惧感会逐渐变小而驾驶结束后的刺激和兴奋的感觉会越来越强烈。然而传统汽车的加速度不仅无法带给人们身体上的感觉，甚至推背感都感觉很弱，更无从谈起刺激和征服感。

在关于心理动机研究方面，所罗门（RichardSolomon,1980）提出的习得性动机的对抗—过程理论对我们研究人们对电动汽车加速感觉的痴爱具有重要的意义。（如图4左图所示）首次是消极体验（恐惧）之后紧跟着会出现一种与之相反的欣喜的积极状态；但多次操作之后，恐惧的强度变小，产生的愉悦量会变强（如图1右图所示）。消极体验因重复而降低并转向更强的积极体验。电动车的体验便是首次是消极体验的典型代表。在体验效用研究方面，丹尼尔·卡尼曼提出的峰终定律“即我们对一件事物的记忆仅限于高峰和结尾，事件过程对记忆几乎没有影响。高峰之后，终点出现得越迅速，这件事给我们的印象越深刻”。无疑是最具权威和现实意义的，他因此认知而获得2002年的诺贝尔经济学奖。我们从心理动机以及体验效用方面可知，当我们多次驾驶电动车后给人们留下来最深刻的记忆便是：电动汽车在加速度方面的积极体验。这种积极的体验包括欣喜、兴奋、激情、征服感等等进而产生迷恋及痴爱。当刚刚驾驶电动车过后就去开普通的燃油车就会出现“开过电动车就不会再去开燃油车”的感觉，如果仅开过几次电动车，初期的消极体验尚未大于积极体验时，还是以消极体验为主；笔者是在专业场地上进行了一天的驾驶体验后，发现都是对电动汽车的积极体验。

3产品开发策略

3.1如何规避加速度造成的人体伤害

由于电动汽车可以带来较大的加速度，我们需要在产品设计阶段考虑如何避免对驾乘人员的伤害；对于大部分汽车来说，我们在汽车产品的设计阶段，需要考虑到座椅及周边包括仪表台、门护板甚至前排座椅后部尽可能避免突起、锋边及尖角等结构，采用缓冲性能好的材料、尖角等位置采用圆弧过渡，以避免加减速过程中因磕碰而造成对人体的伤害；另一方面，汽车作为日常使用的交通工具，对于平均加速度大于0.7g、持续加速时间大于3s(即0～100km/h加速时间不大于4s)的电动车，可考虑采用对身体各部位有较好的支撑感或包裹感的“桶式座椅”。基于汽车产品大多数情况下是X方向上的加速度，由于人体对不同方向加速度的承受能力不同，在电动汽车座椅的布置方面建议：尽可能使人体“躺平”即“使头部对心脏位置的高度趋于最小，把负荷最小地分配到骨骼—肌肉系统上并尽可能防止内部脏器移位”。以防止长期驾驶电动汽车对驾驶人员的内脏产生伤害。

3.2驾驶模式的设计策略

目前传统汽车为了实现增加汽车驾驶的体验乐趣，通过对发动机等相关部件的标定，实现了不同的动力输出，结合不同的动力输出与相关部件联动（如：转向系统等）实现了不同的驾驶模式，即同一辆车拥有不同的驾驶风格，拓展了车辆的消费群体，增加了更多的销售机会；电动汽车在实现不同的驾驶模式方面，基于电动汽车在结构和控制原理方面相对传统燃油车更容易实现不同的驾驶模式，电动汽车在智能化和网联化方面较燃油汽车优势更为明显，在相关部件联动等智能化方面可以实现更多的功能，如电动悬架与驾驶模式的智能匹配、音响、香氛系统、疲劳检测系统、电动空调等各方面的智能化控制。纵观中国汽车市场，特别是未来几年随着我国对节能减排、创新战略、政策引导等各方面工作的推进，新能源汽车已经是我国汽车产业发展上的一个明确的风向标。电动汽车作为新能源汽车中最重要支柱，在中国汽车市场从传统汽车向新能源（电动）汽车的过渡阶段，从技术方面来说：兼有燃油车和电动车的驾驶体验是一个切入点，从驾驶体验方面引导消费者对新能源汽车的认可。

对车辆加速度的控制是不同驾驶模式的核心要素，我们在设计驾驶模式的主策略为：舒适的驾驶模式承接传统汽车在加速度方面的表现，建议平均加速度设定在0.37g左右（即0～100km/h加速时间7.5s左右），持续时间不少于5s；运动的驾驶模式体现电动汽车的优势，是多次驾驶后爱上电动车的核心要素，建议设定为车辆的最大的加速能力；在产品研发阶段中电机选型等相关工作应保证整车的平均加速度能力不应低于0.57g（即0～100km/h加速时间小于5s），持续时间不少于3s。详见图5；另外汽车从静止到最大加速度的时间结合舒适模式和运动模式做适当调整，以匹配产品市场定位并使整个加速过程酣畅淋漓的体现产品特点。在主策略基础上我们可以根据一些特殊场景设置一些特殊的驾驶模式，比如雪地模式、脱困模式、越野模式、赛道模式甚至是个性化模式（把可调节的模块交给驾驶人员自行选择）以增加车辆对不同行驶路况、不同驾驶风格的满足程度，丰富驾乘人员的驾驶乐趣，提升产品魅力。

4结论

本文简要说明了电动汽车在不同加速度下的人体感受及心理感受并结合心理学相关理论在加速度给人体感受方面从习得性动机及体验效用的角度剖析了人们为什么“开过电动车就不会再去开燃油车”的心理动机及积极的体验效用；同时给出了汽车产品设计时如何避免因加速度给人体造成伤害的具体建议，以及在面对当前中国汽车市场从传统燃油汽车向新能源汽车（电动汽车）的过渡阶段，以不同加速体验为切入点，以舒适和运动为主要驾驶模式的总体策略并提出了对车辆加速能力的具体要求，再结合具体产品定位设置满足人们驾驶电动汽车时的多元化的场景需求的驾驶的模式，以增添电动汽车的驾驶乐趣。