加速度在電動(dòng)汽車上的應(yīng)用及策略研究

張靜濤 盧生林 張獻(xiàn)洋

奇瑞汽車股份有限公司 汽車工程技術(shù)研發(fā)總院 安徽省蕪湖市 241009

1 引言

隨著人類社會的發(fā)展和汽車技術(shù)的不斷進(jìn)步，電動(dòng)汽車作為新能源汽車中的主流產(chǎn)品正在以驚人的速度融入到人們的日常生活當(dāng)中。2021 年全年我國新能源乘用車車?yán)塾?jì)銷售335.9 萬輛，同比累計(jì)增長169.5%；其中純電動(dòng)乘用車?yán)塾?jì)銷售276.1 萬輛，累計(jì)同比增長178.8%，純電動(dòng)車占新能源車整體銷量的82.2%。電動(dòng)汽車作為我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，之所以能夠快速的推廣并加速普及，除了國家相關(guān)政策的引導(dǎo)外，電動(dòng)汽車相對傳統(tǒng)燃油汽車在產(chǎn)品自身也有非常顯著的特點(diǎn)，如：低速噪音小、加速快等。我們經(jīng)常聽到有人說：“開過電動(dòng)車就不會再去開燃油車！”電動(dòng)車到底有何魅力會讓人們得出如此結(jié)論。本文試圖從電動(dòng)車的加速快作為切入點(diǎn)，討論人們對加速快的理解，以及分析研究不同加速度帶給人們的身體和心里感受，結(jié)合各種身體和心里的感受制定不同的產(chǎn)品開發(fā)策略，來感受電動(dòng)車所帶來的魅力。

2 不同加速度下人體和心理感受

2.1 不同加速度下人體的感受

汽車作為交通工具，是當(dāng)今社會中最見的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。我們通常以千米每小時(shí)來表示汽車的運(yùn)動(dòng)速度。從物理學(xué)我們得知，人們處于勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，是沒有感覺的，比如勻速行駛列車上的人。列車從靜止到一定車速行駛的過程，人們是能感覺到列車的運(yùn)動(dòng)。由此可知，人們感覺到的是速度變化的快慢，物理學(xué)中把速度變化量與所用時(shí)間的比值叫加速度。隨著汽車越來越普及，人們會經(jīng)常受到加速度的作用。普通燃油汽車在0 ～100km/h 的加速時(shí)間在10s 左右，已經(jīng)是較好的加速能力，這時(shí)的汽車加速度是0.28g，人們感受到了加速帶來的興奮與激情（圖1 傳統(tǒng)燃油車加速度區(qū)間），然而電動(dòng)汽車在加速能力方面的優(yōu)勢是顯而易見，這種加速能力會帶給人體什么樣的感受？人們在車輛加速度達(dá)到什么程度會產(chǎn)生不適呢？據(jù)研究人們在加速度達(dá)到0.45g 且持續(xù)時(shí)間達(dá)到3 ～5s時(shí)便會產(chǎn)生不適感，（圖2 人體感受舒適度分界線）不適帶來的便是恐懼感。汽車的平均加速度達(dá)到0.45g 時(shí)，汽車的加速能力需要做到0 ～100km/h 的加速時(shí)間不大于6.3s（圖3 電動(dòng)車加速度區(qū)間），而目前國內(nèi)市面上大多數(shù)燃油汽車都無法達(dá)到這個(gè)指標(biāo)，但電動(dòng)車達(dá)到這一指標(biāo)的車型卻比比皆是。為什么加速能力越強(qiáng)，帶給人們的恐懼感越強(qiáng)，反而讓人們越來越接納并喜歡電動(dòng)汽車呢？

圖1 傳統(tǒng)燃油車加速度區(qū)間

圖2 人體感受舒適度分界線

圖3 電動(dòng)車加速度區(qū)間

2.2 產(chǎn)生恐懼時(shí)的心理感受

首先我們一起來感受分析一下使人產(chǎn)生恐懼的加速過程：當(dāng)加速踏板踩下的瞬間，車輛由于慣性還保持靜止?fàn)顟B(tài)，但動(dòng)力系統(tǒng)已經(jīng)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力大于行駛阻力時(shí)，車輛開始加速，很快達(dá)到最大加速度并保持一定的加速度行駛；在這個(gè)過程中，車輛首先出現(xiàn)抬頭隨即而來的是強(qiáng)有力的推背感，人們身體可以明顯感覺到血液從腳底沖向大腦，同時(shí)心跳急劇加速，失控感、恐懼感襲來；當(dāng)松開加速踏板時(shí)，恐懼感消失，刺激和征服感油然而生。當(dāng)多次操作后，起初的恐懼感會逐漸變小而駕駛結(jié)束后的刺激和興奮的感覺會越來越強(qiáng)烈。然而傳統(tǒng)汽車的加速度不僅無法帶給人們身體上的感覺，甚至推背感都感覺很弱，更無從談起刺激和征服感。

在關(guān)于心理動(dòng)機(jī)研究方面，所羅門（Richard Solomon,1980）提出的習(xí)得性動(dòng)機(jī)的對抗—過程理論對我們研究人們對電動(dòng)汽車加速感覺的癡愛具有重要的意義。（如圖4 左圖所示）首次是消極體驗(yàn)（恐懼）之后緊跟著會出現(xiàn)一種與之相反的欣喜的積極狀態(tài)；但多次操作之后，恐懼的強(qiáng)度變小，產(chǎn)生的愉悅量會變強(qiáng)（如圖1 右圖所示）。消極體驗(yàn)因重復(fù)而降低并轉(zhuǎn)向更強(qiáng)的積極體驗(yàn)。電動(dòng)車的體驗(yàn)便是首次是消極體驗(yàn)的典型代表。在體驗(yàn)效用研究方面，丹尼爾·卡尼曼提出的峰終定律“即我們對一件事物的記憶僅限于高峰和結(jié)尾，事件過程對記憶幾乎沒有影響。高峰之后，終點(diǎn)出現(xiàn)得越迅速，這件事給我們的印象越深刻”。無疑是最具權(quán)威和現(xiàn)實(shí)意義的，他因此認(rèn)知而獲得2002 年的諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)。我們從心理動(dòng)機(jī)以及體驗(yàn)效用方面可知，當(dāng)我們多次駕駛電動(dòng)車后給人們留下來最深刻的記憶便是：電動(dòng)汽車在加速度方面的積極體驗(yàn)。這種積極的體驗(yàn)包括欣喜、興奮、激情、征服感等等進(jìn)而產(chǎn)生迷戀及癡愛。當(dāng)剛剛駕駛電動(dòng)車過后就去開普通的燃油車就會出現(xiàn)“開過電動(dòng)車就不會再去開燃油車”的感覺，如果僅開過幾次電動(dòng)車，初期的消極體驗(yàn)尚未大于積極體驗(yàn)時(shí)，還是以消極體驗(yàn)為主；筆者是在專業(yè)場地上進(jìn)行了一天的駕駛體驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)都是對電動(dòng)汽車的積極體驗(yàn)。

圖4 所羅門的習(xí)得性動(dòng)機(jī)的對抗—過程理論示意圖（本圖適用于最初是消極體驗(yàn)的動(dòng)機(jī)）

3 產(chǎn)品開發(fā)策略

3.1 如何規(guī)避加速度造成的人體傷害

由于電動(dòng)汽車可以帶來較大的加速度，我們需要在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段考慮如何避免對駕乘人員的傷害；對于大部分汽車來說，我們在汽車產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段，需要考慮到座椅及周邊包括儀表臺、門護(hù)板甚至前排座椅后部盡可能避免突起、鋒邊及尖角等結(jié)構(gòu)，采用緩沖性能好的材料、尖角等位置采用圓弧過渡，以避免加減速過程中因磕碰而造成對人體的傷害；另一方面，汽車作為日常使用的交通工具，對于平均加速度大于0.7g、持續(xù)加速時(shí)間大于3s( 即0 ～100km/h 加速時(shí)間不大于4s) 的電動(dòng)車，可考慮采用對身體各部位有較好的支撐感或包裹感的“桶式座椅”?；谄嚠a(chǎn)品大多數(shù)情況下是X 方向上的加速度，由于人體對不同方向加速度的承受能力不同，在電動(dòng)汽車座椅的布置方面建議：盡可能使人體“躺平”即“使頭部對心臟位置的高度趨于最小，把負(fù)荷最小地分配到骨骼—肌肉系統(tǒng)上并盡可能防止內(nèi)部臟器移位”。以防止長期駕駛電動(dòng)汽車對駕駛?cè)藛T的內(nèi)臟產(chǎn)生傷害。

3.2 駕駛模式的設(shè)計(jì)策略

目前傳統(tǒng)汽車為了實(shí)現(xiàn)增加汽車駕駛的體驗(yàn)樂趣，通過對發(fā)動(dòng)機(jī)等相關(guān)部件的標(biāo)定，實(shí)現(xiàn)了不同的動(dòng)力輸出，結(jié)合不同的動(dòng)力輸出與相關(guān)部件聯(lián)動(dòng)（如：轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等）實(shí)現(xiàn)了不同的駕駛模式，即同一輛車擁有不同的駕駛風(fēng)格，拓展了車輛的消費(fèi)群體，增加了更多的銷售機(jī)會；電動(dòng)汽車在實(shí)現(xiàn)不同的駕駛模式方面，基于電動(dòng)汽車在結(jié)構(gòu)和控制原理方面相對傳統(tǒng)燃油車更容易實(shí)現(xiàn)不同的駕駛模式，電動(dòng)汽車在智能化和網(wǎng)聯(lián)化方面較燃油汽車優(yōu)勢更為明顯，在相關(guān)部件聯(lián)動(dòng)等智能化方面可以實(shí)現(xiàn)更多的功能，如電動(dòng)懸架與駕駛模式的智能匹配、音響、香氛系統(tǒng)、疲勞檢測系統(tǒng)、電動(dòng)空調(diào)等各方面的智能化控制。

縱觀中國汽車市場，特別是未來幾年隨著我國對節(jié)能減排、創(chuàng)新戰(zhàn)略、政策引導(dǎo)等各方面工作的推進(jìn)，新能源汽車已經(jīng)是我國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展上的一個(gè)明確的風(fēng)向標(biāo)。電動(dòng)汽車作為新能源汽車中最重要支柱，在中國汽車市場從傳統(tǒng)汽車向新能源（電動(dòng)）汽車的過渡階段，從技術(shù)方面來說：兼有燃油車和電動(dòng)車的駕駛體驗(yàn)是一個(gè)切入點(diǎn)，從駕駛體驗(yàn)方面引導(dǎo)消費(fèi)者對新能源汽車的認(rèn)可。

對車輛加速度的控制是不同駕駛模式的核心要素，我們在設(shè)計(jì)駕駛模式的主策略為：舒適的駕駛模式承接傳統(tǒng)汽車在加速度方面的表現(xiàn)，建議平均加速度設(shè)定在0.37g 左右（即0 ～100km/h 加速 時(shí)間7.5s 左右），持續(xù)時(shí)間不少于5s；運(yùn)動(dòng)的駕駛模式體現(xiàn)電動(dòng)汽車的優(yōu)勢，是多次駕駛后愛上電動(dòng)車的核心要素，建議設(shè)定為車輛的最大的加速能力；在產(chǎn)品研發(fā)階段中電機(jī)選型等相關(guān)工作應(yīng)保證整車的平均加速度能力不應(yīng)低于0.57g（即0 ～100km/h 加速時(shí)間小于5s），持續(xù)時(shí)間不少于3s。詳見圖5；另外汽車從靜止到最大加速度的時(shí)間結(jié)合舒適模式和運(yùn)動(dòng)模式做適當(dāng)調(diào)整，以匹配產(chǎn)品市場定位并使整個(gè)加速過程酣暢淋漓的體現(xiàn)產(chǎn)品特點(diǎn)。在主策略基礎(chǔ)上我們可以根據(jù)一些特殊場景設(shè)置一些特殊的駕駛模式，比如雪地模式、脫困模式、越野模式、賽道模式甚至是個(gè)性化模式（把可調(diào)節(jié)的模塊交給駕駛?cè)藛T自行選擇）以增加車輛對不同行駛路況、不同駕駛風(fēng)格的滿足程度，豐富駕乘人員的駕駛樂趣，提升產(chǎn)品魅力。

圖5 駕駛模式示意圖

4 結(jié)論

本文簡要說明了電動(dòng)汽車在不同加速度下的人體感受及心理感受并結(jié)合心理學(xué)相關(guān)理論在加速度給人體感受方面從習(xí)得性動(dòng)機(jī)及體驗(yàn)效用的角度剖析了人們?yōu)槭裁础伴_過電動(dòng)車就不會再去開燃油車”的心理動(dòng)機(jī)及積極的體驗(yàn)效用；同時(shí)給出了汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)如何避免因加速度給人體造成傷害的具體建議，以及在面對當(dāng)前中國汽車市場從傳統(tǒng)燃油汽車向新能源汽車（電動(dòng)汽車）的過渡階段，以不同加速體驗(yàn)為切入點(diǎn)，以舒適和運(yùn)動(dòng)為主要駕駛模式的總體策略并提出了對車輛加速能力的具體要求，再結(jié)合具體產(chǎn)品定位設(shè)置滿足人們駕駛電動(dòng)汽車時(shí)的多元化的場景需求的駕駛的模式，以增添電動(dòng)汽車的駕駛樂趣。