猛踩油门和匀速行驶哪种更费油？ 第1页

这在学术上叫做Pulse and Gliding(P&G，加速-滑行)策略优化问题。博士期间恰好粗略研究过此问题，在此分享一下。

先上结论：

• 对电动汽车来说，匀速最省能量(电)。
• 对内燃机汽车来说，大部分情况下匀速最省油，但存在P&G更省油的可能性。

加速-滑行策略问题的数学抽象

小学时，我们就研究过这样一个简单的问题：

周长为1的长方形，面积最大是多少？

小学时一般是凑出来的，在凑的时候会发现：如果让短边长一些，那长边就会短一些，是此消彼长的关系。凑到之后惊奇的发现：当长边与短边相等的时候，也就是正方形的面积最大！

为什么呢？ 长方形也懂得不患寡而患不均的道理吗？

长大后了解到，这是一个二次函数求极值的问题：

进一步推广，这是一个凸优化问题。如下图，对于凸函数下式恒成立：

换成具体的例子就是：猛踩油门再滑行一阵子，要比匀速行驶费油(电)！

但需要满足一个前提条件：在等里程最优化问题中，汽车的油耗(电耗)函数是一个凸函数。

这也是我们接下来要分析的问题。

电机与发动机是凸的吗？

相对于处处需要经验、需要标定的发动机来说，永磁同步电机原理要精炼得多，甚至可以用公式完全表达出来。要证明永磁同步电机电耗的凸性，只需要证明下面这个函数的凸性：

结论是它的损耗函数大体上是凸的：

如果采用其他电机理论模型，可能无法证明其凸性。但总体来说，把电机损耗函数当成一个凸函数处理，是基本没有问题的。

所以，对于电动汽车来说，基本判断是： 在等里程行驶最优化问题中，匀速行驶最优。

而发动机原理就复杂得多，它的效率MAP图(可转化为损耗MAP图)通常是标定出来的，而不是通过燃烧学、热力学公式计算出来的。从 @何先生 所举的发动机MAP图可以看出，它的等效率线歪歪扭扭的，肯定是不具备严格的凸性的。

换句话说，也就是存在优化的空间。但这个空间会非常小，为什么？

因为发动机在稳定工作时效率最高，而在动态工作时由于喷油量、进气量不能精确匹配，损耗会大为增加。

所以，对内燃机汽车来说，大部分情况下匀速最省油，但存在P&G更省油的可能性。

什么时候加速-滑行策略更省油？

那我们是不是可以下结论了呢？

先等等，为什么还有很多研究者发现：加速-滑行策略更省油呢？

Evans等人研究发现，有经验的驾驶员在驾驶传统内燃机汽车的时候，通过对车速的合理调整可以实现节油效果[1]。
Lee等人针对传统内燃机汽车福特Focus与混合动力汽车丰田Prius进行了P&G策略研究，仿真与试验结果表明，P&G策略比定速驾驶策略可改善燃油经济性达24%-90%[2]。
Li等人针对传统内燃机汽车，提出基于P&G的一种伺服回路控制方法，提供了将P&G策略嵌入到自适应巡航控制系统的潜力，仿真结果显示节油潜力达20%[3]。

那是因为，发动机只是汽车的一个组成部分，我们有很多打破发动机MAP图束缚的方法。

举一个极端的例子：以龟速5公里/小时匀速行驶100公里，与一脚油门轰到100公里/小时再关发动机滑行(假设有启停装置)，哪个更省油呢？

前者要全程承受怠速损失，而后者虽然有动态损耗，但发动机则不必全程承受怠速损失(关发动机就相当于从发动机效率MAP图上逃掉了)，所以哪个更省油，也不好说是吧？

补充：在不踩油门的时候，即便有些车型的发动机不喷油了，但只要它还连着车轮转动，泵气等损耗还是在的。这与装有启停装置，让发动机完全停下来，是不一样的。

对于日常开车来说，结论还是不变。无论是电动车还是内燃机汽车，虽然存在加速-滑行策略更省油/电的可能性，但一般的驾驶员也难以有这么高的技巧……所以规规矩矩地匀速开车就好了，不必去动加速-滑行来省油的歪脑筋了。

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参考文献：

[1]Evans L. Driver behavioreffects on fuel consumption in urban driving[J]. Human Factors: The Journal ofthe Human Factors and Ergonomics Society, 1979, 21(4): 389-398.

[2]J. Lee, D. Nelson, and H. Lohse-Busch,“Vehicle inertia impact on fuel consumption of conventional and hybrid electricvehicles using acceleration and coast driving strategy,”presented at the Soc.Automotive Eng. World Congr. Exh., Detroit, MI, 2009, Paper 2009-01-1322

[3]Li Shengbo, Peng H, LiKeqing, et al. Minimum fuel control strategy in automated car-followingscenarios[J]. Vehicular Technology, IEEE Transactions on, 2012, 61(3):998-1007.

老司机看到这问题，第一反应是，开车时千万别思考怎么开更省油，因为那样会容易出事，等你出了事后才明白，省那点油的你多可笑。

正确的开车方式是最安全的方式，在需要的时候果断油门或刹车，在不需要的时候不要乱加速或减速。

我刚买车时特别在意这个，开着开着还不断去翻那个平均油耗，习惯看着中远距离的路况和红绿灯做预调整，幸好在没发生重大事故前我突然意识到这样做有多危险，开车时考虑油耗而做的各种影响驾驶的附加调整都是拿自己和他人的安全开玩笑。

发生车祸的司机大多是把要开的快，到达目的地要早，要开的省油等因素作为了自己驾驶的参考因素，但开车的参考因素真的最好只有安全一个。

虽有跑题了，但我猜看这问题点进来的司机都和我最早时一样，有比较明显的考虑如何开车更省油这事的倾向，那这个跑题就不冤，劝回一个是一个。

PS:想省油的，买车时买省油的车，而开车时不要想，也许有个别省油习惯和安全习惯有重合，但也不提倡这种思维，因为选择这样开的理由是安全而不是省油，所以研究他是否和安全契合没有意义，因为如果不契合自然要避免，而如果契合我研究他做什么我为了安全本来就要这么开的啊。

还有，具体举例恕我不能举，很简单，这种东西像咒语，我举了例子“比如这样开更省油但不安全”，这个例子就长在你脑袋里生根发芽，有些人会想省油不由自主去做，有些人会为了避免而去注意“别这样开”，这都不好，还是啥也不知道的好，我不知道怎么开省油也不知道怎么开费油，但我认真学习了解怎么开安全，这样就足够了。