關(guān)于乘用車制動踏板感覺及制動性能匹配開發(fā)思路

徐秦　竇瑞

摘 要：文章根據(jù)筆者長期的制動系統(tǒng)性能開發(fā)工作經(jīng)驗，總結(jié)出制動系統(tǒng)在性能開發(fā)中的匹配開發(fā)思路，闡述在匹配設(shè)計開發(fā)中需要關(guān)注的要素，以及如何實現(xiàn)制動系統(tǒng)性能開發(fā)品質(zhì)的提升及管控。

關(guān)鍵詞：性能目標(biāo)；性能DNA；法規(guī)性能；AMS；0型性能要求；應(yīng)急制動；駐車；制動力分配；FSG

中圖分類號：U463.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）03-0018-04

Abstract： According to the author's long-term experience in developing the performance of braking system， this paper sums up the thinking of matching development in the performance development of braking system， and expounds the elements needing attention in the development of matching design. And how to achieve the brake system performance development quality improvement and control.

Keywords： performance objective； performance DNA； code performance； AMS； 0-type performance requirements； emergency braking； parking； brake force distribution； FSG

引言

汽車行業(yè)快速發(fā)展至今，終端消費(fèi)群體對于汽車的認(rèn)知和要求每年都在發(fā)生變化，針對制動系統(tǒng)這一對于汽車安全行駛至關(guān)重要的安全系統(tǒng)，終端消費(fèi)者更加苛刻的需求，從開始的只要能夠進(jìn)行車輛制動，已經(jīng)發(fā)展為既要求安全性、可靠性，還要求更好的操縱體驗和更好的操縱舒適性，且不同的客戶人群，對于相關(guān)性能的要求還不完全相同；如此對于整車系統(tǒng)性能集成工程師提出了更高的要求，甚至各個整車企業(yè)都在著手建立符合自身車型定位的性能DNA；本文根據(jù)自身長期的工作經(jīng)驗，分享闡述如何開發(fā)性能品質(zhì)較好的制動系統(tǒng)的思路，提高設(shè)計開發(fā)準(zhǔn)確率，避免后期的大量設(shè)計變更，供參考和共同探討。

1 制動系統(tǒng)性能目標(biāo)的鎖定

制動系統(tǒng)目標(biāo)環(huán)節(jié)是個非常重要的環(huán)節(jié)，是整個系統(tǒng)性能設(shè)計開發(fā)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，合理的目標(biāo)鎖定需要考慮諸多的因素：

（1）車型的風(fēng)格定義：諸如運(yùn)動、舒適、豪華、自然等。

（2）車型功能的兼容性考慮：諸如越野、動力、經(jīng)濟(jì)性等。

（3）主觀評價團(tuán)隊：專業(yè)主觀評價專家團(tuán)隊建議。

（4）車型客戶群體調(diào)查數(shù)據(jù)：客戶意見喜好，以及發(fā)展趨勢（不限品牌）。

（5）汽車行業(yè)的整體發(fā)展趨勢：諸如響應(yīng)快、操控線性、車身姿態(tài)穩(wěn)定等。

（6）供應(yīng)體系的整體水平：零部件設(shè)計參數(shù)控制及達(dá)成能力。

（7）其他技術(shù)要求的兼顧考慮：諸如懸架、車身、座椅、人機(jī)布置、輪胎等。

（8）車型定位及成本考慮：性能成本間的平衡。

（9）車型銷售地域差異化需求。

基于以上考慮因素制定制動系統(tǒng)性能目標(biāo)，將其分為兩類：

（1）駕駛體驗?zāi)繕?biāo)

包含制動踏板感覺（FSG）、制動車身穩(wěn)定性、制動操作便利性、制動NVH等。

（2）法規(guī)強(qiáng)制要求目標(biāo)

包含冷態(tài)制動（如GB 0型）、熱態(tài)制動（如GB Ⅰ型）、AMS、應(yīng)急制動、ABS性能等等。

2 制動系統(tǒng)性能匹配設(shè)計

2.1 制動系統(tǒng)匹配設(shè)計輸入需求及全局考慮

制動系統(tǒng)性能集成工程師在進(jìn)行整套制動系統(tǒng)匹配設(shè)計時，需要準(zhǔn)備基礎(chǔ)車型參數(shù)、車型開發(fā)目標(biāo)，并進(jìn)行系統(tǒng)全局考慮定義全系統(tǒng)性能參數(shù)。

2.1.1 基礎(chǔ)車型參數(shù)需求

在進(jìn)行性能匹配設(shè)計之前，性能集成工程師需要從整車集成工程師處獲取全配置車型的質(zhì)量質(zhì)心參數(shù)、動力參數(shù)、輪胎參數(shù)等，且參數(shù)應(yīng)該盡量準(zhǔn)確（部分偏差只能通過后期調(diào)校予以彌補(bǔ)），總結(jié)如下表1、表2。

2.1.2 車型性能目標(biāo)

車型性能目標(biāo)應(yīng)該包含但不限于章節(jié)“一”中所述的兩類型的所有設(shè)計開發(fā)目標(biāo)。

2.1.3 全局考慮

性能集成工程師在搜集完成2.1.1、2.1.2所述相關(guān)技術(shù)輸入信息后，便可以進(jìn)行基本的系統(tǒng)匹配以及選型設(shè)計，除去搜集完成的輸入信息，作為性能集成工程師，還應(yīng)該全局考慮：

（1）產(chǎn)品通用性和平臺化考慮。

（2）產(chǎn)品布置空間和結(jié)構(gòu)考慮。

（3）產(chǎn)品性能一致性控制難易程度考慮。

（4）產(chǎn)品開發(fā)成本考慮。

（5）供應(yīng)體系開發(fā)控制能力考慮。

（6）產(chǎn)品特殊工況（如熱特性）需求考慮。

（7）產(chǎn)品輕量化需求考慮。

通過全面考慮，各方向平衡，制定出比較合理的系統(tǒng)匹配方案，以及做出零部件性能指標(biāo)最合理的分解，指導(dǎo)開發(fā)。

2.2 制動系統(tǒng)制動力分配匹配

制動系統(tǒng)匹配其中最基礎(chǔ)的匹配就是根據(jù)車輛載荷分布進(jìn)行最合理的前后制動力分配，保證車輛在進(jìn)行制動時，車身姿態(tài)的穩(wěn)定性，會直接影響駕乘感受。前后制動力分配可通過下圖1、圖2特性進(jìn)行評估。

性能集成匹配工程師需要根據(jù)自身的經(jīng)驗仔細(xì)解讀圖1、圖2所示特性。

2.3 制動系統(tǒng)法規(guī)性能匹配

初步完成基礎(chǔ)的制動力分配匹配設(shè)計后，性能匹配工程師需要以此為基礎(chǔ)，繼續(xù)匹配制動系統(tǒng)法規(guī)各項要求的性能，相關(guān)性能規(guī)范要求涉及以下表3所示要求：

其中“0”型性能要求，包含了整車制動距離的特殊要求，如果車型對于制動距離有特別的定義和要求，那么性能集成工程師需要在此項匹配時予以特別關(guān)注（參考本人總結(jié)評價圖3）。表3所示性能項目是本人建議在匹配設(shè)計時必須進(jìn)行匹配和考慮的項目，但不限于表3規(guī)定項目。

匹配結(jié)果包含系列圖表和結(jié)果，由工程師一一解析，本文側(cè)重提供思路，限于篇幅，在此不做圖表的一一展示和講解。

2.4 制動系統(tǒng)FSG制動踏板感覺的匹配

性能集成工程師在完成法規(guī)的匹配之后，便可以著手制動踏板感覺的匹配，進(jìn)行整體系統(tǒng)零部件參數(shù)的綜合匹配和調(diào)參。制動踏板感覺主要包含三個方向的特性，因此該調(diào)整過程也是比較繁瑣和反復(fù)的過程，性能集成工程師需要根據(jù)自身經(jīng)驗將FSG調(diào)整到一個相對比較理想的理論設(shè)計狀態(tài)，提高后期調(diào)校的成功率和減少變更量和調(diào)校工作量。

相關(guān)特性包括圖4所示特性F-a特性、S-a特性以及S-F特性，分別表征制動操作的系統(tǒng)響應(yīng)特性、制動線性以及踏板剛度特性，系統(tǒng)性能集成工程師還可以導(dǎo)入力、行程、減速度變化梯度的評估。

2.5 熱性能匹配設(shè)計確認(rèn)

制動系統(tǒng)的熱性能對于制動系統(tǒng)來講是至關(guān)重要的性能，直接關(guān)系到摩擦片的效能、效能恒定性以及磨損等理化特性（摩擦片的特性在超過400度以后，性能會發(fā)生急劇的變化，變化方向都是往與設(shè)計不利的方向）。因此通常性能集成工程師要求制動盤的工作溫度，在進(jìn)行10次1g制動后溫度不能超過650℃，通過整套的計算模型可以得到如圖5（限于篇幅圖5僅展示部分熱特性，其中還應(yīng)包括行程、液壓、操縱力等）所示的評估特性，據(jù)此可以評估制動盤熱容量設(shè)計的合理性、初步確定摩擦片熱特性需求作為開發(fā)目標(biāo)。

2.6 駐車制動性能的匹配設(shè)計

駐車制動系統(tǒng)也是需要納入制動系統(tǒng)匹配的設(shè)計中，屬于性能集成的一部分，相對于行車制動，駐車制動匹配設(shè)計上相對較簡單一些，因此本文不做詳細(xì)闡述。機(jī)械駐車系統(tǒng)的匹配應(yīng)重點關(guān)注力、行程的效率（電子駐車系統(tǒng)無需考慮），兩者效率均最低不應(yīng)低于75%，其對于結(jié)構(gòu)、布置設(shè)計相當(dāng)重要，對于匹配結(jié)果也影響較大。

2.7 制動系統(tǒng)性能參數(shù)初次鎖定

系統(tǒng)性能集成工程師在完成章節(jié)2.2、2.3、2.4、2.5所述三個大方向的匹配設(shè)計后，可以基本將所有系統(tǒng)性能參數(shù)鎖定下來，并以性能目標(biāo)分解的方式輸出到各產(chǎn)品工程師，作為產(chǎn)品選型、招標(biāo)的基本依據(jù)之一。

性能參數(shù)鎖定后，產(chǎn)品性能工程師需要同步根據(jù)對于系統(tǒng)的評估，制定2-3個備選性能調(diào)校方案和調(diào)校需求，為接下來的性能初次調(diào)校做好準(zhǔn)備。

3 制動系統(tǒng)性能的調(diào)校

當(dāng)整車完成第一輪試制樣車的開發(fā)后，系統(tǒng)性能集成工程師就必須及時組織和安排進(jìn)行系統(tǒng)性能的調(diào)校，調(diào)校的流程參考圖6。

結(jié)束調(diào)校后需要對于所有主客觀測試評價數(shù)據(jù)以技術(shù)報告文檔形式歸檔，并正式鎖定工程開發(fā)性能參數(shù)，進(jìn)行零部件的開發(fā)和驗證工作。

4 制動系統(tǒng)性能的確認(rèn)

制動系統(tǒng)性能工程師，在車型開發(fā)進(jìn)入到全工裝試制階段，需要再次組織進(jìn)行制動系統(tǒng)性能的確認(rèn)，評估調(diào)校時與最終樣車的變化因素對于制動系統(tǒng)的影響；并最終確定是否需要組織第二次調(diào)校（微調(diào)）。

如需組織第二輪調(diào)校，則按照第三章節(jié)繼續(xù)流程繼續(xù)進(jìn)行性能參數(shù)的微調(diào)。

5 制動系統(tǒng)性能驗收

制動系統(tǒng)性能工程師在車型進(jìn)入生產(chǎn)導(dǎo)入階段，最后組織對于車型制動系統(tǒng)的性能驗收，同樣需要進(jìn)行全系統(tǒng)性能的客觀測試和操縱駕乘感受的評價，并存檔相關(guān)數(shù)據(jù)；如此經(jīng)過本文所述各階段的管控，一套成熟的、滿足性能設(shè)計要求的制動系統(tǒng)開發(fā)最終完成。

6 結(jié)束語

本文根據(jù)本人的實際車型性能匹配設(shè)計開發(fā)經(jīng)驗，總結(jié)整理制動系統(tǒng)性能開發(fā)的大流程、思路以及在匹配設(shè)計環(huán)節(jié)的重點關(guān)注要素，用于廣大制動性能開發(fā)領(lǐng)域同行工程師進(jìn)行系統(tǒng)性能匹配和設(shè)計開發(fā)的參考，提升理論設(shè)計階段的準(zhǔn)確率，縮短調(diào)校周期，減小設(shè)計變更概率，同時達(dá)到與廣大同行共同探討、共同提升和完善性能開發(fā)流程以及制動系統(tǒng)設(shè)計匹配方法的目的。

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