純電動(dòng)汽車制動(dòng)踏板感覺(jué)影響因素及分析

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對(duì)汽車的需求越來(lái)越高，尤其汽車的安全性能，已經(jīng)成為顧客評(píng)價(jià)一款車型的基本需求，而制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)踏板感覺(jué)就成為人機(jī)交互的最直接感官指標(biāo)之一。本文通過(guò)對(duì)某款純電動(dòng)車的制動(dòng)踏板感覺(jué)影響因素的理論分析，并結(jié)合實(shí)際車輛進(jìn)行主客觀的試驗(yàn)驗(yàn)證，并對(duì)所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和比較，確定了較為合理的制動(dòng)踏板感覺(jué)，提出了改進(jìn)制動(dòng)踏板感覺(jué)的有效方法，為車型的開(kāi)發(fā)提供了有力的依據(jù)，為制動(dòng)踏板感覺(jué)的研究積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：汽車;制動(dòng);踏板感覺(jué)

0 引言

制動(dòng)踏板感覺(jué)是駕駛員在制動(dòng)過(guò)程中，對(duì)踏板力和踏板行程相對(duì)于與之預(yù)期的車輛減速度匹配關(guān)系的主觀感受。通過(guò)主觀感受和客觀測(cè)試相結(jié)合，可以達(dá)到理想客觀踏板感的預(yù)期值，來(lái)滿足用戶的主觀要求，以提高駕乘舒適性和安全感。

1 理想的制動(dòng)踏板感覺(jué)

以某款新能源電動(dòng)車制動(dòng)系統(tǒng)為例，制動(dòng)踏板通過(guò)踏板機(jī)構(gòu)和真空助力器與制動(dòng)主缸相連接，其中真空助力器的真空源由電子真空泵和儲(chǔ)氣罐裝置提供。當(dāng)駕駛員踩下制動(dòng)踏板后，一方面制動(dòng)踏板克服系統(tǒng)阻力，在真空助力的情況下，推動(dòng)制動(dòng)主缸前后活塞的運(yùn)動(dòng)，使管路液壓升高，并推動(dòng)制動(dòng)分缸，在制動(dòng)分缸的作用下，使得摩擦片抱緊制動(dòng)盤(pán)，從而產(chǎn)生制動(dòng)阻力距，阻止車輪相對(duì)于車輛運(yùn)動(dòng)方向產(chǎn)生相反的阻力矩，導(dǎo)致車輛制動(dòng)或減速;另外一方面，駕駛員通過(guò)踩踏制動(dòng)踏板，根據(jù)制動(dòng)系統(tǒng)反饋回來(lái)的制動(dòng)踏板力和踏板行程，并根據(jù)該工況下車輛受到的制動(dòng)減速度的身體器官感受，構(gòu)成了制動(dòng)過(guò)程中對(duì)踏板感覺(jué)的主觀感受。

制動(dòng)踏板感覺(jué)是制動(dòng)系統(tǒng)零部件以及制動(dòng)系統(tǒng)與整車參數(shù)的匹配所決定的，通過(guò)踏板力-制動(dòng)減速度曲線和踏板行程-制動(dòng)減速度曲線進(jìn)行描述。目前一些整車廠和制動(dòng)系統(tǒng)供應(yīng)商都會(huì)定義一個(gè)范圍，規(guī)定出同一制動(dòng)減速度下的踏板力和踏板行程的上下限值，比較理想的制動(dòng)踏板力-制動(dòng)減速度曲線和踏板行程-制動(dòng)減速度曲線如圖3和圖4所示7分線到9分線范圍，從圖中可以看出，以100～150N/s的踏板輸入條件來(lái)進(jìn)行制動(dòng)踏板感覺(jué)的計(jì)算和測(cè)試，結(jié)果比較符合實(shí)際的制動(dòng)工況和體現(xiàn)駕駛員的感覺(jué)。

2 制動(dòng)踏板的影響因素

對(duì)于制動(dòng)踏板力-制動(dòng)減速度曲線和踏板行程-制動(dòng)減速度曲線關(guān)系的分析，需要建立一個(gè)整車下的制動(dòng)系統(tǒng)模型，通過(guò)整車參數(shù)和制定系統(tǒng)的理論計(jì)算，整車參數(shù)和制動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)見(jiàn)表1和表2所示，結(jié)合實(shí)際車輛和對(duì)標(biāo)車輛的評(píng)價(jià)進(jìn)行分析，主要分析影響因素如下：

（1）制動(dòng)系統(tǒng)匹配計(jì)算參數(shù)：踏板杠桿比，機(jī)械效率，真空助力比，主缸直徑，前輪缸直徑，前輪缸有效半徑，前制動(dòng)效能因數(shù)，后輪缸直徑，后輪缸有效半徑，后制動(dòng)效能因數(shù)，整車重量，整車質(zhì)心高度，前輪缸活塞行程，后輪缸活塞行程，制動(dòng)軟管膨脹量，主缸一腔工作行程，主缸二腔工作行程，真空助力器空行程，銷軸和推桿間隙，，車輪滾動(dòng)半徑，前輪缸需液量，后輪缸需液量，ABS需液量，卡鉗剛度和摩擦片壓縮量等相關(guān)參數(shù)。

在此模型的仿真計(jì)算和分析中，主要考慮上述因素對(duì)踏板力和踏板行程的影響程度，各種參數(shù)對(duì)制動(dòng)踏板感覺(jué)的影響程度如圖1和圖2所示，通過(guò)圖示可以看出，制動(dòng)踏板的主要影響因素制動(dòng)主缸直徑和整車重量等，制動(dòng)踏板行程主要影響因素是制動(dòng)主缸直徑、主缸行程、踏板杠桿比、前后輪缸有效半徑等參數(shù)。

（2）真空助力的真空度：真空助力器能夠正常工作的基本前提是要有足夠的真空源，利用電子真空泵為真空助力器提供足夠的真空源，避免了發(fā)動(dòng)機(jī)由于本身的設(shè)計(jì)及匹配標(biāo)定所引起真空源不足的現(xiàn)象。一般的，真空度控制在65.4～68kPa。

（3）真空助力器的性能參數(shù)：除了真空助力器的助力比對(duì)踏板感有影響外，真空助力器的始動(dòng)力和跳躍值對(duì)踏板力前段的感覺(jué)是很重要的，通過(guò)降低助力器的始動(dòng)力和提高助力器的跳躍值，能夠提高制動(dòng)系統(tǒng)的反應(yīng)速度，能夠使助力器在更小的力下提供更大的管路壓力，來(lái)提高制動(dòng)減速度，提高駕駛員的駕乘感覺(jué)，一般的，始動(dòng)力控制在50～70N，跳躍值控制在18～24bar。

3 方案的制定及分析

本文通過(guò)上述分析，從設(shè)計(jì)計(jì)算和仿真模擬角度出發(fā)，選取對(duì)踏板力和踏板行程均有影響的因素：制動(dòng)主缸缸徑，踏板杠桿比，制動(dòng)輪缸有效半徑等參數(shù)進(jìn)行分析研究，為了尋求最優(yōu)的制動(dòng)踏板感覺(jué)，特制定如下對(duì)比案：a原方案，b減小踏板杠桿比，c增大制動(dòng)主缸直徑，d增大輪缸有效半徑等進(jìn)行計(jì)算仿真分析，具體見(jiàn)表3所示，各方案分析結(jié)果如圖3和圖4所示：

通過(guò)各制動(dòng)系統(tǒng)匹配方案的踏板力理論計(jì)算可以得出：b方案對(duì)踏板力和拐點(diǎn)有所改善，c方案對(duì)踏板力線性感和力值改善明顯，d、e方案對(duì)踏板力有所改善。

經(jīng)過(guò)上述理論分析，我們可以得出如下結(jié)論：

從以上方案分析得出，方案c加大制動(dòng)主缸缸徑的效果無(wú)論踏板力還是踏板行程均較為合適，方案最佳。方案b踏板行程較長(zhǎng)，效果較差;方案d踏板力較輕，行程略長(zhǎng)，存在優(yōu)化的空間。

通過(guò)理論計(jì)算我們得出最佳方案，這對(duì)我們實(shí)際工作有很大指導(dǎo)意義，按照此方案進(jìn)行車輛狀態(tài)的實(shí)際改進(jìn)，同時(shí)選取了市場(chǎng)其他同類的3款車型進(jìn)行實(shí)際測(cè)試對(duì)比，具體測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖5圖6所示。通過(guò)測(cè)試結(jié)果可以看出，改進(jìn)后方案的制動(dòng)踏板感覺(jué)在同類車型中具有一定的優(yōu)勢(shì)。（備注：M-某日系車型，N-某德系車型，P-方案c，Q-某國(guó)內(nèi)品牌車型）

4 結(jié)語(yǔ)

制動(dòng)踏板感覺(jué)在制動(dòng)系統(tǒng)性能開(kāi)發(fā)中越來(lái)越重要，直接影響駕駛員的駕駛舒適性和制動(dòng)信心。通過(guò)上述的理論計(jì)算方案對(duì)比和實(shí)車測(cè)試，找到了影響制動(dòng)踏板感覺(jué)的主要影響因素，并提出了改進(jìn)方案，為車型的制動(dòng)踏板感覺(jué)優(yōu)化提供了指導(dǎo)方向，使車輛更能滿足市場(chǎng)和顧客的需求。

參考文獻(xiàn)：

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[2]林志軒等.制動(dòng)踏板感覺(jué)研究現(xiàn)狀[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2007（06）.

作者簡(jiǎn)介：吳彥昭（1980-），男，河北唐山人，本科，工程師，研究方向：汽車底盤(pán)的設(shè)計(jì)研發(fā)及線控底盤(pán)方向。