淺談新能源汽車再生制動(dòng)對(duì)制動(dòng)踏板感的影響

徐申敏　韓友國(guó)　吳洪濤　張慶

摘 要：隨著汽車市場(chǎng)的發(fā)展，人們對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的要求不僅僅在于制動(dòng)距離的長(zhǎng)短，而且對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)踏板感的舒適性提出了更高的要求，踏板感的好壞是消費(fèi)者能夠直接感知的一項(xiàng)重要性能。而目前新能源汽車踏板感影響因素除了有常規(guī)的真空助力器、踏板杠桿比、制動(dòng)器大小及摩擦系統(tǒng)等，還包括再生制動(dòng)的大小。本文主要介紹再生制動(dòng)對(duì)新能源汽車踏板感的影響。

關(guān)鍵詞：再生制動(dòng) 踏板感

Discussion on the influence of regenerative braking on brake pedal feeling of new energy vehicles

Xu Shenming Han Youguo Wu Hongtao Zhang qing

Abstract：With the development of the automobile market， people's requirements for the braking system not only lie in the length of the braking distance， but also put forward higher requirements for the comfort of the pedal feeling of the braking system. The quality of the pedal feeling is an important performance that consumers can directly perceive.At present， in addition to conventional vacuum booster， pedal lever ratio， brake size and friction system， the influence factors of pedal feeling of new energy vehicles also include the size of regenerative braking.This paper mainly introduces the influence of regenerative braking on pedal feeling of new energy vehicles.

Key words：Regenerative braking; Pedal feeling

傳統(tǒng)的汽油車制動(dòng)減速度反饋由基礎(chǔ)液壓制動(dòng)提供，而新能源汽車存在再生制動(dòng)，減速度由再生制動(dòng)和液壓制動(dòng)共同疊加產(chǎn)生。

1 踏板感和再生制動(dòng)的定義

動(dòng)態(tài)制動(dòng)情況下，踏板力與車輛減速度、踏板行程與車輛減速度的關(guān)系所構(gòu)成的制動(dòng)特性，稱為車輛的制動(dòng)踏板感。現(xiàn)在很多自主品牌的車廠開(kāi)發(fā)的車型如果在制動(dòng)踏板感上表現(xiàn)較差，不被用戶認(rèn)可，對(duì)其銷量也會(huì)產(chǎn)生較大影響。“制動(dòng)踏板硬、制動(dòng)踏板軟、制動(dòng)踏板反應(yīng)慢”這些都是用戶對(duì)制動(dòng)踏板感的真實(shí)反饋[3]。而新能源汽車存在再生制動(dòng)，再生制動(dòng)影響整車減速度，從而影響踏板感。

汽車滑行、減速或下坡時(shí)，將車輛行駛過(guò)程中的動(dòng)能及勢(shì)能轉(zhuǎn)化或部分轉(zhuǎn)化為車載可充電儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量存儲(chǔ)起來(lái)的制動(dòng)系統(tǒng)，稱為車輛的再生制動(dòng)系統(tǒng)。

2 再生制動(dòng)對(duì)踏板感影響

目前市面上新能源汽車再生制動(dòng)均具有不同檔位調(diào)節(jié)功能，再生制動(dòng)具有低、中、高三檔，為區(qū)分差異對(duì)某款車型進(jìn)行最高檔和無(wú)能量回收對(duì)比測(cè)試，分析再生制動(dòng)對(duì)踏板感影響。

2.1 傳統(tǒng)真空助力器車型測(cè)試結(jié)果

動(dòng)態(tài)踏板感測(cè)試方法：車輛載荷為空載，車輛動(dòng)力電池SOC<80%，加速到110km/h左右，松開(kāi)加速踏板滑行，當(dāng)車速達(dá)到100km/h左右時(shí)，緩慢平穩(wěn)的踩下制動(dòng)踏板（踩制動(dòng)踏板速率為50mm/s），當(dāng)減速度超過(guò)8m/s2時(shí)松開(kāi)制動(dòng)踏板，測(cè)試2種工況下的踏板感數(shù)據(jù)。

1、檔位為N檔—無(wú)再生制動(dòng)。

2、檔位為D檔，且再生制動(dòng)檔位調(diào)整到最大。

從數(shù)據(jù)中可以得出，裝備傳統(tǒng)的真空助力器新能源汽車，再生制動(dòng)對(duì)踏板感的影響主要包括如下幾點(diǎn)：

1、起始端影響：無(wú)再生制動(dòng)情況下，滑行時(shí)空氣阻力和滾動(dòng)摩擦阻力提供減速度，此時(shí)減速度約有0.05g。而再生制動(dòng)最大時(shí)候，再生制動(dòng)提供減速度疊加在滑行阻力上，此時(shí)減速度約有0.1g，導(dǎo)致兩者踏板感減速度的起始點(diǎn)存在差異。

2、中后端影響：無(wú)再生制動(dòng)的情況下，相同減速度的情況下，踏板力、踏板行程、制動(dòng)液壓均超過(guò)再生制動(dòng)最大化。造成這用情況的主要原因?yàn)?，再生制?dòng)相當(dāng)于虛擬的制動(dòng)卡鉗，提供一部分整車減速度需求。

從踏板行程—減速度的曲線可以得出：起始端再生制動(dòng)的影響尤為明顯，當(dāng)伴隨制動(dòng)踏板深度加大，制動(dòng)液壓力逐步增大時(shí)，再生制動(dòng)的影響會(huì)逐步減小。

從制動(dòng)液壓—減速度的曲線可以看出：整個(gè)制動(dòng)過(guò)程中，再生制動(dòng)一直存在，從再生制動(dòng)力+再生制動(dòng)最大時(shí)液壓制動(dòng)力=無(wú)再生制動(dòng)時(shí)液壓制動(dòng)力，可以得出再生制動(dòng)最大時(shí)液壓一直小于無(wú)再生制動(dòng)時(shí)液壓。而液壓力的大小直接影響駕駛員腳下踏板力大小，兩者是強(qiáng)相關(guān)，實(shí)際測(cè)試結(jié)果和理論保持一致。

通常以上測(cè)試結(jié)果可以得出，傳統(tǒng)的真空助力型新能源汽車，再生制動(dòng)對(duì)踏板感的影響無(wú)法避免，有再生制動(dòng)時(shí)，踏板感偏敏感，無(wú)再生制動(dòng)，踏板感偏遲滯，差異的大小取決于再生制動(dòng)力的大小，這就是平常開(kāi)新能源汽車時(shí)，滿電和非滿電的情況下，制動(dòng)有著明顯的差異感的原因。

伴隨汽車的發(fā)展，智能駕駛也向L3和L4方向發(fā)展，制動(dòng)系統(tǒng)在此大環(huán)境下，也向智能化、電動(dòng)化方向發(fā)展，電動(dòng)助力系統(tǒng)應(yīng)時(shí)而生。

2.2 電動(dòng)助力車型踏板感數(shù)據(jù)

測(cè)試方法同上，分別測(cè)試兩種情況下的踏板感數(shù)據(jù)。

從數(shù)據(jù)中可以得出，裝備電動(dòng)助力器的新能源汽車，再生制動(dòng)對(duì)踏板感的影響主要包括如下幾點(diǎn)：

1、起始端影響：電動(dòng)助力器的開(kāi)始條件為制動(dòng)踏板觸發(fā)信號(hào)，起始端滑行和制動(dòng)起始階段，電動(dòng)助力器無(wú)法工作，這段影響和傳統(tǒng)的真空助力器保持一致。

2、中后端影響：當(dāng)隨著制動(dòng)踏板深度逐漸增大，電動(dòng)助力器開(kāi)始工作，電動(dòng)助力器通過(guò)內(nèi)部行程傳感器，計(jì)算此時(shí)的制動(dòng)需求，根據(jù)制動(dòng)力需求，結(jié)合當(dāng)前的電池狀態(tài)，分配合適的再生制動(dòng)力和液壓制動(dòng)力。駕駛員腳上的力感覺(jué)則通過(guò)踏板模擬器模擬得出。

從踏板力—減速度和踏板行程—減速度曲線圖可以得出：當(dāng)電動(dòng)助力器開(kāi)始工作時(shí)，無(wú)論是否存在再生制動(dòng)，相同減速度下的行程和踏板力，基本一樣。因?yàn)殡妱?dòng)助力器根據(jù)行程信號(hào)，輸出總制動(dòng)需求下相應(yīng)的減速度大小。無(wú)論是再生制動(dòng)提供的減速度，還是液壓制動(dòng)提供的減速度。對(duì)駕駛員來(lái)說(shuō)無(wú)差別。

從制動(dòng)液壓—減速度曲線圖可以得出：液壓的大小的差別和傳統(tǒng)的真空助力一樣，原因也一致，而此時(shí)踏板力和液壓非強(qiáng)相關(guān)，液壓的差距不會(huì)導(dǎo)致踏板力的差異，駕駛員主觀感受無(wú)區(qū)別。

電動(dòng)助力器再生制動(dòng)和液壓制動(dòng)解耦，踏板感覺(jué)通過(guò)模擬得出，優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在，無(wú)論車輛處于何種情況下，保持踏板感一致。且踏板感可調(diào)，通?？煞譃檫\(yùn)動(dòng)模式和經(jīng)濟(jì)模式。

2.3 理想制動(dòng)曲線

目前普通新能源汽車觸發(fā)再生制動(dòng)的條件均為制動(dòng)踏板開(kāi)關(guān)信號(hào)，對(duì)市面上多款車型觸發(fā)制動(dòng)開(kāi)關(guān)時(shí)的踏板行程大小進(jìn)行測(cè)試結(jié)果如下表1：

通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)可以得出，不同車型觸發(fā)制動(dòng)開(kāi)關(guān)時(shí)行程存在差異，這和制動(dòng)開(kāi)關(guān)的制造工藝及安裝位置有關(guān)，解決此問(wèn)題一方面增加制動(dòng)開(kāi)關(guān)的靈敏度，另一方面可使用制動(dòng)行程傳感器來(lái)作為觸發(fā)開(kāi)始信號(hào)。

通過(guò)對(duì)6款車型動(dòng)態(tài)制動(dòng)行程-減速度關(guān)系可以得出。目前新能源汽車存在滑行再生制動(dòng)，減速度起始位0.1g左右，而傳統(tǒng)汽油車起始位0.05g，從客戶主觀感受出發(fā)，滑行階段不需要減速，理想制動(dòng)曲線應(yīng)為拋物線形式。減速度死區(qū)（有可感知的減速度增加時(shí)的踏板行程）應(yīng)盡量小，初始階段隨踏板行程的增加減速度緩慢增加，減速度的起點(diǎn)應(yīng)為0.05g左右。

目前新能源汽車再生制動(dòng)存在一階滑行制動(dòng)和二階制動(dòng)，滑行再生制動(dòng)主要影響初始階段踏板感，二階制動(dòng)影響中后端踏板感。從理想制動(dòng)曲線可以得出應(yīng)取消一階滑行再生制動(dòng)回收。保證制動(dòng)踏板初始階段減速度的靈敏度，提高整車的制動(dòng)踏板感水平。

3 結(jié)論

綜上，可以得出，新能源汽車制動(dòng)踏板感除了傳統(tǒng)部件的影響外，再生制動(dòng)影響影響大，而傳統(tǒng)真空助力系統(tǒng)，再生制動(dòng)和液壓制動(dòng)獨(dú)立工作，此種差異無(wú)法避免。解決此問(wèn)題的方式只有解耦式制動(dòng)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)回收率最大化的同時(shí)，保持整車踏板感的一致性，而保證制動(dòng)踏板感初始階段靈敏度，建議取消滑行再生制動(dòng)回收。

參考文獻(xiàn)：

[1]余志生.汽車?yán)碚摚ǖ谒陌妫M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[2]王望予.汽車設(shè)計(jì)（第四版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[3]高鳴曉，王越，劉巍. 乘用車制動(dòng)踏板感研究[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2015， 11： 53-11.