純電動汽車制動踏板感覺影響因素及分析

摘 要：隨著經濟的迅猛發展和人民生活水平的提高，人們對汽車的需求越來越高，尤其汽車的安全性能，已經成為顧客評價一款車型的基本需求，而制動系統的制動踏板感覺就成為人機交互的最直接感官指標之一。本文通過對某款純電動車的制動踏板感覺影響因素的理論分析，并結合實際車輛進行主客觀的試驗驗證，并對所得的數據進行分析和比較，確定了較為合理的制動踏板感覺，提出了改進制動踏板感覺的有效方法，為車型的開發提供了有力的依據，為制動踏板感覺的研究積累了一定的經驗。

關鍵詞：汽車;制動;踏板感覺

0 引言

制動踏板感覺是駕駛員在制動過程中，對踏板力和踏板行程相對于與之預期的車輛減速度匹配關系的主觀感受。通過主觀感受和客觀測試相結合，可以達到理想客觀踏板感的預期值，來滿足用戶的主觀要求，以提高駕乘舒適性和安全感。

1 理想的制動踏板感覺

以某款新能源電動車制動系統為例，制動踏板通過踏板機構和真空助力器與制動主缸相連接，其中真空助力器的真空源由電子真空泵和儲氣罐裝置提供。當駕駛員踩下制動踏板后，一方面制動踏板克服系統阻力，在真空助力的情況下，推動制動主缸前后活塞的運動，使管路液壓升高，并推動制動分缸，在制動分缸的作用下，使得摩擦片抱緊制動盤，從而產生制動阻力距，阻止車輪相對于車輛運動方向產生相反的阻力矩，導致車輛制動或減速;另外一方面，駕駛員通過踩踏制動踏板，根據制動系統反饋回來的制動踏板力和踏板行程，并根據該工況下車輛受到的制動減速度的身體器官感受，構成了制動過程中對踏板感覺的主觀感受。

制動踏板感覺是制動系統零部件以及制動系統與整車參數的匹配所決定的，通過踏板力-制動減速度曲線和踏板行程-制動減速度曲線進行描述。目前一些整車廠和制動系統供應商都會定義一個范圍，規定出同一制動減速度下的踏板力和踏板行程的上下限值，比較理想的制動踏板力-制動減速度曲線和踏板行程-制動減速度曲線如圖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的踏板輸入條件來進行制動踏板感覺的計算和測試，結果比較符合實際的制動工況和體現駕駛員的感覺。

2 制動踏板的影響因素

對于制動踏板力-制動減速度曲線和踏板行程-制動減速度曲線關系的分析，需要建立一個整車下的制動系統模型，通過整車參數和制定系統的理論計算，整車參數和制動系統參數見表1和表2所示，結合實際車輛和對標車輛的評價進行分析，主要分析影響因素如下：

（1）制動系統匹配計算參數：踏板杠桿比，機械效率，真空助力比，主缸直徑，前輪缸直徑，前輪缸有效半徑，前制動效能因數，后輪缸直徑，后輪缸有效半徑，后制動效能因數，整車重量，整車質心高度，前輪缸活塞行程，后輪缸活塞行程，制動軟管膨脹量，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參數。

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

（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，避免了發動機由于本身的設計及匹配標定所引起真空源不足的現象。一般的，真空度控制在65.4～68kPa。

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

3 方案的制定及分析

本文通過上述分析，從設計計算和仿真模擬角度出發，選取對踏板力和踏板行程均有影響的因素：制動主缸缸徑，踏板杠桿比，制動輪缸有效半徑等參數進行分析研究，為了尋求最優的制動踏板感覺，特制定如下對比案：a原方案，b減小踏板杠桿比，c增大制動主缸直徑，d增大輪缸有效半徑等進行計算仿真分析，具體見表3所示，各方案分析結果如圖3和圖4所示：

通過各制動系統匹配方案的踏板力理論計算可以得出：b方案對踏板力和拐點有所改善，c方案對踏板力線性感和力值改善明顯，d、e方案對踏板力有所改善。

經過上述理論分析，我們可以得出如下結論：

從以上方案分析得出，方案c加大制動主缸缸徑的效果無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，效果較差;方案d踏板力較輕，行程略長，存在優化的空間。

通過理論計算我們得出最佳方案，這對我們實際工作有很大指導意義，按照此方案進行車輛狀態的實際改進，同時選取了市場其他同類的3款車型進行實際測試對比，具體測試結果見圖5圖6所示。通過測試結果可以看出，改進后方案的制動踏板感覺在同類車型中具有一定的優勢。（備注：M-某日系車型，N-某德系車型，P-方案c，Q-某國內品牌車型）

4 結語

制動踏板感覺在制動系統性能開發中越來越重要，直接影響駕駛員的駕駛舒適性和制動信心。通過上述的理論計算方案對比和實車測試，找到了影響制動踏板感覺的主要影響因素，并提出了改進方案，為車型的制動踏板感覺優化提供了指導方向，使車輛更能滿足市場和顧客的需求。

參考文獻：

[1]石瑞嶺等.乘用車制動踏板感客觀測量方法研究[J].維修與檢測，2015（12）.

[2]林志軒等.制動踏板感覺研究現狀[J].農業裝備與車輛工程，2007（06）.

作者簡介：吳彥昭（1980-），男，河北唐山人，本科，工程師，研究方向：汽車底盤的設計研發及線控底盤方向。