基于同步附著系數的優化改進整車制動性能的案例

沙雷 郭瑞玲 楊暢

摘 要：在整車制動系統開發過程中，同步附著系數是整車制動性能表現出的重要參數。通過理論分析與計算，調整前后制動器參數，使其搭配更合理，實現了同步附著系數的優化，從而改善了整車制動性能的表現，并通過制動性能客觀測試的手段進行了驗證，據此給出了類似車型同步附著系數的參考值。

關鍵詞：同步附著系數;車輛;制動性能

1 前言

汽車的制動性能是汽車的主要性能之一。制動性能直接關系到交通安全，是汽車安全行駛的重要保障[1]。而且隨著時代的發展進步，車輛使用人越來越重視車輛使用時的舒適性、便利性等。制動作為日常行車常用的功能，其性能表現是駕駛人與乘坐人的重要的易感知因素。

在傳統的整車制動系統開發中，汽車制動系統的設計多采用經驗和靜態的設計方法[2]。但隨著用戶對車輛的認知及性能需求的不斷提升，現在越來越多的主機廠在新項目開發時，對制動的要求已經從“剎得住”向“剎得舒適”、甚至向形成本公司制動性能DNA的方向發展。

整車制動性能的開發通常由制動性能目標確定、制動性能理論分析與研究、制動系統零部件工程化開發、騾車基礎制動性能方案實車開發與匹配、電子制動系統開發與匹配、工裝車整車制動性能匹配與驗證、制動NVH匹配與驗證等組成。其中制動性能的理論分析與研究是項目制動性能開發的基礎，決定了整車制動系統的成本、開發周期等。

在進行整車制動性能的理論分析時，同步附著系數是反應汽車制動性能的一個參數，它是由汽車結構參數決定的。在無ABS等系統的情況下，在同步附著系數路面上制動時車輛前、后輪同時抱死，使其在制動安全性和制動效能得到最優化結果;在具備ABS等系統時，選擇合適的同步附著系數，可以使車輛的前、后輪制動力分配更均衡，亦可使前、后制動器及輪胎的磨損更均勻，從而延長相關部件的使用壽命。

同步附著系數計算公式：

本文通過實際項目開發案例的理論分析與客觀測試結果，說明優化改進制動系統零部件關鍵參數、從而調整同步附著系數，使整車制動系統設計更合理。

2 項目輸入與初始方案的分析

項目定位為小型純電動SUV，初始輸入整車和質量等相關參數如表1所示。

在滿足項目制動性能要求的前提下，從節約成本等角度出發，項目計劃采用供應商目前正在量產的前、后制動器，制動器的主要參數如表2所示。

通過設定制動系統其他部件的常見性能參數，對初始方案進行制動性能的理論分析與研究。經過分析計算，該項目車型的制動踏板感覺、法規符合性等均能滿足項目性能目標和法規要求。

但在分析過程中，發現本項目初始方案存在的最主要問題是后制動器能力偏弱。主要表現為2人載、滿載的工況時均存在同步附著系數明顯過大，其中2人載的同步附著系數接近0.95、滿載的同步附著系數遠遠超過了1（如圖1、圖2所示）。該現象會導致車輛在制動時其制動器的制動力在整車中占比過高，進而會使前制動器的摩擦片和制動盤磨損加快;同時也可能存在整車最大制動效能時制動踏板力偏重等現象。

3 改進方案的分析與實車驗證結果

針對初始方案發現的問題，在整車參數和制動系統參數不做較大改變的情況下，根據同步附著系數的計算公式，改進的方向應著手于改進制動器制動力分配系數，即公式中的β。

結合現有供應商的產品序列，計劃按照表3改進方案進行后制動器能力的提升。

在整車參數和制動系統其他參數未變化的情況下，通過增大后制動器能力，改變制動器的制動力分配系數，初始方案存在的后制動器能力偏弱的現象得到了明顯的改善，其中2人載的同步附著系數約0.7、滿載的同步附著系數約0.9（如圖3、圖4所示）。

為了驗證理論分析的結論，項目為此制作了騾車進行基礎制動系統的制動性能主觀評價和實車測試，評價和測試的方案包括初始方案與改進方案。

主觀評價兩種方案的差異點主要在于制動中后期：初始方案前輪在很大踏板力作用下可以抱死，后輪無抱死傾向;改進方案在較大踏板力時車輛出現了較為明顯的甩尾現象，此時前輪尚未抱死。由此證明改進方案的后制動器能力明顯提升，對整車重度制動時的制動踏板力改善較為明顯。

客觀測試結果（如圖5、圖6所示）可以得出兩種方案的差異可以量化為：

（1）從制動踏板力來判斷：初始方案的穩定制動時的制動踏板力平均值超過950N，而改進方案的穩定制動時的制動踏板力平均值不到450N;

（2）從橫擺角速度來判斷：在騾車無制動力分配裝置的情況下，初始方案未發生明顯的橫擺，而改進方案有較為明顯的橫擺，證明改進方案后制動器能力得到了明顯的提升。

4 結論

通過以上分析與試驗結果，可以看出同步附著系數可以作為整車制動性能理論分析的合理性的重要判斷參數。

根據現在乘用車的安全配置和全國道路情況，在追求制動系統性價比的基礎上，推薦滿載工況時同步附著系數為0.85～0.95。

參考文獻：

[1]余志生.汽車理論（第六版）.

[2]田萬倉.同步附著系數的動態優化設計.汽車技術，1991，24（6）.