淺談新能源汽車再生制動對制動踏板感的影響

徐申敏　韓友國　吳洪濤　張慶

摘 要：隨著汽車市場的發展，人們對制動系統的要求不僅僅在于制動距離的長短，而且對制動系統踏板感的舒適性提出了更高的要求，踏板感的好壞是消費者能夠直接感知的一項重要性能。而目前新能源汽車踏板感影響因素除了有常規的真空助力器、踏板杠桿比、制動器大小及摩擦系統等，還包括再生制動的大小。本文主要介紹再生制動對新能源汽車踏板感的影響。

關鍵詞：再生制動 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

傳統的汽油車制動減速度反饋由基礎液壓制動提供，而新能源汽車存在再生制動，減速度由再生制動和液壓制動共同疊加產生。

1 踏板感和再生制動的定義

動態制動情況下，踏板力與車輛減速度、踏板行程與車輛減速度的關系所構成的制動特性，稱為車輛的制動踏板感。現在很多自主品牌的車廠開發的車型如果在制動踏板感上表現較差，不被用戶認可，對其銷量也會產生較大影響。“制動踏板硬、制動踏板軟、制動踏板反應慢”這些都是用戶對制動踏板感的真實反饋[3]。而新能源汽車存在再生制動，再生制動影響整車減速度，從而影響踏板感。

汽車滑行、減速或下坡時，將車輛行駛過程中的動能及勢能轉化或部分轉化為車載可充電儲能系統的能量存儲起來的制動系統，稱為車輛的再生制動系統。

2 再生制動對踏板感影響

目前市面上新能源汽車再生制動均具有不同檔位調節功能，再生制動具有低、中、高三檔，為區分差異對某款車型進行最高檔和無能量回收對比測試，分析再生制動對踏板感影響。

2.1 傳統真空助力器車型測試結果

動態踏板感測試方法：車輛載荷為空載，車輛動力電池SOC<80%，加速到110km/h左右，松開加速踏板滑行，當車速達到100km/h左右時，緩慢平穩的踩下制動踏板（踩制動踏板速率為50mm/s），當減速度超過8m/s2時松開制動踏板，測試2種工況下的踏板感數據。

1、檔位為N檔—無再生制動。

2、檔位為D檔，且再生制動檔位調整到最大。

從數據中可以得出，裝備傳統的真空助力器新能源汽車，再生制動對踏板感的影響主要包括如下幾點：

1、起始端影響：無再生制動情況下，滑行時空氣阻力和滾動摩擦阻力提供減速度，此時減速度約有0.05g。而再生制動最大時候，再生制動提供減速度疊加在滑行阻力上，此時減速度約有0.1g，導致兩者踏板感減速度的起始點存在差異。

2、中后端影響：無再生制動的情況下，相同減速度的情況下，踏板力、踏板行程、制動液壓均超過再生制動最大化。造成這用情況的主要原因為，再生制動相當于虛擬的制動卡鉗，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：起始端再生制動的影響尤為明顯，當伴隨制動踏板深度加大，制動液壓力逐步增大時，再生制動的影響會逐步減小。

從制動液壓—減速度的曲線可以看出：整個制動過程中，再生制動一直存在，從再生制動力+再生制動最大時液壓制動力=無再生制動時液壓制動力，可以得出再生制動最大時液壓一直小于無再生制動時液壓。而液壓力的大小直接影響駕駛員腳下踏板力大小，兩者是強相關，實際測試結果和理論保持一致。

通常以上測試結果可以得出，傳統的真空助力型新能源汽車，再生制動對踏板感的影響無法避免，有再生制動時，踏板感偏敏感，無再生制動，踏板感偏遲滯，差異的大小取決于再生制動力的大小，這就是平常開新能源汽車時，滿電和非滿電的情況下，制動有著明顯的差異感的原因。

伴隨汽車的發展，智能駕駛也向L3和L4方向發展，制動系統在此大環境下，也向智能化、電動化方向發展，電動助力系統應時而生。

2.2 電動助力車型踏板感數據

測試方法同上，分別測試兩種情況下的踏板感數據。

從數據中可以得出，裝備電動助力器的新能源汽車，再生制動對踏板感的影響主要包括如下幾點：

1、起始端影響：電動助力器的開始條件為制動踏板觸發信號，起始端滑行和制動起始階段，電動助力器無法工作，這段影響和傳統的真空助力器保持一致。

2、中后端影響：當隨著制動踏板深度逐漸增大，電動助力器開始工作，電動助力器通過內部行程傳感器，計算此時的制動需求，根據制動力需求，結合當前的電池狀態，分配合適的再生制動力和液壓制動力。駕駛員腳上的力感覺則通過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：當電動助力器開始工作時，無論是否存在再生制動，相同減速度下的行程和踏板力，基本一樣。因為電動助力器根據行程信號，輸出總制動需求下相應的減速度大小。無論是再生制動提供的減速度，還是液壓制動提供的減速度。對駕駛員來說無差別。

從制動液壓—減速度曲線圖可以得出：液壓的大小的差別和傳統的真空助力一樣，原因也一致，而此時踏板力和液壓非強相關，液壓的差距不會導致踏板力的差異，駕駛員主觀感受無區別。

電動助力器再生制動和液壓制動解耦，踏板感覺通過模擬得出，優勢體現在，無論車輛處于何種情況下，保持踏板感一致。且踏板感可調，通常可分為運動模式和經濟模式。

2.3 理想制動曲線

目前普通新能源汽車觸發再生制動的條件均為制動踏板開關信號，對市面上多款車型觸發制動開關時的踏板行程大小進行測試結果如下表1：

通過測試數據可以得出，不同車型觸發制動開關時行程存在差異，這和制動開關的制造工藝及安裝位置有關，解決此問題一方面增加制動開關的靈敏度，另一方面可使用制動行程傳感器來作為觸發開始信號。

通過對6款車型動態制動行程-減速度關系可以得出。目前新能源汽車存在滑行再生制動，減速度起始位0.1g左右，而傳統汽油車起始位0.05g，從客戶主觀感受出發，滑行階段不需要減速，理想制動曲線應為拋物線形式。減速度死區（有可感知的減速度增加時的踏板行程）應盡量小，初始階段隨踏板行程的增加減速度緩慢增加，減速度的起點應為0.05g左右。

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

3 結論

綜上，可以得出，新能源汽車制動踏板感除了傳統部件的影響外，再生制動影響影響大，而傳統真空助力系統，再生制動和液壓制動獨立工作，此種差異無法避免。解決此問題的方式只有解耦式制動系統，可以實現再生制動回收率最大化的同時，保持整車踏板感的一致性，而保證制動踏板感初始階段靈敏度，建議取消滑行再生制動回收。

參考文獻：

[1]余志生.汽車理論（第四版）[M].北京：機械工業出版社，2006.

[2]王望予.汽車設計（第四版）[M].北京：機械工業出版社，2004.

[3]高鳴曉，王越，劉巍. 乘用車制動踏板感研究[J].農業裝備與車輛工程，2015， 11： 53-11.