某新能源車型One-box回程臺階感的提升

張敬玉 施展翔 辛慶鋒 李軍 黃相茹

摘 要：新能源汽車更多搭載電液制動系統(tǒng)，使用解耦式的制動踏板，在正常行駛過程中依靠踏板感模擬器來提供踏板，某新能源車型選用One-box類型的電液制動系統(tǒng)，在該車型開發(fā)過程中，針對制動踏板回程存在臺階感的問題，提出了相應(yīng)的解決方案并進行相關(guān)測試，驗證該方案能夠有效提升駕駛者的踏板感。

關(guān)鍵詞：踏板感 One-box 制動控制器

0 引言

目前新能源汽車行業(yè)蓬勃發(fā)展，整車各個系統(tǒng)的零部件都在針對新能源汽車進行相應(yīng)的適配與升級。目前主流車企新開發(fā)的新能源汽車制動系統(tǒng)大多采用One-box作為制動控制器，將原先的ESC與真空助力器集成到一起，集成度更高，制動響應(yīng)時間更短，且選用制動踏板可解耦，并且能夠按照不同駕駛者的駕駛習(xí)慣，調(diào)節(jié)不同的踏板感[1]。

1 制動踏板感

制動踏板感可以通俗的理解為駕駛員踩下制動踏板時，制動踏板反饋給駕駛者的力大小，為了客觀且量化的表示制動踏板感，可以通過制動減速度——制動踏板力曲線、制動減速度-制動踏板行程曲線、制動踏板行程-制動管路壓力曲線以及制動踏板力-管路壓力曲線來表示，而不同人對于踏板感的“好壞”的主觀感知不同，所以在新能源車型的開發(fā)過程中，制動屬性的研發(fā)人員也會通過一定的主觀感受來評價踏板感，并按照實測的相關(guān)數(shù)據(jù)與主觀感受來對踏板感進行優(yōu)化[2]。

2 One-box踏板感的原理

相較于傳統(tǒng)的制動助力機構(gòu)，One-box配置的制動助力系統(tǒng)不在依靠真空助力器，而是通過增壓缸這一結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)液壓的增壓，在不受環(huán)境氣壓影響的同時，能夠?qū)崿F(xiàn)制動踏板的解耦，從而實現(xiàn)制動踏板感的可調(diào)。

2.1 One-box踏板解耦原理

圖2為One-box的液壓原理圖，可以看到，One-box存在2個液壓缸，一個可以看作是傳統(tǒng)的助力器中的主缸，一個是One-box配置中實現(xiàn)液壓增壓的增壓缸。

當(dāng)駕駛員踩下制動踏板時，踏板行程傳感器會輸出sent協(xié)議信號給ECU，觸發(fā)線控制動，無刷電機、各個電磁閥會按照液壓原理圖中示意進行工作，踏板的SSV會上電打開，主缸與踏板感模擬器PFS聯(lián)通，駕駛員踩下制動踏板，把主缸油液排到PFS中，PFS里的阻尼彈簧產(chǎn)生反作用力，從而行程踏板感[3]。在整個產(chǎn)生踏板感的過程中，液壓回路不會與輪端管路相聯(lián)通，整個液壓的傳遞均在主缸與踏板感模擬器之間，從而實現(xiàn)One-box踏板的解耦。

2.2 踏板感模擬器原理

圖3為One-box的踏板感模擬器內(nèi)部構(gòu)造，當(dāng)駕駛員踩下踏板時，踏板感默里奇的外殼體會整體向右發(fā)生運動，低壓彈簧（K值較低）會受到力的作用首先發(fā)生壓縮，低壓彈簧的K值影響到制動時的前段踏板感，前段的踏板行程約0～20mm，當(dāng)?shù)蛪簭椈蓧嚎s到極限時，高壓彈簧開始發(fā)生形變，即開始被壓縮（K值較高），中段的踏板感主要由高壓彈簧的踏板感的K值所決定，中段的踏板行程約20～50mm，而當(dāng)彈簧1壓塊與彈簧2壓塊開始壓縮并貼合后，共同組成了后段踏板感，后段的踏板行程約50-65mm。

3 回程臺階感的問題與原理

某新能源車型選用One-box配置的制動系統(tǒng)，在制動踏板感的標定過程中，發(fā)現(xiàn)該車型在緩慢釋放踏板的時候存在臺階感，試驗人員將制動燈開關(guān)拔掉后臺階感依然存在，于是開始分析該故障是否由One-box導(dǎo)致的。

將所謂的“問題件”安裝到整車模擬臺架上，帶踏板線控制動后緩慢釋放踏板，確認推桿回位末端0.71mm處，感受踏板力有明顯突變感（因讀取位移傳感器數(shù)值時，感受到臺階感已過，臺階感剛出現(xiàn)時對應(yīng)傳感器位移值＞0.71mm，經(jīng)確認，臺階感出現(xiàn)時推桿位移0.9-1.2mm）。

如圖5的推桿力-位移曲線，回位末端也有力突變，與主觀感受的臺階感能夠?qū)?yīng)上，由此可初步判斷臺階感產(chǎn)生的原因時推桿力突變引起的。由于One-box主缸在減壓的過程中，關(guān)閉空行程建壓時液體的泄露、關(guān)閉空行程建壓時密封圈在槽內(nèi)的移動和變形、TMC腔建壓時電磁閥的滲漏、PFS回位的滯后，均會導(dǎo)致制動腔體內(nèi)有少量的液體損失，從而會導(dǎo)致主缸活塞（推桿）回退過程中（空行程打開前）主缸腔體內(nèi)會產(chǎn)生負壓，引起推桿力快速下降，待空行程打開后，制動腔內(nèi)負壓變?yōu)榱悖茥U力會上升。

4 回程臺階感的解決方案

對臺階感進行進一步分析，One-box回程時的臺階感主要影響因素如下：

（1）F1-F2的斜率和落差。

（2）F2-F3的斜率和落差。

基于影響因素分析，我們有如下的優(yōu)化方案：

（1）在前腔活塞補液孔處增加環(huán)形槽，減小該位置皮碗和活塞摩擦力，減小推桿力下降值，使F1-F2落差及斜率減小。

（2）主缸前腔活塞補充液空數(shù)量由6個減少到2個，空行程打開后，減小補液速度，使F2-F3落差及斜率減小。

將優(yōu)化后的One-box實測相關(guān)參數(shù)與優(yōu)化前的參數(shù)進行對比。

如圖10、圖11所示，主缸前腔活塞增加環(huán)形槽+補液孔調(diào)整后，回位臺階感仍然會存在，但也在整體上變輕微了，后經(jīng)屬性同事客觀評價后，認為優(yōu)化后的回程臺階感相較于優(yōu)化前得到了顯著了提升，該方案能夠有效的減輕回程臺階感。

5 總結(jié)

通過本次對回程臺階感問題的分析與解決，我們在工程開發(fā)的過程中，對于臺階感的影響因素了解的更加深入。

影響臺階感的因素如下：

（1）空行程打開前，負壓產(chǎn)生值大小

①控制主皮碗打開負壓值

控制點：主缸皮碗材料硬度、內(nèi)外徑尺寸以及皮碗槽直徑和活塞外徑尺寸。

②皮碗在槽內(nèi)的移動

控制點：皮碗寬度尺寸及閥體皮碗槽軸向尺寸。

③TMC腔建壓時電磁閥的滲漏

控制點：解耦閥密封性。

④PFS的滯后（回位性）

控制點：PFS小彈簧力。

⑤主皮碗背部及前端通液能力

控制點：閥體主皮碗背部徑向尺寸。

（2）空行程打開后，補液速率大小

控制點：主缸前腔活塞補償空直徑、數(shù)量以及TSV閥節(jié)流口通流能力。

（3）皮碗和主缸牽強活塞摩擦力大小

控制點：前腔活塞補液孔處環(huán)形槽尺寸，油脂涂抹量及均勻度。

（4）行程打開位置越靠近末端，臺階感感知度越弱

控制點：主缸前腔空行程值。

（5）推桿回位力大，回位速度快，臺階感感知度越弱

控制點：推桿回位力值。

以上的經(jīng)驗在本次問題的解決中得到了很好的積累，明確了One-box回程臺階感問題上的各個影響因素與相對應(yīng)的解決方案，也為后續(xù)的產(chǎn)品開發(fā)過程提供了寶貴的工程經(jīng)驗。

參考文獻：

[1]余卓平，韓偉，徐松云，等.電子液壓制動系統(tǒng)液壓力控制發(fā)展現(xiàn)狀綜述[J].機械工程學(xué)報，2017，53（14）：1-3.

[2]張建亮，趙鍇鍇.再生制動系統(tǒng)制動踏板感覺模擬器研究及開發(fā)[C].2015中國汽車工程學(xué)會年會論文集，2015.

[3]高鳴曉，王躍，劉巍，等.乘用車制動踏板感研究[J].農(nóng)業(yè)裝備余車輛工程，2015，53（11）：53-56.