唐保龍，劉成功，馬 超

（吉利汽車研究院（寧波）有限公司，浙江 寧波 315336）

隨著汽車保有量增加，汽車帶來的環(huán)境污染、石油短缺、氣候變化等問題已受到國際社會(huì)的廣泛關(guān)注，由此純電動(dòng)汽車的發(fā)展受到重視，在政策支持及市場需求的推動(dòng)下，市場份額快速增大。純電動(dòng)汽車因其本身特點(diǎn)需求，傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)已無法滿足其智能化、電氣化的需要，電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)快速普及。隨著汽車的普及，消費(fèi)者對(duì)汽車的認(rèn)知進(jìn)入新的高度。對(duì)于制動(dòng)性能來說，消費(fèi)者不再滿足于制動(dòng)距離等基本性能，對(duì)踏板感也有了更高的要求，例如“減速不符合預(yù)期、踏板發(fā)硬、踏板空隙太大”“空行程偏長”“踏板力大”等反饋日趨見多；另一方面，如果汽車的踏板感無法滿足消費(fèi)者的需求，市場口碑會(huì)變差，最終會(huì)影響銷量，甚至有退市的風(fēng)險(xiǎn)。

1 純電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)

踏板感的開發(fā)策略和影響因素與制動(dòng)系統(tǒng)的類型密切相關(guān)。純電動(dòng)汽車與內(nèi)燃機(jī)汽車因系統(tǒng)構(gòu)成及開發(fā)理念不同，對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)有明顯不同的要求。一是純電動(dòng)汽車沒有內(nèi)燃機(jī)提供真空源，所以需要其他制動(dòng)助力系統(tǒng)代替真空助力器，比如使用電子助力器等；二是提高續(xù)航能力是電動(dòng)汽車的核心需求之一，傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)無法進(jìn)行能量回收或者回收率低等原因，無法滿足電動(dòng)車的需求。這也推動(dòng)了新型集成制動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用，其中電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)（Electro Hydraulic Brake,EHB）是一個(gè)重要方向。示意圖如圖1所示。

此系統(tǒng)主要特點(diǎn)：（1）電子助力器取代了真空助力器，擺脫了對(duì)真空源-發(fā)動(dòng)機(jī)的依賴；（2）踏板感模式多樣化，可以根據(jù)需求設(shè)定不同的助力，調(diào)校出不同的踏板感，而真空助力器的硬件一旦確定，踏板感模式不可調(diào)整，且只有一種模式；（3）控制系統(tǒng)解耦，提高能量回收效率，增加續(xù)航；（4）支持智能駕駛等?；谝陨咸卣?，EHB受到純電動(dòng)汽車的青睞。也是由于電控系統(tǒng)的可調(diào)性，給踏板感的開發(fā)帶來了挑戰(zhàn)。

2 踏板感定義、評(píng)價(jià)及影響因素

踏板感是指駕駛員在行駛制動(dòng)過程中，對(duì)感受到的踏板力和踏板行程與所期望的減速度匹配程度的主觀感受，是制動(dòng)性能的重要組成部分。

制動(dòng)過程中，駕駛員根據(jù)減速需求，踩下制動(dòng)踏板，踏板推動(dòng)液壓主缸，在制動(dòng)助力器的幫助下，產(chǎn)生一定壓力的油液通過制動(dòng)油管傳遞到四個(gè)車輪的基礎(chǔ)制動(dòng)器，進(jìn)而使摩擦片壓緊制動(dòng)盤產(chǎn)生摩擦力矩阻礙車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，最終車輪與地面的摩擦力提供制動(dòng)力，使車輛減速，達(dá)到降低或者直至使車輛停止的狀態(tài)。

從整個(gè)制動(dòng)過程中可以看出駕駛員可以感受到的有踏板力、踏板行程以及車輛的減速度等。通過主觀描述以及客觀測試這些現(xiàn)象，轉(zhuǎn)化為可評(píng)價(jià)的維度，進(jìn)而指導(dǎo)踏板感的開發(fā)。

基于用戶的使用場景，主觀評(píng)價(jià)可分為輕制動(dòng)、中制動(dòng)、緊急制動(dòng)三個(gè)工況。由于踏板布置對(duì)踏板感的影響重大，在開發(fā)中納入考查維度。所以主觀評(píng)價(jià)工況有（1）靜態(tài)評(píng)價(jià)：主要考查踏板布置是否合理，比如AB踏板高度差、踏面粗糙度、踏板高度、踏面角度、踏板有無松曠感等；（2）輕制動(dòng)：減速度控制在0.3以下，主要考查踏板空行程、踏板力、階躍感、阻尼感等；（3）中制動(dòng)：減速度控制在0.3～0.6以內(nèi)，主要考查踏板力、踏板行程、踏板線性感、減速度的穩(wěn)定性、遲滯感、滯后感等。（4）緊急制動(dòng)：減速度控制在0.6以上，主要考查踏板線性感、遲滯感、踏板力、踏板行程等。

客觀評(píng)價(jià)是在制動(dòng)過程中對(duì)車輛參數(shù)測量與監(jiān)控及分析，主要指測量減速度、踏板行程、踏板力以及分析它們之間的關(guān)系。

在踏板感開發(fā)過程中，通過對(duì)以往車型的評(píng)價(jià)結(jié)果與數(shù)據(jù)積累，在特定的制動(dòng)測試路面，以初始車速為80 km/h，踏板按照17±3 mm/s的速度進(jìn)行制動(dòng)測試，總結(jié)出指導(dǎo)踏板感開發(fā)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)線，即9分線與7分線，如圖2和圖3所示。為確保開發(fā)效率以及避免客戶抱怨，每款車型的踏板感曲線均需在此區(qū)間內(nèi)，但可根據(jù)不同的車型定位和風(fēng)格調(diào)校出適合的曲線。汽車對(duì)制動(dòng)踏板感的需求。制動(dòng)踏板感開發(fā)是全過程流程，從設(shè)計(jì)之初的踏板感風(fēng)格定義到最后的驗(yàn)收凍結(jié)，環(huán)環(huán)相扣。純電動(dòng)車的踏板感開發(fā)流程如圖4所示。

滿足9分線與7分線是踏板感開發(fā)的基本要求。在項(xiàng)目開發(fā)之初，基于評(píng)價(jià)基準(zhǔn)線及項(xiàng)目定義要求，明確踏板感風(fēng)格，開發(fā)過程中通過匹配制動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化減速度、踏板力、踏板行程的曲線等客觀目標(biāo)，達(dá)成主觀目標(biāo)。

從以上分析可以看出，影響踏板感的整車與系統(tǒng)參數(shù)：（1）整車參數(shù)主要包括重量相關(guān)的整備重量、軸荷分配，輪胎的尺寸、滾阻系數(shù)等；（2）車輛總布置包括H點(diǎn)坐標(biāo)位置，制動(dòng)踏板高度、踏板面角度等踏板布置、與加速踏板的位置關(guān)系等；（3）制動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)包括基礎(chǔ)制動(dòng)器尺寸、主缸直徑、摩擦片的摩擦系數(shù)、制動(dòng)盤的有效半徑、油液容量、缸徑等；（4）制動(dòng)助力器相關(guān)的助力比、始動(dòng)力、空行程等，制動(dòng)主缸直徑、踏板行程等；（5）制動(dòng)踏板相關(guān)的剛度、安裝位置、旋轉(zhuǎn)軸線、踏板總成的回位特性等。

3 踏板感的開發(fā)流程

在傳統(tǒng)的開發(fā)體系中，踏板感的開發(fā)工作集中在對(duì)制動(dòng)器的硬件調(diào)整上。由于硬件優(yōu)化空間小，很難開發(fā)合適的踏板感，已經(jīng)不適應(yīng)純電動(dòng)

（1）開發(fā)輸入，根據(jù)市場需求或者相關(guān)部門的車型定義輸入，明確踏板感開發(fā)策略及踏板感風(fēng)格，比如車型定位、客戶群體、競爭車型等信息。確定目標(biāo)客戶群體，識(shí)別消費(fèi)者的喜好、需求等是開發(fā)是否正確的前提。

（2）目標(biāo)設(shè)定，根據(jù)以上的開發(fā)輸入，通過與競品車對(duì)比分析及市場調(diào)研，明確開發(fā)車型的踏板感的開發(fā)需求與具體要求，設(shè)定合理的開發(fā)目標(biāo)。

（3）系統(tǒng)選型，踏板感開發(fā)目標(biāo)設(shè)定完成后，進(jìn)行系統(tǒng)選型與可行性分析，確定達(dá)成路徑，并與相關(guān)部門達(dá)成一致，識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)與提出解決措施，提前規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。

（4）制動(dòng)匹配，系統(tǒng)選型后，踏板感開發(fā)進(jìn)入匹配階段。包括軟硬件開發(fā)與校核，根據(jù)需要對(duì)各個(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)試與鎖定。

（5）踏板感驗(yàn)收，踏板感的驗(yàn)收包括主客觀的驗(yàn)收。驗(yàn)收前明確參數(shù)，包括軟件版本號(hào)，車輛狀態(tài)是否滿足要求，場地與環(huán)境是否符合驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等。

（6）數(shù)據(jù)發(fā)布，完成驗(yàn)收的數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)集成確認(rèn)和運(yùn)行校驗(yàn)無誤后，賦予版本號(hào)后正式發(fā)布并存檔。

4 實(shí)例分析與應(yīng)用

本公司開發(fā)了一款搭載EHB系統(tǒng)的純電動(dòng)汽車。通過與市場、戰(zhàn)略部門溝通協(xié)商后，明確了制動(dòng)踏板感的開發(fā)目標(biāo)與策略，目標(biāo)設(shè)定完成后，進(jìn)入工程開發(fā)階段。首先是系統(tǒng)選型，基于整車信息初步校核制動(dòng)系統(tǒng)的適配性。

車輛的主要參數(shù)如表1所示。

基于整車及初選的制動(dòng)系統(tǒng)，利用仿真手段進(jìn)行初步校核與分析，識(shí)別制動(dòng)系統(tǒng)能力和匹配程度。在仿真之初，根據(jù)車輛參數(shù)制作配置文檔，包括整車與系統(tǒng)參數(shù)、需液量參數(shù)、制動(dòng)盤參數(shù)等，完成參數(shù)輸入后，點(diǎn)擊開始分析，顯示完成分析后，可得出仿真結(jié)果。仿真界面如圖5所示。

本次仿真的結(jié)果如圖6和圖7所示。

從仿真結(jié)果看，選定的系統(tǒng)基本滿足踏板感開發(fā)的要求。

踏板的布置對(duì)踏板影響不容忽視。在滿足整車布置及法規(guī)要求的前提下，充分考慮踏板感的需求。踏板布置示意圖如圖8所示。

尤其踏板踏點(diǎn)至踵點(diǎn)距離、踏板面傾角、踏板與前排座椅的位置關(guān)系等，以上布置均能影響駕駛員腳的角度及舒適感，進(jìn)而影響腳對(duì)踏板反力感受及腳的疲勞感。布置參數(shù)如表2所示。

踏板布置完成后，根據(jù)開發(fā)進(jìn)程制作M車或者VP車進(jìn)行踏板感調(diào)校。踏板感調(diào)校通過對(duì)電子液壓控制系統(tǒng)標(biāo)定及與制動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化，以滿足各項(xiàng)指標(biāo)要求。在電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)校中，電磁液壓系統(tǒng)的系統(tǒng)彈簧剛度系數(shù)的設(shè)定是重點(diǎn)。彈簧剛度系數(shù)影響推桿位移與力的關(guān)系，進(jìn)而影響踏板力。

在系統(tǒng)選型時(shí)，選定彈簧系列與類型。通過對(duì)改制車的評(píng)價(jià)與數(shù)據(jù)分析，初步擬定彈簧剛度系數(shù)。利用M車或者VP車進(jìn)行調(diào)校與優(yōu)化彈簧剛度系數(shù)，并最終鎖定。彈簧剛度系數(shù)要求如圖9所示。

在本車型的制動(dòng)踏板感開發(fā)過程中，發(fā)現(xiàn)踏板力稍微偏大，無法滿足主觀評(píng)價(jià)需求，通過排查原因，鎖定方案為優(yōu)化制動(dòng)踏板布置。通過與總布置的溝通，重新調(diào)整踏板的布置，降低制動(dòng)踏板踏點(diǎn)高度，踏板感得到了很大提升，滿足了主觀評(píng)價(jià)要求。改善結(jié)果對(duì)比如圖10所示。

從對(duì)比結(jié)果可以看出，通過調(diào)整踏板的布置可以改善踏板力，進(jìn)而改善制動(dòng)踏板感。

（6）完成踏板感的工程開發(fā)后，需要對(duì)踏板感進(jìn)行主客觀的評(píng)價(jià)驗(yàn)收。本次驗(yàn)收在鹽城試驗(yàn)場開展。

主觀評(píng)價(jià)結(jié)果如表3所示。

從驗(yàn)收結(jié)果可以看出，滿足設(shè)定的目標(biāo)要求，無明顯問題。

客觀測試結(jié)果如圖11、圖12所示。

從主客觀的驗(yàn)收結(jié)果看，滿足開發(fā)目標(biāo)，在組織非專業(yè)用戶的評(píng)價(jià)中也得到了好評(píng)。

另外，純電動(dòng)汽車在制動(dòng)時(shí)，電驅(qū)進(jìn)行能量回收，影響汽車減速度，所以踏板感開發(fā)時(shí)需要考慮此種能量回收強(qiáng)度下的工況，并進(jìn)行主客觀評(píng)價(jià)驗(yàn)收。同時(shí)，利用控制系統(tǒng)的解耦功能，開發(fā)出不同模式的踏板感，滿足不同客戶的需求。

5 結(jié)語

為滿足消費(fèi)者對(duì)踏板感的要求，主機(jī)廠需認(rèn)識(shí)到提升踏板感的重要性。本文通過對(duì)比純電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)汽車的制動(dòng)系統(tǒng)的區(qū)別，深入分析踏板感的影響因素，并總結(jié)出應(yīng)對(duì)新形勢的踏板感開發(fā)流程，無論對(duì)解決現(xiàn)有車型的踏板感問題，還是新開發(fā)踏板感都有參考和指導(dǎo)意義。