關于乘用車制動踏板感覺及制動性能匹配開發思路

徐秦　竇瑞

摘 要：文章根據筆者長期的制動系統性能開發工作經驗，總結出制動系統在性能開發中的匹配開發思路，闡述在匹配設計開發中需要關注的要素，以及如何實現制動系統性能開發品質的提升及管控。

關鍵詞：性能目標；性能DNA；法規性能；AMS；0型性能要求；應急制動；駐車；制動力分配；FSG

中圖分類號：U463.5 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）03-0018-04

Abstract： According to the author's long-term experience in developing the performance of braking system， this paper sums up the thinking of matching development in the performance development of braking system， and expounds the elements needing attention in the development of matching design. And how to achieve the brake system performance development quality improvement and control.

Keywords： performance objective； performance DNA； code performance； AMS； 0-type performance requirements； emergency braking； parking； brake force distribution； FSG

引言

汽車行業快速發展至今，終端消費群體對于汽車的認知和要求每年都在發生變化，針對制動系統這一對于汽車安全行駛至關重要的安全系統，終端消費者更加苛刻的需求，從開始的只要能夠進行車輛制動，已經發展為既要求安全性、可靠性，還要求更好的操縱體驗和更好的操縱舒適性，且不同的客戶人群，對于相關性能的要求還不完全相同；如此對于整車系統性能集成工程師提出了更高的要求，甚至各個整車企業都在著手建立符合自身車型定位的性能DNA；本文根據自身長期的工作經驗，分享闡述如何開發性能品質較好的制動系統的思路，提高設計開發準確率，避免后期的大量設計變更，供參考和共同探討。

1 制動系統性能目標的鎖定

制動系統目標環節是個非常重要的環節，是整個系統性能設計開發的基礎環節，合理的目標鎖定需要考慮諸多的因素：

（1）車型的風格定義：諸如運動、舒適、豪華、自然等。

（2）車型功能的兼容性考慮：諸如越野、動力、經濟性等。

（3）主觀評價團隊：專業主觀評價專家團隊建議。

（4）車型客戶群體調查數據：客戶意見喜好，以及發展趨勢（不限品牌）。

（5）汽車行業的整體發展趨勢：諸如響應快、操控線性、車身姿態穩定等。

（6）供應體系的整體水平：零部件設計參數控制及達成能力。

（7）其他技術要求的兼顧考慮：諸如懸架、車身、座椅、人機布置、輪胎等。

（8）車型定位及成本考慮：性能成本間的平衡。

（9）車型銷售地域差異化需求。

基于以上考慮因素制定制動系統性能目標，將其分為兩類：

（1）駕駛體驗目標

包含制動踏板感覺（FSG）、制動車身穩定性、制動操作便利性、制動NVH等。

（2）法規強制要求目標

包含冷態制動（如GB 0型）、熱態制動（如GB Ⅰ型）、AMS、應急制動、ABS性能等等。

2 制動系統性能匹配設計

2.1 制動系統匹配設計輸入需求及全局考慮

制動系統性能集成工程師在進行整套制動系統匹配設計時，需要準備基礎車型參數、車型開發目標，并進行系統全局考慮定義全系統性能參數。

2.1.1 基礎車型參數需求

在進行性能匹配設計之前，性能集成工程師需要從整車集成工程師處獲取全配置車型的質量質心參數、動力參數、輪胎參數等，且參數應該盡量準確（部分偏差只能通過后期調校予以彌補），總結如下表1、表2。

2.1.2 車型性能目標

車型性能目標應該包含但不限于章節“一”中所述的兩類型的所有設計開發目標。

2.1.3 全局考慮

性能集成工程師在搜集完成2.1.1、2.1.2所述相關技術輸入信息后，便可以進行基本的系統匹配以及選型設計，除去搜集完成的輸入信息，作為性能集成工程師，還應該全局考慮：

（1）產品通用性和平臺化考慮。

（2）產品布置空間和結構考慮。

（3）產品性能一致性控制難易程度考慮。

（4）產品開發成本考慮。

（5）供應體系開發控制能力考慮。

（6）產品特殊工況（如熱特性）需求考慮。

（7）產品輕量化需求考慮。

通過全面考慮，各方向平衡，制定出比較合理的系統匹配方案，以及做出零部件性能指標最合理的分解，指導開發。

2.2 制動系統制動力分配匹配

制動系統匹配其中最基礎的匹配就是根據車輛載荷分布進行最合理的前后制動力分配，保證車輛在進行制動時，車身姿態的穩定性，會直接影響駕乘感受。前后制動力分配可通過下圖1、圖2特性進行評估。

性能集成匹配工程師需要根據自身的經驗仔細解讀圖1、圖2所示特性。

2.3 制動系統法規性能匹配

初步完成基礎的制動力分配匹配設計后，性能匹配工程師需要以此為基礎，繼續匹配制動系統法規各項要求的性能，相關性能規范要求涉及以下表3所示要求：

其中“0”型性能要求，包含了整車制動距離的特殊要求，如果車型對于制動距離有特別的定義和要求，那么性能集成工程師需要在此項匹配時予以特別關注（參考本人總結評價圖3）。表3所示性能項目是本人建議在匹配設計時必須進行匹配和考慮的項目，但不限于表3規定項目。

匹配結果包含系列圖表和結果，由工程師一一解析，本文側重提供思路，限于篇幅，在此不做圖表的一一展示和講解。

2.4 制動系統FSG制動踏板感覺的匹配

性能集成工程師在完成法規的匹配之后，便可以著手制動踏板感覺的匹配，進行整體系統零部件參數的綜合匹配和調參。制動踏板感覺主要包含三個方向的特性，因此該調整過程也是比較繁瑣和反復的過程，性能集成工程師需要根據自身經驗將FSG調整到一個相對比較理想的理論設計狀態，提高后期調校的成功率和減少變更量和調校工作量。

相關特性包括圖4所示特性F-a特性、S-a特性以及S-F特性，分別表征制動操作的系統響應特性、制動線性以及踏板剛度特性，系統性能集成工程師還可以導入力、行程、減速度變化梯度的評估。

2.5 熱性能匹配設計確認

制動系統的熱性能對于制動系統來講是至關重要的性能，直接關系到摩擦片的效能、效能恒定性以及磨損等理化特性（摩擦片的特性在超過400度以后，性能會發生急劇的變化，變化方向都是往與設計不利的方向）。因此通常性能集成工程師要求制動盤的工作溫度，在進行10次1g制動后溫度不能超過650℃，通過整套的計算模型可以得到如圖5（限于篇幅圖5僅展示部分熱特性，其中還應包括行程、液壓、操縱力等）所示的評估特性，據此可以評估制動盤熱容量設計的合理性、初步確定摩擦片熱特性需求作為開發目標。

2.6 駐車制動性能的匹配設計

駐車制動系統也是需要納入制動系統匹配的設計中，屬于性能集成的一部分，相對于行車制動，駐車制動匹配設計上相對較簡單一些，因此本文不做詳細闡述。機械駐車系統的匹配應重點關注力、行程的效率（電子駐車系統無需考慮），兩者效率均最低不應低于75%，其對于結構、布置設計相當重要，對于匹配結果也影響較大。

2.7 制動系統性能參數初次鎖定

系統性能集成工程師在完成章節2.2、2.3、2.4、2.5所述三個大方向的匹配設計后，可以基本將所有系統性能參數鎖定下來，并以性能目標分解的方式輸出到各產品工程師，作為產品選型、招標的基本依據之一。

性能參數鎖定后，產品性能工程師需要同步根據對于系統的評估，制定2-3個備選性能調校方案和調校需求，為接下來的性能初次調校做好準備。

3 制動系統性能的調校

當整車完成第一輪試制樣車的開發后，系統性能集成工程師就必須及時組織和安排進行系統性能的調校，調校的流程參考圖6。

結束調校后需要對于所有主客觀測試評價數據以技術報告文檔形式歸檔，并正式鎖定工程開發性能參數，進行零部件的開發和驗證工作。

4 制動系統性能的確認

制動系統性能工程師，在車型開發進入到全工裝試制階段，需要再次組織進行制動系統性能的確認，評估調校時與最終樣車的變化因素對于制動系統的影響；并最終確定是否需要組織第二次調校（微調）。

如需組織第二輪調校，則按照第三章節繼續流程繼續進行性能參數的微調。

5 制動系統性能驗收

制動系統性能工程師在車型進入生產導入階段，最后組織對于車型制動系統的性能驗收，同樣需要進行全系統性能的客觀測試和操縱駕乘感受的評價，并存檔相關數據；如此經過本文所述各階段的管控，一套成熟的、滿足性能設計要求的制動系統開發最終完成。

6 結束語

本文根據本人的實際車型性能匹配設計開發經驗，總結整理制動系統性能開發的大流程、思路以及在匹配設計環節的重點關注要素，用于廣大制動性能開發領域同行工程師進行系統性能匹配和設計開發的參考，提升理論設計階段的準確率，縮短調校周期，減小設計變更概率，同時達到與廣大同行共同探討、共同提升和完善性能開發流程以及制動系統設計匹配方法的目的。

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