某新能源車型One-box回程臺(tái)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(dòng)系統(tǒng)，使用解耦式的制動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)，在該車型開發(fā)過程中，針對制動(dòng)踏板回程存在臺(tái)階感的問題，提出了相應(yīng)的解決方案并進(jìn)行相關(guān)測試，驗(yàn)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(dòng)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(gè)系統(tǒng)的零部件都在針對新能源汽車進(jìn)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(dòng)系統(tǒng)大多采用One-box作為制動(dòng)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(dòng)響應(yīng)時(shí)間更短，且選用制動(dòng)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(dòng)踏板感

制動(dòng)踏板感可以通俗的理解為駕駛員踩下制動(dòng)踏板時(shí)，制動(dòng)踏板反饋給駕駛者的力大小，為了客觀且量化的表示制動(dòng)踏板感，可以通過制動(dòng)減速度——制動(dòng)踏板力曲線、制動(dòng)減速度-制動(dòng)踏板行程曲線、制動(dòng)踏板行程-制動(dòng)管路壓力曲線以及制動(dòng)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(dòng)屬性的研發(fā)人員也會(huì)通過一定的主觀感受來評價(jià)踏板感，并按照實(shí)測的相關(guān)數(shù)據(jù)與主觀感受來對踏板感進(jìn)行優(yōu)化[2]。

2 One-box踏板感的原理

相較于傳統(tǒng)的制動(dòng)助力機(jī)構(gòu)，One-box配置的制動(dòng)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(shí)現(xiàn)液壓的增壓，在不受環(huán)境氣壓影響的同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)制動(dòng)踏板的解耦，從而實(shí)現(xiàn)制動(dòng)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(gè)液壓缸，一個(gè)可以看作是傳統(tǒng)的助力器中的主缸，一個(gè)是One-box配置中實(shí)現(xiàn)液壓增壓的增壓缸。

當(dāng)駕駛員踩下制動(dòng)踏板時(shí)，踏板行程傳感器會(huì)輸出sent協(xié)議信號給ECU，觸發(fā)線控制動(dòng)，無刷電機(jī)、各個(gè)電磁閥會(huì)按照液壓原理圖中示意進(jìn)行工作，踏板的SSV會(huì)上電打開，主缸與踏板感模擬器PFS聯(lián)通，駕駛員踩下制動(dòng)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(gè)產(chǎn)生踏板感的過程中，液壓回路不會(huì)與輪端管路相聯(lián)通，整個(gè)液壓的傳遞均在主缸與踏板感模擬器之間，從而實(shí)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(shí)，踏板感默里奇的外殼體會(huì)整體向右發(fā)生運(yùn)動(dòng)，低壓彈簧（K值較低）會(huì)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(dòng)時(shí)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(shí)，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(tái)階感的問題與原理

某新能源車型選用One-box配置的制動(dòng)系統(tǒng)，在制動(dòng)踏板感的標(biāo)定過程中，發(fā)現(xiàn)該車型在緩慢釋放踏板的時(shí)候存在臺(tái)階感，試驗(yàn)人員將制動(dòng)燈開關(guān)拔掉后臺(tái)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(tái)架上，帶踏板線控制動(dòng)后緩慢釋放踏板，確認(rèn)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(shí)，感受到臺(tái)階感已過，臺(tái)階感剛出現(xiàn)時(shí)對應(yīng)傳感器位移值＞0.71mm，經(jīng)確認(rèn)，臺(tái)階感出現(xiàn)時(shí)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(tái)階感能夠?qū)?yīng)上，由此可初步判斷臺(tái)階感產(chǎn)生的原因時(shí)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(shí)液體的泄露、關(guān)閉空行程建壓時(shí)密封圈在槽內(nèi)的移動(dòng)和變形、TMC腔建壓時(shí)電磁閥的滲漏、PFS回位的滯后，均會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)腔體內(nèi)有少量的液體損失，從而會(huì)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(huì)產(chǎn)生負(fù)壓，引起推桿力快速下降，待空行程打開后，制動(dòng)腔內(nèi)負(fù)壓變?yōu)榱悖茥U力會(huì)上升。

4 回程臺(tái)階感的解決方案

對臺(tái)階感進(jìn)行進(jìn)一步分析，One-box回程時(shí)的臺(tái)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(bǔ)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(bǔ)充液空數(shù)量由6個(gè)減少到2個(gè)，空行程打開后，減小補(bǔ)液速度，使F2-F3落差及斜率減小。

將優(yōu)化后的One-box實(shí)測相關(guān)參數(shù)與優(yōu)化前的參數(shù)進(jìn)行對比。

如圖10、圖11所示，主缸前腔活塞增加環(huán)形槽+補(bǔ)液孔調(diào)整后，回位臺(tái)階感仍然會(huì)存在，但也在整體上變輕微了，后經(jīng)屬性同事客觀評價(jià)后，認(rèn)為優(yōu)化后的回程臺(tái)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(tái)階感。

5 總結(jié)

通過本次對回程臺(tái)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(tái)階感的影響因素了解的更加深入。

影響臺(tái)階感的因素如下：

（1）空行程打開前，負(fù)壓產(chǎn)生值大小

①控制主皮碗打開負(fù)壓值

控制點(diǎn)：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(dòng)

控制點(diǎn)：皮碗寬度尺寸及閥體皮碗槽軸向尺寸。

③TMC腔建壓時(shí)電磁閥的滲漏

控制點(diǎn)：解耦閥密封性。

④PFS的滯后（回位性）

控制點(diǎn)：PFS小彈簧力。

⑤主皮碗背部及前端通液能力

控制點(diǎn)：閥體主皮碗背部徑向尺寸。

（2）空行程打開后，補(bǔ)液速率大小

控制點(diǎn)：主缸前腔活塞補(bǔ)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(qiáng)活塞摩擦力大小

控制點(diǎn)：前腔活塞補(bǔ)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(tái)階感感知度越弱

控制點(diǎn)：主缸前腔空行程值。

（5）推桿回位力大，回位速度快，臺(tái)階感感知度越弱

控制點(diǎn)：推桿回位力值。

以上的經(jīng)驗(yàn)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(tái)階感問題上的各個(gè)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(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

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

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

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