纯电动汽车制动踏板感觉影响因素及分析

摘 要：随着经济的迅猛发展和人民生活水平的提高，人们对汽车的需求越来越高，尤其汽车的安全性能，已经成为顾客评价一款车型的基本需求，而制动系统的制动踏板感觉就成为人机交互的最直接感官指标之一。本文通过对某款纯电动车的制动踏板感觉影响因素的理论分析，并结合实际车辆进行主客观的试验验证，并对所得的数据进行分析和比较，确定了较为合理的制动踏板感觉，提出了改进制动踏板感觉的有效方法，为车型的开发提供了有力的依据，为制动踏板感觉的研究积累了一定的经验。

关键词：汽车;制动;踏板感觉

0 引言

制动踏板感觉是驾驶员在制动过程中，对踏板力和踏板行程相对于与之预期的车辆减速度匹配关系的主观感受。通过主观感受和客观测试相结合，可以达到理想客观踏板感的预期值，来满足用户的主观要求，以提高驾乘舒适性和安全感。

1 理想的制动踏板感觉

以某款新能源电动车制动系统为例，制动踏板通过踏板机构和真空助力器与制动主缸相连接，其中真空助力器的真空源由电子真空泵和储气罐装置提供。当驾驶员踩下制动踏板后，一方面制动踏板克服系统阻力，在真空助力的情况下，推动制动主缸前后活塞的运动，使管路液压升高，并推动制动分缸，在制动分缸的作用下，使得摩擦片抱紧制动盘，从而产生制动阻力距，阻止车轮相对于车辆运动方向产生相反的阻力矩，导致车辆制动或减速;另外一方面，驾驶员通过踩踏制动踏板，根据制动系统反馈回来的制动踏板力和踏板行程，并根据该工况下车辆受到的制动减速度的身体器官感受，构成了制动过程中对踏板感觉的主观感受。

制动踏板感觉是制动系统零部件以及制动系统与整车参数的匹配所决定的，通过踏板力-制动减速度曲线和踏板行程-制动减速度曲线进行描述。目前一些整车厂和制动系统供应商都会定义一个范围，规定出同一制动减速度下的踏板力和踏板行程的上下限值，比较理想的制动踏板力-制动减速度曲线和踏板行程-制动减速度曲线如图3和图4所示7分线到9分线范围，从图中可以看出，以100～150N/s的踏板输入条件来进行制动踏板感觉的计算和测试，结果比较符合实际的制动工况和体现驾驶员的感觉。

2 制動踏板的影响因素

对于制动踏板力-制动减速度曲线和踏板行程-制动减速度曲线关系的分析，需要建立一个整车下的制动系统模型，通过整车参数和制定系统的理论计算，整车参数和制动系统参数见表1和表2所示，结合实际车辆和对标车辆的评价进行分析，主要分析影响因素如下：

（1）制动系统匹配计算参数：踏板杠杆比，机械效率，真空助力比，主缸直径，前轮缸直径，前轮缸有效半径，前制动效能因数，后轮缸直径，后轮缸有效半径，后制动效能因数，整车重量，整车质心高度，前轮缸活塞行程，后轮缸活塞行程，制动软管膨胀量，主缸一腔工作行程，主缸二腔工作行程，真空助力器空行程，销轴和推杆间隙，，车轮滚动半径，前轮缸需液量，后轮缸需液量，ABS需液量，卡钳刚度和摩擦片压缩量等相关参数。

在此模型的仿真计算和分析中，主要考虑上述因素对踏板力和踏板行程的影响程度，各种参数对制动踏板感觉的影响程度如图1和图2所示，通过图示可以看出，制动踏板的主要影响因素制动主缸直径和整车重量等，制动踏板行程主要影响因素是制动主缸直径、主缸行程、踏板杠杆比、前后轮缸有效半径等参数。

（2）真空助力的真空度：真空助力器能够正常工作的基本前提是要有足够的真空源，利用电子真空泵为真空助力器提供足够的真空源，避免了发动机由于本身的设计及匹配标定所引起真空源不足的现象。一般的，真空度控制在65.4～68kPa。

（3）真空助力器的性能参数：除了真空助力器的助力比对踏板感有影响外，真空助力器的始动力和跳跃值对踏板力前段的感觉是很重要的，通过降低助力器的始动力和提高助力器的跳跃值，能够提高制动系统的反应速度，能够使助力器在更小的力下提供更大的管路压力，来提高制动减速度，提高驾驶员的驾乘感觉，一般的，始动力控制在50～70N，跳跃值控制在18～24bar。

3 方案的制定及分析

本文通过上述分析，从设计计算和仿真模拟角度出发，选取对踏板力和踏板行程均有影响的因素：制动主缸缸径，踏板杠杆比，制动轮缸有效半径等参数进行分析研究，为了寻求最优的制动踏板感觉，特制定如下对比案：a原方案，b减小踏板杠杆比，c增大制动主缸直径，d增大轮缸有效半径等进行计算仿真分析，具体见表3所示，各方案分析结果如图3和图4所示：

通过各制动系统匹配方案的踏板力理论计算可以得出：b方案对踏板力和拐点有所改善，c方案对踏板力线性感和力值改善明显，d、e方案对踏板力有所改善。

经过上述理论分析，我们可以得出如下结论：

从以上方案分析得出，方案c加大制动主缸缸径的效果无论踏板力还是踏板行程均较为合适，方案最佳。方案b踏板行程较长，效果较差;方案d踏板力较轻，行程略长，存在优化的空间。

通过理论计算我们得出最佳方案，这对我们实际工作有很大指导意义，按照此方案进行车辆状态的实际改进，同时选取了市场其他同类的3款车型进行实际测试对比，具体测试结果见图5图6所示。通过测试结果可以看出，改进后方案的制动踏板感觉在同类车型中具有一定的优势。（备注：M-某日系车型，N-某德系车型，P-方案c，Q-某国内品牌车型）

4 结语

制动踏板感觉在制动系统性能开发中越来越重要，直接影响驾驶员的驾驶舒适性和制动信心。通过上述的理论计算方案对比和实车测试，找到了影响制动踏板感觉的主要影响因素，并提出了改进方案，为车型的制动踏板感觉优化提供了指导方向，使车辆更能满足市场和顾客的需求。

参考文献：

[1]石瑞岭等.乘用车制动踏板感客观测量方法研究[J].维修与检测，2015（12）.

[2]林志轩等.制动踏板感觉研究现状[J].农业装备与车辆工程，2007（06）.

作者简介：吴彦昭（1980-），男，河北唐山人，本科，工程师，研究方向：汽车底盘的设计研发及线控底盘方向。