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關(guān)于乘用車(chē)制動(dòng)踏板感覺(jué)及制動(dòng)性能匹配開(kāi)發(fā)思路

2021-11-19 23:23:45·  來(lái)源：汽車(chē)制動(dòng)之家  
　
摘要：文章根據(jù)筆者長(zhǎng)期的制動(dòng)系統(tǒng)性能開(kāi)發(fā)工作經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出制動(dòng)系統(tǒng)在性能開(kāi)發(fā)中的匹配開(kāi)發(fā)思路，闡述在匹配設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中需要關(guān)注的要素，以及如何實(shí)現(xiàn)制動(dòng)系統(tǒng)性
摘要：文章根據(jù)筆者長(zhǎng)期的制動(dòng)系統(tǒng)性能開(kāi)發(fā)工作經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出制動(dòng)系統(tǒng)在性能開(kāi)發(fā)中的匹配開(kāi)發(fā)思路，闡述在匹配設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中需要關(guān)注的要素，以及如何實(shí)現(xiàn)制動(dòng)系統(tǒng)性能開(kāi)發(fā)品質(zhì)的提升及管控。
引言
汽車(chē)行業(yè)快速發(fā)展至今，終端消費(fèi)群體對(duì)于汽車(chē)的認(rèn)知和要求每年都在發(fā)生變化，針對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)這一對(duì)于汽車(chē)安全行駛至關(guān)重要的安全系統(tǒng)，終端消費(fèi)者更加苛刻的需求，從開(kāi)始的只要能夠進(jìn)行車(chē)輛制動(dòng)，已經(jīng)發(fā)展為既要求安全性、可靠性，還要求更好的操縱體驗(yàn)和更好的操縱舒適性，且不同的客戶(hù)人群，對(duì)于相關(guān)性能的要求還不完全相同；如此對(duì)于整車(chē)系統(tǒng)性能集成工程師提出了更高的要求，甚至各個(gè)整車(chē)企業(yè)都在著手建立符合自身車(chē)型定位的性能DNA；本文根據(jù)自身長(zhǎng)期的工作經(jīng)驗(yàn)，分享闡述如何開(kāi)發(fā)性能品質(zhì)較好的制動(dòng)系統(tǒng)的思路，提高設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)準(zhǔn)確率，避免后期的大量設(shè)計(jì)變更，供參考和共同探討。
1 制動(dòng)系統(tǒng)性能目標(biāo)的鎖定
制動(dòng)系統(tǒng)目標(biāo)環(huán)節(jié)是個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，是整個(gè)系統(tǒng)性能設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，合理的目標(biāo)鎖定需要考慮諸多的因素：
（1）車(chē)型的風(fēng)格定義：諸如運(yùn)動(dòng)、舒適、豪華、自然等。
（2）車(chē)型功能的兼容性考慮：諸如越野、動(dòng)力、經(jīng)濟(jì)性等。
（3）主觀評(píng)價(jià)團(tuán)隊(duì)：專(zhuān)業(yè)主觀評(píng)價(jià)專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)建議。
（4）車(chē)型客戶(hù)群體調(diào)查數(shù)據(jù)：客戶(hù)意見(jiàn)喜好，以及發(fā)展趨勢(shì)（不限品牌）。
（5）汽車(chē)行業(yè)的整體發(fā)展趨勢(shì)：諸如響應(yīng)快、操控線(xiàn)性、車(chē)身姿態(tài)穩(wěn)定等。
（6）供應(yīng)體系的整體水平：零部件設(shè)計(jì)參數(shù)控制及達(dá)成能力。
（7）其他技術(shù)要求的兼顧考慮：諸如懸架、車(chē)身、座椅、人機(jī)布置、輪胎等。
（8）車(chē)型定位及成本考慮：性能成本間的平衡。
（9）車(chē)型銷(xiāo)售地域差異化需求。
基于以上考慮因素制定制動(dòng)系統(tǒng)性能目標(biāo)，將其分為兩類(lèi)：
（1）駕駛體驗(yàn)?zāi)繕?biāo)
包含制動(dòng)踏板感覺(jué)（FSG）、制動(dòng)車(chē)身穩(wěn)定性、制動(dòng)操作便利性、制動(dòng)NVH等。
（2）法規(guī)強(qiáng)制要求目標(biāo)
包含冷態(tài)制動(dòng)（如GB 0型）、熱態(tài)制動(dòng)（如GB Ⅰ型）、AMS、應(yīng)急制動(dòng)、ABS性能等等。
2 制動(dòng)系統(tǒng)性能匹配設(shè)計(jì)
2.1 制動(dòng)系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)輸入需求及全局考慮
制動(dòng)系統(tǒng)性能集成工程師在進(jìn)行整套制動(dòng)系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)時(shí)，需要準(zhǔn)備基礎(chǔ)車(chē)型參數(shù)、車(chē)型開(kāi)發(fā)目標(biāo)，并進(jìn)行系統(tǒng)全局考慮定義全系統(tǒng)性能參數(shù)。
2.1.1 基礎(chǔ)車(chē)型參數(shù)需求
在進(jìn)行性能匹配設(shè)計(jì)之前，性能集成工程師需要從整車(chē)集成工程師處獲取全配置車(chē)型的質(zhì)量質(zhì)心參數(shù)、動(dòng)力參數(shù)、輪胎參數(shù)等，且參數(shù)應(yīng)該盡量準(zhǔn)確（部分偏差只能通過(guò)后期調(diào)校予以彌補(bǔ)），總結(jié)如下表1、表2。
2.1.2 車(chē)型性能目標(biāo)
車(chē)型性能目標(biāo)應(yīng)該包含但不限于章節(jié)“一”中所述的兩類(lèi)型的所有設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)目標(biāo)。
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(guān)技術(shù)輸入信息后，便可以進(jìn)行基本的系統(tǒng)匹配以及選型設(shè)計(jì)，除去搜集完成的輸入信息，作為性能集成工程師，還應(yīng)該全局考慮：
表1 整車(chē)和質(zhì)量質(zhì)心參數(shù)
表2 輪胎參數(shù)及發(fā)動(dòng)機(jī)特性
（1）產(chǎn)品通用性和平臺(tái)化考慮。
（2）產(chǎn)品布置空間和結(jié)構(gòu)考慮。
（3）產(chǎn)品性能一致性控制難易程度考慮。
（4）產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成本考慮。
（5）供應(yīng)體系開(kāi)發(fā)控制能力考慮。
（6）產(chǎn)品特殊工況（如熱特性）需求考慮。
（7）產(chǎn)品輕量化需求考慮。
通過(guò)全面考慮，各方向平衡，制定出比較合理的系統(tǒng)匹配方案，以及做出零部件性能指標(biāo)最合理的分解，指導(dǎo)開(kāi)發(fā)。
2.2 制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)力分配匹配
制動(dòng)系統(tǒng)匹配其中最基礎(chǔ)的匹配就是根據(jù)車(chē)輛載荷分布進(jìn)行最合理的前后制動(dòng)力分配，保證車(chē)輛在進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，車(chē)身姿態(tài)的穩(wěn)定性，會(huì)直接影響駕乘感受。前后制動(dòng)力分配可通過(guò)下圖1、圖2特性進(jìn)行評(píng)估。
性能集成匹配工程師需要根據(jù)自身的經(jīng)驗(yàn)仔細(xì)解讀圖1、圖2所示特性。
2.3 制動(dòng)系統(tǒng)法規(guī)性能匹配
初步完成基礎(chǔ)的制動(dòng)力分配匹配設(shè)計(jì)后，性能匹配工程師需要以此為基礎(chǔ)，繼續(xù)匹配制動(dòng)系統(tǒng)法規(guī)各項(xiàng)要求的性能，相關(guān)性能規(guī)范要求涉及以下表3所示要求：
圖1 前后制動(dòng)力分配特性
圖2 強(qiáng)制法規(guī)特性
表3 法規(guī)項(xiàng)目匹配設(shè)計(jì)
圖3 制動(dòng)距離評(píng)估
其中“0”型性能要求，包含了整車(chē)制動(dòng)距離的特殊要求，如果車(chē)型對(duì)于制動(dòng)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(xiàng)匹配時(shí)予以特別關(guān)注（參考本人總結(jié)評(píng)價(jià)圖3）。表3所示性能項(xiàng)目是本人建議在匹配設(shè)計(jì)時(shí)必須進(jìn)行匹配和考慮的項(xiàng)目，但不限于表3規(guī)定項(xiàng)目。
匹配結(jié)果包含系列圖表和結(jié)果，由工程師一一解析，本文側(cè)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(dòng)系統(tǒng)FSG制動(dòng)踏板感覺(jué)的匹配
性能集成工程師在完成法規(guī)的匹配之后，便可以著手制動(dòng)踏板感覺(jué)的匹配，進(jìn)行整體系統(tǒng)零部件參數(shù)的綜合匹配和調(diào)參。制動(dòng)踏板感覺(jué)主要包含三個(gè)方向的特性，因此該調(diào)整過(guò)程也是比較繁瑣和反復(fù)的過(guò)程，性能集成工程師需要根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)將FSG調(diào)整到一個(gè)相對(duì)比較理想的理論設(shè)計(jì)狀態(tài)，提高后期調(diào)校的成功率和減少變更量和調(diào)校工作量。
相關(guān)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(dòng)操作的系統(tǒng)響應(yīng)特性、制動(dòng)線(xiàn)性以及踏板剛度特性，系統(tǒng)性能集成工程師還可以導(dǎo)入力、行程、減速度變化梯度的評(píng)估。
2.5 熱性能匹配設(shè)計(jì)確認(rèn)
制動(dòng)系統(tǒng)的熱性能對(duì)于制動(dòng)系統(tǒng)來(lái)講是至關(guān)重要的性能，直接關(guān)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(guò)400度以后，性能會(huì)發(fā)生急劇的變化，變化方向都是往與設(shè)計(jì)不利的方向）。因此通常性能集成工程師要求制動(dòng)盤(pán)的工作溫度，在進(jìn)行10次1g制動(dòng)后溫度不能超過(guò)650℃，通過(guò)整套的計(jì)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(yīng)包括行程、液壓、操縱力等）所示的評(píng)估特性，據(jù)此可以評(píng)估制動(dòng)盤(pán)熱容量設(shè)計(jì)的合理性、初步確定摩擦片熱特性需求作為開(kāi)發(fā)目標(biāo)。
圖4 制動(dòng)踏板感覺(jué)特性示例
圖5 制動(dòng)系統(tǒng)熱特性示例
圖6 制動(dòng)系統(tǒng)調(diào)校流程參考
2.6 駐車(chē)制動(dòng)性能的匹配設(shè)計(jì)
駐車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)也是需要納入制動(dòng)系統(tǒng)匹配的設(shè)計(jì)中，屬于性能集成的一部分，相對(duì)于行車(chē)制動(dòng)，駐車(chē)制動(dòng)匹配設(shè)計(jì)上相對(duì)較簡(jiǎn)單一些，因此本文不做詳細(xì)闡述。機(jī)械駐車(chē)系統(tǒng)的匹配應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注力、行程的效率（電子駐車(chē)系統(tǒng)無(wú)需考慮），兩者效率均最低不應(yīng)低于75%，其對(duì)于結(jié)構(gòu)、布置設(shè)計(jì)相當(dāng)重要，對(duì)于匹配結(jié)果也影響較大。
2.7 制動(dòng)系統(tǒng)性能參數(shù)初次鎖定
系統(tǒng)性能集成工程師在完成章節(jié)2.2、2.3、2.4、2.5所述三個(gè)大方向的匹配設(shè)計(jì)后，可以基本將所有系統(tǒng)性能參數(shù)鎖定下來(lái)，并以性能目標(biāo)分解的方式輸出到各產(chǎn)品工程師，作為產(chǎn)品選型、招標(biāo)的基本依據(jù)之一。
性能參數(shù)鎖定后，產(chǎn)品性能工程師需要同步根據(jù)對(duì)于系統(tǒng)的評(píng)估，制定2-3個(gè)備選性能調(diào)校方案和調(diào)校需求，為接下來(lái)的性能初次調(diào)校做好準(zhǔn)備。
3 制動(dòng)系統(tǒng)性能的調(diào)校
當(dāng)整車(chē)完成第一輪試制樣車(chē)的開(kāi)發(fā)后，系統(tǒng)性能集成工程師就必須及時(shí)組織和安排進(jìn)行系統(tǒng)性能的調(diào)校，調(diào)校的流程參考圖6。
結(jié)束調(diào)校后需要對(duì)于所有主客觀測(cè)試評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)以技術(shù)報(bào)告文檔形式歸檔，并正式鎖定工程開(kāi)發(fā)性能參數(shù)，進(jìn)行零部件的開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證工作。
4 制動(dòng)系統(tǒng)性能的確認(rèn)
制動(dòng)系統(tǒng)性能工程師，在車(chē)型開(kāi)發(fā)進(jìn)入到全工裝試制階段，需要再次組織進(jìn)行制動(dòng)系統(tǒng)性能的確認(rèn)，評(píng)估調(diào)校時(shí)與最終樣車(chē)的變化因素對(duì)于制動(dòng)系統(tǒng)的影響；并最終確定是否需要組織第二次調(diào)校（微調(diào)）。
如需組織第二輪調(diào)校，則按照第三章節(jié)繼續(xù)流程繼續(xù)進(jìn)行性能參數(shù)的微調(diào)。
5 制動(dòng)系統(tǒng)性能驗(yàn)收
制動(dòng)系統(tǒng)性能工程師在車(chē)型進(jìn)入生產(chǎn)導(dǎo)入階段，最后組織對(duì)于車(chē)型制動(dòng)系統(tǒng)的性能驗(yàn)收，同樣需要進(jìn)行全系統(tǒng)性能的客觀測(cè)試和操縱駕乘感受的評(píng)價(jià)，并存檔相關(guān)數(shù)據(jù)；如此經(jīng)過(guò)本文所述各階段的管控，一套成熟的、滿(mǎn)足性能設(shè)計(jì)要求的制動(dòng)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)最終完成。
6 結(jié)束語(yǔ)
本文根據(jù)本人的實(shí)際車(chē)型性能匹配設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)整理制動(dòng)系統(tǒng)性能開(kāi)發(fā)的大流程、思路以及在匹配設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的重點(diǎn)關(guān)注要素，用于廣大制動(dòng)性能開(kāi)發(fā)領(lǐng)域同行工程師進(jìn)行系統(tǒng)性能匹配和設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的參考，提升理論設(shè)計(jì)階段的準(zhǔn)確率，縮短調(diào)校周期，減小設(shè)計(jì)變更概率，同時(shí)達(dá)到與廣大同行共同探討、共同提升和完善性能開(kāi)發(fā)流程以及制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)匹配方法的目的。
作者：徐 秦，竇 瑞；中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心汽車(chē)工程研究院第三開(kāi)發(fā)部
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