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制动性能匹配开发思路
来源:知乎 | 作者:ATC汽车技术会议 | 发布时间: 2023-01-09 | 428 次浏览 | 分享到:

汽车行业快速发展至今,终端消费群体对于汽车的认知和要求每年都在发生变化,针对制动系统这一对于汽车安全行驶至关重要的安全系统,终端消费者更加苛刻的需求,从开始的只要能够进行车辆制动,已经发展为既要求安全性、可靠性,还要求更好的操纵体验和更好的操纵舒 适性,且不同的客户人群,对于相关性能的要求还不完全相同;如此对于整车系统性能集成工程师提出了更高的要 求,甚至各个整车企业都在着手建立符合自身车型定位的性能 DNA;本文根据自身长期的工作经验,分享阐述如何开发性能品质较好的制动系统的思路,提高设计开发准确率,避免后期的大量设计变更,供参考和共同探讨。


一、制动系统性能目标的锁定

制动系统目标环节是个非常重要的环节,是整个系统性能设计开发的基础环节,合理的目标锁定需要考虑诸多的因素:

(1)车型的风格定义:诸如运动、舒适、豪华、自然等。

(2)车型功能的兼容性考虑:诸如越野、动力、经济性 等。

(3)主观评价团队:专业主观评价专家团队建议。

(4)车型客户群体调查数据:客户意见喜好,以及发展 趋势(不限品牌)。

(5)汽车行业的整体发展趋势:诸如响应快、操控线 性、车身姿态稳定等。

(6)供应体系的整体水平:零部件设计参数控制及达 成能力。

(7)其他技术要求的兼顾考虑:诸如悬架、车身、座椅、 人机布置、轮胎等。

(8)车型定位及成本考虑:性能成本间的平衡。

(9)车型销售地域差异化需求。


基于以上考虑因素制定制动系统性能目标,将其分为两类:


(1)驾驶体验目标

包含制动踏板感觉(FSG)、制动车身稳定性、制动操作 便利性、制动 NVH 等。

(2)法规强制要求目标

包含冷态制动(如 GB 0 型)、热态制动(如 GB Ⅰ型)、 AMS、应急制动、ABS 性能等等。


二、制动系统性能匹配设计

制动系统性能集成工程师在进行整套制动系统匹配 设计时,需要准备基础车型参数、车型开发目标,并进行系统全局考虑定义全系统性能参数。


2.1 基础车型参数需求

在进行性能匹配设计之前,性能集成工程师需要从整 车集成工程师处获取全配置车型的质量质心参数、动力参 数、轮胎参数等,且参数应该尽量准确(部分偏差只能通过 后期调校予以弥补),总结如下表 1、表 2。



车型性能目标

车型性能目标应该包含但不限于章节“一”中所述的 两类型的所有设计开发目标。


全局考虑

性能集成工程师在搜集完成 上所述相关技术输入信息后,便可以进行基本的系统匹配以及选型设计,除去搜集完成的输入信息,作为性能集成工程师,还应该全局考虑:

(1)产品通用性和平台化考虑。

(2)产品布置空间和结构考虑。

(3)产品性能一致性控制难易程度考虑。

(4)产品开发成本考虑。

(5)供应体系开发控制能力考虑。

(6)产品特殊工况(如热特性)需求考虑。

(7)产品轻量化需求考虑。

通过全面考虑,各方向平衡,制定出比较合理的系统 匹配方案,以及做出零部件性能指标最合理的分解,指导开发。


2.2 制动系统制动力分配匹配

制动系统匹配其中最基础的匹配就是根据车辆载荷 分布进行最合理的前后制动力分配,保证车辆在进行制动 时,车身姿态的稳定性,会直接影响驾乘感受。前后制动力分配可通过下图 1、图 2 特性进行评估。

性能集成匹配工程师需要根据自身的经验仔细解读 图 1、图 2 所示特性。


2.3 制动系统法规性能匹配

初步完成基础的制动力分配匹配设计后,性能匹配工 程师需要以此为基础,继续匹配制动系统法规各项要求的 性能,相关性能规范要求涉及以下表 3 所示要求:


其中“0”型性能要求,包含了整车制动距离的特殊要求,如果车型对于制动距离有特别的定义和要求,那么性 能集成工程师需要在此项匹配时予以特别关注(参考本人 总结评价图 3)。表 3 所示性能项目是本人建议在匹配设计 时必须进行匹配和考虑的项目,但不限于表 3 规定项目。


匹配结果包含系列图表和结果,由工程师一一解析, 本文侧重提供思路,限于篇幅,在此不做图表的一一展示 和讲解。


2.4 制动系统 FSG 制动踏板感觉的匹配

性能集成工程师在完成法规的匹配之后,便可以着手 制动踏板感觉的匹配,进行整体系统零部件参数的综合匹 配和调参。制动踏板感觉主要包含三个方向的特性,因此 该调整过程也是比较繁琐和反复的过程,性能集成工程师 需要根据自身经验将 FSG 调整到一个相对比较理想的理 论设计状态,提高后期调校的成功率和减少变更量和调校 工作量。

相关特性包括图 4 所示特性 F-a 特性、S-a 特性以及 S-F 特性,分别表征制动操作的系统响应特性、制动线性以 及踏板刚度特性,系统性能集成工程师还可以导入力、行 程、减速度变化梯度的评估。


2.5 热性能匹配设计确认

制动系统的热性能对于制动系统来讲是至关重要的 性能,直接关系到摩擦片的效能、效能恒定性以及磨损等 理化特性(摩擦片的特性在超过 400 度以后,性能会发生 急剧的变化,变化方向都是往与设计不利的方向)。因此通 常性能集成工程师要求制动盘的工作温度,在进行 10 次1g 制动后温度不能超过 650℃,通过整套的计算模型可以 得到如图 5(限于篇幅图 5 仅展示部分热特性,其中还应包 括行程、液压、操纵力等)所示的评估特性,据此可以评估 制动盘热容量设计的合理性、初步确定摩擦片热特性需求 作为开发目标。


2.6 驻车制动性能的匹配设计

驻车制动系统也是需要纳入制动系统匹配的设计中, 属于性能集成的一部分,相对于行车制动,驻车制动匹配 设计上相对较简单一些,因此本文不做详细阐述。机械驻 车系统的匹配应重点关注力、行程的效率(电子驻车系统 无需考虑),两者效率均最低不应低于 75%,其对于结构、 布置设计相当重要,对于匹配结果也影响较大。


2.7 制动系统性能参数初次锁定

系统性能集成工程师在完成第二章节所述三个大方向的匹配设计后,可以基本将所有系统性能参 数锁定下来,并以性能目标分解的方式输出到各产品工程 师,作为产品选型、招标的基本依据之一。

性能参数锁定后,产品性能工程师需要同步根据对于 系统的评估,制定 2-3 个备选性能调校方案和调校需求, 为接下来的性能初次调校做好准备。


三、制动系统性能的调校

当整车完成第一轮试制样车的开发后,系统性能集成 工程师就必须及时组织和安排进行系统性能的调校,调校 的流程参考图 6。


结束调校后需要对于所有主客观测试评价数据以技 术报告文档形式归档,并正式锁定工程开发性能参数,进 行零部件的开发和验证工作。


四、制动系统性能的确认

制动系统性能工程师,在车型开发进入到全工装试制 阶段,需要再次组织进行制动系统性能的确认,评估调校 时与最终样车的变化因素对于制动系统的影响;并最终确 定是否需要组织第二次调校(微调)。

如需组织第二轮调校,则按照第三章节继续流程继续 进行性能参数的微调。


五、制动系统性能验收

制动系统性能工程师在车型进入生产导入阶段,最后 组织对于车型制动系统的性能验收,同样需要进行全系统 性能的客观测试和操纵驾乘感受的评价,并存档相关数 据;如此经过本文所述各阶段的管控,一套成熟的、满足性 能设计要求的制动系统开发最终完成。