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1、轿车制动感觉评估与制动感觉指数花庆荣陈士杰(泛亚汽车技术中心)【摘要】制动感觉较多地影响了人们对轿车制动系统的评估。建立在大量试验数据统计基础上的制动感觉指数评价体系，通过对各阶段的制动踏板行程、制动踏板力及相应的制动减速度的测量，能很好地反映、评估制动感觉。运用实例可知，这种主观评估客观试验化的方法，相对简化、易操作，并在保证正确性的同时，使相关的工程开发改进的人员、时间、成本得以有效降低。【主题词】制动系踏板力汽车0引言制动系统的操作作为汽车用户日常驾驶中最重要的交互界面之一，它的表现也在诸如J D P o w e l 之I Q S A P E A L 等报告中占有较高权重。制动系统的表现
2、除了我们平时常见的制动距离等硬指标外，制动感觉也是制动系统性能评估中不可或缺的重要组成部分。通常说的刹车“软”、“硬”，其实就是对制动感觉的部分简单描述。就人体感知而言，制动感觉较之制动距离更易被察觉。这也意味着制动感觉较多地影响了人们对于所驾车辆制动系统的评价。1制动感觉指数试验评估体系介绍当下，关于制动感觉，各大厂商、机构通常以主观评估为主，辅之以各类系统特性曲线来作为设计或改进最后审评的依据。这就需要拥有一批专业的评估人员来进行相当数量的评估工作，而且主观评估会受到各种外界因素的干涉，科学、可靠性有所欠缺。有鉴于此，建立一个基于客观的、能正确反映主观感受的试验评估体系是解决问题的有效方法
3、之一。自上世纪9 0 年代初以来，通用的研发人员通收稿日期：2 0 0 8 0 3 0 5上海汽车2 0 0 8 6过对大量试验数据的统计分析后，建立了制动感觉指数(B F I)试验评估体系。期望能正确、可靠地反映制动系统的踏板感觉，且试验过程相对简单易行、具有可重复性。制动感觉指数B F l 的具体参考指标见表l。表1 制动感觉指数参数权重()目标值计算方法超过目标值每踏板预置力(N)71 34 4 5N，减1 2 5 制动初始点踏板力72 7超过目标值每(N)4 4 5N 减1 2 5 制动初始点踏板行2 52 3超过目标值每程(m m)2 5m m 减2，5 正常制动至0 5g 时1 2
4、8 0超过目标值每的踏板力(N)4 4 5N 减1 2 5 超过目标值每正常制动至0 5g 时1 23 05m m，减1 2 5 的踏板行程(m m)不足目标值每2 5m m，减1 2 5 超过或不足目标踏板力线性度指数1 20 8 5 一1 0 5值每0 0 2 5，均减1。2 5 满载最大制动减速2 52 4 5x M a X超过目标值每度时之踏板力(N)D e c e l+7 31 78N 减1 2 5 踏板预置力是指驾驶员在踩制动踏板时，在制动力矩尚未施加于轮边前的踏板力的反应。通过踏板力与行程的关系可知，这个踏板力的初始起跳点就是踏板预置力，如图1 所示。通常计算3 5 时，我们把踏
5、板力对行程的2 次微分值大于6m m N 2 时的踏板力作为踏板预置力。这个力的存在，是由于现代轿车大多使用真空助力器作为伺服源。除去踏板机构本身的机械阻尼，踏板预置力的大小主要取决于助力器的输出特性。|踏ti 预置|l o1 52 02 53 03 5踏板力f r e t)踏板预置力驾驶员在实际驾驶中的制动操作一般都是带档制动。随着制动踏板的踩下，在经过初始的踏板运动后，制动主缸将制动力施加于制动蹄片和制动盘，由此产生的制动力矩作用于车轮，使得车速降低并伴之制动减速度的产生。在常用的制动操作时，减速度一般小于0 6g。极限减速度小于1g。通常情况下，若减速度大于0 7g，A B S 就有董霉
6、3 6 儡一型幽蹙薄磊可能作用。而此时制动效能较之制动踏板感觉将更多被人们关注。有鉴于此，如图2 所示，我们将制动前的减速度加上0。0 5 时的A 点作为制动的初始点，即正常制动的实际零点位置。设置这样一个零点充分考虑了因车型及制动系统的不同所造成的制动前的行车阻力、制动力的传递迟滞等因素的影响，使得我们对研究真实的制动过程有了相同的参考基点。B 点，即在历经制动初始点后0 5g 处作为制动的正常作用点。在这一点前的制动减速度、制动力、行程通常呈线性关系。而之后的制动历程中，如图2 所示C 点之后，由于A B S 的介入，这样的线性关系将不再呈现。我们还选用了下列6 个参数作为评价制动感觉的重
7、要组成部分。制动初始点踏板力。制动初始点踏板行程。正常制动至0 5g 时的踏板力。正常制动至0 5g 时的踏板行程。踏板力的线性度指数。指在制动初始点到正常制动的区域内，制动踏板力相对于制动减速度的线性度指数。若该值接近于1，则表明踏板的输入与输出的制动减速度是完全的线性关系。这图2 典型制动过程的参数曲线己R晕罄上海汽车2 0 0 8 6642086420一g一慰妊蜷静lm图5O：兮鲇豁舳：2如钙如筋加：2m，o 将是一个理想的制动踏板关系状态。满载最大制动减速度时之踏板力。这里的最大制动减速度是指A B S 尚未起作用的制动阶段所能获得的最大制动减速度，此时的制动效率也最高。这时的踏板力大
8、小直接影响着人们对制动性能表现之安全感的多少。2 实例分析自从引入了制动感觉指数这一评分体系后，我们先后对各类竞争车型及相关工程车辆进行了测试。现引用3 个典型车型的系统表现以作说明，见表2、图3 5。奄一魁嘲蹙臀磊目昌一稚妊蜷罄A，B厂f-,厶r：，0 7，多，多。，哆乒7乃Wl O5 0l o o1 5 02 0 02 5 0踏板力f s)图3 制动感觉分析1_，一B一-A7 一r-一13：一、，l|删图4 制动感觉分析2奄一型幽蜒需纂C B砖A，舻矿，一，篁厂_ d 2 乒=702 04 06 0踏板力(N)图5 制动感觉分析3从表2 和图3 5 中看出，A 车的制动感觉最好，B 车次之
9、，C 车最差。C 车踏板预置力、制动初始点踏板力较大，同样的行程下显得制动踏板较硬。在正常制动阶段，制动所需的踏板力较大。若需一定的制动减速度，就必须加大踏板力。同时，尽管其踏板行程表现尚可，但由于踏板力对制动减速度的线性度较差，以致在整个制动过程中踏板感觉不清晰。施加一定的踏板力或行程后，却未必能获得想要的制动效果。满载所能获得最大制动减速度(O 9g)时之踏板力，相对2 2 3N 的目标值也有些偏差。整个过程感觉“刹车有些刹不住”。B 车踏板预置力、制动初始点踏板力尚可。但踏板行程相对踏板力在制动初始阶段有明显阶跃，正常制动至0 5g 时的踏板行程过长。踏板力对制动减速度的线性度较差。尤其
10、是在制动的初始阶段，较小的踏板力就能导致一定的制动减速度，而这样的减速度不是驾驶员所希望的。对于小减速度的制动，驾驶员的主观感觉就是“稍碰踏板就刹车”。A 车除了制动初始点踏板力稍大外，其余指标表现均良好。无论是踏板力、行程的大小或线性度，都在目标参考值范围内，制动踏板感觉合表2 典型车型的制动感觉指数对比满载最大制动初始点制动初始点正常制动至正常制动至踏板力线性踏板预置力制动减速度踏板力踏板行程0 5g 时的0 5g 时的踏度指数车型踏板力板行程时之踏板力B F I 值参数值B F I 值参数值B F I 值参数值B F I 值参数值B F I 值参数值B F I 值参数值B F l 值参数
11、值B F I 值(N)(m m)(N)(m m)(N)(N)C3 4 8 54 7 91 8 6 42 5 o o1 0 9 6 83 6 62 9 0 61 1 5 30 7 04 5 02 6 5 43 2 02 3 7 1 72 4 0 07 I 8 9B2 7 8 36 7 72 1 7 32 5 0 07 3 0 21 2 0 03 4 6 51 0 8 40 6 73 0 02 3 0 34 1 82 0 4 9 62 5 0 08 0 0 2A3 0 1 26 1 21 8 3 82 5 0 07 8 1 11 2 o o3 2 3 21 1 4 2O 9 51 2 0 01 7
12、 9 65 6 l1 8 4 5 32 5 0 09 1 0 3上海汽车2 0 0 8 6(下转第4 6 页)3 7 表3 故障产生原因分类情况召回次数召回数量合计国内生产国外进口合计国内生产国外进口故障产生原因百分比百分比百分比数量百分比数量百分比数量百分比次数次数次数()()()(辆)()(辆)()(辆)()设计问题3 93 1 2 01 43 5 9 02 56 4 1 03 6 55 9 22 6 2 92 8 16 5 97 7，0 48 39 3 32 2 9 6工艺问题1 41 1 2 075 0 0 075 0 o o9 62 3 76 9 28 65 4 38 9 9 396
13、 9 4l O 0 7制造问题2 52 0 0 072 8 o o1 87 2 o o2 1 01 1 01 5 1 l1 9 25 3 69 1 6 41 75 7 48 3 6零部件问题2 92 3 2 01 24 1 3 81 75 8 6 22 1 05 9 61 5 1 42 0 04 3 39 5 1 71 01 6 34 8 3其他问题2 11 6 8 083 8 1 01 36 1 9 05 0 83 3 23 6 5 54 9 86 2 39 8 0 997 0 91 9 l总计1 2 81 0 2 44 83 7 5 08 06 2 5 013 9 08 6 7】0 012
14、 5 97 9 49 0，5 81 3 l0 r 7 39 4 2(上接第3 7 页)适，响应恰当。3结语通过上面的实例，我们不难看B F I 与主观评估有较好的相关度。B F I 值高的车，其主观评分也较高。数据显示，B F I 值在9 0 分以上的车辆系统，通常具有良好的制动感觉；7 0 分左右或以下的系统，则制动感觉较差。自从引入了B F I 这一评分体系后，我们先后进行了数1 0 轮的相关试验。尽管驾驶者应该是汽车系统品质的最终评价者，但是通过试验及其后数据的分析，觉得这种结合了主观评估理念的客观试验方法，在正确反映系统表现时，又能做到评估过程相对简化、易操作，具有可重复再现性。相对于
15、依赖昂贵的试车员来做主观评估，这种方法无疑是一种进步。在工程开发周期日益缩短的当下，这种方法或理念也越来越多得到重视，具有良好的应用价值。-4 6 参考文献(天柱)1E r i c hL L e o n a r d B r a k eF e e lI n d e xV e r s i o n 2 G ME v a l u a t i o nR e p o r t#P 0 0 9 1 6，2 0 0 3 2J o a q u i mA D eA r m&P e r e i m N e wF i e s t a：B r a k eP e d a lF e e l i n gD e v e l o
16、p m e n tt oI m p r o v eC u s t o m e rS a t i s f a c t i o n J S A EP a p e r 2 0 0 3 一O l 一3 5 9 8 3 余志生汽车理论 M 北京：机械工业出版社，2 0 0 3 A b s t r a c tAg o o db r a k ef e e ld o e sm a k eap o s i t i v ei m p a c to nt h ec u s t o m e r ge v a l u a t i o no ft h ec a l b r a k es y s t e m T h eb
17、r a k ef e e li n d e xb a s e do nal a r g ea m o u n to ft e s td a t aC a l lr e f l e c ta n de v a l u a t et h eb r a k ef e e lt h r o u g ht h em e a s u r eo ft h eb r a k ep e d a lt r a v e l f o r c ea n dd e-c e l e r a t i o n 1 1 1 ee x a m p l es h o w si ti sam o r es i m p l i f i
18、e dt e s tm e t h o dt ov e r i f yt h ep e r f o r m a n c eo fb r a k ef e e la c c u r a t e l y，a n dt h er e l a t e de n g i n e e r i n gs o u r c ea n dc o s tc a l lb ed e c r e a s e dt r e m e n d o u s l y，上海汽车2 0 0 8 6 轿车制动感觉评估与制动感觉指数轿车制动感觉评估与制动感觉指数作者：花庆荣，陈士杰作者单位：泛亚汽车技术中心刊名：上海汽车英文刊名：SHA
19、NGHAI AUTO年，卷(期)：2008，(6)被引用次数：0次 参考文献(3条)参考文献(3条)1.Erich L.Leonard Brake Feel Index Version2GM Evaluation Repert#P00916 20032.Joaquim A.De Arruda Pereira New Fiesta:Brake Pedal Feeling Development to Improve CustomerSatisfactionSAE Paper,2003-01-35983.余志生 汽车理论 2003 相似文献(10条)相似文献(10条)1.学位论文 刘一 面向对象的
20、汽车制动系专家系统及其知识库的构建 2003 该文以面向对象的汽车制动专家系统及其知识库为研究对象,具体的研究内容如下:1.介绍了汽车制动系并分析了汽车制动系性能计算过程,阐述了评价汽车实际制动力轴间分配的三种方法,提出采用踏板力制动减速度曲线和踏板力制动距离曲线来分析系统制动性能.2.应用面向对象的知识表示方法初步建立了汽车制动系专家系统知识库,指出面向对象的方法因其良好的结构性、可扩展性以及其他优点可以作为对复杂对象的知识表示方法.3.对面向对象的推理机制进行了研究,指出缺省推理、继承推理、消息推理等推理方法以及黑板推理控制机构是与面向对象的知识表示方法相适应的.4,对汽车制动系专家系统开
21、发中的几个具有实际意义的问题进行了探讨,包括开发工具的选择、人机界面的设计和科学计算可视化的实现等.2.期刊论文 韦志康.张更娥.石磊.汤善治.WEI Zhi-kang.ZHANG Geng-e.SHI Lei.TANG Shan-zhi 基于LabVIEW的液压制动系控制机构性能参数的测试系统-拖拉机与农用运输车2009,36(6)利用虚拟仪器技术开发出了基于虚拟仪器的汽车液压制动系控制机构性能参数的测试系统.该系统用LabVIEW的信号处理VI对制动踏板力信号、制动液压信号进行分析和运算,采用高速的磁盘流技术对数据进行存储和回放,实现制动特性即时检测及数据采集、数据分析和结果实时显示.3.
22、期刊论文 郑宏宇.宗长富.高越.朱天军.田承伟.ZHANG Hong-yu.ZONG Chang-fu.GAO Yue.ZHU Tian-jun.TIANCheng-wei 线控制动系统的踏板力模拟研究-系统仿真学报2008,20(4)汽车制动踏板力感模拟是汽车线控制动系统的重要组成部分,通过对传统制动系统进行分析得出踏板力与行程之间的关系,建立-种能够模拟传统车踏板力与踏板行程关系的踏板力模拟算法.仿真结果表明,研究的控制算法能较为精确的模拟传统车踏板力与踏板行程关系,为线控制动系统中踏板力的模拟提供了依据.4.学位论文 林志轩 制动踏板感觉影响因素分析以及制动意图识别研究 2007 制动踏
23、板感觉直接关系车辆的制动安全性和驾驶舒适性，是线控制动系统中踏板感觉模拟器的核心内容之一。因此，本文从理论和试验两方面进行制动踏板感觉影响因素的研究，在深入分析试验结果的基础上，进行了驾驶员制动意图的识别和制动踏板感觉的建模工作，为智能踏板感觉模拟器的开发奠定了基础。首先详细介绍和分析了国内外制动踏板感觉的研究现状，明确了制动踏板感觉研究的思路和方法。在分析液压制动系统结构和原理的基础上，结合国外的研究成果，给出了制动踏板感觉的初步定义，探讨了制动踏板感觉的影响因素。针对液压制动系统进行了制动踏板感觉研究的试验设计。然后进行了制动踏板感觉影响因素的实车道路试验，获得了桑塔纳2000、凯越和采用
24、真空泵作为真空助力器真空源的电动汽车的制动踏板感觉现状，包括踏板力-踏板位移关系、制动压强-踏板位移关系、制动压强-踏板力关系等。分析了真空助力器、踏板速度、ABS和真空泵真空度对制动踏板感觉的影响，还结合真空助力器的结构和原理，分析了踏板速度影响踏板感觉的原因。然后对制动工况进行了分类，分析了识别驾驶员制动意图的重要意义，在试验数据的基础上，选择了踏板位移、踏板速度和参考车速作为制动意图识别的参数，在Matlab中应用BP神经网络工具进行了驾驶员制动意图的识别，结果表明能够很好的识别驾驶员的制动意图。最后，利用曲面拟合的方法获得了目前液压制动系统的制动踏板感觉模型，即踏板位移-踏板速度-踏板
25、力的三维模型，结合驾驶员制动意图识别模块，设计了智能制动踏板系统结构，该系统一方面给驾驶员更好的踏板感觉，另一方面控制制动系统，提高制动安全性和舒适型。仿真结果表明，系统能够达到设计要求。5.期刊论文 王樑.王曙光.王丙军 联合收割机液压制动系常见故障诊断-现代化农业2006,(10)新疆-2A型联合收割机、福田谷神-2A型联合收割机、常柴联合收割机都采用了液压制动.液压制动系主要由制动踏板、制动泵、制动油缸和制动器等组成.制动泵安装在制动踏板下面,4个制动油缸分别安装在各刹车轮毂内,制动泵将驾驶员的脚踏板力转变为液压力,传递到制动油缸,制动油缸再将液压力转变为机械力,使制动蹄张开而实现制动.
26、常见故障有:制动失灵、制动不良、制动跑偏和制动拖滞.6.学位论文 吴月余 便携式汽车制动系综合测试系统的研究 2003 汽车制造业是我国重要的支柱产业，这是国家为汽车制造业的发展所制订的战略目标。随着我国工业体制改革的逐步深入和社会主义市场经济不断发展，汽车市场在品种、质量上的竞争将愈来愈激烈，只有把质量摆在首位，才能使汽车工业真正成为国民经济的支柱产业。随着汽车拥有量的增加，交通安全事故每年都呈上升趋势。针对这一现状，国内外汽车制造厂商在进行新车型开发的时候均十分重视其安全性能，研制了一系列的汽车安全性能测试仪器，保证了新车型开发的质量。国产汽车制动性能检测仪器因检测对象、流程、设备以及安装
27、方式的差异而各不相同，从而给测试系统的设计、调试、维护、升级等带来了诸多不便。本文提出了一种通用汽车制动系综合测试系统的设计方法。该系统对汽车制动过程中前后液压总泵出口液压、各制动分泵进口液压、脚踏板力、方向盘转角、各车轮转速、车体速度等共计19个物理量进行测试。系统硬件由便携式计算机、数据采集器以及相应传感器组成。硬件设计中采用了模块化设计思想，使得测试系统体积小、重量轻、抗振动、安装拆卸方便、易于维护、可以进行随车实测试验。软件设计中利用了DLL技术，采用BC和VB进行模块化开发，使得系统软件具有很好的通用性、灵活性和可扩充性。系统采用硬件抗干扰技术和软件数字处理技术是本文论述的两个关键，
28、是从测试系统的微观的角度来解决实际问题。因此，是本文的重点之一。该测试系统以重庆某汽车股份有限公司技术中心提供的汽车和试验场地进行了大量的道路实测试验，以实践效果证明了上述设计方法和技术的正确性和实用性，达到了预期设计的性能指标，和国外同类型产品比较大大节省了成本，取得了良好的经济效益。7.会议论文 韦志康.赵金刚.郑炳年.周清 基于虚拟仪器的汽车制动系制动特性测试系统 2008 为了检测汽车的制动特性,利用虚拟仪器技术开发出了基于虚拟仪器的汽车制动系的制动特性测试系统。该系统用LabVIEW的信号处理VI对制动踏板力信号、制动液压信号进行分析和运算,采用高速的磁盘流技术对数据进行存储和回放。
29、实现制动特性即时检测、数据采集、数据分析和结果显示。8.期刊论文 邓红星.Deng Hongxing 汽车ABS制动管路压力波动特性试验-东北林业大学学报2009,37(12)为了研究汽车ABS制动管路压力波动特性,获得制动系统控制参数,提高控制品质,将研发的波动负载发生装置进行了台架试验,在制动力为160N(半制动)和320N(全制动)工况下,电机转速分别为400、600、800、1000、1200r/min时,获得了制动管路压力波动特性.结果表明,ABS制动系统管路压力呈一定规律的波动状态,在160N制动踏板力时,压力波动幅度较大;320N制动踏板力时,压力波动范围较小;压力与驱动电机转速
30、有一定的关系.9.期刊论文 张继红.宗长富.郑宏宇.Zhang Jihong.Zong Changfu.Zheng Hongyu 基于MATLAB/GUI的制动系统设计与评价软件开发-汽车技术2009,(8)基于MATLAB/GUI开发了汽车制动系统设计与性能评价软件.软件分为4大模块:有比例阀(比例分配阀、差压比例阀、感载比例阀、加速度比例阀)汽车制动系统匹配计算与分析;无比例阀汽车制动系统匹配计算与分析;基于踏板力计算分析评价汽车制动稳定性;ECE制动法规要求以及曲线.以某轻型货车为例,进行了模拟计算并与Carsim仿真结果进行了对比,从而验证了该软件的可靠性与实用性.10.学位论文 张津
31、津 基于Linux系统的汽车真空助力器性能检测的研究 2007 随着国民经济的增长，汽车走进了人们的生活，随之而来产生的一系列后果中，交通事故无疑是最为严重的。据统计，在每年的交通事故中，有60以上是由汽车制动系统引起的。由此可见，汽车制动性能的好坏直接关系着乘车人员和行人的人身安全。汽车制动真空助力器广泛应用于轿车和轻型货车中。汽车真空助力器在汽车制动中的作用至关重要，是汽车制动系较为常见的助力装置之一，其性能好坏直接影响着驾驶制动操作的准确及时性，它是将人传递过来的踏板力进行放大后完成对整车的制动。随着我国汽车工业的发展，真空助力器的需求大大增加。及时正确维护真空助力器，并进行严格检验，保
32、持良好制动性能，是保证行车安全的重要条件。本文以国家行业标准QC/T 307-1999真空助力器技术条件规定的检测项目和方法为基础，对汽车真空助力器工作原理、工作性能进行了详细介绍，对真空助力器的输入输出特性检测系统的检测原理和控制系统的组成进行了说明。并根据检测系统原理图确定相应的硬件型号、参数，如数据采集卡、传感器、电磁阀等。利用工控机对数据采集卡PCL-812PG的动态实时控制，完成对检测系统硬件的控制，通过控制电磁阀的通断状态来保证检测系统气路回路的接通和断开，利用测控软件快速、准确的采集和处理数据采集卡采集的传感器信号，并动态绘制出特性曲线。本测试系统以研华公司的PCL-812PG多功能数据采集卡为核心，在Linux操作系统下利用Qt软件编制了相应的测控软件。Linux系统具有运行稳定，成本为零，资源丰富等特点，在各方面有很大的优势，Qt特有的“signals/slots”的安全类型来代替callback回调函数，使得各个控件之间的协同工作更为简单方便，系统结构更清晰。在测控软件的开发过程中主要涉及到数据采集卡的安装、调试；数据处理；双缓冲等关键问题，在文中都有一一解释说明。通过检测真空助力器的输入输出特性曲线可以对真空助力器的质量进行评判。该技术对发展在线自动检测技术有重要的促进作用，对汽车零部件制造业有着十分重要的知道意义。本文链接：http:/