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．Power之IQS＼APEAL等报告中占有较高权重。制动系统的表现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之一。
自上世纪90年代初以来，通用的研发人员通过对大量试验数据的统计分析后，建立了制动感觉指数（BFI）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BFI的具体参考指标见表1。
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。通常计算时，我们把踏板力对行程的2次微分值大于6mm/N2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。
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，ABS就有可能作用。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0.05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ABS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ABS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。
从表2和图3～5中看出，A车的制动感觉最好，B车次之，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（0.9g）时之踏板力，相对223 N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，制动踏板感觉合适，响应恰当。
3 结语
通过上面的实例，我们不难看BFI与主观评估有较好的相关度。BFI值高的车，其主观评分也较高。数据显示，BFI值在90分以上的车辆系统，通常具有良好的制动感觉；70分左右或以下的系统，则制动感觉较差。
自从引入了BFI这一评分体系后，我们先后进行了数10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。
