摘要：隨著環(huán)境問題的日益嚴(yán)峻，商用車電動(dòng)化逐漸成為一種發(fā)展趨勢。新能源商用車的快速發(fā)展，伴隨著各種各樣的問題，而制動(dòng)疲軟一直是此類車型的常見問題。文章對某型新能源商用車制動(dòng)疲軟的問題進(jìn)行分析研究，結(jié)合影響制動(dòng)系統(tǒng)的相關(guān)零部件和整車布置因素，確定了影響制動(dòng)疲軟的多個(gè)原因，并提出了相應(yīng)改進(jìn)方法。通過對比測試改進(jìn)前、改進(jìn)后的整車制動(dòng)性能，驗(yàn)證了改進(jìn)措施的有效性。文章的分析方法及改進(jìn)措施，為今后該類問題提供了一定的參考。

隨著汽車電動(dòng)化、智能化的發(fā)展，商用車也開始大力發(fā)展新能源車型。為快速量產(chǎn)新能源車型，各主機(jī)廠經(jīng)常采用在燃油車的基礎(chǔ)上進(jìn)行變動(dòng)開發(fā)，此種開發(fā)方式帶來了一定的問題，如制動(dòng)疲軟等。本文基于此種情況，對影響新能源車型制動(dòng)疲軟做一些初步分析，以某N2類總質(zhì)量4.5 t、采用真空助力的雙回路液壓制動(dòng)新能源商用車為例。該車型采用電子真空泵，真空度的啟停由真空泵控制器進(jìn)行控制。通過從設(shè)計(jì)角度對此車型制動(dòng)疲軟原因分析，從而制定相應(yīng)改進(jìn)措施，為解決新能源商用車制動(dòng)疲軟改進(jìn)提供一種思路。

1 制動(dòng)疲軟原因分析

制動(dòng)疲軟是新能源商用車液制動(dòng)車型中較為常見的故障，影響因素比較繁多，如制動(dòng)器間隙大，真空度低等，文章首先針對制動(dòng)疲軟問題進(jìn)行故障樹分析法（Fault Tree Analysis, FTA）分析，如圖1所示。

圖1 制動(dòng)疲軟FTA分析

1.1 對制動(dòng)管路是否存在空氣進(jìn)行分析

制動(dòng)管路存在空氣會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)行程變長，整車制動(dòng)力達(dá)不到駕駛?cè)藛T心里需求，是制動(dòng)疲軟的重要因素。故障車輛采用全自動(dòng)抽真空加注設(shè)備，已顯示成功加注，并進(jìn)行人工排空氣確認(rèn)，故障車輛制動(dòng)管路不存在空氣。

1.2 制動(dòng)鼓與制動(dòng)蹄間隙分析

制動(dòng)鼓與制動(dòng)蹄間隙過大同樣會(huì)造成制動(dòng)行程過長，對故障車輛抽取4臺(tái)，使用塞尺對前后軸制動(dòng)蹄片與制動(dòng)鼓間隙進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)制動(dòng)間隙偏差值均處于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求范圍（0.2 mm～ 0.4 mm），具體結(jié)果如表1所示，由此判斷制動(dòng)間隙對制動(dòng)疲軟問題并無影響。

表1 制動(dòng)鼓與制動(dòng)蹄間隙

1.3 制動(dòng)器效能低

制動(dòng)器性能的優(yōu)劣直接決定整車制動(dòng)力的大小，此車型匹配前后鼓式制動(dòng)器，其前制動(dòng)器采用單向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器，后制動(dòng)器采用雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器，其制動(dòng)效能因數(shù)可達(dá)到3.3，且制動(dòng)性能比較穩(wěn)定，具有其他鼓式制動(dòng)器所不能比擬的優(yōu)勢。按照《商用車制動(dòng)器性能要求及臺(tái)架方法》（QC/T 239），此制動(dòng)器在第一次、第二次、第三次和第四次制動(dòng)效能測試中，其制動(dòng)器力矩穩(wěn)定系數(shù)、速度穩(wěn)定性能、衰退率和恢復(fù)差率均能滿足要求，可排除制動(dòng)器效能低的問題。調(diào)取第二次制動(dòng)效能測試參數(shù)，如表2所示。

表2 第二次制動(dòng)效能測試參數(shù)

注：Me為理論制動(dòng)力矩（N·m）；P為測試制動(dòng)管路壓力（MPa）；Pe為測試制動(dòng)管路壓力（MPa）；K為制動(dòng)力矩穩(wěn)定系數(shù)；vst為速度穩(wěn)定性。

1.4 ABS性能標(biāo)定差

整車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（Anti-locked Braking System, ABS）系統(tǒng)工作時(shí)，如果滑移率設(shè)置過大或過小，會(huì)導(dǎo)致整車完全抱死或制動(dòng)力不足，從而影響制動(dòng)性能。整車制動(dòng)時(shí)，輪胎受到縱向的制動(dòng)力和橫向的側(cè)向力，縱向制動(dòng)力保證輪胎停下，橫向側(cè)向力保證輪胎能轉(zhuǎn)向?？v向制動(dòng)力除取決于整車制動(dòng)器的制動(dòng)力外，還取決于縱向的制動(dòng)力系數(shù)?b，?b越大，地面能提供的制動(dòng)力越大。制動(dòng)力系數(shù)?b與側(cè)向力系數(shù)?L與滑移率λ之間有密切的關(guān)系，如圖2所示。

圖2 制動(dòng)力系數(shù)與側(cè)向力系數(shù)關(guān)系

沒有進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，滑移率λ為0，制動(dòng)力系數(shù)?b為零，開始制動(dòng)滑移率到一定值時(shí)，?b變?yōu)樽畲螅撕箅S著滑移率的增大制動(dòng)力系數(shù)?b變小。制動(dòng)力系數(shù)達(dá)到最大值所對應(yīng)的滑移率為最佳滑移率，滑移率一般在15%～25%之間。

對車輛ABS系統(tǒng)電子控制單元參數(shù)進(jìn)行讀取，故障車型最大滑移率在19%左右，通?；坡手荒苓_(dá)到15%，低于設(shè)定的22%標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)人為設(shè)定ABS系統(tǒng)不工作，制動(dòng)輪未明顯抱死，推測制動(dòng)力不足是導(dǎo)致整車制動(dòng)疲軟的重要原因。

1.5 對真空助力器的分析

制動(dòng)管路油壓是整車制動(dòng)力直接的體現(xiàn)，而整車真空度的大小直接影響制動(dòng)管路油壓的高低。為保證油壓的測試數(shù)據(jù)有效，整車制動(dòng)真空度保持在?66.7 kPa，檢測的整車制動(dòng)管路油壓如表3所示。

表3 制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)測管路油壓與理論管路油壓

根據(jù)測試結(jié)果顯示，整車實(shí)測制動(dòng)管路油壓比理論值偏低，因真空度已經(jīng)保持在理論值 ?66.7 kPa，而真空助力器的輸出性能與制動(dòng)管路油壓強(qiáng)相關(guān)，故真空助力器是影響制動(dòng)管路壓力的一個(gè)重要因素。通過對真空助力器檢測，故障車輛真空助力器輸出性能為最大輸出力（560 N, 4 800 N），而理論要求為（782 N, 5 418 N）。真空助力器理論曲線如圖3所示。

圖3 真空助力器理論曲線

1.6 對真空泵控制器邏輯的分析

考慮到真空度對輸出力的影響，同時(shí)電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)燃油車的真空來源不同，故按照不同的制動(dòng)方式，隨機(jī)抽取4臺(tái)車輛進(jìn)行測量，測量值如表4所示。測得在首次制動(dòng)結(jié)束后，真空泵未工作，真空度處于-50 kPa左右，在-52 kPa和 -80 kPa時(shí)，對整車制動(dòng)力進(jìn)行測量發(fā)現(xiàn)，真空度-52 kPa時(shí)，制動(dòng)力更差，故真空泵控制器工作邏輯導(dǎo)致真空筒中存在低真空度狀態(tài)，進(jìn)而導(dǎo)致制動(dòng)力不合格，是影響制動(dòng)疲軟的一個(gè)重要因素。

表4 車輛不同狀態(tài)真空度

2 改進(jìn)優(yōu)化

根據(jù)上述分析，真空助力器輸出性能不達(dá)標(biāo)、真空度低是導(dǎo)致此車型制動(dòng)疲軟的主要原因。

2.1 加大真空助力器尺寸規(guī)格

真空助力器的輸出性能主要取決于真空度與膜片尺寸規(guī)格，在真空度保持不變的情況下，膜片尺寸越大，其輸出力越大。為保證真空助力器輸出力滿足圖紙要求（≥5 418 N），將真空助力器膜片直徑尺寸由“8+9”改為“9+10”。

真空助力器更改為“9+10”后，其輸出力達(dá)到（715 N，5 935 N），其實(shí)際油壓測試效果如圖4所示，已滿足整車設(shè)計(jì)要求。

圖4 “9+10”真空助力器和理論的油壓與踏板力對應(yīng)關(guān)系圖

2.2 提升制動(dòng)系統(tǒng)真空度

真空助力器輸出力能隨真空度的提升而變大，圖5為“9+10”真空助力器輸入力與輸出液壓曲線圖。當(dāng)真空度為-66.7 kPa時(shí)，真空助力器總泵總成輸出力為5 935 N。當(dāng)真空度達(dá)到-80 kPa時(shí)，其輸出力為7 198 N，系統(tǒng)真空度增加20%時(shí)，輸出值約增加20%。

目前真空泵控制器檢測真空度高于-50 kPa時(shí)開始工作，真空度低于-80 kPa時(shí)停止工作。當(dāng)一腳制動(dòng)后，真空度下降在-52 kPa左右，第二腳制動(dòng)效果變差。

更改真空泵控制器啟動(dòng)的觸發(fā)值，真空度達(dá)到-70 kPa時(shí)開始工作，真空度達(dá)到-80 kPa時(shí)延時(shí)5 s停止工作（此時(shí)真空度會(huì)達(dá)到-83 kPa），當(dāng)一腳制動(dòng)后，真空泵開始工作，從而保證第二腳也在較高的真空度下。

通過更改真空泵控制器的策略，使制動(dòng)系統(tǒng)真空度一直保持在高真空下，從而保持整個(gè)系統(tǒng)的制動(dòng)可靠性。

圖5 “9+10”真空助力器 輸出力與輸入力性能曲線

3 試驗(yàn)驗(yàn)證

為了檢驗(yàn)上述改進(jìn)措施是否有效，整車裝配改進(jìn)后的真空助力器和真空泵控制器，然后進(jìn)行整車制動(dòng)試驗(yàn)測試，最后對多臺(tái)更改車輛進(jìn)行整車制動(dòng)率測試和專業(yè)駕駛?cè)藛T主觀評價(jià)。

圖6 更改前制動(dòng)減速度曲線測試圖

圖7 更改后制動(dòng)減速度曲線測試圖

整車制動(dòng)試驗(yàn)按照《商用車輛和掛車制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)要求及試驗(yàn)方法》（GB 12676—2014），制動(dòng)減速度由5.9 m/s2提升至7.2 m/s2，制動(dòng)距離由26 m提升至23 m，整車制動(dòng)性能提升明顯。

對多臺(tái)更改后的車輛采用《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》（GB 7258—2017）中制動(dòng)率測試，其均能滿足要求，且主觀評價(jià)，制動(dòng)踏板行程適中、性能良好。

表5 整車制動(dòng)率評價(jià)參數(shù)表

4 結(jié)論

通過對制動(dòng)系統(tǒng)各方面的分析，明確了與制動(dòng)疲軟相關(guān)的各種影響因素，針對各種影響因素一一分析，最終確定影響制動(dòng)疲軟的主要原因，并對其主要影響因素提出相應(yīng)改進(jìn)措施。最終通過整車制動(dòng)力測試和專業(yè)人員評價(jià)，從主觀和客觀方面驗(yàn)證了文章前面原因分析的正確性和改進(jìn)措施的有效性，為新能源商用車制動(dòng)疲軟問題提供一種系統(tǒng)解決思路。

作者：何 果，李青章，韓彥瀟，趙威鋒

安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司