商用車電子駐車系統(tǒng)解析

陳海淼

摘 要：電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)（EPB）將行車過程中的臨時(shí)性緊急制動(dòng)和停車后的長時(shí)性駐車制動(dòng)功能有效整合在一起[1]，通過借助電子控制方式實(shí)現(xiàn)汽車駐車制動(dòng)和解除的自動(dòng)控制。電子駐車系統(tǒng)能提供多種工作模式以及擴(kuò)展功能，從而減輕駕駛員駐車操縱強(qiáng)度，在多種復(fù)雜環(huán)境下實(shí)現(xiàn)車輛安全可靠的駐車制動(dòng)。[2]

關(guān)鍵詞：電子駐車系統(tǒng);工作原理;功能

中圖分類號(hào)：U463.5 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1671-7988（2019）12-195-05

Abstract： The electronic parking brake system （EPB） integrates the temporary emergency braking in the process of driving and the long-term parking braking function after parking， and realizes the automatic control of parking braking and lifting by the electronic control mode. Compared with the mechanical system， the electronic parking system can provide a variety of working modes and extended functions， so as to reduce the operating intensity of the driver parking， and achieve safe and reliable parking braking in a variety of complex environments.

Keywords： electronic parking brake system; Working principle; function

CLC NO.： U463.5 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2019）12-195-05

前言

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，車載系統(tǒng)電動(dòng)化和智能化已成為大勢(shì)所趨。電子技術(shù)與傳統(tǒng)氣壓式駐車系統(tǒng)[3]的結(jié)合將進(jìn)一步提高系統(tǒng)的智能性，并在提升汽車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、操縱穩(wěn)定性、排放性和乘坐舒適性方面發(fā)揮作用。

1 電子駐車系統(tǒng)定義及組成

電子駐車系統(tǒng)簡稱EPB，是取代傳統(tǒng)機(jī)械式手剎的電子駐車裝置，通過電子控制方式實(shí)現(xiàn)駐車制動(dòng)[4]/釋放以及駐車制動(dòng)/釋放與行車制動(dòng)相結(jié)合的技術(shù)。根據(jù)動(dòng)力源的不同，駐車制動(dòng)系統(tǒng)主要包括兩類：一類是機(jī)械式駐車制動(dòng)系統(tǒng)，主要被應(yīng)用在乘用車上;另一種是中、重型汽車上所用的氣壓式駐車制動(dòng)系統(tǒng)，在客車、卡車、工程車輛等多種類型車輛上都有所應(yīng)用。

氣壓式電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)通過電控的方式，利用電磁閥取代了傳統(tǒng)手控閥，并且加裝空氣傳感器對(duì)制動(dòng)氣室氣壓信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，利用控制單元存儲(chǔ)控制邏輯、接收外界信號(hào)以及控制電磁閥動(dòng)作，[5]實(shí)現(xiàn)駐車制動(dòng)系統(tǒng)的智能化。

EPB系統(tǒng)由傳感器模塊、控制器模塊和執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊三大主要部分組成。EPB組成如圖1所示。

1.1 傳感器模塊

駕駛員輸入模塊（EPB按鈕、AUTOHOLD按鈕）、車輛狀態(tài)釆集（車速、發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、檔位信號(hào)等）、氣壓和傾角傳感器。

EPB開關(guān)包括自動(dòng)模式AUTOHOLD開關(guān)和手動(dòng)模式P開關(guān)，P開關(guān)主要是為有效防止駕駛員由于誤操作而導(dǎo)致的交通事故，通過上摳和下按的操作表示駕駛員的駐車意愿。從整體看，ERP開關(guān)也是內(nèi)飾的構(gòu)成部件，除了綜合考慮其造型與內(nèi)飾整體風(fēng)格的協(xié)調(diào)性，此外還需要考慮其功能屬性，對(duì)駐車操作的人機(jī)工程進(jìn)行校核，盡量避免安裝在除駕駛員以外其他乘客容易觸碰的位置。

EPB系統(tǒng)可以通過兩種途徑獲取車速信息：一種是ABS系統(tǒng)中的輪速傳感器獲取的車輪轉(zhuǎn)速經(jīng)CAN總線讀取并通過相關(guān)計(jì)算獲取車速，另一種則是通過安裝于變速箱附近的車速傳感器監(jiān)測(cè)輸出軸或輸入軸轉(zhuǎn)速并經(jīng)相關(guān)換算獲得車輛實(shí)際速度。

EPB系統(tǒng)通過氣壓傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，以氣壓的大小進(jìn)而判斷出制動(dòng)力的大小。將制動(dòng)力的大小反饋給控制單元后，能夠?qū)崿F(xiàn)更精準(zhǔn)的控制。

傾角傳感器安裝在電控單元上，可測(cè)量汽車車體的傾斜角度，并且能夠計(jì)算汽車的坡道阻力。

1.2 控制器模塊

輸入輸出接口（數(shù)字輸入、模擬輸入、開關(guān)量輸出）、MCU、電磁閥驅(qū)動(dòng);控制器硬件構(gòu)架如圖2所示。

EPB電控單元通過CAN網(wǎng)絡(luò)與汽車其他電控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息共享，如油門開度、車速信號(hào)、輪速信號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)信息有效標(biāo)志、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩、車速及輪速信號(hào)有效標(biāo)志、制動(dòng)信號(hào)、離合信號(hào)、倒車信號(hào)、空檔信號(hào)、前進(jìn)檔檔位信號(hào)、行車制動(dòng)氣罐氣壓警告信號(hào)、主駕駛安全帶鎖止信號(hào)、車門關(guān)閉信號(hào)、IGN信號(hào)等相關(guān)信息，通過網(wǎng)關(guān)和門控制器、BCM車身控制器模塊、組合儀表進(jìn)行通信，并用硬線連接EPB開關(guān)、EPB開關(guān)指示燈、執(zhí)行機(jī)構(gòu)[6]（ECU的硬件接口、通訊形式等一般采用了CAN總線技術(shù)，EPB功能尤其是擴(kuò)展功能在整車上的應(yīng)用，與整車動(dòng)力總成的配置、電子制動(dòng)控制系統(tǒng)的配置以及其他一些重要系統(tǒng)的配置外，也與整車CAN總線開發(fā)水平有關(guān)，即EPB系統(tǒng)與整車其他控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換必須通過CAN總線進(jìn)行），判斷行駛狀況，利用電控單元內(nèi)固化的控制軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)駐車制動(dòng)的控制。

1.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊

執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊主要包括電磁閥機(jī)構(gòu)、與電磁閥機(jī)構(gòu)配套的原車駐車制動(dòng)器模塊、以及車輛狀態(tài)指示。

2.6 應(yīng)急制動(dòng)

一鍵式操控，人工干預(yù)制動(dòng)力施加強(qiáng)度使車輛平穩(wěn)制動(dòng)，克服緊急制動(dòng)過程中的抱死、甩尾等問題，保證行車安全性，提高主動(dòng)安全性能。

在腳制動(dòng)踏板失靈或鎖住的情況下，EPB系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)緊急制動(dòng)功能可以強(qiáng)行使汽車減速并停車。操作方法是：汽車行駛中，長按電子駐車開關(guān)鍵，電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)控制單元通過CAN數(shù)據(jù)總線控制ABS系統(tǒng)，對(duì)汽車的四個(gè)車輪實(shí)施動(dòng)態(tài)緊急制動(dòng)，使汽車減速。電子駐車制動(dòng)的緊急制動(dòng)有兩個(gè)階段，在車速≥7km/h前，車輛通過EPB控制器，自動(dòng)對(duì)4個(gè)車輪輪缸建立制動(dòng)壓力，實(shí)現(xiàn)減速。在車輛被制動(dòng)到車速<7km/h后，系統(tǒng)對(duì)后輪實(shí)施附加的駐車制動(dòng)，直至停止。[15]應(yīng)急制動(dòng)時(shí)在附著系數(shù)0.8±0.1和附著系數(shù)0.3±0.1路面上車輛不能偏出3m車道，附著系數(shù)0.8±0.1路面上平均減速度≥2.2m/s2。期間ABS/EPB系統(tǒng)會(huì)根據(jù)行駛情況自動(dòng)調(diào)節(jié)整個(gè)制動(dòng)過程，它具有防抱死功能，能夠避免汽車的甩尾現(xiàn)象，確保緊急制動(dòng)期間汽車行駛的穩(wěn)定性和安全性。緊急制動(dòng)狀態(tài)中，松開EPB開關(guān)或踩油門踏板和制動(dòng)踏板，就會(huì)退出緊急制動(dòng)狀態(tài)。[16]在動(dòng)態(tài)制動(dòng)工作期間，駐車制動(dòng)警告燈將會(huì)高頻閃爍。

2.7 提高反應(yīng)時(shí)間

簡化氣管路結(jié)構(gòu)，減少駐車的釋放、施加時(shí)間，平均駐車時(shí)間≦1.0s。駐車響應(yīng)時(shí)間和釋放時(shí)間比傳統(tǒng)機(jī)械式手剎制動(dòng)快30%以上。

2.8 人工應(yīng)急解鎖功能

當(dāng)電控單元出現(xiàn)故障后，則可以通過專用工具操作駐車制動(dòng)閥，解除駐車制動(dòng)，使得車輛可以行駛到維修場(chǎng)所進(jìn)行維修。

2.9 低功耗

可實(shí)現(xiàn)停車休眠，當(dāng)車輛長期停駐時(shí)，EPB系統(tǒng)進(jìn)入休眠狀態(tài)，將系統(tǒng)的電能消耗降至最低（電流≤2mA），直至車輛再次啟動(dòng)，EPB將恢復(fù)正常工作狀態(tài)。

2.10 故障預(yù)警

工作過程中持續(xù)監(jiān)控駐車制動(dòng)系統(tǒng)工作狀態(tài)，當(dāng)檢測(cè)到性能參數(shù)的不合理發(fā)生變化但又還未發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)提前預(yù)警，幫助駕駛?cè)藛T在故障發(fā)生前消除問題，避免事故的發(fā)生，提高行車安全性。若發(fā)生故障時(shí)，能自我診斷，并發(fā)送故障代碼，同時(shí)點(diǎn)亮報(bào)警燈功能。

2.11 限制保護(hù)功能

靜止駐車狀態(tài)，氣壓過低時(shí)，不能常規(guī)釋放駐車，達(dá)到安全壓力后才能釋放，提高車輛使用安全。

2.12 防盜功能

當(dāng)車輛被非正常開啟時(shí)，產(chǎn)品不會(huì)釋放駐車制動(dòng)，防止車輛被移走。

2.13 故障診斷功能

系統(tǒng)可以廣泛地自診斷和持續(xù)不斷地監(jiān)控全部系統(tǒng)可信度狀態(tài)。發(fā)生故障時(shí)有故障自我診斷發(fā)送故障代碼，并保持現(xiàn)有狀態(tài)（駐車或解除駐車），同時(shí)點(diǎn)亮報(bào)警燈功能。故障包括：ECU故障、AUTOHOLD開關(guān)故障、CAN故障、傳感器故障、氣壓信號(hào)故障等。

3 電子駐車系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）車廂內(nèi)取消了駐車制動(dòng)手柄，為整車內(nèi)飾造型的設(shè)計(jì)提供了更大的發(fā)揮空間。電子手剎外觀只有一個(gè)按鈕，不僅美觀，而且科技感十足，大大提升了整車的檔次。

（2）停車制動(dòng)由一個(gè)按鍵替代了駕駛者的用力拉駐車制動(dòng)手柄，簡單省力，降低了駕駛者尤其是女性駕駛者的操作強(qiáng)度。

（3）整個(gè)系統(tǒng)都采用電子操控，基本上沒有了遲滯時(shí)間，提高了駐車制動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。[17]

（4）部件之間采用電線連接，都是柔性鏈接，沒有任何力和扭矩負(fù)載，電控系統(tǒng)安全等級(jí)系統(tǒng)符合ISO26262和ASPIC二級(jí)要求，電器元器件滿足QC/T413，系統(tǒng)耐久性好。

（5）對(duì)每個(gè)車輪的制動(dòng)力控制更加精準(zhǔn)和及時(shí)，實(shí)現(xiàn)其他的一些功能不需要增加額外的部件，只需要在控制單元的指令數(shù)據(jù)庫中設(shè)置好相關(guān)的控制程序（整車標(biāo)定）即可。

（6）系統(tǒng)制造，裝備，測(cè)試簡單快捷，因?yàn)殡娮酉到y(tǒng)可以采用模塊化結(jié)構(gòu)，維護(hù)也相對(duì)簡單，在汽車進(jìn)行日常保養(yǎng)維修方面可以節(jié)省時(shí)間和費(fèi)用。

（7）系統(tǒng)始終處于監(jiān)控狀態(tài)，綜合對(duì)車輛狀態(tài)及駕駛員意圖的判斷實(shí)時(shí)給駕駛員發(fā)出操作提醒。發(fā)生電路故障導(dǎo)致電控駐車失效時(shí)可人工啟動(dòng)或釋放駐車。

4 結(jié)論

科技的進(jìn)步將對(duì)社會(huì)生活各方面帶來變革。而電子科技在汽車上的運(yùn)用，主要體現(xiàn)在電子化，包括電子駐車系統(tǒng)也會(huì)越來越簡便操作化，因此電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)（EPB）大有發(fā)展前景，尤其是向系統(tǒng)模塊化，信號(hào)傳播準(zhǔn)確化，功能多方面化發(fā)展，采用更高效的設(shè)計(jì)理念，和采用更加簡單直接的制造工藝，達(dá)到更加人性化的設(shè)計(jì)，是汽車駐動(dòng)系統(tǒng)的未來設(shè)計(jì)研究發(fā)展的方向。[18]

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