寧忠麟

（上汽通用五菱汽車股份有限公司技術(shù)中心，廣西 柳州545007）

電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)對(duì)整車油耗的影響

寧忠麟

（上汽通用五菱汽車股份有限公司技術(shù)中心，廣西 柳州545007）

隨著人們對(duì)汽車舒適性和操縱方便性要求的提高，電子技術(shù)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，而電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)使駕駛員駐車操縱更方便、穩(wěn)定和安全。其在微車上的應(yīng)用是符合微車發(fā)展方向的，對(duì)其研究增加技術(shù)儲(chǔ)備，并為電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)在微車上的應(yīng)用提供技術(shù)支撐和依據(jù)。

駐車制動(dòng)；阻滯力；油耗

電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)（EPB：Electrical Parking Brake）是指由電子控制方式實(shí)現(xiàn)駐車制動(dòng)的技術(shù)。它是駐車制動(dòng)系統(tǒng)的一類，也是汽車駐車制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展方向。本文介紹了電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理以及其對(duì)整車油耗的影響。

與傳統(tǒng)駐車制動(dòng)系統(tǒng)相比，EPB具有駐車方便、可靠，可以防止意外的釋放，操作輕便，而且響應(yīng)迅速，占用車內(nèi)空間較小的特點(diǎn)，更方便其他功能模塊的布置。作為緊急制動(dòng)時(shí)可靠穩(wěn)定，可防止車輪抱死而出現(xiàn)車輪甩尾的情況等優(yōu)點(diǎn)。除了以上所述，還有一點(diǎn)較易被忽略，那就是EPB系統(tǒng)對(duì)整車油耗的影響。本文從EPB的工作原理和某車型的實(shí)車測試驗(yàn)證，分析EPB系統(tǒng)對(duì)整車油耗的影響。

1 EPB和傳統(tǒng)駐車系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理

1.1 EPB系統(tǒng)構(gòu)成

如圖1所示，EPB主要包括駐車制動(dòng)開關(guān)、電控單元（ECU）和執(zhí)行機(jī)構(gòu)（EPB卡鉗）。電控單元主要是指電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)ECU，它通過CAN總線傳輸信號(hào)，對(duì)各傳感器采集來的駐車開關(guān)信號(hào)、制動(dòng)踏板信號(hào)、點(diǎn)火開關(guān)信號(hào)、擋位信號(hào)、離合位置信號(hào)等進(jìn)行處理并輸出指令給駐車執(zhí)行機(jī)構(gòu)。按布置分，電控單元可分為獨(dú)立式和集成式（與ESC模塊集成）。

圖1 EPB系統(tǒng)構(gòu)造示意圖

1.2 EPB執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及工作原理

如圖2所示，EPB執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由常規(guī)制動(dòng)卡鉗部分（包括卡鉗缸體、卡鉗支架、活塞和摩擦片等）和電機(jī)齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、齒輪減速機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)）組成。常規(guī)卡鉗部分實(shí)現(xiàn)行車制動(dòng)器的功能，而電機(jī)齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)則代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械拉臂式結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)活塞實(shí)現(xiàn)駐車功能。

圖2 EPB執(zhí)行機(jī)構(gòu)示意圖

當(dāng)EPB執(zhí)行機(jī)構(gòu)接收到EPB系統(tǒng)ECU發(fā)出的駐車信號(hào)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作，通過齒輪減速機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)后，推動(dòng)活塞向前運(yùn)動(dòng)，從而推動(dòng)摩擦塊向前運(yùn)動(dòng)直至摩擦塊壓緊制動(dòng)盤達(dá)到足夠駐車制動(dòng)力后，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)自鎖最終實(shí)現(xiàn)駐車。當(dāng)EPB執(zhí)行機(jī)構(gòu)接收到EPB系統(tǒng)ECU發(fā)出的解除駐車信號(hào)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn)，通過齒輪減速機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)活塞往后運(yùn)動(dòng)，解除駐車。

1.3 傳統(tǒng)駐車系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理

如圖3所示，傳統(tǒng)的駐車制動(dòng)系統(tǒng)由駐車制動(dòng)手柄、駐車?yán)骱婉v車制動(dòng)器組成[1-2]。當(dāng)駕駛員有駐車示意圖，操縱駐車制動(dòng)手柄，通過駐車?yán)鲗⒘鬟f到駐車制動(dòng)器，使車輛駐車。當(dāng)駕駛員解除駐車時(shí)，釋放駐車制動(dòng)手柄，在回位彈簧作用力下，拉索及駐車制動(dòng)器回到原位，解除駐車。

圖3 傳統(tǒng)駐車系統(tǒng)構(gòu)造示意圖

GB 7258-2012《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》中對(duì)駐車制動(dòng)系統(tǒng)的要求如下：

（1）車輛最大駐車坡度不小于20%.

（2）駕駛員手操縱駐車手柄的力不大于400 N.

（3）操縱裝置應(yīng)有足夠的儲(chǔ)備行程，一般應(yīng)在操縱裝置三分之二內(nèi)產(chǎn)生規(guī)定的制動(dòng)效能，駐車機(jī)構(gòu)裝有自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置時(shí)允許在全行程的四分之三以內(nèi)達(dá)到規(guī)定制動(dòng)效能[3]，即L≥LS.

式中：L為駐車制動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)總行程；LS為駐車?yán)骺傂谐獭?/p>

拉索總行程：LS=S1+S2+S3

上式中：α為操縱手柄轉(zhuǎn)角；R1為導(dǎo)線圈半徑；R2為拉索鋼絲半徑；S1為前段拉索變形量；S2為后段拉索變形量；S3為駐車制動(dòng)器拉桿移動(dòng)量。

為了滿足上述要求，傳統(tǒng)駐車制動(dòng)系統(tǒng)必須在裝配后調(diào)節(jié)整個(gè)系統(tǒng)的松緊，一般情況下為了滿足行程要求，拉索調(diào)節(jié)到預(yù)張緊狀態(tài)。

2 EPB對(duì)整車油耗的影響

2.1 制動(dòng)阻滯力對(duì)整車油耗的影響

制動(dòng)阻滯力，又名車輪阻滯力，是指行車和駐車制動(dòng)裝置處于完全釋放狀態(tài)，變速器處于空擋時(shí)，驅(qū)動(dòng)車輪所需的作用力。而整車油耗的影響因素包括發(fā)動(dòng)機(jī)的消耗、整車重量和車輛阻力，其中車輛阻力包括風(fēng)阻、制動(dòng)阻滯力等。制動(dòng)阻滯力越大，車輛阻力越大，整車油耗也會(huì)隨之上升[4-6]?？己酥苿?dòng)阻滯力目的是了解制動(dòng)器是否拖滯，導(dǎo)致整車油耗上升，制動(dòng)阻滯力大小取決于輪轂總成、制動(dòng)器總成和半軸總成等，國家標(biāo)準(zhǔn)要求各車輪的制動(dòng)阻滯力必須小于等于該輪輪荷的10%，為了提高整車的經(jīng)濟(jì)性，某些主機(jī)廠的內(nèi)控要求甚至比國標(biāo)更嚴(yán)格。

2.2 EPB和傳統(tǒng)駐車系統(tǒng)對(duì)制動(dòng)阻滯力的影響

由上述EPB工作原理得知，EPB執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作和回位是由ECU控制，電機(jī)驅(qū)動(dòng)的。所以無論是在初始位置，還是解除制動(dòng)后的回位，都能精準(zhǔn)控制，使摩擦片與制動(dòng)盤完全分離，尤其是在車輛行駛了一段時(shí)間，摩擦片磨損后，摩擦片與制動(dòng)盤之間的間隙調(diào)整也由ECU精準(zhǔn)控制，排除了制動(dòng)器對(duì)制動(dòng)阻滯力的影響，降低了整車油耗。傳統(tǒng)的駐車系統(tǒng)，駐車制動(dòng)器與駐車?yán)?、駐車制動(dòng)手柄機(jī)械連接，摩擦片與制動(dòng)盤初始位置是由調(diào)整駐車制動(dòng)手柄上的調(diào)整螺母，從而使駐車?yán)黝A(yù)張緊后決定的，為了保證駐車手柄的空行程盡量小，避免松垮問題，一般都要調(diào)整到駐車制動(dòng)器的拉臂稍微抬起，但是這一系列工作是在總裝車間調(diào)整的，每臺(tái)車都會(huì)存在調(diào)整偏差，導(dǎo)致摩擦片與制動(dòng)盤的間隙不能精準(zhǔn)控制，間隙過小時(shí)則制動(dòng)阻滯力增大，導(dǎo)致整車油耗上升。

2.3 實(shí)車阻滯力對(duì)比

為了進(jìn)一步確認(rèn)兩種駐車制動(dòng)系統(tǒng)對(duì)阻滯力的影響，從而確認(rèn)其對(duì)整車油耗的影響，抽取同一車型，裝配不同駐車制動(dòng)系統(tǒng)的各50臺(tái)車作為樣本，測試各輪阻滯力，如圖4所示，EPB車輪阻滯力平均值為3.215%，而傳統(tǒng)駐車制動(dòng)系統(tǒng)車輪阻滯力平均值為5.2%，兩者相差2%.

3 結(jié)束語

電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)操作輕便，可以節(jié)省車內(nèi)布置空間，作為緊急制動(dòng)時(shí)具有較強(qiáng)穩(wěn)定性，通過本文分析，還可知道電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)可以精確控制卡鉗活塞回位量，使摩擦片和制動(dòng)盤完全分離，降低輪端制動(dòng)阻滯力，從而降低整車燃油消耗。

[1]陳家瑞 ．汽車構(gòu)造（下）[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000

[2]李春明．現(xiàn)在汽車底盤技術(shù)[M]．北京：北京理工大學(xué)出版社，2008.

[3]GB 7258-2012.機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.

[4]Formentin，Simone，Novarra，Carlo，Sergio M.A.New Brake Control System Design and Test[J].IEEE-ASME TRANSAC TIONS ON ECHATRONICS，2015：126-130.

[5]Harris T A.Rolling Bearing Analysis[M].New York：John Wiley and Sons，1984.

[6]趙志勇，朱坤玉.汽車手制動(dòng)護(hù)套與拉桿之間的裝配力測量[J].客車技術(shù)與研究，2010，32（5）：53-55.

Electical Parking Brake System’s Impact on Vehicle Fuel Consumption

NING Zhong-lin
（Technical Development Center，SAIC GM Wuling Automobile Co.，Ltd.，Liuzhou Guangxi 545007，China）

As people improve the requirement of comfort and convenience for manipulation，more and more widely applied in the field of electronic technology in the car，and electrical parking brake system is handy to control，and more immobile，and more safty.It’s conform to the develop direction of minicars，so if we study it，we can accumulation technology and provide technical support and basis when widely applied in the car.

parking brake；wheel drag；oil weal

U467.4

A

1672-545X（2017）08-0211-03