陳海淼

摘 要：電子駐車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)（EPB）將行車(chē)過(guò)程中的臨時(shí)性緊急制動(dòng)和停車(chē)后的長(zhǎng)時(shí)性駐車(chē)制動(dòng)功能有效整合在一起[1]，通過(guò)借助電子控制方式實(shí)現(xiàn)汽車(chē)駐車(chē)制動(dòng)和解除的自動(dòng)控制。電子駐車(chē)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(chē)操縱強(qiáng)度，在多種復(fù)雜環(huán)境下實(shí)現(xiàn)車(chē)輛安全可靠的駐車(chē)制動(dòng)。[2]

關(guān)鍵詞：電子駐車(chē)系統(tǒng);工作原理;功能

中圖分類(lèi)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(chē)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(chē)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(chē)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(chē)系統(tǒng)定義及組成

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

氣壓式電子駐車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)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(chē)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(chē)輛狀態(tài)釆集（車(chē)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(kāi)關(guān)包括自動(dòng)模式AUTOHOLD開(kāi)關(guān)和手動(dòng)模式P開(kāi)關(guān)，P開(kāi)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(guò)上摳和下按的操作表示駕駛員的駐車(chē)意愿。從整體看，ERP開(kāi)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(chē)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(guò)兩種途徑獲取車(chē)速信息：一種是ABS系統(tǒng)中的輪速傳感器獲取的車(chē)輪轉(zhuǎn)速經(jīng)CAN總線(xiàn)讀取并通過(guò)相關(guān)計(jì)算獲取車(chē)速，另一種則是通過(guò)安裝于變速箱附近的車(chē)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(chē)輛實(shí)際速度。

EPB系統(tǒng)通過(guò)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(chē)車(chē)體的傾斜角度，并且能夠計(jì)算汽車(chē)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(kāi)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(guò)CAN網(wǎng)絡(luò)與汽車(chē)其他電控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息共享，如油門(mén)開(kāi)度、車(chē)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(chē)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(chē)信號(hào)、空檔信號(hào)、前進(jìn)檔檔位信號(hào)、行車(chē)制動(dòng)氣罐氣壓警告信號(hào)、主駕駛安全帶鎖止信號(hào)、車(chē)門(mén)關(guān)閉信號(hào)、IGN信號(hào)等相關(guān)信息，通過(guò)網(wǎng)關(guān)和門(mén)控制器、BCM車(chē)身控制器模塊、組合儀表進(jìn)行通信，并用硬線(xiàn)連接EPB開(kāi)關(guān)、EPB開(kāi)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(xiàn)技術(shù)，EPB功能尤其是擴(kuò)展功能在整車(chē)上的應(yīng)用，與整車(chē)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(chē)CAN總線(xiàn)開(kāi)發(fā)水平有關(guān)，即EPB系統(tǒng)與整車(chē)其他控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換必須通過(guò)CAN總線(xiàn)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(chē)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(chē)駐車(chē)制動(dòng)器模塊、以及車(chē)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(chē)輛平穩(wěn)制動(dòng)，克服緊急制動(dòng)過(guò)程中的抱死、甩尾等問(wèn)題，保證行車(chē)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(chē)減速并停車(chē)。操作方法是：汽車(chē)行駛中，長(zhǎng)按電子駐車(chē)開(kāi)關(guān)鍵，電子駐車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)控制單元通過(guò)CAN數(shù)據(jù)總線(xiàn)控制ABS系統(tǒng)，對(duì)汽車(chē)的四個(gè)車(chē)輪實(shí)施動(dòng)態(tài)緊急制動(dòng)，使汽車(chē)減速。電子駐車(chē)制動(dòng)的緊急制動(dòng)有兩個(gè)階段，在車(chē)速≥7km/h前，車(chē)輛通過(guò)EPB控制器，自動(dòng)對(duì)4個(gè)車(chē)輪輪缸建立制動(dòng)壓力，實(shí)現(xiàn)減速。在車(chē)輛被制動(dòng)到車(chē)速<7km/h后，系統(tǒng)對(duì)后輪實(shí)施附加的駐車(chē)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(chē)輛不能偏出3m車(chē)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(guò)程，它具有防抱死功能，能夠避免汽車(chē)的甩尾現(xiàn)象，確保緊急制動(dòng)期間汽車(chē)行駛的穩(wěn)定性和安全性。緊急制動(dòng)狀態(tài)中，松開(kāi)EPB開(kāi)關(guān)或踩油門(mén)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(chē)制動(dòng)警告燈將會(huì)高頻閃爍。

2.7 提高反應(yīng)時(shí)間

簡(jiǎn)化氣管路結(jié)構(gòu)，減少駐車(chē)的釋放、施加時(shí)間，平均駐車(chē)時(shí)間≦1.0s。駐車(chē)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(guò)專(zhuān)用工具操作駐車(chē)制動(dòng)閥，解除駐車(chē)制動(dòng)，使得車(chē)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(chē)休眠，當(dāng)車(chē)輛長(zhǎng)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(chē)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(guò)程中持續(xù)監(jiān)控駐車(chē)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(wèn)題，避免事故的發(fā)生，提高行車(chē)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(chē)狀態(tài)，氣壓過(guò)低時(shí)，不能常規(guī)釋放駐車(chē)，達(dá)到安全壓力后才能釋放，提高車(chē)輛使用安全。

2.12 防盜功能

當(dāng)車(chē)輛被非正常開(kāi)啟時(shí)，產(chǎn)品不會(huì)釋放駐車(chē)制動(dòng)，防止車(chē)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(chē)或解除駐車(chē)），同時(shí)點(diǎn)亮報(bào)警燈功能。故障包括：ECU故障、AUTOHOLD開(kāi)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(chē)系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）車(chē)廂內(nèi)取消了駐車(chē)制動(dòng)手柄，為整車(chē)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(guān)只有一個(gè)按鈕，不僅美觀(guān)，而且科技感十足，大大提升了整車(chē)的檔次。

（2）停車(chē)制動(dòng)由一個(gè)按鍵替代了駕駛者的用力拉駐車(chē)制動(dòng)手柄，簡(jiǎn)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(méi)有了遲滯時(shí)間，提高了駐車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。[17]

（4）部件之間采用電線(xiàn)連接，都是柔性鏈接，沒(méi)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(mǎn)足QC/T413，系統(tǒng)耐久性好。

（5）對(duì)每個(gè)車(chē)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(kù)中設(shè)置好相關(guān)的控制程序（整車(chē)標(biāo)定）即可。

（6）系統(tǒng)制造，裝備，測(cè)試簡(jiǎn)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(jiǎn)單，在汽車(chē)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(chē)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(chē)失效時(shí)可人工啟動(dòng)或釋放駐車(chē)。

4 結(jié)論

科技的進(jìn)步將對(duì)社會(huì)生活各方面帶來(lái)變革。而電子科技在汽車(chē)上的運(yùn)用，主要體現(xiàn)在電子化，包括電子駐車(chē)系統(tǒng)也會(huì)越來(lái)越簡(jiǎn)便操作化，因此電子駐車(chē)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(jiǎn)單直接的制造工藝，達(dá)到更加人性化的設(shè)計(jì)，是汽車(chē)駐動(dòng)系統(tǒng)的未來(lái)設(shè)計(jì)研究發(fā)展的方向。[18]

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