汽車電子駐車制動系統(tǒng)解析

蔣述軍 姜松舟

摘要：隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，對車輛駕駛的舒適性和安全性提出更高的要求。汽車電子駐車制動系統(tǒng)安全可靠，操作簡單，將取代傳統(tǒng)駐車制動裝置。通過電子駐車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能介紹，掌握正確使用汽車電子駐車制動系統(tǒng)方法。

關(guān)鍵詞：EPB系統(tǒng)；電子駐車；制動

汽車在路面或坡道上駐停時(shí)，駕駛員操作駐車控制裝置，使制動器鎖住傳動軸或者車輪，使車輛可靠停穩(wěn)；車輛在坡道起步時(shí)，駕駛員使用駐車制動能輔助車輛平穩(wěn)起步。在汽車設(shè)計(jì)中，為保障車輛制動的可靠性，駐車制動和行車制動為相對獨(dú)立的工作裝置。當(dāng)行車制動裝置失效時(shí)，駐車制動協(xié)同車輛其他系統(tǒng)作用，使車輛安全減速。

傳統(tǒng)的機(jī)械式駐車，依靠人力操縱機(jī)械傳動裝置（手動式駐車制動桿或腳踏式駐車制動踏板），實(shí)現(xiàn)車輛駐車制動功能。但駐車操作不便，且制動力度不易控制；在行駛道路擁堵時(shí)，駕駛員需要頻繁操作駐車制動確保車輛安全停穩(wěn)，而車輛再次起步，駕駛員易疏忽而忘記釋放駐車制動；在坡道起步時(shí)，如果駕駛員操作不當(dāng)還存在一定的安全隱患，會導(dǎo)致車輛溜坡。隨著汽車技術(shù)發(fā)展，基于傳統(tǒng)駐車系統(tǒng)諸多不便，電子駐車制動系統(tǒng)應(yīng)用而生。電子駐車制動系統(tǒng)簡稱為EPB系統(tǒng)，操縱駐車電子按鍵開關(guān)輸出信號，系統(tǒng)采用車輛安全最優(yōu)策略控制駐車制動器，實(shí)現(xiàn)行車過程中的臨時(shí)性停車和停車后可靠駐停，為駕駛員提供更有效的智能駐車操作。

1 EPB系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1 EPB系統(tǒng)框架

EPB系統(tǒng)主要由ESP電子穩(wěn)定程序控制模塊、EPB控制模塊、離合器傳感器（手動檔）/換擋桿位置信號裝置（自動擋）、帶有執(zhí)行電機(jī)的后制動器總成、EPB控制開關(guān)和自動停車控制開關(guān)等部件組成。EPB系統(tǒng)控制模塊主要與發(fā)動機(jī)控制單元、變速器控制單元、ESP控制單元等模塊，通過車載網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；而通過網(wǎng)關(guān)與門控制模塊、BCM車身控制模塊及組合儀表進(jìn)行信息通信；EPB控制開關(guān)、EPB系統(tǒng)指示燈和車輪駐車執(zhí)行機(jī)構(gòu)，系統(tǒng)則通過導(dǎo)線傳輸信號及控制操作。奧迪、奔馳和寶馬等德國汽車裝備的EPB系統(tǒng)大部分使用TRW公司的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)和原理基本相同。以奧迪轎車為例，其EPB系統(tǒng)由ESP控制單元（J104）、駐車制動電控單元（J540）、自動擋車型自動變速器控制單元（J217）/手動擋車型帶離合器位置傳感器（G476）、駐車制動開關(guān)（E538）、自動駐車開關(guān)（E540）、后輪制動鉗電動機(jī)以及4個(gè)駐車功能指示燈等組成。其工作過程是：通過按下駐車制動E538按鍵，使EPB電控單元激活，J540發(fā)出指令使位于2個(gè)后輪上的駐車制動電動機(jī)V282和V283工作，實(shí)現(xiàn)后輪駐車制動，同時(shí)位于駐車制動按鍵內(nèi)和組合儀表里的EPB指示燈呈現(xiàn)點(diǎn)亮狀態(tài)（如圖1所示）。

1.2 EPB系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類型

電子駐車制動系統(tǒng)按執(zhí)行機(jī)構(gòu)分類，主要有鋼索牽引式和整合卡鉗式兩種類型。

鋼索牽引式是把傳統(tǒng)的機(jī)械駐車手柄（或踏板）換成電子按鈕，而把用人力操作拉索改為電子控制電機(jī)卷動拉索，控制后輪制動蹄或者機(jī)械式制動鉗來進(jìn)行駐車制動。鋼索牽引式電子駐車?yán)谠囆偷脑O(shè)計(jì)變更，結(jié)構(gòu)簡單，容易布置。如：13款東風(fēng)標(biāo)致3008的EPB系統(tǒng)，在傳統(tǒng)制動系統(tǒng)上加裝電子控制裝置，主要由ESP控制模塊，12V的直流電機(jī)和蝸桿驅(qū)動機(jī)構(gòu)組成。其工作過程：當(dāng)通過車內(nèi)的駐車按鈕發(fā)出駐車指令后，通過ESP計(jì)算機(jī)，確定施加鎖止力及速度，電機(jī)帶動蝸桿套和蝸桿旋轉(zhuǎn)，通過主拉索及分配器拉緊2個(gè)次拉索，拉緊后輪機(jī)械卡鉗駐車制動器上的彈簧，實(shí)現(xiàn)駐車制動。解除時(shí)，電機(jī)帶動蝸桿套和蝸桿反向旋轉(zhuǎn)，次拉索及彈簧被松開，駐車釋放。11款日產(chǎn)聆風(fēng)拉索式電子駐車制動的執(zhí)行元件與上述結(jié)構(gòu)不同，電機(jī)產(chǎn)生的扭矩通過減速機(jī)構(gòu)及離合器帶動螺紋軸轉(zhuǎn)動，帶動軸上螺母直線移動，拉緊拉索平衡器控制左右后輪上的機(jī)械駐車制動器，實(shí)現(xiàn)駐車功能。

整合卡鉗式是將直流電機(jī)集成在制動卡鉗里，由EPB系統(tǒng)模塊智能線控電子卡鉗制動器電機(jī)動力輸出，通過帶及行星齒輪機(jī)構(gòu)等傳動減速裝置，驅(qū)動卡鉗活塞的絲杠螺母機(jī)構(gòu)，推動輪缸制動活塞及制動片，從而達(dá)到卡鉗式駐車制動效果。如：大眾邁騰的卡鉗式電子駐車執(zhí)行機(jī)構(gòu)由12V直流電機(jī)、傳動皮帶、減速機(jī)構(gòu)、心軸螺桿和制動活塞等組成。當(dāng)駕駛員操作電子駐車按鈕時(shí)，EPB控制模塊接收到來自按鈕的信號，如當(dāng)前車輛的行駛狀態(tài)符合電腦中所預(yù)設(shè)的條件，控制模塊則會向執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電機(jī)供給12V電壓讓其轉(zhuǎn)動，通過斜齒帶驅(qū)動擺動輪盤機(jī)構(gòu)減速，動力傳遞到心軸螺桿，心軸螺桿通過螺栓螺母機(jī)構(gòu)推動制動活塞軸向運(yùn)動實(shí)現(xiàn)對后輪的制動及釋放。雪鐵龍c6采用卡鉗式電子駐車，其駐車執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用集成減速齒輪系統(tǒng)，是由兩個(gè)齒輪和一個(gè)外擺線傳動機(jī)構(gòu)組成。EPB控制模塊集成在ESP控制單元中，車輛各控制單元模塊之間通過車載網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)信息，從而實(shí)現(xiàn)EPB控制單元智能控制駐車執(zhí)行器。

2 EPB系統(tǒng)基本功能

各電子駐車制動廠商開發(fā)的電子駐車系統(tǒng)產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)類型有所不同，但其功能及控制原理都類似。

2.1 EPB系統(tǒng)駐車釋放功能

EPB系統(tǒng)駐車釋放功能一般有靜態(tài)手動釋放和動態(tài)自動釋放兩種方式。

靜態(tài)釋放是車輛處于靜止?fàn)顟B(tài)，點(diǎn)火開關(guān)處于ON位置（發(fā)動機(jī)工作或熄火均可），踩下行車制動踏板，再按壓（按下）EPB開關(guān)，電子駐車解除，同時(shí)儀表板指示燈和控制開關(guān)指示燈熄滅。

EPB系統(tǒng)動態(tài)釋放是為提高車輛起步時(shí)的舒適性，駕駛員不操作EPB控制開關(guān)而直接起步，但實(shí)現(xiàn)該功能有一定前提條件：ESP/EPB無系統(tǒng)故障；發(fā)動機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中；駕駛員側(cè)門關(guān)閉；駕駛員安全帶插入等。EPB系統(tǒng)釋放時(shí)機(jī)取決于車輛所處的坡度；發(fā)動機(jī)的驅(qū)動力矩；油門踏板位置；離合器踏板位置（手動檔車輛）/換檔桿位置（自動檔車輛）；車輛預(yù)行駛方向等條件。

如：當(dāng)車輛在坡度大于5%的坡道上起步，EPB控制系統(tǒng)收集坡度傳感器及車輛運(yùn)動狀態(tài)數(shù)據(jù)，監(jiān)測離合器踏板的動作（手動擋車輛）/換擋桿位置（自動擋車輛）等信號，自動激活坡道駛離輔助功能DAA，先由ESP系統(tǒng)作用使液壓制動保持一定時(shí)間，期間駕駛員松開腳制動，平穩(wěn)控制加速踏板，車輛驅(qū)動扭矩達(dá)到規(guī)定值后，液壓制動逐漸減壓，電子駐車制動適時(shí)自動解除，從而實(shí)現(xiàn)車輛坡道平穩(wěn)起步，避免溜車現(xiàn)象。

2.2 EPB系統(tǒng)駐車激活

EPB系統(tǒng)具備常規(guī)駐車、自動斜坡輔助駐車和緊急制動駐車等功能。

常規(guī)駐車是指車輛停穩(wěn)后，關(guān)閉發(fā)動機(jī)，駐車制動啟用，制動指示燈和控制開關(guān)上的P指示燈點(diǎn)亮。

自動斜坡輔助駐車功能是指車輛停在坡道上，駕駛員通過踩下制動踏板，使車輛停穩(wěn)，駕駛員直接釋放制動踏板，EPB系統(tǒng)監(jiān)測車輛停靠狀態(tài)則自行啟動，確保車輛可靠駐停。如：東風(fēng)雪鐵龍c6車型的EPB系統(tǒng)，根據(jù)車輛?？课恢玫钠露却笮硎┘玉v車制動力矩，當(dāng)坡度小于5%時(shí)，系統(tǒng)執(zhí)行標(biāo)稱制動力矩1375daN；當(dāng)坡度大于或等于5%時(shí)，系統(tǒng)執(zhí)行最大制動力矩1665daN。EPB系統(tǒng)同時(shí)還監(jiān)測車輛運(yùn)動狀態(tài)，即使點(diǎn)火開關(guān)OFF后，EPB系統(tǒng)仍能在一段時(shí)間內(nèi)保持ESP功能；當(dāng)監(jiān)測到車輛移動距離大于7cm或有3個(gè)及以上的輪速傳感器探測到車輛移動信號時(shí)，EPB系統(tǒng)會對駐車制動卡鉗施加二次制動力，確保駐車可靠。

緊急制動駐車功能是EPB系統(tǒng)直接參與緊急制動或協(xié)助ESP系統(tǒng)工作，實(shí)現(xiàn)車輛緊急制動停車。車輛在行駛過程中，如果行車制動系統(tǒng)或ESP系統(tǒng)故障，駕駛員持續(xù)按下EPB開關(guān)，由EPB控制模塊能直接控制后輪駐車制動系統(tǒng)工作。EPB系統(tǒng)的動態(tài)制動控制是持續(xù)進(jìn)行的，直到松開EPB開關(guān)為止。在動態(tài)制動工作期間，駐車制動警告燈將會一直閃爍。

以大眾邁騰EPB系統(tǒng)為例，其緊急制動一般為兩個(gè)階段，當(dāng)車速大于大于7km/h時(shí)，車輛是通過ESP系統(tǒng)控制，實(shí)現(xiàn)對前后4個(gè)車輪進(jìn)行液壓制動；當(dāng)車速小于7km/h后，EPB系統(tǒng)的電子控制減速裝置功能ECD進(jìn)入第二階段，并激活駐車車輪防抱死功能RWU，系統(tǒng)對后輪實(shí)施安全有效的動態(tài)駐車制動，直到車速降低到2km/h時(shí)，常規(guī)駐車功能啟動。不管ESP系統(tǒng)是否存在故障或者發(fā)動機(jī)是否處于熄火的狀況，只要按壓EPB控制開關(guān)超過2s且保持，EPB系統(tǒng)的ECD功能仍能激活。如果在緊急制動狀態(tài)中，松開EPB開關(guān)或踩油門踏板，則EPB系統(tǒng)退出緊急制動狀態(tài)。

2.3自動停車功能AUTO HOLD

自動駐車功能AUTO HOLD是在常規(guī)電子駐車功能上的一種拓展，可與車輛啟停功能默契配合。它主要運(yùn)用在行車過程中的臨時(shí)性停車，由EPB系統(tǒng)智能控制車輛臨時(shí)駐停及起步。當(dāng)AUTOHOLD功能打開，車輛行駛在擁堵的城市道路時(shí)或遇到紅燈需要車輛短暫停駛時(shí)，駕駛員每次踩制動使車輛停穩(wěn)后，EPB系統(tǒng)駐車功能自動啟動防止車輛溜坡，不需要駕駛員一直踩著制動踏板或操作EPB控制開關(guān)。車輛如需繼續(xù)前進(jìn)時(shí)，駕駛員輕踩加速踏板，EPB系統(tǒng)駐車功能會自動釋放。

2.4系統(tǒng)自診斷

EPB控制單元通過車載網(wǎng)絡(luò)與其他控制單元實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信號共享，通過診斷儀對電子駐車系統(tǒng)進(jìn)行自診斷、數(shù)據(jù)流讀取、駐車執(zhí)行機(jī)構(gòu)測試和系統(tǒng)功能參數(shù)設(shè)置。

2.5應(yīng)急釋放功能

當(dāng)EPB系統(tǒng)出現(xiàn)機(jī)械故障或因車輛供電系統(tǒng)電壓不足而導(dǎo)致電子駐車不能夠正常釋放，采用鋼索牽引式的EPB系統(tǒng)，可以使用車輛上配備的專用工具，插入到執(zhí)行電機(jī)上預(yù)留的應(yīng)急釋放孔內(nèi)，通過旋轉(zhuǎn)或拉動的方式松開拉索，釋放后輪駐車制動器控制力距，以解除車輛駐車制動功能。采用卡鉗式的EPB系統(tǒng)，需要將制動卡鉗后面的驅(qū)動電機(jī)后蓋板打開，然后使用一個(gè)專用工具旋轉(zhuǎn)執(zhí)行電機(jī)內(nèi)的推桿，使制動卡鉗釋放。完成這項(xiàng)操作后，需要使用專用的診斷儀對EPB制動卡鉗進(jìn)行復(fù)位操作。

現(xiàn)在汽車將ESP和EPB兩個(gè)系統(tǒng)功能融合，EPB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。EPB系統(tǒng)與傳統(tǒng)機(jī)械駐車比較，簡化操作控制準(zhǔn)備，節(jié)約車內(nèi)空間，可以進(jìn)行駐車系統(tǒng)自診斷，具有更高的安全性、舒適性和操控性能?；贓PB系統(tǒng)功能優(yōu)點(diǎn)，目前國內(nèi)B級車型裝備較多。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，控制產(chǎn)品成本，EPB系統(tǒng)必將取代依靠人力操作機(jī)械杠桿及拉索式的傳統(tǒng)駐車裝置。