汽車電子駐車制動(dòng)EP B系統(tǒng)電控流程設(shè)計(jì)

劉峰（北京銀建汽車修理有限公司，北京　100070）

汽車電子駐車制動(dòng)EP B系統(tǒng)電控流程設(shè)計(jì)

劉峰
（北京銀建汽車修理有限公司，北京100070）

介紹汽車EPB電控系統(tǒng)原理與電控流程設(shè)計(jì)，包括制動(dòng)流程、解除制動(dòng)流程、坡道起步流程、緊急制動(dòng)流程、智能制動(dòng)流程等，為電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用提供參考。

汽車；電子駐車；EPB；電控流程

汽車電子技術(shù)在車用零部件上的運(yùn)用日趨廣泛，那些過去通常采用機(jī)、液技術(shù)［1］為主的部分，也已逐漸轉(zhuǎn)向電子技術(shù)。駕駛員通過直接機(jī)械連接自主操作的部分已越來越少，越來越多的汽車開始配備電子駐車制動(dòng)的功能［2］。

1　汽車EPB概述

EPB（Electric Parking Brake）即電子手剎系統(tǒng)［3］或稱電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)。電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱EPB）是指將行車過程中的臨時(shí)制動(dòng)和停車后的長(zhǎng)時(shí)制動(dòng)功能融合在一起［3］，依靠電控方式實(shí)現(xiàn)駐車制動(dòng)的技術(shù)［4］。

EPB這類由電控方式實(shí)現(xiàn)駐車制動(dòng)的技術(shù)，其工作原理與機(jī)械式駐車制動(dòng)相同，均是通過剎車盤與鼓式（拉線式）或卡鉗式手剎之間的摩擦力達(dá)到駐車制動(dòng)的效果［5］，不同的是操作方式從原先的機(jī)械式手剎拉桿或腳剎踏板變成了電子按鈕［6］。

2　EPB系統(tǒng)電控流程設(shè)計(jì)

2.1EPB制動(dòng)電控流程設(shè)計(jì)

EPB系統(tǒng)在駕駛員拉起手剎按鈕后，對(duì)其工況進(jìn)行判斷：當(dāng)汽車處在正常的工況下，ECU接收到駕駛員的制動(dòng)信號(hào)后，便依電控信號(hào)執(zhí)行命令［2，5］，通過CAN總線傳輸至兩側(cè)車輪制動(dòng)單元，控制電機(jī)依需要進(jìn)行相應(yīng)工作。

EPB系統(tǒng)還擁有防干擾和防誤操作等不安全因素的功能，各傳感器要采集EPB開關(guān)信號(hào)、車速信號(hào)、坡度信號(hào)、EPB制動(dòng)壓力信號(hào)，通過CAN總線發(fā)至ECU［7］。

EPB系統(tǒng)制動(dòng)時(shí)電控流程設(shè)計(jì)［2，5］如圖1所示，在駕駛員拉起EPB開關(guān)時(shí)，拉ECU會(huì)啟動(dòng)EPB開啟程序，依據(jù)總線中采集到的參數(shù)，確定汽車是否處于駐車制動(dòng)狀態(tài)。在車速不超過速度臨界且滿足該狀態(tài)時(shí)，ECU通過CAN總線發(fā)給EPB的拉緊制動(dòng)拉線信號(hào)控制電機(jī)，完成駐車制動(dòng)。若ECU檢測(cè)出的EPB制動(dòng)壓力滿足壓力臨界值，駐車制動(dòng)鎖止，EPB燈變紅。電機(jī)轉(zhuǎn)速大于12 000 r/min時(shí)，制動(dòng)耗時(shí)小于2 s，加上減速齒輪的減速增扭作用，駐車制動(dòng)瞬間穩(wěn)定。

汽車在坡道上時(shí)，EPB系統(tǒng)依據(jù)坡度傳感器的檢測(cè)結(jié)果計(jì)算出所需制動(dòng)力，此制動(dòng)力用來平衡汽車重力沿斜坡產(chǎn)生的分力，同時(shí)，ECU也會(huì)對(duì)制動(dòng)壓力值進(jìn)行檢測(cè)，構(gòu)成閉路循環(huán)控制［8］。當(dāng)制動(dòng)力滿足坡道需求時(shí)，在無需電機(jī)工作的情況下，EPB系統(tǒng)通過鎖定螺釘?shù)淖枣i功能確保汽車處于駐車制動(dòng)狀態(tài)。

圖1　EPB制動(dòng)時(shí)電控流程

2.2EPB解除制動(dòng)電控流程設(shè)計(jì)

對(duì)EPB系統(tǒng)來說，按下電控裝置按鈕后，ECU解除EPB制動(dòng)的指令便通過CAN總線傳送到電機(jī)，控制EPB解除制動(dòng)。此時(shí)與制動(dòng)過程相反，傳感器要采集EPB制動(dòng)按鈕信號(hào)、拉線極限解鎖位置信號(hào)以及制動(dòng)踏板位置信號(hào)。

解除制動(dòng)的電控流程［2，5］為：ECU接收到駕駛員按下EPB按鈕的信號(hào)，啟動(dòng)制動(dòng)中斷程序，依據(jù)CAN總線中傳送采集到的數(shù)據(jù)，判斷此時(shí)是否達(dá)到解除駐車制動(dòng)的狀態(tài)。在踩下剎車踏板產(chǎn)生制動(dòng)力時(shí)，EPB就能解除了，通常耗時(shí)在2 s內(nèi)，電控流程如圖2所示。

圖2　EPB解除制動(dòng)的電控流程

2.3EPB坡道起步電控流程設(shè)計(jì)

執(zhí)行對(duì)應(yīng)的坡道起步程序的情況是在汽車起步時(shí)，駕駛員為實(shí)行坡道起步按下了EPB按鈕。要實(shí)現(xiàn)此過程的電子控制，須解決何時(shí)解除駐車制動(dòng)的問題，即引擎驅(qū)動(dòng)力矩大于或等于起步阻力矩。

汽車起步時(shí)，ECU計(jì)算出的起步阻力在二維數(shù)列中找到對(duì)應(yīng)的行，再結(jié)合加速踏板位置找到對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)力所在的列，從而能確定釋放手剎的時(shí)間，即驅(qū)動(dòng)力大于阻力的時(shí)刻，EPB坡道起步電控流程［8］如圖3所示。

圖3　EPB坡道起步電控流程

2.4EPB緊急制動(dòng)電控流程設(shè)計(jì)

EPB緊急制動(dòng)是指：行車時(shí)，若剎車制動(dòng)力不足或突遭失效，駕駛員可拉起EPB按鈕，令EPB系統(tǒng)參與完成汽車的緊急制動(dòng)，盡可能保障行車安全［9］。由于此類情況是非正常的，會(huì)對(duì)EPB系統(tǒng)的使用性能造成損傷，因此，在正常情況下，禁用此類功能。鑒于此類功能的特殊性，在啟動(dòng)EPB時(shí)，需要ECU準(zhǔn)確地分析出駕駛員所要采取的動(dòng)作，再控制電機(jī)、減速齒輪等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作，以提供最大的制動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)汽車的穩(wěn)定制動(dòng)。ECU需要獲取EPB按鈕信號(hào)、剎車踏板位置、加速踏板位置和輪速等信號(hào)。

緊急制動(dòng)的電控流程為：駕駛員拉起EPB按鈕時(shí)，ECU接收到信號(hào)，啟動(dòng)相應(yīng)的中斷程序，檢測(cè)輪速值和加速踏板位置信號(hào)，此類功能應(yīng)用的前提條件是車速在30 km/h以內(nèi)，并且加速踏板處于完全釋放狀態(tài)，若監(jiān)測(cè)到制動(dòng)踏板未移動(dòng)，ECU就判定為正常行車狀態(tài)，此時(shí)就鎖止EPB功能以便正常行車。若監(jiān)測(cè)到制動(dòng)踏板被極速踩到底，即制動(dòng)力最大時(shí)，ECU就判定發(fā)生了緊急情況，隨即發(fā)出電控信號(hào)，啟動(dòng)電機(jī)、減速齒輪制動(dòng)，使得汽車在緊急制動(dòng)情況下，能獲得最大的制動(dòng)力及制動(dòng)扭矩。圖4為緊急制動(dòng)電控流程［2，5］。

圖4　EPB緊急制動(dòng)電控流程

2.5EPB智能制動(dòng)電控流程設(shè)計(jì)

對(duì)粗心馬虎的駕駛員，可能會(huì)犯的失誤就是停車后忘記拉手剎。此類情況需要EPB系統(tǒng)具備智能啟動(dòng)功能，ECU要準(zhǔn)確判斷此類情況，在駕駛員離開后啟動(dòng)汽車EPB進(jìn)行駐車制動(dòng)。此工況駕駛員無電控信號(hào)發(fā)出，所以要ECU進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并準(zhǔn)確判斷。ECU要獲取的信號(hào)包括：輪速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、加速踏板位置（節(jié)氣門開度）、駕駛員側(cè)車門開關(guān)信號(hào)、是否使用座椅的信號(hào)等。

若駕駛員座椅處在占空狀態(tài)，駕駛員側(cè)車門有開關(guān)動(dòng)作，ECU可利用車門開關(guān)信號(hào)觸發(fā)EPB智能制動(dòng)的程序［9］，此程序通過檢測(cè)相關(guān)狀態(tài)參量均為空就可確定駕駛員已離開，若此時(shí)EPB按鈕未被拉起，表明駕駛員忘記拉手剎，ECU就會(huì)控制電機(jī)工作，完成駐車制動(dòng)。EPB智能制動(dòng)電控流程［2，5］如圖5所示。

圖5　EPB智能制動(dòng)電控流程

2.6智能解鎖電控流程

在駕駛員的誤操作中，有類情況是在汽車起步后忘記釋放手剎。這類情況對(duì)EPB系統(tǒng)來說，若不能進(jìn)行智能解鎖，會(huì)給減速齒輪及電機(jī)帶來相當(dāng)大的損傷。為此，EPB系統(tǒng)需要通過自檢功能，當(dāng)判明是此類情況時(shí)，能夠進(jìn)行自動(dòng)解鎖，電控流程設(shè)計(jì)可參考2.5節(jié)。

3　結(jié)束語

電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)相對(duì)傳統(tǒng)汽車手剎增加了許多電子裝置，由其引發(fā)的電子電控系統(tǒng)問題尤其突出，需要更加重視。隨著電子技術(shù)在汽車產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展和國家主管部門越來越嚴(yán)格的要求，電子手剎的電控系統(tǒng)將備受關(guān)注［10］?，F(xiàn)行電子手剎電控系統(tǒng)流程在執(zhí)行過程中還存在許多問題，在電子手剎EPB技術(shù)改造完成后，通過對(duì)電控系統(tǒng)技術(shù)的深入研究，并開展企業(yè)、行業(yè)、國家的EPB技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制、修訂工作，現(xiàn)有技術(shù)將會(huì)在執(zhí)行細(xì)節(jié)上進(jìn)一步細(xì)化，更具可操作性。

［1］Electrohydranlic Brake System-The First Approach to Brakeby-Wire Technology.SAE.1996.

［2］劉峰.汽車電子手剎制動(dòng)系統(tǒng)EPB控制策略設(shè)計(jì)研究［J］.時(shí)代汽車，2016（2）：53-54.

［3］劉峰.雷諾科雷傲故障快速維修與EPB手動(dòng)解鎖［J］.汽車維修，2013（11）：13-16.

［4］劉峰.汽車EPB系統(tǒng)控制原理研究［J］.專用車與零部件，2016 （2）：71-72.

［5］劉峰.汽車EPB系統(tǒng)控制策略的設(shè)計(jì)［J］.汽車零部件，2016 （5）：59-61.

［6］Picasso Parking Brake.Graham Heeps.Vehicle Dynamics International.2007.

［7］Conceptions of Actuators for an Electric Parking Brake（EPB）. Prat，Jaume Jornet，Jordi Alvarez，Jesus Callejon，Ismael Forns，Sergi.2004.

［8］Fault Detection Method For Electric Parking Brake（EPB）SystemsWithSensorlessEstimationUsing CurrentRipples. International Journal ofAutomotive Technology，2003.

［9］The Push-Button ParkingBrake.Paul Zangari.Motor Age，2008.

修改稿日期：2016-04-05

Designs on Electric Control Processes of Automotive Electric Parking Brake System

Liu Feng
（BeijingYinjian Automobile Repair Co.，Ltd，Beijing100070，China）

The author introduces the designs on the control principles and processes of automotive EPB electrical control system，includingbrake process，brake release process，ramp start process，emergencybrake process and intelligent brake process，in order toprovide a reference for the application ofthe electronic parkingbrake system.

automotive；electric parkingbrake；EPB；electric control process

U463.52+3

B

1006-3331（2016）04-0046-03

劉峰（1984-），男，碩士；工程師；主要研究方向：汽車及發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)及電控。