淺談EPB制動(dòng)鉗基礎(chǔ)知識(shí)

朱寶寅 由佳

摘 要：電子駐車英文縮寫為EPB，是指由電子控制方式實(shí)現(xiàn)停車制動(dòng)的技術(shù)，將行車過程中的臨時(shí)制動(dòng)和停車后的長時(shí)制動(dòng)功能整合在一起，由電子控制方式實(shí)現(xiàn)停車制動(dòng)的系統(tǒng)。與傳統(tǒng)手剎制動(dòng)系統(tǒng)相比具備以下優(yōu)勢(shì)：舒適方便、節(jié)約空間、可自診斷、安全可靠。本文主要從EPB制動(dòng)鉗構(gòu)成、功能及設(shè)計(jì)方面進(jìn)行講述。

關(guān)鍵詞：EPB；制動(dòng)鉗；軟件；硬件；設(shè)計(jì)

概述：美國天合汽車集團(tuán)首先開發(fā)汽車電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)，使車輛駐車控制更加的便捷與安全，同時(shí)可以與車輛上的其他電子控制系統(tǒng)相協(xié)同工作，使得汽車更加的智能化。傳統(tǒng)汽車已然不能滿足人們?nèi)粘Ｉ钚枨?，?yīng)用更多人性化、智能化、互聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)的汽車將會(huì)成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。

1 EPB制動(dòng)鉗基本構(gòu)成

EPB制動(dòng)鉗總成由電控傳動(dòng)總成和鉗體組件總成兩部分組成，其中電控傳動(dòng)總成主要是為了提供驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源、實(shí)現(xiàn)減速增扭之目的；而鉗體組件則將電機(jī)經(jīng)減速機(jī)構(gòu)傳遞過來的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，從而推動(dòng)活塞前進(jìn)夾緊制動(dòng)盤實(shí)現(xiàn)駐車制動(dòng)功能，如下圖所示：

2 EPB制動(dòng)鉗功能

2.1駐車制動(dòng)

2.1.1此功能與傳統(tǒng)手剎類似：手動(dòng)模式時(shí)，拉起駐車按鈕完成駐車，按下按鈕駐車解除；自動(dòng)控制模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后，通過整車CAN與該系統(tǒng)電控單元聯(lián)合控制電機(jī)，對(duì)左右后制動(dòng)鉗實(shí)施制動(dòng)。

2.1.2駐車制動(dòng)釋放條件：點(diǎn)火開關(guān)打開并且施加制動(dòng)力（約10bar），不同廠商標(biāo)定策略略有不同。

2.2動(dòng)態(tài)緊急制動(dòng)

如果制動(dòng)踏板功能發(fā)生故障或制動(dòng)管路異常，可通過動(dòng)態(tài)緊急制動(dòng)功能強(qiáng)力制動(dòng)住車輛。電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)作為緊急制動(dòng)時(shí)，具備防抱死功能，較傳統(tǒng)手剎更具安全性。

2.3輔助起步

2.3.1先決條件：駕駛員側(cè)車門關(guān)閉； 系好安全帶；發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.3.2所需參數(shù)：傾斜角度；發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩；加速踏板位置；離合器踏板位置；行車方向。

2.3.3釋放制動(dòng)：前進(jìn)力矩大于阻礙力矩。

2.3.4當(dāng)啟動(dòng)電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，動(dòng)態(tài)起步輔助可以使車輛即使在坡道上起步時(shí)也不會(huì)震動(dòng)或溜車。

2.4間隙自調(diào)整

盤片間隙調(diào)整一般在車輛靜止時(shí)周期進(jìn)行。當(dāng)行駛距離每超過1000Km，而且電子駐車制動(dòng)沒有被應(yīng)用時(shí)，間隙調(diào)整自動(dòng)進(jìn)行。

3 EPB制動(dòng)鉗設(shè)計(jì)內(nèi)容

3.1運(yùn)算系統(tǒng)設(shè)計(jì)（硬件/軟件）包括數(shù)據(jù)采集、讀取，容錯(cuò)控制，控制策略識(shí)別，電路、軟件設(shè)計(jì)。

3.1.1.1 EPB系統(tǒng)中涉及到的傳感器有：車輪速度傳感器、踏板行程傳感器、駐車坡度傳感器等。

3.1.1.2線控系統(tǒng)必須具有容錯(cuò)能力使之不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的失效。容錯(cuò)控制技術(shù)方法包括硬件冗余方法、解析冗余方法。

3.1.1.3總線技術(shù)：CAN總線網(wǎng)絡(luò)用于各電控單元之間的信息交換、車載故障診斷等。

3.2控制策略設(shè)計(jì)

①常規(guī)駐車制動(dòng)控制策略

②輔助應(yīng)急制動(dòng)控制策略

③智能自動(dòng)駐車控制策略

④智能自動(dòng)解鎖控制策略

對(duì)于各種不同的狀況，電子控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的控制策略程序來控制駐車系統(tǒng)的工作，從而達(dá)到電子手剎系統(tǒng)所需求的功能

3.3網(wǎng)絡(luò)和硬件設(shè)計(jì)

3.3.1網(wǎng)絡(luò)硬件根據(jù)CAN（控制器局域網(wǎng)協(xié)議）將EPB控制節(jié)點(diǎn)與ECU節(jié)點(diǎn)進(jìn)行布線設(shè)計(jì)。

3.3.2CAN網(wǎng)絡(luò)上的采集節(jié)點(diǎn)ECU采集車速脈沖、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速脈沖、離合器輸入、行車制動(dòng)踏板等輸入信號(hào)，并計(jì)算車速及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等，將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，發(fā)送到CAN網(wǎng)絡(luò)。

3.4硬件電路設(shè)計(jì)

3.4.1各傳感器節(jié)點(diǎn)電路設(shè)計(jì)、電源電路設(shè)計(jì)、復(fù)位電路設(shè)計(jì)、CAN總線接口電路設(shè)計(jì)、A/D轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)等。

3.4.2硬件電路以模塊化的方式進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)，避免各采集電路之間相互干擾，可提高整體抗干擾能力和系統(tǒng)可維修性，易于日后系統(tǒng)功能擴(kuò)展，利于更好的與ESP系統(tǒng)兼容。

3.5軟件程序設(shè)計(jì)

3.5.1過程可以通過兩種途徑實(shí)現(xiàn)：手工編程和仿真測試。

3.5.2軟件程序主要包括兩大部分：系統(tǒng)主程序和CAN通訊程序；編程工具：C語言、MATLAB軟件等。

3.6制動(dòng)鉗設(shè)計(jì)

矩形槽設(shè)計(jì)是制動(dòng)鉗的核心技術(shù)，矩形槽的尺寸大小、倒角設(shè)計(jì)以及矩形圈與活塞過盈量大小決定了制動(dòng)鉗活塞回位量的大小、需液量大小、拖滯力大小及密封效果和使用壽命。矩形槽的加工均為制動(dòng)鉗生產(chǎn)商設(shè)計(jì)的成型刀具，無法在直接刀具制作企業(yè)購買。

3.7執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般有3種類型：

①行星齒輪式執(zhí)行器，基本結(jié)構(gòu)：大齒輪、行星輪、太陽輪；優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡單、重量輕；缺點(diǎn)：中心軸磨損較大、系統(tǒng)在駐車時(shí)存在輕微的齒輪嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)聲音。

②少齒差斜盤式執(zhí)行器，基本結(jié)構(gòu)：大齒輪、斜盤、輸出齒輪；優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)比較大、結(jié)構(gòu)簡單；缺點(diǎn)：系統(tǒng)受力不均勻、振動(dòng)大、存在嘎嘎異響、齒面接觸面積小、齒輪易磨損。

③蝸輪蝸桿式執(zhí)行器，基本結(jié)構(gòu)：蝸輪、滾珠絲杠；優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)比大、傳動(dòng)效率高傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲??；缺點(diǎn)：系統(tǒng)復(fù)雜、成本高。

在確保減速機(jī)構(gòu)與推動(dòng)機(jī)構(gòu)可靠性、噪聲控制前提下，綜合考慮與制動(dòng)鉗的匹配是設(shè)計(jì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制的關(guān)鍵。

3.8試驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施

試驗(yàn)是制動(dòng)鉗研發(fā)過程中的重要工具，也是生產(chǎn)和質(zhì)量問題分析的關(guān)鍵驗(yàn)證手段，在制動(dòng)鉗開發(fā)過程中需要對(duì)制動(dòng)鉗樣件進(jìn)行大量的試驗(yàn)驗(yàn)證。EPB制動(dòng)鉗試驗(yàn)設(shè)計(jì)主要參考虛擬環(huán)境策略觸發(fā)、模擬硬件/軟件的功能和性能試驗(yàn)。

4結(jié)束語

電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)是車輛系統(tǒng)應(yīng)用中人性化、智能化的又一體現(xiàn)， EPB系統(tǒng)正在汽車行業(yè)逐步推廣和應(yīng)用。自動(dòng)化、智能化、新能源、無人駕駛等技術(shù)創(chuàng)新已然成為眾多車企產(chǎn)品的賣點(diǎn)，汽車是人們“移動(dòng)的家”，為更好的滿足人性化需求，需要諸如EPB、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)去填充我們的“家”。