車輛電子駐車系統(tǒng)原理及狀態(tài)檢測(cè)

李然捷

摘要：電子駐車系統(tǒng)是新型汽車廣泛使用的輔助安全系統(tǒng)，近年來(lái)在國(guó)際汽車行業(yè)的技術(shù)開發(fā)領(lǐng)域備受關(guān)注，通過(guò)對(duì)電子駐車技術(shù)的分析，說(shuō)明了其基本的工作原理，同時(shí)對(duì)電子駐車的技術(shù)檢測(cè)過(guò)程與重點(diǎn)內(nèi)容作了相關(guān)介紹，并說(shuō)明了電子駐車系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：電子駐車；原理；狀態(tài)監(jiān)測(cè)

中圖分類號(hào)：U472文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.05.004

汽車是現(xiàn)代化社會(huì)廣泛使用的交通工具，但由于車輛過(guò)多而導(dǎo)致的交通事故也頻繁出現(xiàn)。汽車制動(dòng)系統(tǒng)是行車安全的首要保證，在交通事故的統(tǒng)計(jì)中有近一半的事故是由于制動(dòng)系統(tǒng)故障或制動(dòng)性能不良導(dǎo)致的。相對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)械式駐車結(jié)構(gòu)，近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的車輛電子駐車系統(tǒng)具有新的技術(shù)特征，電子駐車系統(tǒng)與ABS防抱死系統(tǒng)以及ESP車身穩(wěn)定系統(tǒng)并列成為了新時(shí)代汽車的主要電子控制系統(tǒng)。作為新的汽車制動(dòng)系統(tǒng)，其在技術(shù)原理和機(jī)械結(jié)構(gòu)上都比傳統(tǒng)駐車形式有明顯的優(yōu)勢(shì)。

1電子駐車技術(shù)及原理介紹

1.1電子駐車技術(shù)現(xiàn)狀

車輛的電子駐車系統(tǒng)的英文縮寫為EPB，此系統(tǒng)能夠在汽車運(yùn)行的過(guò)程中始終保持工作狀態(tài)，只要汽車處于運(yùn)動(dòng)或給油門的狀態(tài)，電子駐車系統(tǒng)的制動(dòng)功能會(huì)立即關(guān)閉。當(dāng)剎車踏板踩下或汽車速度下降至停車狀態(tài)時(shí)，電子駐車系統(tǒng)的駐車功能會(huì)啟動(dòng)，同時(shí)，電子駐車系統(tǒng)還能在緊急制動(dòng)的過(guò)程中為車輛的制動(dòng)能力提供有利的輔助作用。

電子駐車技術(shù)是20世紀(jì)初由美國(guó)天合集團(tuán)研制開發(fā)成功的，并同期在美國(guó)市場(chǎng)投入使用。配備有電子駐車技術(shù)的車型于2006年投入到中國(guó)市場(chǎng)的汽車行業(yè)使用，由于其技術(shù)優(yōu)勢(shì)獲得了國(guó)內(nèi)汽車企業(yè)及使用者的廣泛認(rèn)可。同時(shí)，采用后制動(dòng)鉗一體化的電子駐車系統(tǒng)一直是天合公司的獨(dú)有技術(shù)，隨后博世公司和西門子公司也都先后研發(fā)了具有各自特點(diǎn)的電子駐車技術(shù)。現(xiàn)階段我國(guó)的國(guó)產(chǎn)品牌所使用的電子駐車系統(tǒng)也多是選用天合、博世和西門子等知名公司的技術(shù)產(chǎn)品，我國(guó)自主研發(fā)的電子駐車技術(shù)還并不成熟。由于在汽車上安裝電子駐車系統(tǒng)對(duì)車輛的工藝要求很高，因此該技術(shù)的國(guó)內(nèi)普及存在著很大的難度，部分汽車企業(yè)的技術(shù)能力和汽車加工工藝都達(dá)不到所需要求。我國(guó)電子駐車技術(shù)在追趕發(fā)達(dá)國(guó)家技術(shù)水平的同時(shí)，更應(yīng)在制動(dòng)器熱彈性失穩(wěn)、制動(dòng)器的疲勞點(diǎn)蝕、制動(dòng)盤的工作表面產(chǎn)生熱點(diǎn)的機(jī)理以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的相關(guān)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化等幾個(gè)方面重點(diǎn)進(jìn)行。

1.2電子駐車原理介紹

傳統(tǒng)的制動(dòng)器結(jié)構(gòu)主要通過(guò)踩下剎車踏板或拉緊手剎使鋼索機(jī)構(gòu)拉緊而實(shí)現(xiàn)車輛制動(dòng)的功能，由于傳統(tǒng)的制動(dòng)器在長(zhǎng)期使用后可能出現(xiàn)拉緊結(jié)構(gòu)部件永久形變和疲勞破壞，使制動(dòng)能力受到不良影響。而電子駐車系統(tǒng)能夠在一定程度上避免或減緩這一情況的發(fā)生。目前市場(chǎng)上應(yīng)用的電子駐車系統(tǒng)主要分為兩類，即電子拉鎖制動(dòng)系統(tǒng)和馬達(dá)集成式駐車系統(tǒng)。電子拉索制動(dòng)系統(tǒng)主要是在傳統(tǒng)的制動(dòng)結(jié)構(gòu)上增加電機(jī)以替代手剎結(jié)構(gòu)，以電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向控制鋼鎖的拉緊與放松，除電機(jī)結(jié)構(gòu)外，其他的機(jī)械結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的駐車結(jié)構(gòu)一致。馬達(dá)集成式駐車系統(tǒng)是有別于傳統(tǒng)的駐車系統(tǒng)的全新系統(tǒng)，它將電機(jī)直接與制動(dòng)卡鉗相集成，不僅節(jié)省了制動(dòng)系統(tǒng)的安裝空間，還減輕了制動(dòng)系統(tǒng)的重量，同時(shí)也避免了傳統(tǒng)拉索結(jié)構(gòu)的形變失效。馬達(dá)集成式電子駐車系統(tǒng)的制動(dòng)方式主要分兩大類，即以液壓為制動(dòng)力的制動(dòng)方式和以電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)為制動(dòng)力的制動(dòng)方式。當(dāng)車輛需要制動(dòng)時(shí)，集成式駐車系統(tǒng)會(huì)控制制動(dòng)器電機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)或液壓系統(tǒng)開始工作，通過(guò)絲桿螺母轉(zhuǎn)動(dòng)或液壓力使制動(dòng)活塞內(nèi)產(chǎn)生足夠壓力，以達(dá)到所需的車輛制動(dòng)效果。集成式駐車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包含了直流電機(jī)（或液壓系統(tǒng)）、減速機(jī)構(gòu)、絲杠螺母機(jī)構(gòu)以及盤式制動(dòng)器四大部分。本文后續(xù)所介紹的電子駐車技術(shù)也以馬達(dá)集成式駐車為主[1]。

馬達(dá)集成式駐車系統(tǒng)主要包括：運(yùn)算處理單元、自動(dòng)開關(guān)結(jié)構(gòu)、電機(jī)動(dòng)力單元、傳動(dòng)單元、檢測(cè)單元、制動(dòng)力實(shí)施單元等幾大部分，如2圖所示。當(dāng)踩下剎車踏板或抬起剎車踏板，運(yùn)算處理單元會(huì)分析車輛狀態(tài)同時(shí)控制開啟或關(guān)閉駐車系統(tǒng)，此時(shí)可通過(guò)控制電機(jī)及傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的狀態(tài)控制制動(dòng)系統(tǒng)是否啟動(dòng)，從而達(dá)到車輛自動(dòng)駐車和自動(dòng)釋放的工作要求。

電子駐車系統(tǒng)實(shí)施駐車功能分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種模式。靜態(tài)模式就是讓車在允許的車速之下正常行駛，此時(shí)的ABS系統(tǒng)和ESP系統(tǒng)都處于正常的工作狀態(tài)，這時(shí)當(dāng)需要電子駐車系統(tǒng)工作并實(shí)施制動(dòng)功能時(shí)，駐車系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)控制汽車的后輪進(jìn)行制動(dòng)，直至達(dá)到制動(dòng)要求為止。當(dāng)車輛超過(guò)正常行駛速度進(jìn)行剎車或緊急剎車時(shí)，電子駐車系統(tǒng)將啟動(dòng)動(dòng)態(tài)制動(dòng)模式，系統(tǒng)會(huì)通過(guò)液壓助力對(duì)車輛的四個(gè)車輪同時(shí)進(jìn)行剎車工作，并配合ABS防抱死系統(tǒng)和ESP穩(wěn)定程序同時(shí)對(duì)行車安全進(jìn)行保護(hù)。電子駐車系統(tǒng)的功能實(shí)施有兩套方案，即上文所介紹的液壓制動(dòng)和電機(jī)制動(dòng)。通常情況下動(dòng)態(tài)模式制動(dòng)只需要液壓功能對(duì)四輪同時(shí)實(shí)施抱死作業(yè)，但若出現(xiàn)車輛的液壓系統(tǒng)失效，電子駐車系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)電機(jī)和絲桿螺母結(jié)構(gòu)替代液壓制動(dòng)，從而對(duì)制動(dòng)功能實(shí)現(xiàn)雙重保障[1][2]。

2電子駐車系統(tǒng)的狀態(tài)檢測(cè)

2.1電子駐車狀態(tài)檢測(cè)的原理

電子駐車系統(tǒng)的狀態(tài)檢測(cè)是指在車輛運(yùn)行或制動(dòng)的狀態(tài)下，通過(guò)傳感器或其他檢測(cè)原件測(cè)量并收集車輛關(guān)鍵部件的狀態(tài)信息，通過(guò)中央處理單元對(duì)收集到的信息進(jìn)行分析，并與以往的故障信息進(jìn)行比對(duì)，從而判斷行車系統(tǒng)的各個(gè)零部件是否處于正常的工作狀態(tài)，并分析某一部件是否具有產(chǎn)生故障的可能性。

由于我國(guó)電子駐車技術(shù)研究起步較晚，因此這方面的研究還處于起步階段，現(xiàn)階段電子駐車系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)的核心科技大多由美國(guó)、英國(guó)和日本所掌握。由于狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)能夠?qū)π熊嚑顟B(tài)做實(shí)時(shí)的監(jiān)控，能夠較大程度的預(yù)防和避免嚴(yán)重事故的發(fā)生，因此研究電子駐車系統(tǒng)的狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)具有十分重要的意義?，F(xiàn)階段應(yīng)用的且較為常規(guī)的檢測(cè)方法包括：制動(dòng)能力檢測(cè)、振動(dòng)程度檢測(cè)、溫度檢測(cè)、噪聲檢測(cè)、油況分析以及無(wú)損探傷技術(shù)等。駐車系統(tǒng)常見問(wèn)題及故障原因如下表所示。由于電子駐車系統(tǒng)的工作原理復(fù)雜，檢測(cè)過(guò)程中所需要獲取的狀態(tài)參數(shù)很多，現(xiàn)有的檢測(cè)系統(tǒng)通常只針對(duì)某一狀態(tài)進(jìn)行獨(dú)立檢測(cè)，不能實(shí)現(xiàn)信息之間的融合分析，導(dǎo)致檢測(cè)系統(tǒng)功能存在一定的不足[3]。

2.2電子駐車狀態(tài)檢測(cè)的側(cè)重點(diǎn)

狀態(tài)檢測(cè)主要針對(duì)于制動(dòng)壓力、車橋狀態(tài)、中控和方向狀態(tài)等幾方面進(jìn)行，電子駐車系統(tǒng)在車輛需要制動(dòng)時(shí)通過(guò)電信號(hào)控制制動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行制動(dòng)。狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)在此期間檢測(cè)電子制動(dòng)系統(tǒng)是否啟動(dòng)、車輛是否處于制動(dòng)狀態(tài)或解除制動(dòng)狀態(tài)，壓力傳感器測(cè)得的制動(dòng)壓力是否正常，車身狀態(tài)及各支撐部件是否正常，矢量變頻器是否正常，并將測(cè)得的數(shù)據(jù)通過(guò)控制平臺(tái)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)上傳至中央處理器，對(duì)電子駐車的狀態(tài)進(jìn)行分析，并對(duì)可能發(fā)生的故障進(jìn)行預(yù)判[4]。

3電子駐車的發(fā)展趨勢(shì)

電子駐車系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)不僅減少了人工操作的步驟，還在緊急制動(dòng)、坡道起步、自動(dòng)駐車等很多方面具備獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。這一技術(shù)在我國(guó)目前還缺乏先進(jìn)的自主技術(shù)支持，加大對(duì)電子駐車技術(shù)的研發(fā)仍是我國(guó)汽車企業(yè)未來(lái)技術(shù)研究的重點(diǎn)內(nèi)容，除實(shí)現(xiàn)電子駐車功能外，電子駐車過(guò)程中的狀態(tài)檢測(cè)才是電子駐車技術(shù)未來(lái)的核心發(fā)展內(nèi)容。事實(shí)證明，良好的狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠大幅降低汽車故障率和汽車傷亡率，是未來(lái)汽車發(fā)展最有價(jià)值的輔助系統(tǒng)之一。電子駐車系統(tǒng)除了需要對(duì)駐車壓力和相對(duì)速度進(jìn)行檢測(cè)外，剎車溫度、剎車片的穩(wěn)定性等越來(lái)越多的因素也必須被考慮到電子駐車系統(tǒng)中來(lái)，因此電子駐車檢測(cè)系統(tǒng)必須在復(fù)雜的數(shù)據(jù)面前具備高度的準(zhǔn)確性，才能為安全行車保駕護(hù)航。

參考文獻(xiàn)：

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