某純電動客車電子駐車系統(tǒng)解析

馮秀將，陳旭東，黃接銀

(1.江西凱馬百路佳客車有限公司, 南昌 330013; 2.江西省新能源客車工程技術(shù)研究中心， 南昌 330013)

我國城市交通擁堵情況日益嚴重，由此帶來城市車輛的頻繁起停，增加了駕駛員的勞動強度。而隨著車輛技術(shù)的進步，對車輛的制動性[1]及駕乘舒適性提出了新的要求。近年來，純電動車輛的發(fā)展促進了機電一體化程度的提升，讓這一需求得到滿足。本文以某純電動客車裝配的電子駐車系統(tǒng)為例[2-3]，解析其有關(guān)技術(shù)內(nèi)容。

1 電子駐車系統(tǒng)介紹

該純電客車裝配的電子駐車系統(tǒng)以傳統(tǒng)氣壓制動[4]結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，在駐車制動控制管路中增加了2個電磁閥[5](3、8)、駐車氣室壓力傳感器(11、12)和手動開關(guān)閥2。電磁閥執(zhí)行整車控制器(VCU[6])13的運算邏輯，通過電磁閥控制駐車氣室[7]10的充氣和放氣，實現(xiàn)作用于后輪的駐車儲能彈簧的解除和制動。氣路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。

氣路 電路

此系統(tǒng)通過電控可實現(xiàn)自動駐車功能(如等紅燈期間)和按鍵停車功能，并可擴展實現(xiàn)半坡起步輔助功能。通過VCU13內(nèi)寫入控制邏輯并接收電子駐車按鍵(自復位開關(guān)，下文簡稱P鍵)7、氣壓傳感器、油門、車速等信號，控制電磁閥協(xié)調(diào)工作，從而實現(xiàn)駐車的電子控制。

2 電子駐車策略解析

該系統(tǒng)的核心技術(shù)為通過VCU13寫入一定的運算邏輯，采集整車的信號，如油門開度及持續(xù)時間、車速信號、P鍵7、管路內(nèi)壓力信號等，VCU13對所有輸入的信號進行處理和判斷，按設(shè)定的邏輯執(zhí)行相應(yīng)的策略輸出，控制電磁閥的協(xié)調(diào)工作，實現(xiàn)駐車和解除駐車功能。

2.1 自動或按鍵實現(xiàn)駐車

1) 自動駐車功能。應(yīng)用的主要工況為車輛進入較長時間紅燈等待階段。車輛無需駕駛員長時間踩住制動踏板或操作駐車制動閥5，即可自動進入駐車狀態(tài)保持穩(wěn)定駐車。

自動駐車觸發(fā)條件：制動踏板被踩下且時間超過設(shè)定值(如1 s)，VCU13收到制動信號；當前車速為0 km/h或低于3 km/h；行車制動壓力開關(guān)14信號有效；駐車制動壓力開關(guān)9信號無效。當以上條件同時滿足時，系統(tǒng)默認進入自動駐車流程。

2) 按鍵進入駐車功能。以駕駛員自主操控按鍵的方式進行駐車。駕駛員按下位于儀表臺的P鍵7，VCU13接受信號并綜合判斷車輛狀態(tài)(如車速為0 km/h或低于3 km/h、無油門信號輸入等)后進入駐車控制流程。

3) 駐車控制過程。VCU13輸出信號給兩位兩通電磁閥8(下稱電磁閥8)，打開閥門排氣口排出駐車制動管道內(nèi)氣體，駐車制動壓力開關(guān)9輸出信號，儀表顯示駐車圖標P，車輛進入穩(wěn)定駐車狀態(tài)。當電磁閥8通電時間超過設(shè)定值(如1 s，此為通過制動釋放試驗確定的最少時間)或駐車氣室壓力傳感器11(此傳感器為檢測壓力值低于30 kPa時給出信號)檢測氣壓小于30 kPa，VCU13停止輸出信號，電磁閥8斷電。因駐車管路中不再有氣壓，在電磁閥8斷電后車輛仍保持駐車狀態(tài)不變。

2.2 自動或按鍵解除駐車

1) 自動解除駐車。此功能主要作用工況為紅燈結(jié)束車輛準備起步階段，駕駛員只需要踩油門，無需手動操作駐車制動閥5解除制動即進入行車狀態(tài)。觸發(fā)條件為：駐車制動壓力開關(guān)9信號有效；行車制動壓力開關(guān)14信號無效；油門信號輸入。當以上條件同時滿足時，系統(tǒng)默認進入解除駐車流程。

2) 按鍵解除駐車。駕駛員通過手動按P鍵7來解除駐車制動。當P鍵7被再次按下，VCU13結(jié)合當前車輛信息(如駐車開關(guān)信號、車速信號、油門信號、電磁閥狀態(tài)等)綜合判斷后進入解除駐車流程。

3) 駐車解除過程。VCU13輸出信號控制兩位三通電磁閥3(下稱電磁閥3)通電，閥門開啟，壓縮氣體經(jīng)單向閥4、駐車制動閥5、繼動閥6進入駐車氣室10，駐車制動壓力開關(guān)9信號輸入，儀表駐車圖標P消失，完成駐車制動解除動作。當駐車氣室壓力傳感器12(此傳感器為檢測壓力值高于550 kPa時給出信號)檢測駐車氣室10內(nèi)氣壓達到550 kPa(解除彈簧制動的最小壓力值)或電磁閥3通電超過0.6 s(此為駐車氣室10內(nèi)氣壓由0 kPa增長至駐車制動解除壓力的最小時間值，可通過試驗測得)時，VCU13停止輸出信號，電磁閥3斷電。因駐車管路中存有足夠氣壓，在電磁閥3斷電后車輛仍然保持駐車制動被解除的狀態(tài)不變。

需注意以下兩點，一是通過電磁閥3解除駐車制動前，駐車制動閥5應(yīng)處于行車狀態(tài)；二是為避免極端可能性的發(fā)生(如電磁閥在非通電狀態(tài)下意外開啟或關(guān)閉)，駕駛員離座或長時間停車時，應(yīng)手動使駐車制動閥5處于駐車狀態(tài)，保證長時間、可靠駐車。

2.3 失效保護功能

因該系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)駐車管路在行車時儲氣筒1與駐車氣室10常連通的形式，為避免因管路中壓縮空氣泄漏而引起的意外駐車抱死，另增加駐車氣室壓力監(jiān)測，即駐車氣室10因泄漏使壓力低于某值(可適當提高駐車氣室彈簧腔的解除壓力最小值，以增加安全系數(shù))時，駐車氣室壓力傳感器12輸出信號給VCU13，由VCU13輸出信號控制電磁閥3，電磁閥3通電后，來自儲氣筒1的壓縮空氣進入駐車氣室10進行補充，直至氣室壓力達到安全數(shù)值后，電磁閥3停止工作，駐車制動繼續(xù)保持被解除狀態(tài)。增加此控制邏輯可保證行車過程中駐車制動一直處于解除狀態(tài)。

另外，系統(tǒng)中增加了一個手動開關(guān)閥2，直接控制儲氣筒1與駐車制動閥5之間的管路，防止自動駐車功能因某一故障失效時車輛失去解除駐車的能力，即可通過此開關(guān)恢復由傳統(tǒng)駐車制動閥5來控制車輛的駐車或解除功能。此為冗余功能。

3 結(jié)束語

本文對某純電動客車裝配的電子駐車系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制策略進行了分析。因其只需在傳統(tǒng)氣制動結(jié)構(gòu)中增加若干電磁閥及傳感器即可實現(xiàn)，相較于集成式EPB[8]系統(tǒng)可節(jié)省成本，具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、安全性好、容易實現(xiàn)的特點，可降低城市車輛運行中因頻繁起停造成的駕駛疲勞，提高駕乘舒適性。