一種關(guān)于取消泊車鎖止機(jī)構(gòu)的控制方法

楊慧勇

摘要：自動變速器泊車鎖止機(jī)構(gòu)是在變速器掛入P檔后通過一個將變速器輸出軸部分進(jìn)行機(jī)械鎖止來達(dá)到固定車輛目的特殊齒輪，其功能就是停車后的剎車，防止車輛發(fā)生移動。這是一個非常有用的結(jié)構(gòu)，但隨著新能源汽車的普及，其變速器采用了結(jié)構(gòu)簡單的單級主減，大多數(shù)車企為了降本將泊車鎖止機(jī)構(gòu)取消。本文提出一種新型駐車冗余控制方法，使得在取消泊車鎖止結(jié)構(gòu)的同時，滿足法規(guī)要求，得到客戶認(rèn)可。

關(guān)鍵詞：泊車鎖止機(jī)構(gòu);駐車冗余;電子駐車制動系統(tǒng)（EPB）

中圖分類號：TP2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2021）07-0209-02

0 ?引言

在新能源汽車已成為當(dāng)今主流車型之一的今天，為了實(shí)現(xiàn)整車成本最優(yōu)化的目的，取消泊車鎖止機(jī)構(gòu)已經(jīng)成為了未來各大主機(jī)廠的主要選擇之一。但由于取消泊車鎖止機(jī)構(gòu)的同時，需要滿足相關(guān)法規(guī)要求，因此如何應(yīng)對取消泊車鎖止機(jī)構(gòu)后帶來的相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)，尤其為了保證坡道上的駐車性能，當(dāng)電子卡鉗線路損壞或者電子駐車制動系統(tǒng)（EPB）開關(guān)失效時，泊車鎖止機(jī)構(gòu)可以輔助完成駐車性能。一旦取消泊車鎖止結(jié)構(gòu)，需要實(shí)現(xiàn)駐車冗余。本文通過提出一種駐車冗余控制方法，使得在取消泊車鎖止結(jié)構(gòu)的同時，滿足法規(guī)要求，得到客戶認(rèn)可。

1 ?傳統(tǒng)泊車鎖止結(jié)構(gòu)的方案

傳統(tǒng)的泊車鎖止機(jī)構(gòu)方案，為了實(shí)現(xiàn)駐車的目的，通常通過以下兩種方式：

①通過電子駐車制動系統(tǒng)去進(jìn)行駐車，有以下三種方式：1）通過拉起電子駐車制動系統(tǒng)（EPB）開關(guān)，進(jìn)行手動駐車;2）通過下電熄火，電子駐車制動系統(tǒng)自動夾緊，進(jìn)行自動駐車;3）通過掛入P檔，電子駐車制動系統(tǒng)（EPB）與自動變速器P檔的聯(lián)動實(shí)現(xiàn)P-Lock，即當(dāng)變速器掛入P檔后，EPB控制單元在收到自動變速器控制單元（TCU）發(fā)出的P檔信號后立即發(fā)出夾緊卡鉗的命令來鎖止車輛。

②通過將開關(guān)切到P檔，利用泊車鎖止結(jié)構(gòu)去鎖住變速箱。

通過以上兩種方式同時進(jìn)行，可以保證車輛在坡道上的駐車性能，當(dāng)電子卡鉗線路損壞或者EPB開關(guān)失效時，泊車鎖止機(jī)構(gòu)可以輔助完成駐車性能。

一旦取消泊車鎖止機(jī)構(gòu)，只靠電子駐車制動系統(tǒng)（EPB）實(shí)現(xiàn)在駐車功能，車輛沒有駐車冗余，可能存在以下潛在的失效風(fēng)險(xiǎn)：1）隨機(jī)的駐車控制器失效故障，可能原因包括接插件失效、接插件漏水等等;2）駐車執(zhí)行器故障等，可能原因包括電機(jī)卡鉗線路損壞、泊車鎖止結(jié)構(gòu)故障;3）整車電源故障，可能原因包括蓄電池失效、電池壽命問題等等。

2 ?新型駐車冗余控制方案

為了解決取消傳統(tǒng)泊車鎖止結(jié)構(gòu)帶來的失效風(fēng)險(xiǎn)，滿足法規(guī)和整車功能安全等級的需要，本新型駐車冗余控制方案創(chuàng)造性地依靠整車原有的車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP和智能電動助力器iBooster各自控制左右一側(cè)電子卡鉗電機(jī)，在電子卡鉗單邊失效的情況下，另一邊電子卡鉗仍然可以正常工作，并滿足法規(guī)要求的駐車要求，提高整車功能安全等級，達(dá)到雙控制器冗余駐車的目的。

2.1 工作原理

ESP和iBooster各自控制一路卡鉗電機(jī)，保證電機(jī)卡鉗在單邊失效的情況下，仍可以8%的坡上保證駐車性能，滿足法規(guī)的要求。ESP控制左側(cè)卡鉗狀態(tài)，iBooster控制右側(cè)卡鉗狀態(tài)。

①整車需求：

當(dāng)ESP或iBooster中的卡鉗模塊有單邊失效的情況發(fā)生，仍能保證車輛在8%的坡道上實(shí)現(xiàn)滿載的駐車要求。

②駐車系統(tǒng)需求：

1）駐車系統(tǒng)被分割為兩個獨(dú)立的控制單元，一個為EPB的主控單元，一個為EPB的從控單元，從而實(shí)現(xiàn)駐車冗余的要求。ESP為EPB的主控單元，iBooster為EPB的從控單元，EPB卡鉗的整體狀態(tài)以主控單元的狀態(tài)為主。

2）兩套駐車系統(tǒng)之間進(jìn)行相互校驗(yàn)。

3）駐車系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)是為了滿足全功能以及降級狀態(tài)的駐車請求。

③駐車系統(tǒng)控制需求：

每路駐車系統(tǒng)只能控制單邊卡鉗。（圖1）

2.2 駐車冗余方案

此車冗余方案需要以下零部件冗余：

①冗余的電源，整車需要有兩套低電壓（12V）供電系統(tǒng)。ESP連接一路供電電源，iBooster連接一路供電電源。ESP的供電電源為蓄電池，iBooster的電源不可和ESP公用同一電源，可以用DCDC轉(zhuǎn)換器為供電電源（將動力電池組高壓電轉(zhuǎn)換為恒定12V低電壓）。

②冗余的輪速傳感器，整車需要有兩套獨(dú)立的輪速傳感器。ESP連接一套輪速傳感器（左前，右前，左后，右后共4根），iBooster連接一套輪速傳感器（左前，右前，左后，右后共4根）。輪速傳感器的冗余方式有兩種：一種是兩套獨(dú)立的輪速傳感器，另外一種是雙芯片的輪速傳感器。

③冗余EPB開關(guān)，整車需要有兩種EPB開關(guān)的信號方式。一種是硬線連接方式，一種是CAN總線信號傳輸方式。ESP硬線連接EPB開關(guān)，iBooster通過CAN總線接收開關(guān)的狀態(tài)信號。

④冗余的卡鉗模塊，整車需要兩個單獨(dú)的控制器，兩個控制器里各自包含一個卡鉗模塊，并分別各控制一路卡鉗。ESP軟件中包含一路卡鉗控制，iBooster軟件包含一路卡鉗控制，兩路卡鉗控制以ESP軟件中的駐車控制為主，iBooster軟件中的駐車控制為從，并執(zhí)行主從控制。

⑤冗余的CAN網(wǎng)絡(luò)，ESP與iBooster之間需要兩路CAN網(wǎng)絡(luò)。一路是公共CAN，另一路為私有CAN。ESP和iBooster之間既有公共CAN的信號交互，又有私有CAN 的信號交互，兩路CAN總線信號之間進(jìn)行相互校驗(yàn)。（圖2）

2.3 冗余駐車狀態(tài)機(jī)

冗余駐車分為以下四種狀態(tài)機(jī)：

①駐車系統(tǒng)正常，無卡鉗單邊失效的情況。從卡鉗會參考主卡鉗的狀態(tài)請求及狀態(tài)信號，EPB的開關(guān)請求取決于主卡鉗的請求。

②駐車系統(tǒng)非正常，卡鉗單邊失效，且為主執(zhí)行機(jī)構(gòu)單邊失效。EPB主卡鉗狀態(tài)降級，EPB的開關(guān)請求取決于主卡鉗的請求，EPB從卡鉗由EPB主卡鉗請求控制。

③駐車系統(tǒng)非正常，卡鉗單邊失效，且為主卡鉗控制系統(tǒng)失效。EPB主卡鉗狀態(tài)降級，EPB從卡鉗備份使能，EPB從卡鉗由EPB從卡鉗請求控制。

④駐車系統(tǒng)非正常，卡鉗單邊失效，且為從執(zhí)行機(jī)構(gòu)單邊失效。EPB從卡鉗狀態(tài)降級，EPB的開關(guān)請求取決于主卡鉗的請求，EPB從卡鉗由EPB主卡鉗求控制。

2.4 冗余駐車實(shí)施效果

當(dāng)卡鉗單邊失效時，失效模式為右側(cè)卡鉗線路故障，EPB仍可完成整車的駐車請求，通過左側(cè)卡鉗執(zhí)行駐車動作，保證車輛的駐車性能。

3 ?方案對比分析

為保證坡道上的駐車性能，當(dāng)電子卡鉗線路損壞或者EPB開關(guān)失效時，泊車鎖止機(jī)構(gòu)可以輔助完成駐車性能。一旦取消泊車鎖止結(jié)構(gòu)，需要實(shí)現(xiàn)駐車冗余。某主機(jī)廠純電動車型使用本方案后，在右側(cè)卡鉗線路故障時，EPB仍可通過ESC控制左側(cè)卡鉗工作保證車輛在8%的坡道上穩(wěn)定駐車，這樣安全取消了傳統(tǒng)的泊車鎖止機(jī)構(gòu)，單車成本降低，在市場上更有優(yōu)勢。

4 ?結(jié)論

①通過以上方案對比可知，傳統(tǒng)的泊車鎖止結(jié)構(gòu)的方案通過泊車鎖止結(jié)構(gòu)和電子手剎配合實(shí)現(xiàn)駐車性能，當(dāng)電子卡鉗線路損壞或者EPB開關(guān)失效時，泊車鎖止機(jī)構(gòu)可以輔助完成駐車性能。但是此方案存在成本高的問題，并且在控制方面的優(yōu)勢較弱。②而本論文提到的新型駐車冗余控制方案，通過兩個控制器的協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)了取消泊車鎖止結(jié)構(gòu)的目的，保證單邊卡鉗失效的情況下，另一邊卡鉗工作保證車輛在8%的坡道上保證車輛靜止。此方案大大降低了整車的成本壓力，并且在控制方面有較大的優(yōu)勢，可以充分考慮多種失效模式及應(yīng)對措施，大大提高了整車的功能安全，適應(yīng)智能駕駛的相關(guān)要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱鳳飛.汽車變速器P檔鎖止機(jī)構(gòu)自動扭矩測量[J].裝備機(jī)械，2013（04）：51-55.

[2]徐志峰，孫江輝，張兆龍.駐車系統(tǒng)電子電器架構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].汽車實(shí)用技術(shù)，2020（07）：80-83.

[3]陳志成.電控助力制動與ESC系統(tǒng)協(xié)調(diào)失效補(bǔ)償控制研究[D].吉林：吉林大學(xué)，2019：5-6.

[4]陳超.基于iBooster和ESC的純電動車制動能量回收控制研究[D].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，2020：10.