面向重型卡車的電子駐車系統(tǒng)關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)

趙 陽，王衛(wèi)翼

（北京福田戴姆勒汽車有限公司，北京 101400）

1 前言

電子駐車系統(tǒng)(Electronic Parking Brake，EPB) 屬于車輛制動系統(tǒng)的一種，尤其作為重型卡車的核心系統(tǒng)，其功能和性能直接影響車輛的安全性。與傳統(tǒng)機械手剎相比，電子駐車系統(tǒng)（以下簡稱EPB）是通過電子控制方式實現(xiàn)駐車制動及駐車制動與行車制動相結(jié)合的電子控制系統(tǒng)，即EPB將傳統(tǒng)的機械式手剎變成了電子控制手剎，它用電子元件取代部分機械元件，融合行車制動、駐車制動等功能，使得車輛駕駛更加智能化[1]。隨著行業(yè)技術(shù)進步，國內(nèi)重型卡車正在向智能化發(fā)展，制動系統(tǒng)也隨之向電子化方向發(fā)展。EPB以其智能性、舒適性等優(yōu)勢逐步替代傳統(tǒng)的機械駐車系統(tǒng)[2]。本文將從EPB系統(tǒng)介紹、EPB系統(tǒng)功能、系統(tǒng)氣路原理和系統(tǒng)電路原理等方面，對重型卡車的EPB系統(tǒng)關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)進行闡述。

2 EPB系統(tǒng)介紹

電子駐車控制方式如圖1所示。EPB系統(tǒng)取消了機械駐車手閥，駕駛員通過操作電子駐車開關(guān)就可以輕松實現(xiàn)駐車制動控制。

圖1 電子駐車控制方式

1）EPB使駐車制動控制更具智能性，即使車輛停車后駕駛員沒有進行駐車操作，EPB也能夠自動完成駐車。在車輛起步時，無需手動釋放手剎，EPB就會自動解除駐車制動。

2）電子駐車開關(guān)信號輸入到EPB模塊，EPB計算出目標(biāo)輸出氣壓，然后通過對進氣電磁閥和排氣電磁閥控制，使繼動閥輸出壓力達到目標(biāo)值[3]。

3）EPB模塊需要接收來自整車的鑰匙開關(guān)、車速、油門踏板位置、變速器擋位等信號，用于實現(xiàn)自動駐車、自動釋放等功能。

3 EPB系統(tǒng)功能

3.1 基本控制功能

通過操作電子駐車開關(guān)（圖2），EPB系統(tǒng)可實現(xiàn)以下基本控制功能。

圖2 電子駐車開關(guān)

1）手動駐車：在鑰匙開關(guān)接通條件下，將電子駐車開關(guān)向外拉到極限位置，主車斷氣制動和掛車同時實施制動，駐車完成后，開關(guān)上的指示燈點亮。

2）釋放手剎：在鑰匙開關(guān)接通條件下，踩下制動踏板，內(nèi)推電子駐車開關(guān)，駐車制動解除。制動解除后，開關(guān)上的指示燈熄滅。

3）線控輸出：外拉電子駐車開關(guān)，但不到極限位置，實施部分制動，制動力大小和開關(guān)外拉行程成正比。線控輸出一般僅作為應(yīng)急制動（腳剎失效時）使用。車速低于30km/h時，開關(guān)釋放后，制動自動解除；車速高于30km/h時，需手動釋放。

4）掛車制動：點按掛車獨立制動開關(guān)，激活掛車獨立制動功能（指示燈點亮），然后再操作電子駐車開關(guān)（不到極限位置），僅對掛車實施制動，制動力大小和開關(guān)外拉行程成正比。該模式主要用于行車中對掛車實施制動。

3.2 特殊功能

本文介紹的EPB系統(tǒng)，除了上述基本駐車功能外，還提供以下特殊功能。

1）自動駐車：車輛熄火且車速為0時，EPB會自動駐車。

2）駐車制動自動釋放：當(dāng)通過啟動發(fā)動機、掛擋、松離合、踩油門等信號判定車輛正在起步且發(fā)動機輸出扭矩達到一定值時，EPB系統(tǒng)自動解除駐車制動。當(dāng)EPB內(nèi)置坡度傳感器檢測到車輛逆坡起步時，會自動提高扭矩釋放點，有效防止車輛起步溜車。

3）低壓強制釋放：氣壓低于4bar時，手動不能解除駐車制動，如果需要強制釋放駐車制動，則需要踩住腳剎的同時按下電子駐車開關(guān)并保持5s以上。

4）拖車模式：車輛ON擋上電、氣壓正常且未駐車的情況下，內(nèi)推EPB開關(guān)并保持不動，然后斷開鑰匙開關(guān)，超過5s后再松開EPB開關(guān)，車輛保持未駐車狀態(tài)，拖車模式激活。

5）駐車力度檢測：連續(xù)兩次EPB開關(guān)上拉到底，第1次上拉到底松開，第2次上拉到底后保持5s以上，激活駐車力度檢測模式，該模式下只對主車實施制動。松開EPB開關(guān)后，退出駐車力度檢測功能，保持主、掛車全制動。

4 EPB系統(tǒng)氣路原理

EPB系統(tǒng)與ABS（防抱死制動系統(tǒng)）及EBS（電子制動系統(tǒng)）均能兼容。4×2牽引車EPB系統(tǒng)氣路如圖3所示。用于駐車控制的電子駐車閥通過1、21、23這3個接口分別與整車氣源、主車彈簧制動氣室、掛車制動閥43口相連接。

圖3 4×2牽引車EPB系統(tǒng)氣路

電子駐車閥結(jié)構(gòu)如圖4所示，它集成了EPB模塊、繼動閥、進氣電磁閥、排氣電磁閥、掛車檢測電磁閥、掛車獨立制動電磁閥、氣壓傳感器等部件。

圖4 電子駐車閥結(jié)構(gòu)

4.1 駐車控制狀態(tài)

駐車控制狀態(tài)氣路如圖5所示。排氣電磁閥通電打開，進氣電磁閥保持?jǐn)嚯婈P(guān)閉狀態(tài)，掛車檢測電磁閥和掛車獨立電磁閥處于斷電狀態(tài)。繼動閥控制端口壓縮空氣通過排氣電磁閥，最終由排氣口排入大氣。控制端口壓力完全釋放后，繼動閥動作，輸出端口不再與氣源接口相通，而是變?yōu)榕c排氣口相通。繼動閥的動作后，產(chǎn)生兩個結(jié)果：一是掛車制動閥43口的壓縮空氣經(jīng)電子駐車閥23口、掛車檢測電磁閥、繼動閥、排氣口排入大氣，掛車制動閥控制掛車產(chǎn)生制動；二是主車彈簧制動氣室壓縮空氣經(jīng)電子駐車閥21口、掛車獨立制動電磁閥、繼動閥、排氣口排入大氣，主車斷氣、剎車。

圖5 駐車控制狀態(tài)氣路

4.2 制動解除控制

制動解除氣路如圖6所示。進氣電磁閥通電打開，排氣電磁閥保持?jǐn)嚯婈P(guān)閉狀態(tài)，掛車檢測電磁閥和掛車獨立電磁閥處于斷電狀態(tài)。來自1口的壓縮空氣通過進氣電磁閥進入到繼動閥的控制端口，繼動閥隨即開啟。壓力傳感器檢測繼動閥的輸出壓力。繼動閥輸出分為2路：一路輸出經(jīng)過掛車檢測電磁閥、電子駐車閥23口，最終到達掛車制動閥43口；在43口氣壓作用下，掛車制動閥解除掛車制動；另一路輸出經(jīng)過掛車獨立制動電磁閥、電子駐車閥21口，最終到達后橋彈簧制動氣室，使主車駐車制動解除。

圖6 制動解除氣路

只有當(dāng)駐車氣路氣壓大于4bar時，EPB模塊接收到解除信號后才會發(fā)出解除駐車制動指令。

4.3 掛車獨立制動控制

掛車獨立制動控制氣路如圖7所示。按下掛車獨立制動開關(guān)后，EPB模塊會為掛車獨立制動電磁閥通電，掛車獨立制動電磁閥動作后，直接將電子駐車閥的21口和1口接通，來自1口的壓縮空氣經(jīng)掛車獨立制動電磁閥、電子駐車閥21口，最終到達主車彈簧制動氣室，使主車制動一直處于解除狀態(tài)。在這種情況下，如果操作電子駐車開關(guān)，僅對掛車實施制動控制。

圖7 掛車獨立制動控制氣路

4.4 駐車力度檢測控制

駐車力度檢測控制氣路如圖8所示。在進行駐車操作時，連續(xù)拉動駐車制動開關(guān)2次，然后保持在極限行程位置超過5s，EPB系統(tǒng)進入駐車力度檢測控制模式，此時掛車檢測電磁閥通電。掛車檢測電磁閥動作后，直接將電子駐車閥的23口和1口接通，來自1口的壓縮空氣經(jīng)掛車檢測電磁閥、電子駐車閥23口，最終到達掛車制動閥43口，解除掛車制動。與此同時，排氣電磁閥通電打開，使繼動閥動作，主車彈簧制動氣室內(nèi)壓縮空氣經(jīng)過電子駐車閥21口、掛車獨立制動電磁閥、繼動閥、排氣口排入大氣，主車斷氣、制動。通過駐車力度的檢測，可以幫助判斷車輛是否可能溜車。

圖8 駐車力度檢測控制氣路

5 EPB系統(tǒng)電路原理

EPB系統(tǒng)電路如圖9所示，由電源、通信、開關(guān)和傳感器輸入、電磁閥輸出等部分組成。

圖9 EPB系統(tǒng)電路

EPB模塊有1個常電源（25號）和1個IG電源（9號），其中IG電源用于模塊喚醒。搭鐵線（24號）在底盤線束1號搭鐵點完成搭鐵。

電子駐車開關(guān)共向EPB模塊提供3個信號。開關(guān)外拉到極限位置時，開關(guān)1號和3號針腳接通，EPB模塊14號針腳電位由高變低，EPB模塊收到該信號后，執(zhí)行駐車。內(nèi)推開關(guān)時，開關(guān)5號和3號針腳間的連接斷開，EPB模塊15號針腳電位由低變高，EPB模塊收到該信號后，如果同時接收到來自CAN的制動信號，EPB模塊發(fā)出解除駐車制動指令。

開關(guān)6號和9號針腳是一對成比例關(guān)系的位置信號，EPB依據(jù)這一對位置信號判定開關(guān)外拉行程位置，EPB模塊依據(jù)開關(guān)位置計算出目標(biāo)輸出氣壓值（開關(guān)外拉行程和繼電器輸出氣壓成反比）。這種線性輸出控制方式（開關(guān)未拉到極限位置），主要用于應(yīng)急制動。車速低于30km/h時，松開開關(guān)后制動隨即釋放。

掛車獨立制動開關(guān)是個瞬時位置開關(guān)，點擊它時，開關(guān)13號針腳短時與3號針腳接通，EPB模塊21號針腳電位短時間變低，EPB接收到此信號后，會為5號針腳加24V電源，掛車獨立制動電磁閥通電，使主車彈簧制動氣室一直保持充氣（制動解除）狀態(tài)。此時若操作電子駐車開關(guān)，只有掛車實施制動。開啟掛車獨立制動模式后，EPB為16號針腳搭鐵，開關(guān)上的掛車指示燈會點亮。

無論是線性制動（非極限位置操作）還是駐車操作，只要是實施了制動，EPB的3號針腳就會搭鐵，點亮開關(guān)上的駐車指示燈。

6 結(jié)束語

電子駐車系統(tǒng)作為車輛的制動安全系統(tǒng)之一，直接決定了車輛的安全性能[4-5]。EPB系統(tǒng)可以有效避免傳統(tǒng)機械手剎忘記拉起或者拉不緊導(dǎo)致溜車的情況，對車輛本身和其他交通參與者有重要的安全保護作用，而運用在重型卡車的EPB系統(tǒng)，使整車的安全性、電子化、智能化水平得到進一步提升，是重型商用車制動系統(tǒng)實現(xiàn)線控的重要步驟和環(huán)節(jié)。未來，電子駐車系統(tǒng)將逐步取代傳統(tǒng)的機械控制方式，成為行業(yè)的主流駐車制動解決方案。