電子駐車制動(dòng)控制單元改進(jìn)設(shè)計(jì)及驗(yàn)證

安淑苗，阮紅超，劉仁庚，張南，李琦，張瀛

（長(zhǎng)城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北保定071000）

電子駐車制動(dòng)控制單元改進(jìn)設(shè)計(jì)及驗(yàn)證

安淑苗，阮紅超，劉仁庚，張南，李琦，張瀛

（長(zhǎng)城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北保定071000）

傳統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式采取單獨(dú)電源處理芯片、雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片、雙H橋驅(qū)動(dòng)，占用空間較大，成本較高。為了解決此問(wèn)題，采取TI的集成電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片TPIC7710結(jié)合繼電器方式，最大限度降低成本、節(jié)省空間的同時(shí)提高了系統(tǒng)的可靠性。經(jīng)功能測(cè)試臺(tái)驗(yàn)證，完全滿足設(shè)計(jì)要求。

電子駐車制動(dòng)控制單元；H橋驅(qū)動(dòng)；集成驅(qū)動(dòng)芯片；功能驗(yàn)證

0 前言

電子駐車制動(dòng)系統(tǒng) （Electrical Parking Brake，EPB），指的是將行車過(guò)程中的臨時(shí)性制動(dòng)和停車后的長(zhǎng)時(shí)性制動(dòng)功能整合在一起，并且由電子控制方式實(shí)現(xiàn)停車制動(dòng)的技術(shù)。后卡鉗一體化式駐車制動(dòng)器是汽車制動(dòng)行業(yè)的最新技術(shù)，是電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展的方向。此領(lǐng)域幾乎為壟斷行業(yè)，只有國(guó)外為數(shù)不多的企業(yè)掌握核心技術(shù)，國(guó)內(nèi)電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)一直依賴進(jìn)口，故自主研發(fā)顯得尤為重要。

1 電機(jī)控制原理

采取傳統(tǒng)H橋方式對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制。H橋式電路是一種基本的驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)，如可正常驅(qū)動(dòng)左右2個(gè)電機(jī)，需要2個(gè)全橋驅(qū)動(dòng)芯片結(jié)合8個(gè)MOS管或4個(gè)半橋驅(qū)動(dòng)芯片組成2對(duì)H橋，分別對(duì)2個(gè)電機(jī)進(jìn)行控制。但這種方式?jīng)]有合適的集成芯片，需采用分立方案，即電源芯片＋診斷電路＋MOS管＋電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，占用空間會(huì)比較大，成本很高。

2 設(shè)計(jì)方案概述

作者描述了一種電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)控制單元 （EPB＿ECU），其功用是準(zhǔn)確及時(shí)地采集點(diǎn)火開關(guān)信號(hào)、EPB開關(guān)信號(hào)及各類傳感器 （通過(guò)CAN網(wǎng)絡(luò)）的輸入信號(hào)，從而判斷駕駛員的意圖，同時(shí)根據(jù)相關(guān)的控制策略運(yùn)算發(fā)出相應(yīng)的指令驅(qū)動(dòng)電機(jī)正、反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)卡鉗適時(shí)的夾緊、釋放。駐車是關(guān)乎乘客生命安全的零部件，此系統(tǒng)采取看門狗方式及主、從單片機(jī)相互監(jiān)控方式，確保系統(tǒng)安全可靠。

2.1 功能框圖

如圖1所示，主要組成模塊為：主單片機(jī)、從單片機(jī)、EEPROM模塊、加速度傳感器模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、CAN通信模塊、開關(guān)量信號(hào)處理模塊、電源模塊、診斷模塊。

2.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電路設(shè)計(jì)

在此系統(tǒng)中，采用脈寬調(diào)制 （PWM）控制H橋電路實(shí)施對(duì)直流電動(dòng)機(jī)的控制，電機(jī)驅(qū)動(dòng)是采用TI半導(dǎo)體的集成電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片TPIC7710實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)調(diào)速。

此芯片具有如下特性：帶有外部反饋電阻的運(yùn)算放大器可作為電流檢測(cè)放大器 （用于過(guò)流檢測(cè)）；兩路供電V5A及V5可分別用于主單片機(jī)供電及從單片機(jī)供電，同時(shí)兩路供電有獨(dú)立的基準(zhǔn) （能帶隙）；兩路時(shí)基 （主時(shí)鐘＋看門狗時(shí)鐘），兩時(shí)鐘間相互監(jiān)控；Watchdog功能；兩個(gè)獨(dú)立的單片機(jī)復(fù)位；全功能6.5～26 V；部分功能4.35～6.5 V；完全能滿足駐車制動(dòng)電機(jī)的需求，同時(shí)內(nèi)部有多個(gè)SPI狀態(tài)寄存器及指令寄存器用于故障的讀取及控制信號(hào)的設(shè)置。電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊功能框圖如圖2所示。

3 方案測(cè)試

將基本控制程序下載到ECU后，在功能試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行硬件驗(yàn)證測(cè)試，圖3為試驗(yàn)用功能測(cè)試臺(tái)測(cè)試方案，按圖3搭建測(cè)試環(huán)境。

試驗(yàn)采集測(cè)試波形如圖4所示，包含一個(gè)夾緊、釋放周期。

測(cè)試波形與理論波形基本一致，包含啟動(dòng)電流、運(yùn)轉(zhuǎn)電流、夾緊電流、關(guān)斷電流。但波形噪聲處理方面還需進(jìn)一步改進(jìn)。

4 小結(jié)

（1）在EPB電子駐車控制系統(tǒng)的開發(fā)過(guò)程中，多采用獨(dú)立電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片結(jié)合MOS控制器方式，即電源芯片＋診斷電路＋MOS管＋電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片＋看門狗，占用空間會(huì)比較大，成本很高。集成化設(shè)計(jì)是一種必然趨勢(shì)，此系統(tǒng)即采用集成電源及電機(jī)驅(qū)動(dòng)為一體的ASIC芯片實(shí)現(xiàn)。

（2）ECU設(shè)計(jì)完成后，需對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證，通過(guò)EPB仿真環(huán)境——功能試驗(yàn)臺(tái) （包含信號(hào)發(fā)生器、輸入、輸出控制、執(zhí)行器、故障模擬）對(duì)具有基本控制程序的ECU硬件電路進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明：研發(fā)的控制單元可以實(shí)現(xiàn)電子駐車的夾緊釋放等功能，且通過(guò)多種診斷方式及冗余設(shè)計(jì)可最大限度地確保電子駐車制動(dòng)的功能安全。現(xiàn)有設(shè)計(jì)方案將對(duì)汽車行業(yè)電子駐車制動(dòng) （EPB）的開發(fā)具有一定的借鑒意義。

【1】Ralf Leiter.Design and Control of an Electric Park Brake［R］.SAE Paper 2002－01－2583.

【2】苑慶澤，郇鉦，張軼，等.汽車電子駐車系統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路匹配研究［J］.汽車電器，2013（4）：18－19.

【3】辛改芳，李威.基于CAN總線的車輛電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］.儀表技術(shù)與傳感器，2013（3）：44－46.

發(fā)動(dòng)機(jī)變速箱可 “以舊換再”

近日，由國(guó)家發(fā)改委、財(cái)政部會(huì)同工信部、商務(wù)部、質(zhì)檢總局組織實(shí)施的再制造產(chǎn)品 “以舊換再”試點(diǎn)工作在全國(guó)啟動(dòng)。

此次，“以舊換再”的產(chǎn)品為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱，由汽車零部件再制造行業(yè)的10家企業(yè)為試點(diǎn)單位，負(fù)責(zé)實(shí)施汽車發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱再制造產(chǎn)品的 “以舊換再”工作，涉及112個(gè)型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱再制造產(chǎn)品。

“以舊換再”是指中國(guó)境內(nèi)再制造產(chǎn)品購(gòu)買者交回舊件并以置換價(jià)購(gòu)買再制造產(chǎn)品的行為。國(guó)家按照置換價(jià)格 （再制造產(chǎn)品銷售價(jià)格扣除舊件回收價(jià)格）的一定比例，通過(guò)推廣企業(yè)對(duì)消費(fèi)者給予一次性補(bǔ)貼。

10家試點(diǎn)企業(yè)分別為：廣州市花都全球自動(dòng)變速箱有限公司、濰柴動(dòng)力 （濰坊）再制造有限公司、濟(jì)南復(fù)強(qiáng)動(dòng)力有限公司、上海幸福瑞貝德動(dòng)力總成有限公司、東風(fēng)康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司、陜西法士特汽車傳動(dòng)集團(tuán)有限責(zé)任公司、大眾一汽發(fā)動(dòng)機(jī) （大連） 有限公司 （一汽集團(tuán)）、玉柴再制造工業(yè) （蘇州）有限公司、無(wú)錫大豪動(dòng)力有限公司 （一汽集團(tuán)）和浙江萬(wàn)里揚(yáng)變速器股份有限公司。

這項(xiàng)政策的實(shí)施，不僅有利于促進(jìn)再制造舊件回收，拓展舊件來(lái)源，而且有利于擴(kuò)大再制造產(chǎn)品影響，支持再制造產(chǎn)品市場(chǎng)推廣，實(shí)現(xiàn)再制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模化、規(guī)范化發(fā)展。同時(shí)，消費(fèi)者獲得可觀的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)貼。

（來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng)）

Design Improved and Validation for Motor Driver of EPB ECU

AN Shumiao，RUAN Hongchao，LIU Rengeng，ZHANG Nan，LIQi，ZHANG Ying
（R＆D Center of GreatWall Motor Company，Automotive Engineering Technology Research Center of Hebei Province，Baoding Hebei 071000，China）

The traditionalmotor driver unit ismake up of independent LDO，dualmotor driver IC，two H?bridge.This scheme spends a large space and a high cost.In order to solve these problems，themode that ASIC TPIC7710 of TIwas combined with relayswas adopted.This solution could farthest cut down costand save space of PCB，at the same time the reliability of the system could be enhanced.Test shows that it can totally satisfy the requirements.

Electronic control unit of electrical parking brake；H?bridge driver；ASIC；Function validate

2015－03－24

安淑苗 （1984—），女，本科，工程師，主要從事汽車電子硬件設(shè)計(jì)工作。E?mail：asm20040258＠126.com。