汽車電子駐車制動系統解析

蔣述軍 姜松舟

摘要：隨著汽車技術的發展，對車輛駕駛的舒適性和安全性提出更高的要求。汽車電子駐車制動系統安全可靠，操作簡單，將取代傳統駐車制動裝置。通過電子駐車系統結構及功能介紹，掌握正確使用汽車電子駐車制動系統方法。

關鍵詞：EPB系統；電子駐車；制動

汽車在路面或坡道上駐停時，駕駛員操作駐車控制裝置，使制動器鎖住傳動軸或者車輪，使車輛可靠停穩；車輛在坡道起步時，駕駛員使用駐車制動能輔助車輛平穩起步。在汽車設計中，為保障車輛制動的可靠性，駐車制動和行車制動為相對獨立的工作裝置。當行車制動裝置失效時，駐車制動協同車輛其他系統作用，使車輛安全減速。

傳統的機械式駐車，依靠人力操縱機械傳動裝置（手動式駐車制動桿或腳踏式駐車制動踏板），實現車輛駐車制動功能。但駐車操作不便，且制動力度不易控制；在行駛道路擁堵時，駕駛員需要頻繁操作駐車制動確保車輛安全停穩，而車輛再次起步，駕駛員易疏忽而忘記釋放駐車制動；在坡道起步時，如果駕駛員操作不當還存在一定的安全隱患，會導致車輛溜坡。隨著汽車技術發展，基于傳統駐車系統諸多不便，電子駐車制動系統應用而生。電子駐車制動系統簡稱為EPB系統，操縱駐車電子按鍵開關輸出信號，系統采用車輛安全最優策略控制駐車制動器，實現行車過程中的臨時性停車和停車后可靠駐停，為駕駛員提供更有效的智能駐車操作。

1 EPB系統結構

1.1 EPB系統框架

EPB系統主要由ESP電子穩定程序控制模塊、EPB控制模塊、離合器傳感器（手動檔）/換擋桿位置信號裝置（自動擋）、帶有執行電機的后制動器總成、EPB控制開關和自動停車控制開關等部件組成。EPB系統控制模塊主要與發動機控制單元、變速器控制單元、ESP控制單元等模塊，通過車載網絡進行數據通信；而通過網關與門控制模塊、BCM車身控制模塊及組合儀表進行信息通信；EPB控制開關、EPB系統指示燈和車輪駐車執行機構，系統則通過導線傳輸信號及控制操作。奧迪、奔馳和寶馬等德國汽車裝備的EPB系統大部分使用TRW公司的產品，其結構和原理基本相同。以奧迪轎車為例，其EPB系統由ESP控制單元（J104）、駐車制動電控單元（J540）、自動擋車型自動變速器控制單元（J217）/手動擋車型帶離合器位置傳感器（G476）、駐車制動開關（E538）、自動駐車開關（E540）、后輪制動鉗電動機以及4個駐車功能指示燈等組成。其工作過程是：通過按下駐車制動E538按鍵，使EPB電控單元激活，J540發出指令使位于2個后輪上的駐車制動電動機V282和V283工作，實現后輪駐車制動，同時位于駐車制動按鍵內和組合儀表里的EPB指示燈呈現點亮狀態（如圖1所示）。

1.2 EPB系統結構類型

電子駐車制動系統按執行機構分類，主要有鋼索牽引式和整合卡鉗式兩種類型。

鋼索牽引式是把傳統的機械駐車手柄（或踏板）換成電子按鈕，而把用人力操作拉索改為電子控制電機卷動拉索，控制后輪制動蹄或者機械式制動鉗來進行駐車制動。鋼索牽引式電子駐車利于原車型的設計變更，結構簡單，容易布置。如：13款東風標致3008的EPB系統，在傳統制動系統上加裝電子控制裝置，主要由ESP控制模塊，12V的直流電機和蝸桿驅動機構組成。其工作過程：當通過車內的駐車按鈕發出駐車指令后，通過ESP計算機，確定施加鎖止力及速度，電機帶動蝸桿套和蝸桿旋轉，通過主拉索及分配器拉緊2個次拉索，拉緊后輪機械卡鉗駐車制動器上的彈簧，實現駐車制動。解除時，電機帶動蝸桿套和蝸桿反向旋轉，次拉索及彈簧被松開，駐車釋放。11款日產聆風拉索式電子駐車制動的執行元件與上述結構不同，電機產生的扭矩通過減速機構及離合器帶動螺紋軸轉動，帶動軸上螺母直線移動，拉緊拉索平衡器控制左右后輪上的機械駐車制動器，實現駐車功能。

整合卡鉗式是將直流電機集成在制動卡鉗里，由EPB系統模塊智能線控電子卡鉗制動器電機動力輸出，通過帶及行星齒輪機構等傳動減速裝置，驅動卡鉗活塞的絲杠螺母機構，推動輪缸制動活塞及制動片，從而達到卡鉗式駐車制動效果。如：大眾邁騰的卡鉗式電子駐車執行機構由12V直流電機、傳動皮帶、減速機構、心軸螺桿和制動活塞等組成。當駕駛員操作電子駐車按鈕時，EPB控制模塊接收到來自按鈕的信號，如當前車輛的行駛狀態符合電腦中所預設的條件，控制模塊則會向執行機構的電機供給12V電壓讓其轉動，通過斜齒帶驅動擺動輪盤機構減速，動力傳遞到心軸螺桿，心軸螺桿通過螺栓螺母機構推動制動活塞軸向運動實現對后輪的制動及釋放。雪鐵龍c6采用卡鉗式電子駐車，其駐車執行機構使用集成減速齒輪系統，是由兩個齒輪和一個外擺線傳動機構組成。EPB控制模塊集成在ESP控制單元中，車輛各控制單元模塊之間通過車載網絡傳輸數據信息，從而實現EPB控制單元智能控制駐車執行器。

2 EPB系統基本功能

各電子駐車制動廠商開發的電子駐車系統產品，其結構類型有所不同，但其功能及控制原理都類似。

2.1 EPB系統駐車釋放功能

EPB系統駐車釋放功能一般有靜態手動釋放和動態自動釋放兩種方式。

靜態釋放是車輛處于靜止狀態，點火開關處于ON位置（發動機工作或熄火均可），踩下行車制動踏板，再按壓（按下）EPB開關，電子駐車解除，同時儀表板指示燈和控制開關指示燈熄滅。

EPB系統動態釋放是為提高車輛起步時的舒適性，駕駛員不操作EPB控制開關而直接起步，但實現該功能有一定前提條件：ESP/EPB無系統故障；發動機在運轉中；駕駛員側門關閉；駕駛員安全帶插入等。EPB系統釋放時機取決于車輛所處的坡度；發動機的驅動力矩；油門踏板位置；離合器踏板位置（手動檔車輛）/換檔桿位置（自動檔車輛）；車輛預行駛方向等條件。

如：當車輛在坡度大于5%的坡道上起步，EPB控制系統收集坡度傳感器及車輛運動狀態數據，監測離合器踏板的動作（手動擋車輛）/換擋桿位置（自動擋車輛）等信號，自動激活坡道駛離輔助功能DAA，先由ESP系統作用使液壓制動保持一定時間，期間駕駛員松開腳制動，平穩控制加速踏板，車輛驅動扭矩達到規定值后，液壓制動逐漸減壓，電子駐車制動適時自動解除，從而實現車輛坡道平穩起步，避免溜車現象。

2.2 EPB系統駐車激活

EPB系統具備常規駐車、自動斜坡輔助駐車和緊急制動駐車等功能。

常規駐車是指車輛停穩后，關閉發動機，駐車制動啟用，制動指示燈和控制開關上的P指示燈點亮。

自動斜坡輔助駐車功能是指車輛停在坡道上，駕駛員通過踩下制動踏板，使車輛停穩，駕駛員直接釋放制動踏板，EPB系統監測車輛停靠狀態則自行啟動，確保車輛可靠駐停。如：東風雪鐵龍c6車型的EPB系統，根據車輛停靠位置的坡度大小來施加駐車制動力矩，當坡度小于5%時，系統執行標稱制動力矩1375daN；當坡度大于或等于5%時，系統執行最大制動力矩1665daN。EPB系統同時還監測車輛運動狀態，即使點火開關OFF后，EPB系統仍能在一段時間內保持ESP功能；當監測到車輛移動距離大于7cm或有3個及以上的輪速傳感器探測到車輛移動信號時，EPB系統會對駐車制動卡鉗施加二次制動力，確保駐車可靠。

緊急制動駐車功能是EPB系統直接參與緊急制動或協助ESP系統工作，實現車輛緊急制動停車。車輛在行駛過程中，如果行車制動系統或ESP系統故障，駕駛員持續按下EPB開關，由EPB控制模塊能直接控制后輪駐車制動系統工作。EPB系統的動態制動控制是持續進行的，直到松開EPB開關為止。在動態制動工作期間，駐車制動警告燈將會一直閃爍。

以大眾邁騰EPB系統為例，其緊急制動一般為兩個階段，當車速大于大于7km/h時，車輛是通過ESP系統控制，實現對前后4個車輪進行液壓制動；當車速小于7km/h后，EPB系統的電子控制減速裝置功能ECD進入第二階段，并激活駐車車輪防抱死功能RWU，系統對后輪實施安全有效的動態駐車制動，直到車速降低到2km/h時，常規駐車功能啟動。不管ESP系統是否存在故障或者發動機是否處于熄火的狀況，只要按壓EPB控制開關超過2s且保持，EPB系統的ECD功能仍能激活。如果在緊急制動狀態中，松開EPB開關或踩油門踏板，則EPB系統退出緊急制動狀態。

2.3自動停車功能AUTO HOLD

自動駐車功能AUTO HOLD是在常規電子駐車功能上的一種拓展，可與車輛啟停功能默契配合。它主要運用在行車過程中的臨時性停車，由EPB系統智能控制車輛臨時駐停及起步。當AUTOHOLD功能打開，車輛行駛在擁堵的城市道路時或遇到紅燈需要車輛短暫停駛時，駕駛員每次踩制動使車輛停穩后，EPB系統駐車功能自動啟動防止車輛溜坡，不需要駕駛員一直踩著制動踏板或操作EPB控制開關。車輛如需繼續前進時，駕駛員輕踩加速踏板，EPB系統駐車功能會自動釋放。

2.4系統自診斷

EPB控制單元通過車載網絡與其他控制單元實現數據信號共享，通過診斷儀對電子駐車系統進行自診斷、數據流讀取、駐車執行機構測試和系統功能參數設置。

2.5應急釋放功能

當EPB系統出現機械故障或因車輛供電系統電壓不足而導致電子駐車不能夠正常釋放，采用鋼索牽引式的EPB系統，可以使用車輛上配備的專用工具，插入到執行電機上預留的應急釋放孔內，通過旋轉或拉動的方式松開拉索，釋放后輪駐車制動器控制力距，以解除車輛駐車制動功能。采用卡鉗式的EPB系統，需要將制動卡鉗后面的驅動電機后蓋板打開，然后使用一個專用工具旋轉執行電機內的推桿，使制動卡鉗釋放。完成這項操作后，需要使用專用的診斷儀對EPB制動卡鉗進行復位操作。

現在汽車將ESP和EPB兩個系統功能融合，EPB系統能提供多種工作模式以及擴展功能，從而減輕駕駛員駐車操縱強度，在多種復雜環境下實現車輛安全可靠的駐車制動。EPB系統與傳統機械駐車比較，簡化操作控制準備，節約車內空間，可以進行駐車系統自診斷，具有更高的安全性、舒適性和操控性能。基于EPB系統功能優點，目前國內B級車型裝備較多。隨著科學技術發展，控制產品成本，EPB系統必將取代依靠人力操作機械杠桿及拉索式的傳統駐車裝置。