汽車EPB系統(tǒng)控制原理

摘 要：針對汽車駐車制動，結(jié)合寶駿CN202S車型汽車實(shí)際情況，對目前廣泛應(yīng)用的電子駐車制動系統(tǒng)功能與控制原理進(jìn)行深入分析，以此為電子駐車制動系統(tǒng)的應(yīng)用與開發(fā)提供可靠參考借鑒。

關(guān)鍵詞：汽車駐車制動；電子駐車制動系統(tǒng)

中圖分類號：U463.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）20-0240-02

EPB系統(tǒng)即電子駐車制動系統(tǒng)，也可將其簡單稱作電子手剎，主要指的是將行車時的制動與駐車以后的制定充分整合到一起，同時采用電子控制的方式來完成駐車制動。從汽車電子技術(shù)角度講，這一駐車制動系統(tǒng)與傳統(tǒng)模式相比，不僅更加安全可靠，而且便于操作、控制，節(jié)省車內(nèi)空間，為其它功能的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造必要條件。而要想使該系統(tǒng)得到進(jìn)一步的推廣應(yīng)用，首先需要詳細(xì)了解其控制原理，從而為日后的優(yōu)化整改奠定堅(jiān)實(shí)理論基礎(chǔ)。

1 汽車EPB系統(tǒng)

如今，車用零部件研究與應(yīng)用領(lǐng)域中，汽車電子技術(shù)得到越來越廣泛的應(yīng)用，傳統(tǒng)以機(jī)/液控制方式為核心的零部件，正逐步向電子控制轉(zhuǎn)變，汽車的駕駛者借助機(jī)械連接方式進(jìn)行自主控制與操作的部分逐漸減少，現(xiàn)代汽車正采用全新的電子手制動方法。

EPB，即英文Electrical Park Brake的縮寫，指電子駐車制動系統(tǒng)，它的出現(xiàn)和應(yīng)用，直接取代了機(jī)械杠桿與輪胎鋼索，可以為汽車駕駛者提供良好幫助，簡單來說就是用電子式手剎替代拉桿式手剎，相較于拉桿式手剎，它更加安全、可靠，能防止由于駕駛者自身力度變化而使制動效果發(fā)生改變，將拉桿式手剎整體變?yōu)殡娮影粹o。這一系統(tǒng)還能釋放駕駛室空間，在很多汽車當(dāng)中，這一空間能用于實(shí)現(xiàn)其它功能。系統(tǒng)中，可對制動力進(jìn)行自主調(diào)節(jié)，使其與縱向傾斜度的實(shí)際設(shè)置良好匹配。在汽車啟動與加速的過程中，簡單的按下電子按鈕即可實(shí)現(xiàn)剎車與釋放，操作十分方便[1]。

2 汽車EPB系統(tǒng)控制原理

2.1 汽車主要參數(shù)

將寶駿CN202S車型汽車作為案例，對其EPB系統(tǒng)進(jìn)行分析研究。該汽車后輪制動形式為盤式制動，驅(qū)動形式前驅(qū)；汽車軸距為2750mm；汽車長×寬×高=4655mm×1835mm×1760mm。

2.2 汽車EPB系統(tǒng)控制原理

在汽車中對EPB系統(tǒng)進(jìn)行安裝能使行車更為便捷，該系統(tǒng)和傳統(tǒng)的制動方式相比，最大的不同在于采用該系統(tǒng)后，無需汽車駕駛者在啟動前和停車后進(jìn)行手拉，按下電子按鈕即可實(shí)現(xiàn)剎車鎖定，能防止由于忘記釋放手剎或拉起手剎造成的風(fēng)險。

當(dāng)駕駛員拉動位于換擋桿附近的電子手剎按鈕時，電子手剎控制模塊接收到來自按鈕的信號。如當(dāng)前車輛的行駛狀態(tài)符合電腦中所預(yù)設(shè)的條件，控制模塊則會向執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電機(jī)施加12V電壓讓其轉(zhuǎn)動。電機(jī)釋放的扭矩通過減速機(jī)構(gòu)傳遞到心軸螺桿，心軸螺桿通過螺栓螺母機(jī)構(gòu)推動制動活塞軸向運(yùn)動實(shí)現(xiàn)對后輪的制動（見圖2）。

電子控制單元可獲取以下四個控制器局域網(wǎng)絡(luò)信號：①輪胎轉(zhuǎn)速信號；②汽車制動信號；③汽車變速器所處檔位信號；④加速踏板所在位置信號[2]（見圖3）。

2.2.1 控制按鈕

（1）電子控制按鈕，即總成控制開關(guān)，安裝在駕駛座右側(cè)，駕駛者座椅的前部。

（2）電子控制按鈕的主要作用在于釋放或拉緊汽車制動。

（3）電子控制按鈕共有兩個不同的工作位置，即釋放與拉緊，在儀表盤上對應(yīng)指示燈。

（4）在發(fā)動機(jī)停止工作時，僅在轉(zhuǎn)向柱鎖發(fā)生接觸與制動踏板被踩下時，按下電子控制按鈕才可以完全釋放制動。

（5）如果電子控制按鈕發(fā)生故障，則不可維修，僅可以予以更換。

2.2.2 傳感器

該傳感器用于傳輸加速踏板所在位置的信號，其安裝位置較為明顯，當(dāng)傳感器有信號傳出后，系統(tǒng)控制單元將解除制動[3]。

2.2.3 駐車制動

駐車制動主要由以下四部分組成：①集成式電子制動鉗；②制動盤；③開關(guān)；④ESC控制模塊。

2.2.4 人工操作

對于EPB系統(tǒng)的總成控制電子按鈕，其主要作用在于根據(jù)汽車駕駛者實(shí)際要求，對駐車制動進(jìn)行拉緊或者是釋放。

（1）當(dāng)車速在30km/h以內(nèi)或正常制動因故障失效時，汽車的駕駛者可以通過電子控制按鈕進(jìn)行緊急制動。在EPB系統(tǒng)工作過程中，主要有以下部分參與工作：①系統(tǒng)控制單元；②坡度傳感器；③系統(tǒng)啟動電機(jī)；④減速齒輪；⑤壓力傳感器；⑥推力軸承；⑦制動旋轉(zhuǎn)軸；⑧活塞缸；⑨制動塊。

（2）在坡度相對較大的道路上，對電子控制按鈕進(jìn)行持續(xù)施拉可以逐步達(dá)到最大制動力。駐車制動開始發(fā)揮作用以后，系統(tǒng)的控制單元可以在一定時間內(nèi)對汽車發(fā)生的位移及所處坡度進(jìn)行持續(xù)檢測，再根據(jù)檢測結(jié)果增大制動力[4]。

（3）駐車制動解除。駕駛者踩下制動踏板后按下電子控制按鈕能快速釋放駐車制動。除此之外，需要在方向盤柱處在解鎖的狀態(tài)下才能進(jìn)行釋放。

2.2.5 儀表盤

在汽車的儀表盤上裝有專門的系統(tǒng)工作指示燈與告警燈。此外，在多功能顯示器當(dāng)中，還能動態(tài)顯示各項(xiàng)測試結(jié)果與制動系統(tǒng)的拉緊與釋放信息。

2.2.6 系統(tǒng)控制單元

系統(tǒng)的控制單元由以下部分構(gòu)成：系統(tǒng)啟動電機(jī)，和系統(tǒng)控制單元能夠形成整體；坡度傳感器，直接安裝于系統(tǒng)的控制單元，用于傾斜角度實(shí)時測量，在傳感器的支持下，系統(tǒng)控制單元能對制動壓力進(jìn)行調(diào)整；壓力傳感器，其主要作用在于對后輪實(shí)際制動壓力進(jìn)行實(shí)時檢測，實(shí)時調(diào)整電機(jī)夾緊制動盤。此外，還包括應(yīng)急系統(tǒng)，在汽車蓄電池電量不足，或者是系統(tǒng)的控制單元有故障產(chǎn)生以后立即執(zhí)行[5]。

2.2.7 系統(tǒng)控制單元主要工作狀態(tài)

（1）喚醒狀態(tài)

系統(tǒng)借助多功能網(wǎng)絡(luò)處在喚醒的工作狀態(tài)，如果轉(zhuǎn)向柱處在鎖定的狀態(tài)，系統(tǒng)將進(jìn)入休眠或者是待命。但如果系統(tǒng)被激活，則系統(tǒng)功能可以重新啟用。汽車蓄電池電壓實(shí)時檢測信號可以產(chǎn)生并發(fā)出系統(tǒng)喚醒指令，同時對系統(tǒng)的故障進(jìn)行動態(tài)檢測。該功能能使系統(tǒng)在總線無法使用時進(jìn)行駐車制動的手動釋放。對汽車蓄電池進(jìn)行的電壓實(shí)時檢測在駐車制動被拉緊的24h內(nèi)均有效，在超過24h以后，系統(tǒng)將進(jìn)入完全休眠的狀態(tài)，這樣能降低電量消耗。

（2）待命狀態(tài)

如果系統(tǒng)處在未被喚醒的工作狀態(tài)，且處于拉緊實(shí)際狀態(tài)，則此時系統(tǒng)能按照8s的時間間隔進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，明確系統(tǒng)所處拉緊狀態(tài)是否正常。當(dāng)電壓充足時，在條件允許的情況中，可根據(jù)實(shí)際情況與要求增大制動壓力。此外，與系統(tǒng)的喚醒狀態(tài)相同，該狀態(tài)的有效時間同樣為24h。

（3）休眠狀態(tài)

如果系統(tǒng)未被激活，則系統(tǒng)將處在釋放或者是待命的工作狀態(tài)，而當(dāng)制動拉緊時，系統(tǒng)將進(jìn)入休眠。系統(tǒng)有以下兩個故障提示：①“Check Parking Brake”，說明檢測汽車電子駐車制動；“SERVICE”維護(hù)指示燈亮起；②“Parking Brake Fault”，說明系統(tǒng)發(fā)生電控故障，此時蜂鳴頻率保持在1Hz；同時，“SERVICE”與“STOP”指示燈亮起：當(dāng)通過電子按鈕對駐車制動進(jìn)行釋放與拉緊時，以上指示燈將會開始閃爍。如果電子按鈕指示燈未閃爍，則汽車儀表盤將不再產(chǎn)生故障信息。當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生以上第二種故障時，不論在何時采用系統(tǒng)，其電子按鈕指示燈將發(fā)生閃爍，同時在儀表盤上產(chǎn)生相應(yīng)的故障信息[6]。

3 總 結(jié)

綜上所述，本文對電子駐車制動系統(tǒng)基本原理進(jìn)行了深入分析與研究，在介紹系統(tǒng)主要特點(diǎn)的同時，還提出了系統(tǒng)的特點(diǎn)，并以此為依據(jù)，介紹了系統(tǒng)的主要組成部分與各部分參與系統(tǒng)控制的基本原理。根據(jù)這些內(nèi)容，除了能掌握電子駐車制動系統(tǒng)原理和特點(diǎn)，還能為系統(tǒng)的開發(fā)、研究和推廣提供理論依據(jù)，使其在現(xiàn)代汽車中得到更為廣泛的應(yīng)用，發(fā)揮出應(yīng)有的作用與效果。

參考文獻(xiàn)

[1]劉 峰.汽車電子手剎制動系統(tǒng)EPB控制策略設(shè)計(jì)研究[J].時代汽車，2016（z1）：53～54.

[2]張 磊，任 倩，張彥賓.淺談汽車電控機(jī)械制動系統(tǒng)（EPB）[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2015（17）：20～21.

[3]張 莉，方 沂，徐 征，等.電子駐車制動（EPB）系統(tǒng)試驗(yàn)平臺設(shè)計(jì)[J].天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)學(xué)報，2015，25（2）：31～34.

[4]王洪亮，谷文豪，張慶渴，等.汽車坡起中EPB的Bang-Bang控制研究[J].北京理工大學(xué)學(xué)報，2017（1）：46～49.

[5]劉 峰.雷諾科雷傲故障快速維修與EPB手動解鎖[J].汽車維修，2013（11）：13～16.

[6]馬二從.邁騰車電子駐車制動系統(tǒng)的功能及工作原理[J].汽車維護(hù)與修理，2009（4）：57～59.

收稿日期：2018-5-25

作者簡介：全玉東（1973-），男，工程師，大學(xué)本科，從事汽車制動零部件質(zhì)量管理工作。