基于商用車的電子駐車制動控制系統研究

同曉雅，杜 彬，任靜媛，劉 煜

（陜西重型汽車有限公司汽車工程研究院，陜西 西安 710200）

隨著城市車輛的頻繁啟停以及車輛機電一體化技術的推進，對車輛安全性、舒適性、穩定性提出更高的需求，電子駐車制動系統（EPB）應運而生。電子駐車制動系統取代了傳統機械手制動以及繼動閥裝置，通過駐車開關以及電磁閥控制車輛底盤氣室進行充放氣，不僅操作方式更簡單方便，而且可以降低車輛系統的復雜性，節省空間，同時相比于機械控制，電子控制方式更智能化、更精確化、響應更快。因此，本文基于商用車對電子駐車制動系統的控制功能進行研究開發，并進行相關驗證。

1 EPB系統組成

電子駐車制動系統由輸入模塊、控制模塊以及執行機構組成。控制系統接收駐車開關操作狀態，判斷駕駛員意圖，結合車速、制動狀態、擋位等車輛狀態以及當前壓力，進行邏輯比較計算，通過電控方式控制閥體進行動作，以達到充氣或排氣的目的，從而實現駐車及解除等效果，同時增加人機交互接口，儀表會提示駕駛員當前操作動作或電子駐車狀態。

如圖1所示為電子駐車制動系統的結構圖。

圖1 電子駐車制動系統

1.1 輸入模塊

EPB控制系統輸入模塊主要包括開關類信號采集、傳感器信號轉換，同時接收其他控制系統提供的車輛信息。通過對開關進行操作，以表明駕駛員當前的駕駛意圖，通過接收傳感器以及其他控制系統的信息，判斷當前車輛狀態。

1.2 控制模塊

控制模塊主要包括模擬量/數字量采集模塊、CAN模塊、驅動模塊等。邏輯控制軟件程序刷寫在控制器中，對開關量進行消抖處理，對模擬量按照公式（1）進行電壓值的轉換，對車輛其他ECU的參數值通過CAN總線進行接收，對車輛當前的工況判斷，進行相應的操作信號輸出。

式中：a——輸入值；v——轉換后的電壓值，V；n——硬件采集精度。

1.3 執行機構

執行機構根據控制器的輸出信號，對電磁閥、指示燈、儀表顯示進行控制。電磁閥接收控制器輸出的硬線驅動信號，控制車輛氣路執行排氣、放氣、保壓等動作。指示燈接收硬線信號，顯示駐車狀態。控制器發送顯示、報警、故障等信號給儀表系統，以提示駕駛員EPB系統當前狀態。

2 EPB控制功能

電子駐車制動控制系統除了傳統的駐車制動、制動釋放、緊急制動功能以外，根據駕駛員反饋的實際問題以及車輛配置情況，新增了行車輔助減速、駐車安全輔助、人機交互等功能，增加駕駛安全性和舒適性，提升駕駛感受。控制關系圖如圖2所示。

圖2 控制關系圖

2.1 駐車制動

正常情況下，車輛剛上電，EPB的初始狀態即為駐車制動狀態。

在車輛停車時，為了檢測駐車的安全性，可通過按下駐車安全輔助開關來檢測駐車制動力是否可保證車輛不會發生溜車問題。

2.2 AutoHold

AutoHold功能可通過AutoHold開關進行開啟和關閉。在頻繁啟停車輛的路況下，打開該功能，車輛進入AutoHold狀態后，若是想要啟動，只需輕點油門，車輛即可運行。若是車輛在有坡度的路況下起步，電控單元會判斷當前車輛狀態是否會發生溜坡現象，從而自動施加制動力或者釋放駐車制動，使駕駛過程更安心。

若在車輛起步時，忘記釋放手制動，電控單元判斷駕駛員有掛擋踩油門的動作時會響應駕駛員的需求，從而自動釋放駐車制動。

2.3 緊急制動

當車輛在高速行駛時，遇到緊急情況，可通過上拉駐車開關，進入緊急制動功能狀態，請求行車制動進行減速，駐車開關上拉開度越大，制動減速度越大，行車制動力越大，在車速降到駐車制動的安全閾值后進行駐車制動。

2.4 駐車解除及防誤觸

若車輛氣室氣壓正常，可通過按下駐車開關解除制動，為了防止無意識操作導致制動解除而引發事故，在解除駐車制動時，按下駐車開關的同時需要踩下制動踏板，增加車輛安全性。

在下長坡時，可利用車輛自重所引起的制動力進行行車輔助減速功能，減少制動片的磨損，該功能可通過行車輔助減速開關進行開啟和關閉。

2.5 自動駐車

針對車輛熄火下電后，駕駛員忘記拉手制動，導致車輛溜車造成的不安全事故，增加下電自動駐車功能，使駐車更加可靠。同時考慮若行車過程中車輛發生故障下電需要拖車的情況，因此開發拖車功能，當需要拖車到附近的服務站時，減少拖車時的阻力。

2.6 人機交互接口

當車輛處于駐車制動、解除駐車制動、AutoHold等各種狀態時，電控單元會通過CAN總線輸出當前狀態信號到人機交互接口，儀表系統顯示對應的圖標，以提示駕駛員當前車輛狀態，若駕駛員進行誤操作，也會發送聲音或文字提醒信息以及糾正措施，使駕駛員明確下一步操作或狀態保持。

3 EPB功能開發驗證

3.1 功能開發

根據車輛電子駐車制動需求，對EPB系統的控制功能進行設計開發，并對開發功能進行驗證，在不同工況下，實現電子駐車制動系統對車輛的相應控制，對電子駐車制動系統的控制功能進行分析驗證。該控制功能進行模塊化開發，可移植性強，集成在底盤控制器中，減少總線的使用，降低成本。

電子駐車制動控制系統包括駐車制動、制動解除、緊急制動、AutoHold、自動駐車等功能，當車輛處于不同的工況時，根據模式切換條件，進入相應的工作狀態，同時控制驅動該工作狀態下相應的閥體工作或者調用主制動功能。

3.2 功能驗證

對EPB控制系統所開發的功能進行仿真驗證，通過改變車速、制動踏板、加速踏板、開關、傳感器等輸入信號的狀態，檢測EPB控制系統是否根據輸入信號的變化進入相應的功能狀態，此時輸出的顯示信號和驅動信號是否與預期狀態一致。預期狀態如圖3所示。

如圖3所示，初始狀態時，驅動排氣閥工作，進入駐車制動狀態，駐車指示燈信號置1；進入駐車制動解除狀態，駐車指示燈信號為0。此時，若需進行AutoHold制動，則調用行車制動，充氣閥和排氣閥都不驅動，駐車指示燈信號依然保持為0；當駕駛員上拉駐車開關，進入駐車制動。若在駐車制動解除狀態（車輛高速行駛），上拉駐車開關，進入緊急制動狀態；若緊急制動車速較大時，駐車開關復位，進入駐車制動解除狀態；若緊急制動車速較小時，進入駐車制動狀態。自動駐車模式下，各輸出信號狀態與初始駐車狀態一致。

通過改變輸入，進行仿真驗證，在不同的控制模式下，閥體驅動、指示燈狀態以及行車制動調用狀態如表1所示。由表1可知，仿真輸出狀態與預期一致，達到控制效果。

表1 不同模式下驅動以及顯示狀態

4 總結

本文設計開發了EPB控制系統的駐車制動、制動解除、AutoHold、緊急制動、自動駐車5種功能，同時新增了防誤觸、拖車模式、駐車安全輔助、行車輔助減速以及人機交互等功能。利用軟件仿真，對開發的控制功能進行分析和驗證，該控制系統不僅滿足基本的駕駛需求，同時可根據車輛狀態和道路情況自動進行相關操作，控制方式更智能化。人機交互可對駕駛員進行操作提醒，提升駕駛感受，避免安全隱患的發生，增加駕駛安全性。