面向重型卡車的電子駐車系統關鍵應用技術

趙 陽，王衛翼

（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(Electronic Parking Brake，EPB) 屬于車輛制動系統的一種，尤其作為重型卡車的核心系統，其功能和性能直接影響車輛的安全性。與傳統機械手剎相比，電子駐車系統（以下簡稱EPB）是通過電子控制方式實現駐車制動及駐車制動與行車制動相結合的電子控制系統，即EPB將傳統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]。隨著行業技術進步，國內重型卡車正在向智能化發展，制動系統也隨之向電子化方向發展。EPB以其智能性、舒適性等優勢逐步替代傳統的機械駐車系統[2]。本文將從EPB系統介紹、EPB系統功能、系統氣路原理和系統電路原理等方面，對重型卡車的EPB系統關鍵應用技術進行闡述。

2 EPB系統介紹

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

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）電子駐車開關信號輸入到EPB模塊，EPB計算出目標輸出氣壓，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值[3]。

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

3 EPB系統功能

3.1 基本控制功能

通過操作電子駐車開關（圖2），EPB系統可實現以下基本控制功能。

圖2 電子駐車開關

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

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

3）線控輸出：外拉電子駐車開關，但不到極限位置，實施部分制動，制動力大小和開關外拉行程成正比。線控輸出一般僅作為應急制動（腳剎失效時）使用。車速低于30km/h時，開關釋放后，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，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（不到極限位置），僅對掛車實施制動，制動力大小和開關外拉行程成正比。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，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：當通過啟動發動機、掛擋、松離合、踩油門等信號判定車輛正在起步且發動機輸出扭矩達到一定值時，EPB系統自動解除駐車制動。當EPB內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，內推EPB開關并保持不動，然后斷開鑰匙開關，超過5s后再松開EPB開關，車輛保持未駐車狀態，拖車模式激活。

5）駐車力度檢測：連續兩次EPB開關上拉到底，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開關后，退出駐車力度檢測功能，保持主、掛車全制動。

4 EPB系統氣路原理

EPB系統與ABS（防抱死制動系統）及EBS（電子制動系統）均能兼容。4×2牽引車EPB系統氣路如圖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系統氣路

電子駐車閥結構如圖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 電子駐車閥結構

4.1 駐車控制狀態

駐車控制狀態氣路如圖5所示。排氣電磁閥通電打開，進氣電磁閥保持斷電關閉狀態，掛車檢測電磁閥和掛車獨立電磁閥處于斷電狀態。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，而是變為與排氣口相通。繼動閥的動作后，產生兩個結果：一是掛車制動閥43口的壓縮空氣經電子駐車閥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生制動；二是主車彈簧制動氣室壓縮空氣經電子駐車閥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，排氣電磁閥保持斷電關閉狀態，掛車檢測電磁閥和掛車獨立電磁閥處于斷電狀態。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

只有當駐車氣路氣壓大于4bar時，EPB模塊接收到解除信號后才會發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。在這種情況下，如果操作電子駐車開關，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，連續拉動駐車制動開關2次，然后保持在極限行程位置超過5s，EPB系統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壓縮空氣經過電子駐車閥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系統電路原理

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

圖9 EPB系統電路

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。

電子駐車開關共向EPB模塊提供3個信號。開關外拉到極限位置時，開關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，執行駐車。內推開關時，開關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模塊發出解除駐車制動指令。

開關6號和9號針腳是一對成比例關系的位置信號，EPB依據這一對位置信號判定開關外拉行程位置，EPB模塊依據開關位置計算出目標輸出氣壓值（開關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（開關未拉到極限位置），主要用于應急制動。車速低于30km/h時，松開開關后制動隨即釋放。

掛車獨立制動開關是個瞬時位置開關，點擊它時，開關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。此時若操作電子駐車開關，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，點亮開關上的駐車指示燈。

6 結束語

電子駐車系統作為車輛的制動安全系統之一，直接決定了車輛的安全性能[4-5]。EPB系統可以有效避免傳統機械手剎忘記拉起或者拉不緊導致溜車的情況，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，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實現線控的重要步驟和環節。未來，電子駐車系統將逐步取代傳統的機械控制方式，成為行業的主流駐車制動解決方案。