淺談電子駐車系統(tǒng)

顏培亮 郝大偉

摘要：汽車電子駐車系統(tǒng)是機(jī)電技術(shù)的發(fā)展帶來的一個(gè)成果，減少了制動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)的滯后時(shí)間。本文對(duì)汽車電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)研（EPB）究成果進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，對(duì)系統(tǒng)工作原理、功能及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵字：汽車制動(dòng)? ?電子駐車制動(dòng)? ? 系統(tǒng)功能

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，人們對(duì)汽車安全性的要求與日俱增，而優(yōu)異的制動(dòng)性能以及一體化的底盤綜合控制技術(shù)是現(xiàn)代汽車安全性的一個(gè)重要評(píng)價(jià)標(biāo)志。大到傳統(tǒng)的拉線式油門、雨刮器等，均被電子油門及隨外界雨量大小而自我調(diào)節(jié)的智能雨刮系統(tǒng)所取代。而傳統(tǒng)機(jī)械時(shí)代為確保車輛不溜車，人們不得不拉起手動(dòng)制動(dòng)桿，隨著機(jī)電技術(shù)的發(fā)展，電子技術(shù)不斷滲入到了汽車的制動(dòng)系統(tǒng)，出現(xiàn)了汽車電子駐車系統(tǒng)，只需按下EPB按鈕就能實(shí)現(xiàn)駐車制動(dòng)。

電子駐車系統(tǒng)的工作原理與手動(dòng)機(jī)械駐車系統(tǒng)一樣，也是通過制動(dòng)蹄片及制動(dòng)轂或摩擦片與制動(dòng)盤之間的摩擦、夾緊來實(shí)現(xiàn)駐車，只不過是把控制方式用電子按鈕與電機(jī)動(dòng)作來代替原有的手動(dòng)操作和機(jī)械連接，故該系統(tǒng)全稱為電子控制式機(jī)械駐車制動(dòng)系統(tǒng)。目前，在汽車上應(yīng)用的電子駐車系統(tǒng)技術(shù)主要有兩種形式，一種是拉線式電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)，另一種是卡鉗集成式電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)。拉線式電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)保留了傳統(tǒng)的機(jī)械駐車制動(dòng)系統(tǒng)拉線是最早應(yīng)用的一種過渡產(chǎn)品，在汽車上的應(yīng)用較少。目前，在汽車上應(yīng)用最多的是卡鉗集成式電子駐車系統(tǒng)。該系統(tǒng)用電子按鈕、電機(jī)組件替代了傳統(tǒng)的駐車制動(dòng)手拉桿、拉線等控制件。電機(jī)組件被集成到了左右制動(dòng)卡鉗上，電子控制單元和電機(jī)組件直接通過電氣束線進(jìn)行連接。駐車時(shí)，當(dāng)駕駛員操作電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)的電子按鈕后，電子控制單元將控制集成在左右制動(dòng)卡鉗中的電機(jī)動(dòng)作，并帶動(dòng)制動(dòng)卡鉗活塞移動(dòng)產(chǎn)生機(jī)械夾緊力，進(jìn)而完成駐車。

與傳統(tǒng)的手動(dòng)機(jī)械駐車制動(dòng)系統(tǒng)相比，電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：一是由于車廂內(nèi)取消了駐車制動(dòng)手拉桿，為整車內(nèi)飾造型的設(shè)計(jì)提供了更大的發(fā)揮空間;二是停車制動(dòng)由一個(gè)按鍵代替了駐車制動(dòng)的手柄，簡(jiǎn)單省力，降低了駕駛員的操作難度;三是隨著汽車電子駐車控制技術(shù)的不斷發(fā)展，該系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)靜態(tài)駐車、靜態(tài)釋放（關(guān)閉）、自動(dòng)釋放（關(guān)閉）等基本功能，還增加了自動(dòng)駐車和動(dòng)態(tài)駐車等輔助功能。

下面以大眾車系為例，介紹EPB系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的功能：駐車制動(dòng)功能、動(dòng)態(tài)起步輔助、動(dòng)態(tài)起步輔助、動(dòng)態(tài)起步輔助、動(dòng)態(tài)緊急制動(dòng)、自動(dòng)駐車功能。

駐車制動(dòng)功能當(dāng)車輛小于30%的坡道上駐車時(shí)，電控機(jī)械駐車制動(dòng)可確保制動(dòng)住車輛。電控機(jī)械制動(dòng)控制單元與ABS控制單元通過專用的CAN數(shù)據(jù)總線來判斷當(dāng)前車速是否低于7km/h。如果低于7km/h（即為靜止?fàn)顟B(tài)），則電控機(jī)械制動(dòng)控制單元啟動(dòng)兩個(gè)后輪駐車制動(dòng)電機(jī)。

動(dòng)態(tài)起步輔助功能當(dāng)啟動(dòng)電控機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，動(dòng)態(tài)起步輔助可以使車輛即使在坡道上起步時(shí)也不會(huì)震動(dòng)或溜車。通過電控機(jī)械制動(dòng)控制單元判斷車輛的傳動(dòng)扭矩大于車輛的行駛阻力，后車輪的兩個(gè)駐車制動(dòng)電機(jī)被啟動(dòng)。這樣車輛起步時(shí)就不會(huì)溜車了。

動(dòng)態(tài)緊急制動(dòng)功能如果制動(dòng)踏板功能發(fā)生故障或制動(dòng)踏板被卡住了，可通過動(dòng)態(tài)緊急制動(dòng)功能強(qiáng)力制動(dòng)車輛。

自動(dòng)駐車功能當(dāng)車輛靜止和起步車輛起步（前行或倒車）時(shí)，自動(dòng)駐車功能可以用來輔助駕駛員，無論是用什么方式使車輛停止，自動(dòng)駐車功能可以確保車輛在靜止時(shí)自動(dòng)保持駐車狀態(tài)。

汽車電子駐車制動(dòng)的臺(tái)架試驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)在德國(guó)申克貝加索公司（SCHENCKPGASUS CmbH）生產(chǎn)的慣性式制動(dòng)器測(cè)功機(jī)型號(hào)為：PWD2C/V2752200上進(jìn)行，如下圖所示。

實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)車型BJ2500，汽車質(zhì)量2120kg，輪胎滾動(dòng)半徑為350mm，制動(dòng)盤有效半徑126mm，參照汽車駐車制動(dòng)器臺(tái)架實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行。下圖為EPB在測(cè)功機(jī)上的安裝情況。靜態(tài)實(shí)驗(yàn)中，測(cè)功機(jī)模擬3km/h的車速運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)測(cè)單輪制動(dòng)扭矩達(dá)750-82最大制動(dòng)力矩，高于理論計(jì)算的730N.m;

動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)中，測(cè)功機(jī)分別模擬制動(dòng)初速度80、30km/h的車速運(yùn)轉(zhuǎn)，制動(dòng)平穩(wěn)，響應(yīng)快速，制動(dòng)減速度分別達(dá)到317、313m/s2 ，能滿足駐車制動(dòng)要求

電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)的基本要求包括系統(tǒng)安全、可靠性、可維護(hù)性、實(shí)用性等幾個(gè)方面：

（1）安全性：在出現(xiàn)突發(fā)失效的情況下，系統(tǒng)要具備保持正常工作的能力，而且要保持足夠的駐車制動(dòng)力：

（2）可靠性：線控制動(dòng)系統(tǒng)至少要能夠和現(xiàn)有的機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)具備同樣的可靠性：

（3）實(shí)用性：具備現(xiàn)有系統(tǒng)的基本功能：

（4）可維護(hù)性：維護(hù)周期至少要和目前的系統(tǒng)一樣長(zhǎng);

（5）壽命：不低于目前的水平;

（6）成本：與傳統(tǒng)的系統(tǒng)成本相差不大;

（7）車內(nèi)空間：占用空間盡可能小。

設(shè)計(jì)要求

制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性能直接關(guān)系著車輛和人員的安全，是汽車重要的安全性，受到普遍重視。在國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GB1276.1999《汽車制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能和試驗(yàn)方法》以及GB7258.2004《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全條件》中，對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性能都做出了嚴(yán)格的規(guī)定。

市面上常見的擁有電子手剎功能的車型有很多，電子手剎的使用方法也是大同小異，都是通過嚴(yán)格按鍵來啟動(dòng)/關(guān)閉手剎功能。啟動(dòng)電子手剎可以在車輛任何狀況下進(jìn)行啟動(dòng)，即使在行進(jìn)過程中誤按，由于油門還處在工作位置所以電子手剎功能也會(huì)關(guān)閉，如果在緊急剎車過程中按下，大部分電子手剎系統(tǒng)都會(huì)額外提供更強(qiáng)的制動(dòng)力來輔助，部分車型更具備電子制動(dòng)力分布以及限速制停的功能。

而當(dāng)關(guān)閉電子手剎時(shí)則全部車型均需要在踏下剎車踏板的狀態(tài)下才能生效，這樣對(duì)于自動(dòng)擋車型來說就能避免在塞車蠕動(dòng)時(shí)由于大意造成的事故。但在手動(dòng)擋車型行也同樣加入這樣的限制似乎就有點(diǎn)多余了，浪費(fèi)了手剎對(duì)于斜坡起步的幫助這一基本功能。

目前，國(guó)內(nèi)關(guān)于電子駐車制動(dòng)技術(shù)的研究成果較小，還處于試驗(yàn)階段，國(guó)際上已經(jīng)起步，幾乎所有大型汽車制造商都在研制開發(fā)此類線控技術(shù)的相關(guān)產(chǎn)品。EPB與傳統(tǒng)的駐車制動(dòng)系統(tǒng)有著極大的差別，其執(zhí)行和控制機(jī)構(gòu)需要完全的重新設(shè)計(jì)。其執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要能夠把電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速平穩(wěn)轉(zhuǎn)化為制動(dòng)蹄塊的屏東、需要能夠減速增矩、需要能夠自行補(bǔ)償由于長(zhǎng)期工作而產(chǎn)生的制動(dòng)間隙等，而且由于體積的限制其結(jié)構(gòu)也必須巧妙和緊湊，是整個(gè)EPB系統(tǒng)中非常重要的組成部分;其控制部分也要求能夠精確控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角從而快速響應(yīng)駕駛員。