電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)的開發(fā)及應(yīng)用

1、電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)的開發(fā)及應(yīng)用作者：見下文 來源：上海汽車 日期：2011年10月刊辛登嶺張建明上海大眾汽車有限公司【摘要】介紹電子駐車制動(dòng)（EPB ）系統(tǒng)的架構(gòu)及組成部件、系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及它們之間的信息通信，EPB的主要功能及試驗(yàn)評(píng)價(jià)。最后探討了EPB系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：電子駐車制動(dòng)系統(tǒng) 電子穩(wěn)定程序 起步輔助 Autohold自動(dòng)停車 緊急制動(dòng)0引言隨著汽車在中國(guó)的普及，汽車公司更加關(guān)注提高顧客駕駛的舒適性和安全性，目前電子駐車制動(dòng)（EPB）系統(tǒng)在B級(jí)車得到普遍應(yīng)用。 EPB系統(tǒng)的應(yīng)用可以使汽車內(nèi)部空間的利用和中央通道/腳部空間的設(shè)計(jì)具有更大的靈活性；可以為顧客提供有助的舒適性功

2、能；由于取消了手制動(dòng)手柄和拉索，簡(jiǎn)化了裝配過程；它是機(jī)電一體 化的產(chǎn)品，系統(tǒng)的功能始終處于監(jiān)控狀態(tài)。本文主要介紹EPB系統(tǒng)及其主要功能和評(píng)價(jià)指標(biāo)。1系統(tǒng)架構(gòu)圖1描述EPB系統(tǒng)的架構(gòu)，EPB系統(tǒng)主要由電子穩(wěn)定程序（ESP）控制器、EPB控制器，帶有執(zhí)行電機(jī)的后制 動(dòng)鉗總成、EPB/自動(dòng)停車開關(guān)，離合器傳感器（僅用于手動(dòng)檔）等組成。它們通過驅(qū)動(dòng)總線與發(fā)動(dòng)機(jī)控制器、變速器控制器、安全氣囊控制器、組合儀表、網(wǎng)關(guān)、門傳感器進(jìn)行通信。EPB控制器控制器曲合器付憊益從城執(zhí)懺機(jī) 構(gòu)的制動(dòng)甜變速器EPB自動(dòng) 開關(guān)和指示幻驅(qū)動(dòng)-CAN網(wǎng)關(guān)圖！ EPB系統(tǒng)架構(gòu)1.1 ESP控制器ESP控制器是EPB系統(tǒng)的關(guān)鍵部分之

3、一，它集成了縱向和橫向加速度傳感器。它不但向EPB系統(tǒng)提供車速信號(hào)、縱向加速度信號(hào)、坡度信號(hào)，還提供自動(dòng)停車和緊急制動(dòng)功能的控制。有些ESP和EPB的組合系統(tǒng)，縱向和橫向加速度傳感器集成在EPB控制器內(nèi)，如果ESP控制器需要這些信號(hào)則通過總線從EPB控制器中取得。相對(duì)于沒有EPB裝備的ESP控制器，除了軟件的不同外，硬件也需要更改。需要多使用兩個(gè)Pin角，一個(gè)與自動(dòng)停車的開關(guān)相連，另一個(gè)用于控制自動(dòng)停車功能的指示燈。1.2 EPB控制器EPB控制器是EPB系統(tǒng)的控制核心部件。和ESP控制器一樣，它可以集成縱向和橫向加速度傳感器，也可以從ESP控制器中取得這些信號(hào)。兩者之間通過總線通信。它由蓄電

4、池直接供電，與執(zhí)行電機(jī)、EPB開關(guān)、離合器傳感器之間通過硬線連接，與其它控制器的信息通信通過總線。圖2為EPB控制器的Pin角定義圖。I114 B'W = H *V m Bi M 1M&激活嘗劫需求開 輸示燈關(guān)和指示燈F¥ 旻 T"圖2 FPB控制器Pin角定義如果EPB控制器里集成了橫向和縱向加速度傳感器，EPB控制器應(yīng)置于與車輛坐標(biāo)系平行或重合的車身底板上，并應(yīng)牢固地固定，同時(shí)應(yīng)考慮防水防塵。對(duì)于沒有集成橫向和縱向加速度傳感器的EPB控制器，它的軸線可以相對(duì)車身坐標(biāo)系偏轉(zhuǎn)。但考慮到空間的利用和裝配的工藝性，也建議EPB控制器坐標(biāo)系與車輛坐標(biāo)系平行或重合。

5、1.3 EPB系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與普通的手動(dòng)駐車制動(dòng)系統(tǒng)一樣，電子駐車制動(dòng)也作用于后輪。目前普遍采用的是如圖 3所示的制動(dòng)盤和集成電機(jī)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的制動(dòng)鉗式的機(jī)電一體化結(jié) 構(gòu)。EPB執(zhí)行機(jī)構(gòu)直流電機(jī)制動(dòng)器橋皮帶¥執(zhí)行機(jī)構(gòu)J 光體 卜2級(jí)行星齒輪 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)軸廠制動(dòng)器 -売體支架總傳動(dòng)比：122.9:1 皮帶傳動(dòng)'3.067 行星齒輪傳動(dòng)，39.9:1 工作力矩:15 Nm圖3 EPB執(zhí)行機(jī)構(gòu)示意圖由皮帶、行星齒輪、螺桿將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn) 化為螺母的直線運(yùn)動(dòng)，再由螺母推動(dòng)制動(dòng)輪缸的 活塞實(shí)現(xiàn)駐車制動(dòng)。釋放駐車制動(dòng)時(shí)，電機(jī)反向 旋轉(zhuǎn)，螺桿也反向旋轉(zhuǎn)，螺母后退輪缸活塞冋位。 1.4離合器傳

6、感器對(duì)于配置手動(dòng)變速器的車輛，EPB的很多功 能，如起動(dòng)輔助(DAA)功能、自動(dòng)停車功能、手動(dòng) 釋放EPB等都需要判斷離合器結(jié)合狀態(tài)的信息. 所以離合器傳感器需要為EPB系統(tǒng)提供一個(gè)Pin 角°如圖4中的Pin 3。這些功能要求離合器的結(jié) 合程度達(dá)到90% oPin用途1接地2定速巡航3電子轉(zhuǎn)車制動(dòng)ESP圖5為EPB控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。EPB控制器需要與發(fā)動(dòng)機(jī)控制器、變速器控制器、安全氣囊控制器、控制器、換檔桿控制器通過驅(qū)動(dòng)CAN進(jìn)行信息通信，通過網(wǎng)關(guān)和門控制器、BCM車身控制器模塊、組合儀表進(jìn)行通信，并用硬線連接 EPB開關(guān)、EPB開關(guān)指示燈、左和右執(zhí)行機(jī)構(gòu)。3 EPB的主要功能

7、油門踏板 制動(dòng)燈開啤駛員側(cè)安全帶Autohold 幵關(guān) 里的指示燈£Autohold 開關(guān)變速;S控制器安全氣控制器發(fā)動(dòng)機(jī)控制器BSP腔制器EPB開關(guān)內(nèi) 宀的指示燈 開關(guān) y右咸irmJ KL15EPB控制器巨藥換檔桿控制禺 （自動(dòng)變連器）傾共儀表CAN1 iff arte an 駕駛員|轉(zhuǎn)向碉 | Bel車身 門控制器I調(diào)節(jié)模塊i捋制模塊-Mfht輪速 h傳感器制動(dòng)壓力高夸器傳感器（PWM侑號(hào)） 僅用于手 動(dòng)變速器EPB控制燈 紅色的P倒車燈開關(guān) J （手動(dòng)變速醤必潘） 7右制動(dòng)燈 丄第三個(gè)制動(dòng)燈-左制動(dòng)燈組合儀表因5 EPR票緒網(wǎng)絡(luò)結(jié)抽EPB除了提供基本的駐車制動(dòng)功能之外，還可以

8、提供DAA、ECD以及和ESP共同作用的自動(dòng)停車功能，這些功能提高了駕駛的舒適性和安全性，是電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)相比單純機(jī)械駐車制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。3.1靜態(tài)釋放電子駐車制動(dòng)電子駐車制動(dòng)的釋放有兩個(gè)方式：一個(gè)是靜態(tài)手動(dòng)釋放；另一個(gè)是DAA的動(dòng)態(tài)釋放方式。無論EPB系統(tǒng)是否有故障，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的狀況下，EPB系統(tǒng)都應(yīng)支持手動(dòng)釋放的方式。對(duì)于自動(dòng)變速器和手動(dòng)檔車型的車型，腳踩制動(dòng)踏板或油門踏板，手按EPB開關(guān)，則可以釋放駐車制動(dòng)。3.2動(dòng)態(tài)釋放電子駐車制動(dòng)（DAA）DAA功能是電子駐車制動(dòng)提供的舒適性功能之一，提高了車輛起步時(shí)的舒適性。駕駛員可以在不事先松開電子駐車制動(dòng)的情況下直接起步。這一點(diǎn)在坡道起步時(shí)尤其

9、顯得有幫助，系統(tǒng)可以自動(dòng)識(shí)別車輛所處的坡度并能在驅(qū)動(dòng)力足夠大時(shí)，自動(dòng)釋放 EPB，避免溜車并舒適起步。實(shí)現(xiàn)該功能的前提條件：ESP/EPB無系統(tǒng)故障；發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中；駕駛員側(cè)門關(guān)閉；駕駛員安全帶插好。駐車制動(dòng)的釋放時(shí)機(jī)取決于下列的條件：車輛所處的坡度；發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩；油門踏板位置；離合器踏板位置；希望的行駛方向。3.3緊急制動(dòng)功能（ECD）與機(jī)械式駐車制動(dòng)相比，電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)提供的緊急制動(dòng)功能有以下優(yōu)點(diǎn)：可以提供更大的制動(dòng)減速度，最大可以達(dá)到常規(guī)液壓制動(dòng)最大效能的60%;后輪不會(huì)抱死，避免了制動(dòng)時(shí)的甩尾現(xiàn)象，提高車輛安全性。如圖6所示，電子駐車制動(dòng)的緊急制動(dòng)分為兩個(gè)階段，在車速>7

10、km/h前，車輛是通過ESP控制器，利用液壓制動(dòng)系統(tǒng)，自動(dòng)對(duì)4個(gè)車輪輪缸建立制動(dòng)壓力，進(jìn)行減速。在車輛被制動(dòng)到車速V7 km/h后，ECD功能進(jìn)入第二階段，系統(tǒng)對(duì)后輪實(shí)施附加的駐車制動(dòng)，直到車輛停止。由于EPB具有后輪防鎖（RWU ）功能，不會(huì)讓后輪抱死。圖6 ECD功能過程在ECD的第二階段，也可以讓系統(tǒng)退出液壓制動(dòng)，這取決于系統(tǒng)功能的定義。實(shí)現(xiàn)該功能的前提條件：ESP/EPB 無系統(tǒng)故障；拉 EPB開關(guān)超過2 S,并一直拉著。如果 ESP 有故障，則 ECD 功能僅僅通過電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)利用后輪的駐車制動(dòng)進(jìn)行減速，直到車輛停止。在發(fā)動(dòng)機(jī)熄火的狀況下， ECD 功能也能起作用，此時(shí)也僅僅是利

11、用后輪的駐車制動(dòng)進(jìn)行減速，直到車輛停止。3.4 自動(dòng)停車功能自動(dòng)停車功能是 ESP和EPB的組合實(shí)現(xiàn)功能，它可以防止車輛在靜止或起步時(shí)的溜坡，而不需要駕駛員一直踩 著制動(dòng)踏板。自動(dòng)停車通過這種方式提供最高的起步舒適性和安全性。實(shí)現(xiàn)該功能的前提條件：ESP/EPB 無系統(tǒng)故障；發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中；駕駛員側(cè)門關(guān)閉；駕駛員安全帶插好；車輛處于靜止?fàn)顟B(tài)（車速為零）。當(dāng)自動(dòng)停車功能處于激活狀態(tài)， 并且車輛被制動(dòng)停止后， 自動(dòng)停車功能介入， 此時(shí)， 駕駛員不必一直踩著制動(dòng)踏 板。自動(dòng)停車功能首先通過ESP控制器的MCI閥關(guān)閉，在4個(gè)車輪輪缸處保持一定的液壓制動(dòng)壓力，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停車。若駕駛員踩油門踏板， 4個(gè)

12、輪缸的液壓壓力解除，車輛應(yīng)可以輕松起步。在自動(dòng)停車功能介入期間， 如果打開駕駛員側(cè)車門或解除安全帶或自動(dòng)停車功能作用時(shí)間超過3 min 或發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，自動(dòng)停車功能則交給 EPB，后制動(dòng)鉗夾緊制動(dòng)盤，保證車輛不會(huì)后溜。4 EPB 系統(tǒng)功能的試驗(yàn)及評(píng)價(jià)EPB 系統(tǒng)的各項(xiàng)功能需要按車輛的重量、動(dòng)力總成的不同、制動(dòng)盤/鉗的尺寸等進(jìn)行匹配和試驗(yàn)。4.1 靜態(tài)關(guān)閉或釋放駐車制動(dòng)在各種坡度的試驗(yàn)路面上進(jìn)行試驗(yàn)評(píng)價(jià)，對(duì)于轎車，要求車輛能在最大30%的坡度上長(zhǎng)時(shí)間駐車。對(duì)于 SUV 類型的質(zhì)心高的車輛，要求車輛能在最大25%的坡度上長(zhǎng)時(shí)間駐車。4.2 動(dòng)態(tài)釋放電子駐車制動(dòng)（ DAA ）的試驗(yàn)評(píng)價(jià)要求對(duì)所有動(dòng)力總

13、成配置的車輛， 分別按空載和最大允許載荷， 在各種坡度 （最大坡度按設(shè)計(jì)任務(wù)書） 的試驗(yàn)路 面上評(píng)價(jià) DAA 功能，評(píng)價(jià)指標(biāo)包括： DAA 功能是否能釋放 EPB 駐車制動(dòng)； EPB 釋放的時(shí)機(jī)是否恰當(dāng)； EPB 釋 放時(shí)駕駛員的舒適性。圖79為匹配試驗(yàn)結(jié)果不好的例子，應(yīng)同時(shí)進(jìn)行測(cè)試和主觀評(píng)價(jià)。車輛速度0JEPB狀態(tài)丁EPB未釋放1EPB釋放0EPBWtt不合格EPB釋放的太晚變速器1 輸出扭矩EPBEPB制動(dòng)力嘆圖7試驗(yàn)評(píng)價(jià).EPB不能釋放發(fā)動(dòng)機(jī)2 o(W 轉(zhuǎn)速山“ 發(fā)動(dòng)機(jī)50 輸出扭矩芒 油門踏板ffl冷 車輛速度XEPB圖8試驗(yàn)評(píng)價(jià).EPB釋放太晚發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速u:汕it揺詔fX）肌T 00

14、0 發(fā)動(dòng)機(jī)50 輸出扭更油門踏板佰車輛速段5EPB耒晚放°EPFi狀態(tài)EPB# EPB制動(dòng)力W 變速器檔位國(guó)首變速器蝴出扌H矩TpbOWTr ， ”廠合格1 '1 .-亠JEPBff放時(shí)*由子發(fā)動(dòng)機(jī)力矩陡第j 上升*導(dǎo)箕駕駛員感覺不紆服/ 禮L1JJ 圖9試驗(yàn)評(píng)價(jià)TR釋放時(shí)，驅(qū)動(dòng)力矩陡然的升髙,乍輛猛然加速,罵駛員感覺很不舒服出現(xiàn)上述的任何問題，都需要檢查EPB軟件及參數(shù)值的設(shè)置，更新 EPB軟件后，再重新進(jìn)行試驗(yàn)和評(píng)價(jià)，直到符合功能要求。4.3緊急制動(dòng)（ECD ）功能的試驗(yàn)評(píng)價(jià)對(duì)ECD功能的評(píng)價(jià)主要包括以下幾個(gè)方面：ECD的制動(dòng)效能；ECD起作用時(shí)的減速度均勻性；ECD起作

15、用時(shí)ABS/ESP的介入是否合適；后輪是否會(huì)發(fā)生抱死現(xiàn)象。進(jìn)行ECD功能試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)在不同的車速下， 在不同的試驗(yàn)路面 （高附著系數(shù)及低附著系數(shù)） 上進(jìn)行試驗(yàn)。若發(fā)現(xiàn)ECD功能不符合要求，需要檢查ESP/EPB系統(tǒng)是否有故障，檢查制動(dòng)片的磨損狀況， 甚至需要更改ESP的軟件。4.4自動(dòng)停車功能的試驗(yàn)評(píng)價(jià)要求對(duì)所有動(dòng)力總成配置的車輛，分別按空載和最大允許載荷，在各種坡度的試驗(yàn)路面上評(píng)價(jià)自動(dòng)停車功能，評(píng)價(jià)指標(biāo)包括：30%）駐車;自動(dòng)停車功能作用時(shí)，車輛是否能在各種坡度上（最大 從自動(dòng)停車狀態(tài)行駛時(shí)，自動(dòng)停車功能是否能釋放制動(dòng)； 從自動(dòng)停車狀態(tài)行駛時(shí)，自動(dòng)停車功能釋放制動(dòng)的時(shí)機(jī)是否恰當(dāng)； 從自動(dòng)停車狀態(tài)行駛時(shí)，自動(dòng)停車功能釋放制動(dòng)時(shí)駕駛員的舒適性； 自動(dòng)停車功能作用時(shí)，是否會(huì)引起振動(dòng)噪聲等舒適性問題； 自動(dòng)停車功能是否能切換到 EPB 。圖 10 和 11 列舉了自動(dòng)停車試驗(yàn)中兩種不合格的例子。MU10試驗(yàn)評(píng)價(jià)自動(dòng)停車釋放的太早發(fā)動(dòng)機(jī)2 000轉(zhuǎn)速1000發(fā)動(dòng)機(jī)輸出50 扭矩油門踏板值秣車輛速度5自動(dòng)停車不激活 縱向加速艮檔位_6 檔位工駕駛員未施加制覩0123456789II試驗(yàn)評(píng)價(jià)自動(dòng)停車釋放時(shí)驅(qū)動(dòng)力矩突然上升，駕駛員感覺舒適性不好試驗(yàn)中出現(xiàn)上述的任何問題，都需要檢查 ESP/EPB 的系統(tǒng)是否有故障、發(fā)動(dòng)機(jī)或變速器的 軟件是否符合自動(dòng)停車功能的要求、 ESP/EPB 的