轿车电子驻车制动系统工作模式分析

2015-11-20杨开新

沿海企业与科技 2015年1期

关键词：卡钳驻车标致

杨开新

轿车电子驻车制动系统工作模式分析

杨开新

电子驻车制动系统是驻车制动系统的发展方向，在越来越多的车型上得到应用，与传统手刹相比，提高了驾驶的舒适性与方便性，降低了操纵的难度。文章分析电子驻车制动系统的基本工作模式及融合ESP等模块后的扩展工作模式。

电子；驻车制动；结构；工作模式

电子驻车制动EPB（Electrical Park Brake）指将行车过程中的临时性制动和停车后的长时性制动功能整合在一起，并且由电子控制方式实现停车制动的技术。越来越多的车型开始配备电子驻车制动的功能，从高档豪华级别开始普及到了20万元之内的车型，在欧洲全部车辆中的30%已用电子驻车制动系统取代了传统的机械式手制动系统。和传统手刹相比，电子驻车制动系统使用小巧的按钮取代了传统的手刹拉杆，操作更为简单，减轻了驾驶人员的操作负担，让车内前排座间空间得到更好的利用，也能减少碰撞时的人员伤亡。电子驻车制动系统配合各种电控单元及机构（比如ESP、ABS等），可以实现在多种工作状态下的刹车和驻车，获得更加理想的制动效果。并且由于电子驻车制动系统的执行机构只接受电信号指令，驻车制动系统的控制单元集成到防盗系统中可实现最为可靠的防盗功能。

一、电子驻车制动系统的结构

（一）拉索式电子驻车制动系统

图1 东风标致拉索式电子驻车制动系统示意图

拉索式电子驻车制动的执行机构与传统手刹无异，同为制动蹄式或卡钳式，只是把拉索由手动改为电动形式。图1为东风标致的拉索式电子驻车制动系统FSE（EPB），图中FSE单元包括一个电机单元和一个电子驻车制动系统ECU。

图2 东风标致驻车制动电机单元结构图

图2为东风标致驻车制动电机单元结构图，包含1个电机和1个蜗杆驱动机构。其工作原理是当通过车内的驻车按钮发出驻车指令后，电机带动蜗杆套和蜗杆旋转，通过主拉索及分配器拉紧2个次拉索，拉紧制动器上的弹簧，实现制动。解除驻车制动时，电机带动蜗杆套和蜗杆反向旋转，松开次拉索，松开弹簧。

日产聆风拉索式电子驻车制动的执行元件采用了与上述东风标致不同的结构。电机产生的扭矩通过减速机构及离合器传递到螺纹轴上，螺纹轴的转动带动螺母轴向移动从而通过拉索平衡器拉紧控制左右后轮上的驻车制动拉索，实现后轮制动功能。

（二）集成卡钳式电子驻车制动系统

集成卡钳式电子驻车制动系统的执行部件均位于后轮制动卡钳上，信号通过电线传导，没有了传统的手刹拉索，系统变得更加简单。图3为奥迪集成卡钳式电子驻车制动系统结构图。

图3 奥迪电子驻车制动系统结构示意图

图4为奥迪电子驻车制动系统执行元件（伺服电机）结构示意图，该系统施加驻车制动时由伺服电机通过齿形皮带减速机构和摆动轮盘传动机构驱动制动卡钳。

图4 奥迪电子驻车制动系统伺服电机结构示意图

二、电子驻车制动系统工作模式

就电子驻车制动系统的工作模式而言，大部分车型均有手动制动、自动制动和紧急制动这些模式，有些车型还有坡道辅助起步等模式。虽然车型不同工作模式的激活与解除的条件不同，但都能达到相类似的功能。车型不同，手动模式以及紧急模式下的速度的设定值不同，一般均在10km/h以下。现以各车型为例，详细分析电子驻车制动的工作模式。东风标致车型在任何情况下（即使点火开关OFF）电子驻车制动的施加都是可能的，但点火开关关闭时，解除驻车制动是不可能的。

（一）手动驻车制动工作模式

以东风标致为例，当车辆速度小于设定值、自动模式不作用的状态下，若操作电子驻车制动开关（按钮或拉杆），则根据车辆所处坡度的大小，施加不同的制动力。坡度小于设定值，则施加较小的制动力，若坡度大于设定值，则施加最大的制动力。在手动制动的模式下，驾驶人员可以通过踩下制动踏板、踩下加速踏板、操作电子驻车制动开关的方式来解除驻车制动。

若需要阻止车辆在坡面上倒滑，而希望施加最大制动力时，可以在满足车辆速度和加速踏板位置分别小于设定值，并且按住电子驻车制动装置按钮5秒的情况下实现。

（二）紧急制动工作模式

当车速大于设定值，主制动系统（脚刹车）失灵的情况下，紧急操作电子驻车制动控制开关，可以激活紧急制动工作模式，此时通过ESP功能执行四轮制动而非仅2后轮制动。此时施加的制动力与驾驶人员按压在按钮上的时间成比例。如果此时ESP系统也出现故障，则驻车制动ECU发出驻车制动指令，使制动力施加于2后轮上。

（三）自动驻车制动模式

自动驻车模式是电子驻车制动功能的扩展，由ESP部件实现4轮制动控制。若激活自动模式，当车辆速度小于0.7km/h、并且在5秒内无再次启动的趋势时，则根据车辆所处坡度的大小，施加不同的制动力。坡度小于设定值，则施加较小的制动力，若坡度大于设定值，则施加最大的制动力。如果用户车速大于0.7km/h时，停止发动机，则ESP ECU会等待车速降到此值以下后，再向驻车制动ECU发出施加制动指令。在自动模式下，ESP ECU会根据离合器位置传感器和自动变速箱的信息、加速踏板位置传感器以及车辆方向发出解除驻车自动的指令。

（四）坡道辅助起步工作模式

以斯巴鲁车型为例，车辆停在坡度大于5%的坡道时，自动模式激活，由于VDC模块的作用液压制动会保持一定时间，同时电子驻车制动也起作用。在此时间内松开脚制动、加速，车辆不会发生后退现象。车辆坡道起步的扭矩达到规定值后，液压制动逐渐减压，驻车制动也自动解除。

三、监控调整功能

有些车型除了具有上述的工作模式外，还开发了一些附加功能。比如，迈腾车带有制动蹄片间隙的调整功能，每行驶1000km，在电子驻车制动系统没有被使用时，间隙调整自动进行。东风标致电子驻车制动系统在手动制动和自动制动两种模式下施加制动时能实时监控制动力大小：即使点火开关OFF后，电子驻车制动仍可在一定时间保持ESP功能，当监测到车辆移动距离大于6cm或拉索力减少量超过200N时，电子驻车制动ECU会对制动卡钳施加附加制动力，确保驻车可靠。