汽车EPB系统控制原理研究

文_刘峰



汽车EPB系统控制原理研究

文_刘峰

汽车电子技术的不断进步，令驻车制动系统即手制动系统从过去机/液式的，逐渐变成电子式的。电子驻车制动可在行车前自动释放或在熄火后自动拉紧，省去了忘记解除驻车制动或“坡起”溜车等情况的困扰与风险；由于电子驻车制动系统即EPB系统的结构较为复杂，需要对其控制原理进行分析研究，本文主要包括EPB的组成及工作原理等。

关键词：EPB，控制原理

1　来源与研究目的

汽车电子技术在车用零部件的应用越来越广，那些过去通常采用机/液控制为主的部分，也已逐渐转向电子控制，驾驶员能够通过直接机械连接来自主控制的部分已越来越少，越来越多的汽车均开始配备电子手制动的功能。

图1为EPB控制装置按钮，，位于换挡手柄后方，面积大，操控起来很顺手。EPB从基本的驻车制动功能延展到电子驻车制动功能技术的运用，让驾驶员在汽车停下时无需长时间采取制动。在启动电子驻车制动制动的情况下，能够避免汽车不必要的滑行，简单的说是汽车不会向后溜车。

2　EPB控制原理研究

2.1 汽车基本参数

本文以雷诺科雷傲Renault Koleos[3]为例，后轮采用盘式制动、独立鼓式驻车制动、左舵、4×4的驱动形式；长、宽、高、轴距分别为：4 518 mm×1 550 mm×1 695 mm 和2 690 mm。

2.2 EPB控制原理

EPB在汽车上的安装令行车更便捷，EPB与传统机械驻车制动最大的区别综前所述，主要在于无需驾驶员在行车前释放或在熄火后拉紧，省去了忘记解除驻车制动或“坡起”溜车等情况的困扰与风险。下面着重研讨EPB的组成、以及控制策略的设计。

其中，ECU获取CAN总线的4个信号分别为：轮速信号(Wheel Speed)、制动信号(Brake Signal)、变速器挡位(Gear Position)、加速踏板位置(Acceleration Pedal Position)。

2.2.1 EPB控制按钮

(1)EPB控制按钮(总成控制开关)在驾驶员的右侧、座椅前部，如图1所示。

(2)该按钮的作用是手动释放和拉紧手制动。

(3)EPB控制按钮有2个工作位置(拉紧、释放)，仪表盘上有一个工作指示灯。

(4)发动机不工作的情况下，只有在转向柱锁解锁和踩下制动踏板的情况下按EPB控制按钮才能释放。

(5)若该按钮有故障，那么不能再修，并且仅能更换。

2.2.2 加速踏板位置传感器

该传感器安装位置明显，主要作用是给EPB控制单元一个信号控制自动解除驻车制动。

2.2.3 驻车制动单元

图3所示为驻车制动单元，其中1为驻车制动蹄片，2为制动拉线，3为后轮制动盘，4为独立于盘式制动的鼓式驻车制动。

2.2.4 人工操作

EPB总成控制按钮的作用是依照驾驶员的需求拉紧或释放驻车制动。

(1)拉紧驻车制动工作示意图。

在车速低于30 km/h或正常制动失效时，驾驶员通过拉EPB控制按钮拉紧手制动，进行动态制动。图4为EPB工作示意图，其中，1为EPB控制单元，2为坡度传感器，3为启动电机，4为减速齿轮，5为压力传感器，6为缆绳钩，7为旋转轴，8为锁定螺钉，9为紧急释放拉线，10为制动拉线。

(2)在坡度大的坡道上，通过持续(超过2 s)拉EPB控制按钮来达到最大的驻车制动力。在驻车制动已经起作用的情况下，EPB控制单元在24 h内持续检测汽车的轻微移动和坡度来增加不足的制动力。

(3)解除EPB。在踩下制动踏板的同时按下EPB控制按钮可释放手制动，另外首先保证方向盘柱解锁的情况下才能释放驻车制动。

2.2.5 仪表盘

(1)手制动工作指示灯和故障警告灯的信息显示。

(2)多功能显示器上显示测试故障信息和EPB释放及拉紧的信息。

2.2.6 EPB控制单元

(1)EPB控制单元主要组成为：电机(与EPB控制单元集中一体)；坡度传感器，安装在控制单元中，测量汽车的倾斜角度，允许控制单元调整制动压力；制动压力传感器，用来检测作用在后轮的制动压力；2条制动拉线。

(2)应急释放制动控制(紧急释放)：在蓄电池电量低或控制单元发生故障后，无法正常释放的情况下使用。

2.2.7 EPB控制单元的工作状态

(1)唤醒状态。

EPB通过多功能网络进入唤醒状态，若转向柱是锁定状态，EPB会保持待命或者休眠状态。然而，一旦EPB被激活，所有的功能重新可用。蓄电池电压的检测(＞13.6 V)信号产生一个EPB的唤醒命令并对系统进行故障检测。这个功能确保EPB系统能够在CAN总线不可用的情况下(发动机工作时)，能够手动释放手制动。蓄电池电压的检测在拉紧驻车制动的24 h内有效，若EPB拉紧或者释放超过24 h，那么EPB进入休眠状态(此目的是更低的电量消耗)。

(2)待命状态。

若EPB在没有唤醒的状态并且在拉紧状态，在这种待命状态期间，EPB 每8 s监测拉紧状态。若电压足够，在必要的情况下，能够更进一步拉紧手制动。待命状态的时间限制是24 h。

(3)休眠状态。

若EPB没被激活，则EPB为释放状态或退出待命状态(24 h或者电压小于10.5 V)和拉紧的状态下处于休眠状态。

故障提示1：“Check Parking Brake”提示检测电子驻车制动；“SERVICE”维护提示灯点亮。

故障提示2：“Parking Brake Fault”提示EPB电控系统故障，蜂鸣频率为1 Hz；“SERVICE”和“STOP”警告灯持续点亮：若使用EPB控制按钮，释放或拉紧手制动，按钮上的指示灯就会闪烁。若按钮上的灯不闪烁，则仪表盘上的故障信息消失。

若EPB系统提示故障2，无论何时使用EPB，其按钮上的提示灯会再次闪烁，仪表上的信息也会重新显现。

3　结论

(1)本文完成了车用电子驻车制动EPB控制原理的研究与分析。

(2)描述了车用EPB的工作原理及特点。

(3)依据EPB的特点，详细介绍其组成及控制原理。

(4)本文是我在工作中遇到的汽车EPB的工作原理研究的相关描述，对实际情况有一定的指导意义，应在实际的汽车EPB系统使用时得到应用。

参考文献

[1]Electric Hydraulic Brake System-The First Approach to Brake-by-Wire Technology.SAE 1996.96.1.1

[2]Renault Koleos:premier de la classe?Ingenieurs de l'Automobile.08,(794)

[3]刘峰.雷诺科雷傲故障快速维修与EPB手动解锁;汽车维修.13(11)

(注：本文作者工作单位系银建汽车修理有限公司。)

Researches on Control Principles of Automotive Electric Parking Brake EPB System

Abstract:With the automobile’s and electrical technology constantly development,the parking brake system is changing from the primary mechanical,hydraulic into electrical.Electric parking brake (EPB) system is able to release it before ignoring or strain it after stopping the engine automatically,and cuts the difficulties and dangerous rates of forgetting to be released or the slide on the slope; Because of the automotive EPB frame is so complex,the electrical brake system needs to analysis.This thesis is mainly contains the EPB structures and working principles.

Key Words:Electric Parking Brake(EPB),Control Principles