汽车EPB系统参数设计

刘峰

(银建汽车修理有限公司，北京 100070)

汽车EPB系统参数设计

刘峰

(银建汽车修理有限公司，北京 100070)

电子手刹系统即EPB系统的总体结构较为复杂，需要对其参数进行设计。主要针对EPB系统在坡道起步以及紧急制动时的参数进行设计、解析与描述，最终结果满足要求。

EPB；坡道起步；紧急制动；参数设计

0 引言

EPB(Electric Parking Brake)也就是电子驻车或称电子手刹制动系统[1]。电子手刹制动系统(以下简称EPB)是指将汽车临时制动与长时制动功能融合在一起，并且由电控方式实现驻车制动的技术。文中主要对EPB系统在坡道起步以及紧急制动时的参数进行设计。

1 EPB坡道起步电控流程及其参数设计

设计对应的坡道起步程序的情况是：汽车起步时，驾驶员为实现坡道起步按 EPB按钮，电控流程[1-2]如图1所示。要实现此过程的电子控制，必须确定何时解除驻车制动：发动机作用于驱动轮上的转矩[3-4](以下简称“驱动力矩”)Tt大于或等于起步道路阻力偶矩(约等于道路阻力偶矩Tψ)[5]。

(1)

驱动力矩公式：Tt=Tiqigi0ηT

(2)

道路阻力公式：Fψ=Gψ

(3)

道路阻力偶矩公式：Tψ=Fψr

(4)

道路阻力系数[6]公式：ψ=fcosα+sinα

(5)

图1 EPB坡道起步电控流程

如图2所示，在坡度i为30%的坡道上，汽车起步时，ECU计算出道路阻力Fψ在2维数列中对应的行值[4]，再依据加速踏板位置计算出对应驱动力Ft的列值，便可确定释放手刹的时间，即Ft>Fψ的时刻。

图2 汽车坡道起步受力分析

最终得到：

Ft=5 284.4 N>Fψ=4 862.6 N

Tt=1 802.0 N·m>Tψ=1 658.2 N·m

满足设计数值要求。

2 EPB紧急制动电控流程设计及其优势

EPB紧急制动是指：行车时，若刹车制动力不足或突遭失效，驾驶员可拉起EPB按钮，令EPB系统参与完成汽车的紧急制动，尽可能保障行车安全。由于此类情况是非正常的，会对EPB系统的使用性能造成损伤，因此，在正常情况下，禁用此功能。若在启动EPB时，需要ECU准确地分析出驾驶员所要采取的动作，再启动执行器，以提供最大的制动力，实现汽车的稳定制动。ECU需要获取EPB按钮信号、刹车踏板位置、加速踏板位置和轮速等信号。

紧急制动的电控流程为：驾驶员拉起EPB按钮时，ECU接收到信号，启动相应的中断程序，检测轮速值和加速踏板位置信号。此类功能应用的前提条件是车速在30 km/h内，且加速踏板处于完全释放状态。若监测到制动踏板未移动，ECU便判定为正常行车状态，此时便锁止EPB功能以便正常行车；若监测到制动踏板被极速踩到底，即制动力最大时，ECU便判定发生了紧急情况，随即发出电控信号，启动执行器制动，使汽车的制动力Fμ及制动扭矩Tμ作用在4个车轮同时达到最大，其中：

正是这样一种贴近时代、契合需求的草根式生长，使得班级群这个新生事物从一开始就缺少顶层设计和规范引导，各方秉持自己的立场，一边抱怨，一边乐享其成。

(6)

图3为紧急制动电控流程[5]。

图3 EPB紧急制动电控流程

车速小于5 km/h时拉EPB按钮，可对后轮进行制动，使汽车停止。车速为5～30 km/h时拉EPB按钮，对后轮进行逐次减速制动，持续制动阶段平均减速度最高可达到8～10 m/s2，较未配备EPB的汽车增加了1～2 m/s2，提升了汽车紧急制动时的安全性能。

制动距离s的公式：

(7)

表1 紧急制动时EPB在汽车制动 距离与制动时间上的优势

从表1中可看出：当车速达到30 km/h时，若采取紧急制动停车，配备EPB的汽车比未配备EPB的在制动距离上降低了0.87m。以设计车长4 520 mm、轴距2 690 mm的SUV汽车[2]为例，如图4为车速从30 km/h到0时的紧急制动配备与未配备EPB在制动距离s上的差距。0.87 m，即870 mm，这个差距相当于在水平面上，汽车的前保险杠至前轮的垂直距离或后保险杠至后轴的垂直长度，这在紧急制动的时刻显得至关重要。配备EPB的汽车不仅缩短了制动距离，而且提高了车上人员的安全系数及汽车紧急制动时的安全性能，防止追尾事故的发生[6-7]。

图4 车速从30 km/h至0时配备EPB与未配

EPB在紧急制动时间和距离上的优势在通常角度来说，零点几秒和几十厘米的差距是微不足道的。而所谓的紧急制动，举个例子来讲：汽车在能见度低的高速公路行驶，或穿越无人看守铁路道口的时刻。在这些紧要关口，零点几秒和几十厘米的差距便相当于百米赛跑运动员冲线那一时刻了，而紧急情况下，甚至可以挽救驾驶员或乘客等车上人员的生命以及财产的损失。由此可见，汽车设计配备有EPB对防范交通事故的发生起到了至关重要的作用，效果非常显著[8-9]。

3 结论

完成了汽车EPB系统坡道起步及紧急制动的设计，依据作用于汽车上的外力特性，分析了与汽车动力学及EPB系统相关的动力性及制动性使用性能，建立了相关的动力学方程，分析了EPB系统在坡道起步以及紧急制动时对汽车动力性能及制动性能等方面的优势，最终结果满足设计数值要求。

【1】JONNER W D，WINNER H，DREILICH L,et al.Electric Hydraulic Brake System-The First Approach to Brake-by-Wire Technology[C]//Object Detection Collision Warning & Avoidance Systems,1996.

【2】刘峰.雷诺科雷傲故障快速维修与EPB手动解锁[J].汽车维修,2013(11)：13-16.

【3】余志生.汽车理论[M].北京:机械工业出版社,2000：2-3,13-14,77-81.

【4】刘峰.汽车电子驻车制动EPB系统电控流程设计[J].客车技术与研究,2016(4)：46-48. LIU F.Designs on Electric Control Processes of Automotive Electric Parking Brake System[J].Bus and Coach Technology and Research,2016(4)：46-48.

【5】刘峰.汽车EPB系统控制策略设计研究[J].汽车工业研究,2016(7)：48-51.

【6】纪石.上海通用新君威2.0T新技术剖析(一)[J].汽车维修技师,2009(4):14-16.

【7】吴定才.电子驻车制动器的使用与操作[J].汽车维修,2010(3):38-39.

【8】NISE N S.Control Systems Engineering[M].CA:John Wiley,1960.

【9】ASTROM K J,WITTENMARK B.Adaptive Control[M].New York Wesley,1995.

Parameters Design for Automotive EPB System

LIU Feng

(Yinjian Automobile Repair Co.,Ltd., Beijing 100070,China)

The entire structure of electric parking brake (EPB) system is complex,its parameters are needed to be designed.The parameters of the EPB system about ramp starting and emergency braking were designed, analyzed and described.The results meet the requirements.

Electric parking brake(EPB); Ramp starting; Emergency braking;Parameters design

2016-09-18

刘峰(1984—)，男，硕士，工程师，研究方向为汽车及发动机电控。E-mail：PhoneistheFirst@163.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.01.013

U463.6

B

1674-1986(2017)01-050-03