车辆电子驻车系统原理及状态检测

李然捷

摘要：电子驻车系统是新型汽车广泛使用的辅助安全系统，近年来在国际汽车行业的技术开发领域备受关注，通过对电子驻车技术的分析，说明了其基本的工作原理，同时对电子驻车的技术检测过程与重点内容作了相关介绍，并说明了电子驻车系统的未来发展趋势。

关键词：电子驻车；原理；状态监测

中图分类号：U472文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.05.004

汽车是现代化社会广泛使用的交通工具，但由于车辆过多而导致的交通事故也频繁出现。汽车制动系统是行车安全的首要保证，在交通事故的统计中有近一半的事故是由于制动系统故障或制动性能不良导致的。相对于传统的机械式驻车结构，近年来发展起来的车辆电子驻车系统具有新的技术特征，电子驻车系统与ABS防抱死系统以及ESP车身稳定系统并列成为了新时代汽车的主要电子控制系统。作为新的汽车制动系统，其在技术原理和机械结构上都比传统驻车形式有明显的优势。

1电子驻车技术及原理介绍

1.1电子驻车技术现状

车辆的电子驻车系统的英文缩写为EPB，此系统能够在汽车运行的过程中始终保持工作状态，只要汽车处于运动或给油门的状态，电子驻车系统的制动功能会立即关闭。当刹车踏板踩下或汽车速度下降至停车状态时，电子驻车系统的驻车功能会启动，同时，电子驻车系统还能在紧急制动的过程中为车辆的制动能力提供有利的辅助作用。

电子驻车技术是20世纪初由美国天合集团研制开发成功的，并同期在美国市场投入使用。配备有电子驻车技术的车型于2006年投入到中国市场的汽车行业使用，由于其技术优势获得了国内汽车企业及使用者的广泛认可。同时，采用后制动钳一体化的电子驻车系统一直是天合公司的独有技术，随后博世公司和西门子公司也都先后研发了具有各自特点的电子驻车技术。现阶段我国的国产品牌所使用的电子驻车系统也多是选用天合、博世和西门子等知名公司的技术产品，我国自主研发的电子驻车技术还并不成熟。由于在汽车上安装电子驻车系统对车辆的工艺要求很高，因此该技术的国内普及存在着很大的难度，部分汽车企业的技术能力和汽车加工工艺都达不到所需要求。我国电子驻车技术在追赶发达国家技术水平的同时，更应在制动器热弹性失稳、制动器的疲劳点蚀、制动盘的工作表面产生热点的机理以及执行机构的相关设计和结构优化等几个方面重点进行。

1.2电子驻车原理介绍

传统的制动器结构主要通过踩下刹车踏板或拉紧手刹使钢索机构拉紧而实现车辆制动的功能，由于传统的制动器在长期使用后可能出现拉紧结构部件永久形变和疲劳破坏，使制动能力受到不良影响。而电子驻车系统能够在一定程度上避免或减缓这一情况的发生。目前市场上应用的电子驻车系统主要分为两类，即电子拉锁制动系统和马达集成式驻车系统。电子拉索制动系统主要是在传统的制动结构上增加电机以替代手刹结构，以电机的旋转方向控制钢锁的拉紧与放松，除电机结构外，其他的机械结构与传统的驻车结构一致。马达集成式驻车系统是有别于传统的驻车系统的全新系统，它将电机直接与制动卡钳相集成，不仅节省了制动系统的安装空间，还减轻了制动系统的重量，同时也避免了传统拉索结构的形变失效。马达集成式电子驻车系统的制动方式主要分两大类，即以液压为制动力的制动方式和以电机转动的机械结构为制动力的制动方式。当车辆需要制动时，集成式驻车系统会控制制动器电机开始运转或液压系统开始工作，通过丝杆螺母转动或液压力使制动活塞内产生足够压力，以达到所需的车辆制动效果。集成式驻车系统结构主要包含了直流电机（或液压系统）、减速机构、丝杠螺母机构以及盘式制动器四大部分。本文后续所介绍的电子驻车技术也以马达集成式驻车为主[1]。

马达集成式驻车系统主要包括：运算处理单元、自动开关结构、电机动力单元、传动单元、检测单元、制动力实施单元等几大部分，如2图所示。当踩下刹车踏板或抬起刹车踏板，运算处理单元会分析车辆状态同时控制开启或关闭驻车系统，此时可通过控制电机及传动结构的状态控制制动系统是否启动，从而达到车辆自动驻车和自动释放的工作要求。

电子驻车系统实施驻车功能分为静态和动态两种模式。静态模式就是让车在允许的车速之下正常行驶，此时的ABS系统和ESP系统都处于正常的工作状态，这时当需要电子驻车系统工作并实施制动功能时，驻车系统会自动控制汽车的后轮进行制动，直至达到制动要求为止。当车辆超过正常行驶速度进行刹车或紧急刹车时，电子驻车系统将启动动态制动模式，系统会通过液压助力对车辆的四个车轮同时进行刹车工作，并配合ABS防抱死系统和ESP稳定程序同时对行车安全进行保护。电子驻车系统的功能实施有两套方案，即上文所介绍的液压制动和电机制动。通常情况下动态模式制动只需要液压功能对四轮同时实施抱死作业，但若出现车辆的液压系统失效，电子驻车系统会启动电机和丝杆螺母结构替代液压制动，从而对制动功能实现双重保障[1][2]。

2电子驻车系统的状态检测

2.1电子驻车状态检测的原理

电子驻车系统的状态检测是指在车辆运行或制动的状态下，通过传感器或其他检测原件测量并收集车辆关键部件的状态信息，通过中央处理单元对收集到的信息进行分析，并与以往的故障信息进行比对，从而判断行车系统的各个零部件是否处于正常的工作状态，并分析某一部件是否具有产生故障的可能性。

由于我国电子驻车技术研究起步较晚，因此这方面的研究还处于起步阶段，现阶段电子驻车系统检测技术的核心科技大多由美国、英国和日本所掌握。由于状态检测技术能够对行车状态做实时的监控，能够较大程度的预防和避免严重事故的发生，因此研究电子驻车系统的状态检测技术具有十分重要的意义。现阶段应用的且较为常规的检测方法包括：制动能力检测、振动程度检测、温度检测、噪声检测、油况分析以及无损探伤技术等。驻车系统常见问题及故障原因如下表所示。由于电子驻车系统的工作原理复杂，检测过程中所需要获取的状态参数很多，现有的检测系统通常只针对某一状态进行独立检测，不能实现信息之间的融合分析，导致检测系统功能存在一定的不足[3]。

2.2电子驻车状态检测的侧重点

状态检测主要针对于制动压力、车桥状态、中控和方向状态等几方面进行，电子驻车系统在车辆需要制动时通过电信号控制制动结构进行制動。状态检测系统在此期间检测电子制动系统是否启动、车辆是否处于制动状态或解除制动状态，压力传感器测得的制动压力是否正常，车身状态及各支撑部件是否正常，矢量变频器是否正常，并将测得的数据通过控制平台转换为电信号上传至中央处理器，对电子驻车的状态进行分析，并对可能发生的故障进行预判[4]。

3电子驻车的发展趋势

电子驻车系统相对于传统的制动系统不仅减少了人工操作的步骤，还在紧急制动、坡道起步、自动驻车等很多方面具备独特优势。这一技术在我国目前还缺乏先进的自主技术支持，加大对电子驻车技术的研发仍是我国汽车企业未来技术研究的重点内容，除实现电子驻车功能外，电子驻车过程中的状态检测才是电子驻车技术未来的核心发展内容。事实证明，良好的状态监测系统能够大幅降低汽车故障率和汽车伤亡率，是未来汽车发展最有价值的辅助系统之一。电子驻车系统除了需要对驻车压力和相对速度进行检测外，刹车温度、刹车片的稳定性等越来越多的因素也必须被考虑到电子驻车系统中来，因此电子驻车检测系统必须在复杂的数据面前具备高度的准确性，才能为安全行车保驾护航。

参考文献：

[1]李维涛.车辆电子驻车制动系统执行部件关键技术研究[D].天津：天津职业技术师范大学， 2016.

[2]张国强.车辆制动系统的发展现状及趋势浅析[J].农业与技术， 2009， 29（3）：161.

[3]杨帅，李彬，阴妍，等.制动系统状态监测与故障诊断研究现状[J].机械设计与研究， 2014（5）：1.

[4]孔薇.汽车液压制动系统工作状态模型及故障模式研究[D].重庆：重庆交通大学， 2009.

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