某纯电动客车电子驻车系统解析
2019-12-24冯秀将陈旭东黄接银
冯秀将，陈旭东，黄接银
(1.江西凯马百路佳客车有限公司, 南昌 330013; 2.江西省新能源客车工程技术研究中心， 南昌 330013)
我国城市交通拥堵情况日益严重，由此带来城市车辆的频繁起停，增加了驾驶员的劳动强度。而随着车辆技术的进步，对车辆的制动性[1]及驾乘舒适性提出了新的要求。近年来，纯电动车辆的发展促进了机电一体化程度的提升，让这一需求得到满足。本文以某纯电动客车装配的电子驻车系统为例[2-3]，解析其有关技术内容。
1 电子驻车系统介绍
该纯电客车装配的电子驻车系统以传统气压制动[4]结构为基础，在驻车制动控制管路中增加了2个电磁阀[5](3、8)、驻车气室压力传感器(11、12)和手动开关阀2。电磁阀执行整车控制器(VCU[6])13的运算逻辑，通过电磁阀控制驻车气室[7]10的充气和放气，实现作用于后轮的驻车储能弹簧的解除和制动。气路系统结构原理如图1所示。
气路 电路
此系统通过电控可实现自动驻车功能(如等红灯期间)和按键停车功能，并可扩展实现半坡起步辅助功能。通过VCU13内写入控制逻辑并接收电子驻车按键(自复位开关，下文简称P键)7、气压传感器、油门、车速等信号，控制电磁阀协调工作，从而实现驻车的电子控制。
2 电子驻车策略解析
该系统的核心技术为通过VCU13写入一定的运算逻辑，采集整车的信号，如油门开度及持续时间、车速信号、P键7、管路内压力信号等，VCU13对所有输入的信号进行处理和判断，按设定的逻辑执行相应的策略输出，控制电磁阀的协调工作，实现驻车和解除驻车功能。
2.1 自动或按键实现驻车
1) 自动驻车功能。应用的主要工况为车辆进入较长时间红灯等待阶段。车辆无需驾驶员长时间踩住制动踏板或操作驻车制动阀5，即可自动进入驻车状态保持稳定驻车。
自动驻车触发条件：制动踏板被踩下且时间超过设定值(如1 s)，VCU13收到制动信号；当前车速为0 km/h或低于3 km/h；行车制动压力开关14信号有效；驻车制动压力开关9信号无效。当以上条件同时满足时，系统默认进入自动驻车流程。
2) 按键进入驻车功能。以驾驶员自主操控按键的方式进行驻车。驾驶员按下位于仪表台的P键7，VCU13接受信号并综合判断车辆状态(如车速为0 km/h或低于3 km/h、无油门信号输入等)后进入驻车控制流程。
3) 驻车控制过程。VCU13输出信号给两位两通电磁阀8(下称电磁阀8)，打开阀门排气口排出驻车制动管道内气体，驻车制动压力开关9输出信号，仪表显示驻车图标P，车辆进入稳定驻车状态。当电磁阀8通电时间超过设定值(如1 s，此为通过制动释放试验确定的最少时间)或驻车气室压力传感器11(此传感器为检测压力值低于30 kPa时给出信号)检测气压小于30 kPa，VCU13停止输出信号，电磁阀8断电。因驻车管路中不再有气压，在电磁阀8断电后车辆仍保持驻车状态不变。
2.2 自动或按键解除驻车
1) 自动解除驻车。此功能主要作用工况为红灯结束车辆准备起步阶段，驾驶员只需要踩油门，无需手动操作驻车制动阀5解除制动即进入行车状态。触发条件为：驻车制动压力开关9信号有效；行车制动压力开关14信号无效；油门信号输入。当以上条件同时满足时，系统默认进入解除驻车流程。
2) 按键解除驻车。驾驶员通过手动按P键7来解除驻车制动。当P键7被再次按下，VCU13结合当前车辆信息(如驻车开关信号、车速信号、油门信号、电磁阀状态等)综合判断后进入解除驻车流程。
3) 驻车解除过程。VCU13输出信号控制两位三通电磁阀3(下称电磁阀3)通电，阀门开启，压缩气体经单向阀4、驻车制动阀5、继动阀6进入驻车气室10，驻车制动压力开关9信号输入，仪表驻车图标P消失，完成驻车制动解除动作。当驻车气室压力传感器12(此传感器为检测压力值高于550 kPa时给出信号)检测驻车气室10内气压达到550 kPa(解除弹簧制动的最小压力值)或电磁阀3通电超过0.6 s(此为驻车气室10内气压由0 kPa增长至驻车制动解除压力的最小时间值，可通过试验测得)时，VCU13停止输出信号，电磁阀3断电。因驻车管路中存有足够气压，在电磁阀3断电后车辆仍然保持驻车制动被解除的状态不变。
需注意以下两点，一是通过电磁阀3解除驻车制动前，驻车制动阀5应处于行车状态；二是为避免极端可能性的发生(如电磁阀在非通电状态下意外开启或关闭)，驾驶员离座或长时间停车时，应手动使驻车制动阀5处于驻车状态，保证长时间、可靠驻车。
2.3 失效保护功能
因该系统改变了传统驻车管路在行车时储气筒1与驻车气室10常连通的形式，为避免因管路中压缩空气泄漏而引起的意外驻车抱死，另增加驻车气室压力监测，即驻车气室10因泄漏使压力低于某值(可适当提高驻车气室弹簧腔的解除压力最小值，以增加安全系数)时，驻车气室压力传感器12输出信号给VCU13，由VCU13输出信号控制电磁阀3，电磁阀3通电后，来自储气筒1的压缩空气进入驻车气室10进行补充，直至气室压力达到安全数值后，电磁阀3停止工作，驻车制动继续保持被解除状态。增加此控制逻辑可保证行车过程中驻车制动一直处于解除状态。
另外，系统中增加了一个手动开关阀2，直接控制储气筒1与驻车制动阀5之间的管路，防止自动驻车功能因某一故障失效时车辆失去解除驻车的能力，即可通过此开关恢复由传统驻车制动阀5来控制车辆的驻车或解除功能。此为冗余功能。
3 结束语
本文对某纯电动客车装配的电子驻车系统的结构和控制策略进行了分析。因其只需在传统气制动结构中增加若干电磁阀及传感器即可实现，相较于集成式EPB[8]系统可节省成本，具有结构简单、可靠性高、安全性好、容易实现的特点，可降低城市车辆运行中因频繁起停造成的驾驶疲劳，提高驾乘舒适性。
