电子驻车制动系统的开发及应用

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1、电子驻车制动系统的开发及应用作者：见下文 来源：上海汽车 日期：2011年10月刊辛登岭张建明上海大众汽车有限公司【摘要】介绍电子驻车制动（EPB ）系统的架构及组成部件、系统的网络结构以及它们之间的信息通信，EPB的主要功能及试验评价。最后探讨了EPB系统的发展和应用前景。关键词：电子驻车制动系统 电子稳定程序 起步辅助 Autohold自动停车 紧急制动0引言随着汽车在中国的普及，汽车公司更加关注提高顾客驾驶的舒适性和安全性，目前电子驻车制动（EPB）系统在B级车得到普遍应用。 EPB系统的应用可以使汽车内部空间的利用和中央通道/脚部空间的设计具有更大的灵活性；可以为顾客提供有助的舒适性功

2、能；由于取消了手制动手柄和拉索，简化了装配过程；它是机电一体 化的产品，系统的功能始终处于监控状态。本文主要介绍EPB系统及其主要功能和评价指标。1系统架构图1描述EPB系统的架构，EPB系统主要由电子稳定程序（ESP）控制器、EPB控制器，带有执行电机的后制 动钳总成、EPB/自动停车开关，离合器传感器（仅用于手动档）等组成。它们通过驱动总线与发动机控制器、变速器控制器、安全气囊控制器、组合仪表、网关、门传感器进行通信。EPB控制器控制器曲合器付憊益从城执忏机 构的制动甜变速器EPB自动 开关和指示幻驱动-CAN网关图！ EPB系统架构1.1 ESP控制器ESP控制器是EPB系统的关键部分之

3、一，它集成了纵向和横向加速度传感器。它不但向EPB系统提供车速信号、纵向加速度信号、坡度信号，还提供自动停车和紧急制动功能的控制。有些ESP和EPB的组合系统，纵向和横向加速度传感器集成在EPB控制器内，如果ESP控制器需要这些信号则通过总线从EPB控制器中取得。相对于没有EPB装备的ESP控制器，除了软件的不同外，硬件也需要更改。需要多使用两个Pin角，一个与自动停车的开关相连，另一个用于控制自动停车功能的指示灯。1.2 EPB控制器EPB控制器是EPB系统的控制核心部件。和ESP控制器一样，它可以集成纵向和横向加速度传感器，也可以从ESP控制器中取得这些信号。两者之间通过总线通信。它由蓄电

4、池直接供电，与执行电机、EPB开关、离合器传感器之间通过硬线连接，与其它控制器的信息通信通过总线。图2为EPB控制器的Pin角定义图。I114 BW = H *V m Bi M 1M&激活尝劫需求开 输示灯关和指示灯F 旻 T图2 FPB控制器Pin角定义如果EPB控制器里集成了横向和纵向加速度传感器，EPB控制器应置于与车辆坐标系平行或重合的车身底板上，并应牢固地固定，同时应考虑防水防尘。对于没有集成横向和纵向加速度传感器的EPB控制器，它的轴线可以相对车身坐标系偏转。但考虑到空间的利用和装配的工艺性，也建议EPB控制器坐标系与车辆坐标系平行或重合。1.3 EPB系统执行机构与普通的手动驻车

5、制动系统一样，电子驻车制动也作用于后轮。目前普遍采用的是如图 3所示的制动盘和集成电机及执行机构的制动钳式的机电一体化结 构。EPB执行机构直流电机制动器桥皮带执行机构J 光体 卜2级行星齿轮 传动机构转轴厂制动器 -売体支架总传动比：122.9:1 皮带传动3.067 行星齿轮传动，39.9:1 工作力矩:15 Nm图3 EPB执行机构示意图由皮带、行星齿轮、螺杆将电机的旋转运动转 化为螺母的直线运动，再由螺母推动制动轮缸的 活塞实现驻车制动。释放驻车制动时，电机反向 旋转，螺杆也反向旋转，螺母后退轮缸活塞冋位。 1.4离合器传感器对于配置手动变速器的车辆，EPB的很多功 能，如起动辅助(D

6、AA)功能、自动停车功能、手动 释放EPB等都需要判断离合器结合状态的信息. 所以离合器传感器需要为EPB系统提供一个Pin 角如图4中的Pin 3。这些功能要求离合器的结 合程度达到90% oPin用途1接地2定速巡航3电子转车制动ESP图5为EPB控制系统的网络结构图。EPB控制器需要与发动机控制器、变速器控制器、安全气囊控制器、控制器、换档杆控制器通过驱动CAN进行信息通信，通过网关和门控制器、BCM车身控制器模块、组合仪表进行通信，并用硬线连接 EPB开关、EPB开关指示灯、左和右执行机构。3 EPB的主要功能油门踏板 制动灯开啤驶员侧安全带Autohold 幵关 里的指示灯Autoh

7、old 开关变速;S控制器安全气控制器发动机控制器BSP腔制器EPB开关内 宀的指示灯 开关 y右咸irmJ KL15EPB控制器巨药换档杆控制禺 （自动变連器）倾共仪表CAN1 iff arte an 驾驶员|转向碉 | Bel车身 门控制器I调节模块i捋制模块-Mfht轮速 h传感器制动压力高夸器传感器（PWM侑号） 仅用于手 动变速器EPB控制灯 红色的P倒车灯开关 J （手动变速醤必潘） 7右制动灯 丄第三个制动灯-左制动灯组合仪表因5 EPR票绪网络结抽EPB除了提供基本的驻车制动功能之外，还可以提供DAA、ECD以及和ESP共同作用的自动停车功能，这些功能提高了驾驶的舒适性和安全性

8、，是电子驻车制动系统相比单纯机械驻车制动的优点。3.1静态释放电子驻车制动电子驻车制动的释放有两个方式：一个是静态手动释放；另一个是DAA的动态释放方式。无论EPB系统是否有故障，在发动机运转的状况下，EPB系统都应支持手动释放的方式。对于自动变速器和手动档车型的车型，脚踩制动踏板或油门踏板，手按EPB开关，则可以释放驻车制动。3.2动态释放电子驻车制动（DAA）DAA功能是电子驻车制动提供的舒适性功能之一，提高了车辆起步时的舒适性。驾驶员可以在不事先松开电子驻车制动的情况下直接起步。这一点在坡道起步时尤其显得有帮助，系统可以自动识别车辆所处的坡度并能在驱动力足够大时，自动释放 EPB，避免溜

9、车并舒适起步。实现该功能的前提条件：ESP/EPB无系统故障；发动机在运转中；驾驶员侧门关闭；驾驶员安全带插好。驻车制动的释放时机取决于下列的条件：车辆所处的坡度；发动机的驱动力矩；油门踏板位置；离合器踏板位置；希望的行驶方向。3.3紧急制动功能（ECD）与机械式驻车制动相比，电子驻车制动系统提供的紧急制动功能有以下优点：可以提供更大的制动减速度，最大可以达到常规液压制动最大效能的60%;后轮不会抱死，避免了制动时的甩尾现象，提高车辆安全性。如图6所示，电子驻车制动的紧急制动分为两个阶段，在车速7 km/h前，车辆是通过ESP控制器，利用液压制动系统，自动对4个车轮轮缸建立制动压力，进行减速。

10、在车辆被制动到车速V7 km/h后，ECD功能进入第二阶段，系统对后轮实施附加的驻车制动，直到车辆停止。由于EPB具有后轮防锁（RWU ）功能，不会让后轮抱死。图6 ECD功能过程在ECD的第二阶段，也可以让系统退出液压制动，这取决于系统功能的定义。实现该功能的前提条件：ESP/EPB 无系统故障；拉 EPB开关超过2 S,并一直拉着。如果 ESP 有故障，则 ECD 功能仅仅通过电子驻车制动系统利用后轮的驻车制动进行减速，直到车辆停止。在发动机熄火的状况下， ECD 功能也能起作用，此时也仅仅是利用后轮的驻车制动进行减速，直到车辆停止。3.4 自动停车功能自动停车功能是 ESP和EPB的组合

11、实现功能，它可以防止车辆在静止或起步时的溜坡，而不需要驾驶员一直踩 着制动踏板。自动停车通过这种方式提供最高的起步舒适性和安全性。实现该功能的前提条件：ESP/EPB 无系统故障；发动机在运转中；驾驶员侧门关闭；驾驶员安全带插好；车辆处于静止状态（车速为零）。当自动停车功能处于激活状态， 并且车辆被制动停止后， 自动停车功能介入， 此时， 驾驶员不必一直踩着制动踏 板。自动停车功能首先通过ESP控制器的MCI阀关闭，在4个车轮轮缸处保持一定的液压制动压力，从而实现自动停车。若驾驶员踩油门踏板， 4个轮缸的液压压力解除，车辆应可以轻松起步。在自动停车功能介入期间， 如果打开驾驶员侧车门或解除安全

12、带或自动停车功能作用时间超过3 min 或发动机熄火，自动停车功能则交给 EPB，后制动钳夹紧制动盘，保证车辆不会后溜。4 EPB 系统功能的试验及评价EPB 系统的各项功能需要按车辆的重量、动力总成的不同、制动盘/钳的尺寸等进行匹配和试验。4.1 静态关闭或释放驻车制动在各种坡度的试验路面上进行试验评价，对于轿车，要求车辆能在最大30%的坡度上长时间驻车。对于 SUV 类型的质心高的车辆，要求车辆能在最大25%的坡度上长时间驻车。4.2 动态释放电子驻车制动（ DAA ）的试验评价要求对所有动力总成配置的车辆， 分别按空载和最大允许载荷， 在各种坡度 （最大坡度按设计任务书） 的试验路 面上

13、评价 DAA 功能，评价指标包括： DAA 功能是否能释放 EPB 驻车制动； EPB 释放的时机是否恰当； EPB 释 放时驾驶员的舒适性。图79为匹配试验结果不好的例子，应同时进行测试和主观评价。车辆速度0JEPB状态丁EPB未释放1EPB释放0EPBWtt不合格EPB释放的太晚变速器1 输出扭矩EPBEPB制动力叹图7试验评价.EPB不能释放发动机2 o(W 转速山“ 发动机50 输出扭矩芒 油门踏板ffl冷 车辆速度XEPB图8试验评价.EPB释放太晚发动机转速u:汕it揺詔fX）肌T 000 发动机50 输出扭更油门踏板佰车辆速段5EPB耒晚放EPFi状态EPB# EPB制动力W 变

14、速器档位国首变速器蝴出扌H矩TpbOWTr ， ”厂合格1 1 .-亠JEPBff放时*由子发动机力矩陡第j 上升*导箕驾驶員感觉不紆服/ 礼L1JJ 图9试验评价TR释放时，驱动力矩陡然的升髙,乍辆猛然加速,骂驶员感觉很不舒服出现上述的任何问题，都需要检查EPB软件及参数值的设置，更新 EPB软件后，再重新进行试验和评价，直到符合功能要求。4.3紧急制动（ECD ）功能的试验评价对ECD功能的评价主要包括以下几个方面：ECD的制动效能；ECD起作用时的减速度均匀性；ECD起作用时ABS/ESP的介入是否合适；后轮是否会发生抱死现象。进行ECD功能试验时，应在不同的车速下， 在不同的试验路面

15、（高附着系数及低附着系数） 上进行试验。若发现ECD功能不符合要求，需要检查ESP/EPB系统是否有故障，检查制动片的磨损状况， 甚至需要更改ESP的软件。4.4自动停车功能的试验评价要求对所有动力总成配置的车辆，分别按空载和最大允许载荷，在各种坡度的试验路面上评价自动停车功能，评价指标包括：30%）驻车;自动停车功能作用时，车辆是否能在各种坡度上（最大 从自动停车状态行驶时，自动停车功能是否能释放制动； 从自动停车状态行驶时，自动停车功能释放制动的时机是否恰当； 从自动停车状态行驶时，自动停车功能释放制动时驾驶员的舒适性； 自动停车功能作用时，是否会引起振动噪声等舒适性问题； 自动停车功能是

16、否能切换到 EPB 。图 10 和 11 列举了自动停车试验中两种不合格的例子。MU10试验评价自动停车释放的太早发动机2 000转速1000发动机输出50 扭矩油门踏板值秣车辆速度5自动停车不激活 纵向加速艮档位_6 档位工驾驶员未施加制覩0123456789II试验评价自动停车释放时驱动力矩突然上升，驾驶员感觉舒适性不好试验中出现上述的任何问题，都需要检查 ESP/EPB 的系统是否有故障、发动机或变速器的 软件是否符合自动停车功能的要求、 ESP/EPB 的软件及参数值的定义等。软件更新后，需 要重新进行匹配试验，直到符合要求。5 EPB 系统的应用前景和发展EPB 系统作为舒适性装备，可以最大程度地提高驾驶员的舒适性，减轻驾驶员的疲劳。随 着国内车辆的普及，该功能必将逐渐受到用户的欢迎。目前国内的 B 级车中普遍装备了电 子驻车制动系统，今后有向 A 级车普及的趋势。目前电子驻车制动系统的控制器作为一个单独的控制器，与 ESP 控制器通过总线通信。今 后的趋势是电子驻车制动系统的控制器会集成在 ESP 控制器里，减少了零件数量，降低成 本，方便布置。