鄭 婷，王洪亮，王顯會，皮大偉

（1.南京理工大學 機械工程學院，江蘇 南京 210094；2.南京艾斯福汽車科技有限公司，江蘇 南京 210094）

0 引言

隨著汽車電子技術和線控技術的發(fā)展，電子駐車制動系統(tǒng)（Electronic Parking Brake，EPB）是二者在汽車制動領域的最新應用。電子駐車制動系統(tǒng)將行車過程中的臨時性緊急制動和停車后的長時性駐車制動功能整合在一起，并且由電子控制方式實現(xiàn)汽車駐車制動和解除的自動控制。EPB電子按鈕取代傳統(tǒng)的駐車制動桿，既提高了駕駛室的空間利用率，同時也消除了因駕駛員力量迥異而引起的制動力大小的差別，確保了駐車制動的安全性。本文針對EPB功能要求，從硬件方面進行控制電路設計。

1 電子駐車制動系統(tǒng)結(jié)構

目前在整車上運用的EPB技術主要有鋼索牽引式和整合卡鉗式兩種。前者保留了傳統(tǒng)機械式駐車制動系統(tǒng)的拉索機構并與電機機構連接形成執(zhí)行器；后者取消了傳統(tǒng)的拉索機構，電機集成于兩后輪卡鉗上。由于鋼索牽引式保留了傳統(tǒng)駐車制動系統(tǒng)的拉索部分，方便在現(xiàn)有車型上的改裝，從而使已配備傳統(tǒng)駐車制動系統(tǒng)車型向電子駐車制動系統(tǒng)過渡以降低難度；而整合卡鉗式對整個制動系統(tǒng)都進行了大規(guī)模的更改，增加了國內(nèi)零部件供應商和整車廠先期對傳統(tǒng)駐車制動系統(tǒng)生產(chǎn)設備的投資風險，不利于現(xiàn)階段由傳統(tǒng)的駐車制動系統(tǒng)向電子駐車制動系統(tǒng)的過渡。綜合考慮上述因素，本文針對鋼索牽引式EPB進行控制電路設計，其系統(tǒng)組成如圖1 所示。

2 傳感器的選擇及功能模塊電路設計

2.1 傾角傳感器的選型及模塊設計

基于傾角傳感器獲知的坡道角度計算出所需的制動力，系統(tǒng)僅需施加大于該值的駐車制動力便可安全駐車，大大提高了EPB系統(tǒng)的制動效率。通過對常用傾角傳感器的對比，最終選擇芬蘭VTI科技公司的SCA60C傾角傳感器，其傾角傳感器電路原理圖如圖2 所示。

2.2 電機轉(zhuǎn)速傳感器的選型及模塊設計

電機是EPB系統(tǒng)執(zhí)行器的核心，通過對電機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的檢測可計算獲取電機的工作狀況，電機轉(zhuǎn)速的高低決定了執(zhí)行器的負載能力。綜合考慮安裝方式、靈敏度及環(huán)境影響等因素，最終選定SS111A開關型霍爾傳感器，電機轉(zhuǎn)速傳感器原理如圖3 所示。

圖1 鋼索牽引式EPB系統(tǒng)組成圖

圖2 傾角傳感器電路原理圖

2.3 拉力傳感器的選型及模塊設計

EPB系統(tǒng)的根本目的是施加適當?shù)闹苿恿崿F(xiàn)安全駐車，因此駐車拉力的精確測量與否直接決定其控制效果。為避免拉力傳輸過程中由于機械摩擦產(chǎn)生損耗，拉力傳感器設置在傳動絲杠與拉索之間。由于駐車拉力值與傳動絲杠位移量呈線性變化關系，而線性霍爾傳感器輸出電壓與外加磁場強度亦呈線性變化關系，故最終選擇SS495A線性霍爾傳感器。拉力傳感器的電路原理圖設計如圖4 所示。

圖3 電機轉(zhuǎn)速傳感器原理圖

圖4 拉力傳感器電路原理圖

3 實車測試及結(jié)果分析

車速為0且非駐車狀態(tài)下，上摳EPB的P開關，系統(tǒng)實施駐車制動；下按P開關，系統(tǒng)解除駐車制動。試驗過程中各項參數(shù)變化如圖5 所示。

由圖5 數(shù)據(jù)可知，車輛靜止于約9°的坡道上且為非駐車狀態(tài)，約8.1s時上摳P開關，電控單元判定滿足駐車條件并控制電機正轉(zhuǎn)施加駐車制動力，實現(xiàn)安全駐車；約在11.8s時系統(tǒng)查詢到發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩大于起步需求轉(zhuǎn)矩提醒駕駛員下按P開關，電控單元判定滿足解除駐車條件并控制電機反轉(zhuǎn)釋放駐車制動力，實現(xiàn)平穩(wěn)解除制動。由此可見，實車驗證結(jié)果符合設計要求。

4 結(jié)語

本文針對EPB目前的研究狀況以及考慮到原手剎裝置向配備EPB功能的車輛過渡的難易程度，選擇合適的芯片及傳感器完成功能模塊設計。實車試驗結(jié)果表明：所設計的電子駐車制動系統(tǒng)可根據(jù)實車工況實現(xiàn)駐車或解除制動。

圖5 常規(guī)駐車制動與解除拉力記錄

［1］郭立書，施正堂，張正兵，等.電子駐車制動系統(tǒng)［J］.農(nóng)業(yè)機械學報，2008，39（12）：31-33.

［2］Ralf Leiter.Design and control of an electric park brake［C］.SAE Paper 2002-01-2583.

［3］許國建.電機與拖動基礎［M］.北京：高等教育出版社，2004.