劉峰

(銀建汽車修理有限公司，北京 100070)

汽車EPB系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)

劉峰

(銀建汽車修理有限公司，北京 100070)

電子手剎系統(tǒng)即EPB系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，需要對其參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。主要針對EPB系統(tǒng)在坡道起步以及緊急制動時(shí)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)、解析與描述，最終結(jié)果滿足要求。

EPB；坡道起步；緊急制動；參數(shù)設(shè)計(jì)

0 引言

EPB(Electric Parking Brake)也就是電子駐車或稱電子手剎制動系統(tǒng)[1]。電子手剎制動系統(tǒng)(以下簡稱EPB)是指將汽車臨時(shí)制動與長時(shí)制動功能融合在一起，并且由電控方式實(shí)現(xiàn)駐車制動的技術(shù)。文中主要對EPB系統(tǒng)在坡道起步以及緊急制動時(shí)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1 EPB坡道起步電控流程及其參數(shù)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)對應(yīng)的坡道起步程序的情況是：汽車起步時(shí)，駕駛員為實(shí)現(xiàn)坡道起步按 EPB按鈕，電控流程[1-2]如圖1所示。要實(shí)現(xiàn)此過程的電子控制，必須確定何時(shí)解除駐車制動：發(fā)動機(jī)作用于驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩[3-4](以下簡稱“驅(qū)動力矩”)Tt大于或等于起步道路阻力偶矩(約等于道路阻力偶矩Tψ)[5]。

(1)

驅(qū)動力矩公式：Tt=Tiqigi0ηT

(2)

道路阻力公式：Fψ=Gψ

(3)

道路阻力偶矩公式：Tψ=Fψr

(4)

道路阻力系數(shù)[6]公式：ψ=fcosα+sinα

(5)

圖1 EPB坡道起步電控流程

如圖2所示，在坡度i為30%的坡道上，汽車起步時(shí)，ECU計(jì)算出道路阻力Fψ在2維數(shù)列中對應(yīng)的行值[4]，再依據(jù)加速踏板位置計(jì)算出對應(yīng)驅(qū)動力Ft的列值，便可確定釋放手剎的時(shí)間，即Ft>Fψ的時(shí)刻。

圖2 汽車坡道起步受力分析

最終得到：

Ft=5 284.4 N>Fψ=4 862.6 N

Tt=1 802.0 N·m>Tψ=1 658.2 N·m

滿足設(shè)計(jì)數(shù)值要求。

2 EPB緊急制動電控流程設(shè)計(jì)及其優(yōu)勢

EPB緊急制動是指：行車時(shí)，若剎車制動力不足或突遭失效，駕駛員可拉起EPB按鈕，令EPB系統(tǒng)參與完成汽車的緊急制動，盡可能保障行車安全。由于此類情況是非正常的，會對EPB系統(tǒng)的使用性能造成損傷，因此，在正常情況下，禁用此功能。若在啟動EPB時(shí)，需要ECU準(zhǔn)確地分析出駕駛員所要采取的動作，再啟動執(zhí)行器，以提供最大的制動力，實(shí)現(xiàn)汽車的穩(wěn)定制動。ECU需要獲取EPB按鈕信號、剎車踏板位置、加速踏板位置和輪速等信號。

緊急制動的電控流程為：駕駛員拉起EPB按鈕時(shí)，ECU接收到信號，啟動相應(yīng)的中斷程序，檢測輪速值和加速踏板位置信號。此類功能應(yīng)用的前提條件是車速在30 km/h內(nèi)，且加速踏板處于完全釋放狀態(tài)。若監(jiān)測到制動踏板未移動，ECU便判定為正常行車狀態(tài)，此時(shí)便鎖止EPB功能以便正常行車；若監(jiān)測到制動踏板被極速踩到底，即制動力最大時(shí)，ECU便判定發(fā)生了緊急情況，隨即發(fā)出電控信號，啟動執(zhí)行器制動，使汽車的制動力Fμ及制動扭矩Tμ作用在4個(gè)車輪同時(shí)達(dá)到最大，其中：

正是這樣一種貼近時(shí)代、契合需求的草根式生長，使得班級群這個(gè)新生事物從一開始就缺少頂層設(shè)計(jì)和規(guī)范引導(dǎo)，各方秉持自己的立場，一邊抱怨，一邊樂享其成。

(6)

圖3為緊急制動電控流程[5]。

圖3 EPB緊急制動電控流程

車速小于5 km/h時(shí)拉EPB按鈕，可對后輪進(jìn)行制動，使汽車停止。車速為5～30 km/h時(shí)拉EPB按鈕，對后輪進(jìn)行逐次減速制動，持續(xù)制動階段平均減速度最高可達(dá)到8～10 m/s2，較未配備EPB的汽車增加了1～2 m/s2，提升了汽車緊急制動時(shí)的安全性能。

制動距離s的公式：

(7)

表1 緊急制動時(shí)EPB在汽車制動 距離與制動時(shí)間上的優(yōu)勢

從表1中可看出：當(dāng)車速達(dá)到30 km/h時(shí)，若采取緊急制動停車，配備EPB的汽車比未配備EPB的在制動距離上降低了0.87m。以設(shè)計(jì)車長4 520 mm、軸距2 690 mm的SUV汽車[2]為例，如圖4為車速從30 km/h到0時(shí)的緊急制動配備與未配備EPB在制動距離s上的差距。0.87 m，即870 mm，這個(gè)差距相當(dāng)于在水平面上，汽車的前保險(xiǎn)杠至前輪的垂直距離或后保險(xiǎn)杠至后軸的垂直長度，這在緊急制動的時(shí)刻顯得至關(guān)重要。配備EPB的汽車不僅縮短了制動距離，而且提高了車上人員的安全系數(shù)及汽車緊急制動時(shí)的安全性能，防止追尾事故的發(fā)生[6-7]。

圖4 車速從30 km/h至0時(shí)配備EPB與未配

EPB在緊急制動時(shí)間和距離上的優(yōu)勢在通常角度來說，零點(diǎn)幾秒和幾十厘米的差距是微不足道的。而所謂的緊急制動，舉個(gè)例子來講：汽車在能見度低的高速公路行駛，或穿越無人看守鐵路道口的時(shí)刻。在這些緊要關(guān)口，零點(diǎn)幾秒和幾十厘米的差距便相當(dāng)于百米賽跑運(yùn)動員沖線那一時(shí)刻了，而緊急情況下，甚至可以挽救駕駛員或乘客等車上人員的生命以及財(cái)產(chǎn)的損失。由此可見，汽車設(shè)計(jì)配備有EPB對防范交通事故的發(fā)生起到了至關(guān)重要的作用，效果非常顯著[8-9]。

3 結(jié)論

完成了汽車EPB系統(tǒng)坡道起步及緊急制動的設(shè)計(jì)，依據(jù)作用于汽車上的外力特性，分析了與汽車動力學(xué)及EPB系統(tǒng)相關(guān)的動力性及制動性使用性能，建立了相關(guān)的動力學(xué)方程，分析了EPB系統(tǒng)在坡道起步以及緊急制動時(shí)對汽車動力性能及制動性能等方面的優(yōu)勢，最終結(jié)果滿足設(shè)計(jì)數(shù)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】劉峰.雷諾科雷傲故障快速維修與EPB手動解鎖[J].汽車維修,2013(11)：13-16.

【3】余志生.汽車?yán)碚揫M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000：2-3,13-14,77-81.

【4】劉峰.汽車電子駐車制動EPB系統(tǒng)電控流程設(shè)計(jì)[J].客車技術(shù)與研究,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】劉峰.汽車EPB系統(tǒng)控制策略設(shè)計(jì)研究[J].汽車工業(yè)研究,2016(7)：48-51.

【6】紀(jì)石.上海通用新君威2.0T新技術(shù)剖析(一)[J].汽車維修技師,2009(4):14-16.

【7】吳定才.電子駐車制動器的使用與操作[J].汽車維修,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

劉峰(1984—)，男，碩士，工程師，研究方向?yàn)槠嚰鞍l(fā)動機(jī)電控。E-mail：PhoneistheFirst@163.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.01.013

U463.6

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1674-1986(2017)01-050-03