王洪偉，王俊偉，章健國(guó)

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司重型商用車研究院，安徽 合肥 230601）

自動(dòng)駐車制動(dòng)控制系統(tǒng)在商用車的設(shè)計(jì)研究

王洪偉，王俊偉，章健國(guó)

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司重型商用車研究院，安徽 合肥 230601）

傳統(tǒng)商用車駐車制動(dòng)系統(tǒng)對(duì)于駕駛員有著較高的操作要求，而且在一定程度上不能夠保證商用車駕駛的安全，基于此，商用車研發(fā)市場(chǎng)提出了基于線控技術(shù)的駐車制動(dòng)控制系統(tǒng)。文章重點(diǎn)規(guī)劃了自動(dòng)駐車制動(dòng)系統(tǒng)的功能，對(duì)比了其與傳統(tǒng)手剎制動(dòng)的優(yōu)勢(shì)，提出了總的設(shè)計(jì)方案。

自動(dòng)駐車制動(dòng)系統(tǒng)；商用車；設(shè)計(jì)

前言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的大力發(fā)展，公路建設(shè)逐漸增多，發(fā)展汽車電子技術(shù)，促進(jìn)汽車實(shí)際使用成為交通中的一大重點(diǎn)。但是與此同時(shí)，更值得關(guān)注的是交通安全問題，通過一定的汽車電子技術(shù)減少安全事故的發(fā)生同樣也是必不可少的社會(huì)關(guān)注點(diǎn)。汽車制動(dòng)系統(tǒng)在汽車駕駛系統(tǒng)中十分重要，也是駕駛員經(jīng)常使用的一項(xiàng)系統(tǒng)，如果駕駛?cè)藢?duì)該系統(tǒng)進(jìn)行錯(cuò)誤的操作或者是直接忽略，很可能就會(huì)影響汽車的安全使用。所以必須要提高汽車制動(dòng)技術(shù)，減少因此發(fā)生的交通事故。

在時(shí)代飛速發(fā)展的背景下，我們已經(jīng)能夠清楚的認(rèn)識(shí)到傳統(tǒng)駐車制動(dòng)系統(tǒng)已經(jīng)不再適合當(dāng)下發(fā)展的需要了，由于傳統(tǒng)駐車制動(dòng)不正當(dāng)?shù)牟僮鞫l(fā)的交通事故時(shí)有發(fā)生。為此，將傳統(tǒng)駐車制動(dòng)系統(tǒng)與汽車電子技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)出的自動(dòng)駐車制動(dòng)系統(tǒng)將會(huì)迎來更多的發(fā)展市場(chǎng)。

1 自動(dòng)駐車系統(tǒng)

自動(dòng)駐車系統(tǒng)(AUTO HOLD)是一種汽車運(yùn)行中可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)手剎的技術(shù)應(yīng)用。這項(xiàng)技術(shù)使駕駛者在車輛停下時(shí)不需要長(zhǎng)時(shí)間剎車，以及在啟動(dòng)自動(dòng)電子駐車制動(dòng)的情況下，能夠避免車輛不必要的滑行，特別適用于上下坡和頻繁起步停車時(shí)的使用。

自動(dòng)駐車系統(tǒng)的工作原理在于：剎車管理系統(tǒng)通過電子手剎（EPB）的擴(kuò)展功能來實(shí)現(xiàn)的對(duì)四輪剎車的控制。或者說，自動(dòng)駐車系統(tǒng)是電子手剎（EPB）的一種擴(kuò)展功能，由ESP部件控制。

自動(dòng)駐車制動(dòng)系統(tǒng)與傳統(tǒng)的手剎駐車制動(dòng)相比更具有優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)的手剎在斜坡起步時(shí)需要依靠駕駛者通過手動(dòng)釋放手制動(dòng)或者熟練的油門、離合配合來舒暢起步。而自動(dòng)駐車系統(tǒng)能夠通過坡度傳感器由控制器給出準(zhǔn)確的駐車力，在起動(dòng)時(shí)，駐車控制單元通過離合器距離傳感器，離合器捏合速度傳感器，油門踏板傳感器等提供的信息通過計(jì)算，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力大于行駛阻力時(shí)自動(dòng)釋放駐車制動(dòng)，從而使汽車能夠平穩(wěn)起步。優(yōu)秀的自動(dòng)駐車系統(tǒng)功能可使車輛在等紅燈或上下坡停車時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)四輪制動(dòng)，即使在D擋或是N擋，也無需一直腳踩剎車或使用手剎，車子始終處于靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)需要解除靜止?fàn)顟B(tài)，也只需輕點(diǎn)油門即可解除制動(dòng)。這一配置對(duì)于那些經(jīng)常在城市里走走停停的車主來說確實(shí)實(shí)用，同時(shí)也減少了大家由于麻痹大意造成的一些不必要的事故[1]。

2 商用車駐車制動(dòng)控制系統(tǒng)

商用車駐車制動(dòng)系統(tǒng)在不斷的發(fā)展，從最初的手剎式駐車制動(dòng)到現(xiàn)在的自動(dòng)駐車制動(dòng)系統(tǒng)，功能不斷的完善，性能也不斷的提高，在此就從傳統(tǒng)的手剎式駐車制動(dòng)系統(tǒng)和自動(dòng)駐車制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)要論述，進(jìn)一步突出自動(dòng)駐車制動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。

2.1 商用車傳統(tǒng)駐車制動(dòng)控制系統(tǒng)

傳統(tǒng)的商用車制動(dòng)控制系統(tǒng)需要借助手剎來完成，商用車不同于一般的車，車重量十分大，其制動(dòng)系統(tǒng)均是采用動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)，中型和重型的駐車制動(dòng)系統(tǒng)多采用高壓氣體做制動(dòng)源。一般中型和重型的駐車制動(dòng)控制系統(tǒng)都是控制端借助氣管路與安裝在駕駛室的手控閥相接，便于駕駛員操作。

2.2 商用車電子駐車制動(dòng)控制系統(tǒng)

商用車的電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)有兩種模式可供選擇，一種是自動(dòng)模式、一種是手動(dòng)模式。首先是自動(dòng)模式，既然稱之為自動(dòng)，那就有著一定的智能型、自主性，一經(jīng)使用自行模式，系統(tǒng)就會(huì)根據(jù)車輛實(shí)際行駛情況和駕駛員動(dòng)作來判斷駕駛員的意圖，自動(dòng)施加或是解除駐車制動(dòng)，這樣一來能夠很好地減少駕駛員的工作，提高駕駛的效率以及可靠性。其次是手動(dòng)系統(tǒng)，手動(dòng)系統(tǒng)只能夠人為干預(yù)，駕駛員根據(jù)自己的意圖，人工干預(yù)商用車制動(dòng)施加或者是解除，突出的優(yōu)點(diǎn)就是在于能夠充分按照駕駛員的意愿對(duì)制動(dòng)添加或者解除。

商用車電子駐車在坡道起步以及應(yīng)急方面也有著明顯的優(yōu)勢(shì)。在坡道起步，最大的問題就是驅(qū)動(dòng)力與阻力、是否解除駐車制動(dòng)。自動(dòng)模式下，系統(tǒng)能夠自動(dòng)判斷驅(qū)動(dòng)力與阻力的大小，然后根據(jù)實(shí)際情況判斷是否需要解除駐車制動(dòng)；手動(dòng)模式下，系統(tǒng)同樣對(duì)驅(qū)動(dòng)力和阻力進(jìn)行判斷，然后提醒駕駛員是否需要解除駐車制動(dòng)。在應(yīng)急制動(dòng)上，就是當(dāng)出現(xiàn)緊急問題或者是制動(dòng)失靈時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)的施加駐車制動(dòng)，然后安全停車。 除了這幾點(diǎn)功能以外，該系統(tǒng)還添加了自動(dòng)報(bào)警功能，當(dāng)有故障出現(xiàn)時(shí)，可自動(dòng)報(bào)警，以便駕駛員能夠及時(shí)知道，并送去維修。所以，從這些方面，我們能夠很清楚的認(rèn)識(shí)到原始的手剎駐車制動(dòng)系統(tǒng)的不足，相比之下，自動(dòng)駐車制動(dòng)系統(tǒng)更受商用車的青睞，在日后的發(fā)展中自動(dòng)駐車制動(dòng)系統(tǒng)也會(huì)在汽車行業(yè)中占據(jù)多數(shù)市場(chǎng)。

3 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

重型商用車采用的是氣壓式電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)。當(dāng)駐車制動(dòng)時(shí)，首先需要電控單元采集商用車行駛信息，然后判斷是否達(dá)到駐車條件，當(dāng)達(dá)到駐車條件后，電控單元就會(huì)向控制閥發(fā)送排氣指令，然后就能夠使駐車制動(dòng)氣室內(nèi)的空氣排出，進(jìn)而帶動(dòng)氣室推桿向外運(yùn)動(dòng)，達(dá)到駐車目的。當(dāng)需要解除駐車制動(dòng)指令時(shí)，電控單元同樣會(huì)判斷汽車行駛情況是否達(dá)到取消駐車制動(dòng)的條件，當(dāng)達(dá)到條件后，電控單元就會(huì)給控制閥發(fā)送充氣指令，儲(chǔ)氣筒中的空氣就會(huì)進(jìn)入制動(dòng)氣室，制動(dòng)腔推桿推出，解除駐車制動(dòng)[2]。

以上就是氣壓式商用車駐車制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。接下來就了解一下自動(dòng)駐車系統(tǒng)所需要的相關(guān)控制參數(shù)，這些參數(shù)都是該系統(tǒng)對(duì)車輛運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)信息檢測(cè)所得。

表1

3.1 開關(guān)量信號(hào)檢測(cè)電路設(shè)計(jì)

在商用車電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)中一般采用的輸出輸入電路都是車載蓄電池電源，電壓為DC24v，正常使用時(shí)需要將電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)化。為了保證使用過程中沒有信號(hào)干擾，加強(qiáng)系統(tǒng)的安全性、可靠性，將單片機(jī)引腳和外部信號(hào)輸入端加入了電氣隔離。另外，為進(jìn)一步提高系統(tǒng)安全性，在系統(tǒng)電路中還加入了光電耦合器。

3.2 驅(qū)動(dòng)信號(hào)電路檢測(cè)

商用車自動(dòng)駐車制動(dòng)系統(tǒng)控制電磁閥的工作電壓同樣也是DC24v，額定功率為6w。在此所設(shè)計(jì)的電磁閥驅(qū)動(dòng)電路用于驅(qū)動(dòng)信號(hào)檢測(cè)。該設(shè)計(jì)的目的是給電磁閥的電磁閥線包提供電源，產(chǎn)生一定的電磁力，來促使電磁閥閥芯工作，進(jìn)而就能夠?qū)鈮哼M(jìn)行很好地控制。該設(shè)計(jì)中主要是借助三極管和光耦來提高系統(tǒng)的抗干擾性，同時(shí)也能夠控制24v電壓的輸出。

3.3 模擬量信號(hào)檢測(cè)電路設(shè)計(jì)

在對(duì)系統(tǒng)的控制中傾角傳感器信號(hào)十分重要，通過對(duì)該信號(hào)的判斷，來實(shí)現(xiàn)商用車在坡道的安全起步。建議選用集成化程度高的傾角傳感器，這樣子能夠很好地加入到電子芯片，就不要在電控單元和芯片之間再安裝專門的支架來進(jìn)行固定。電子芯片需要具備分辨率高、抗沖擊力強(qiáng)、負(fù)載驅(qū)動(dòng)力強(qiáng)工作電流低、信號(hào)按電壓比例進(jìn)行分配、故障檢測(cè)模式強(qiáng)等功能。而且對(duì)于溫度要有很大的可調(diào)節(jié)性，一般是在-40攝氏度和+125攝氏度之間，保證芯片在多范圍溫度下能夠正常工作。在使用時(shí)只需要將輸出電壓連接到單片機(jī)的模數(shù)轉(zhuǎn)換引腳即可，然后就能夠?qū)﹄妷褐颠M(jìn)行采樣[3]。在此設(shè)計(jì)中，同樣也考慮到了外部信號(hào)的干擾，專門配置了RC濾波電路。

3.4 單片機(jī)選擇

在單片機(jī)的選擇這一方面，需要考慮到多個(gè)因素，比如：成本、功耗、軟件支持、處理能力、產(chǎn)片之間的兼容性等等，這些都是十分關(guān)鍵的因素。在此，選擇的是某型號(hào)的8位單片機(jī)，具有特殊的內(nèi)核設(shè)計(jì)，處理速度十分快，程序儲(chǔ)存量和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存量也十分大，操作起來十分便捷，能夠很好地滿足系統(tǒng)的需要。

經(jīng)過多次的研究和實(shí)踐之后，發(fā)現(xiàn)這種類型的自動(dòng)駐車制動(dòng)系統(tǒng)對(duì)于商用車駕駛員的要求降低了許多，該系統(tǒng)能夠根據(jù)檔位、離合器的操作判斷駕駛員意圖，進(jìn)而自動(dòng)對(duì)駐車制動(dòng)進(jìn)行設(shè)置，很好地提高了工作效率。

4 結(jié)論

商用車自動(dòng)駐車制動(dòng)系統(tǒng)已經(jīng)展現(xiàn)了其相較于傳統(tǒng)駐車制動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，目前該系統(tǒng)在重型商用車上還未得到廣泛應(yīng)用，但是隨著交通的進(jìn)一步發(fā)展，相信將會(huì)有更多的問題需要解決，所以，相關(guān)行業(yè)人員需要及時(shí)更新、完善相應(yīng)技術(shù)，進(jìn)一步促進(jìn)自動(dòng)駐車制動(dòng)系統(tǒng)在商用車中的發(fā)展。

[1] 王洪亮,于欽,黃滌,黃曦鼎. 商用車自動(dòng)駐車制動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].液壓與氣動(dòng),2014,(11):44-47+90. [2017-08-20].

[2] 王超勇.車輛電子駐車制動(dòng)（EPB）控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)研究[D].南京理工大學(xué),2009.

[3] 黃滌,王洪亮,皮大偉,石秉良,李楠.氣壓式電子駐車制動(dòng)電磁閥控制特性[J].南京理工大學(xué)學(xué)報(bào),2016,40(01):124-128. [2017-08- 20].DOI:10.14177/j.cnki.32-1397n.2016.40.01.020.

The design and research of automatic parking brake control system in commercial vehicles

Wang Hongwei, Wang Junwei, Zhang Jianguo
( The Commercial vehicle academe of Anhui Jianghuai Automobile CO. LTD, Anhui Hefei 230601 )

the traditional commercial vehicle parking brake system for drivers have higher operation requirements, and to a certain extent, can not ensure the safety of commercial driver based on this, research and development of commercial vehicle market is presented based on the drive-by-wire technology of parking brake control system. This paper focuses on the function of automatic parking brake system and compares its advantages with traditional hand brake and puts forward the overall design scheme.

automatic parking brake system; Commercial vehicle; the design

U462.1

A

1671-7988 (2017)21-76-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.21.026

CLC NO.: U462.1

A

1671-7988 (2017)21-76-03

王洪偉，就職于安徽江淮汽車股份有限公司重型商用車研究院。