張立輝， 王法龍

(安徽安凱汽車股份有限公司， 合肥 230051)

電子駐車制動系統(tǒng)簡稱EPB[1]，是一種對電子駐車按鈕進(jìn)行操作，由電子控制單元發(fā)出控制信號對制動電機(jī)進(jìn)行控制，經(jīng)過減速傳動機(jī)構(gòu)推動摩擦塊與摩擦盤對汽車進(jìn)行制動的裝置。它解決了傳統(tǒng)型式的駐車制動系統(tǒng)操作費(fèi)力繁瑣、缺乏經(jīng)驗(yàn)的駕駛者不能可靠駐車或不能實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)坡道起步、摩擦片與摩擦盤磨損產(chǎn)生制動間隙而不能施加足夠制動力、制動拉桿占用駕駛艙空間等問題[2-3]。

1 一種電動客車用電子駐車系統(tǒng)方案

一般乘用車EPB采用機(jī)電一體化執(zhí)行機(jī)構(gòu)，制動力完全由電機(jī)提供，精度要求高，且成本高，制動系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)獨(dú)立控制，緊急制動時不能與整車控制相結(jié)合，也不會因?yàn)槿藶榭刂贫顺鲋苿?，可能出現(xiàn)與駕駛員意圖不一致的情況，影響操控性和舒適性。

目前，小微型電動客車一般采用油剎提供制動力，油剎結(jié)構(gòu)簡單，安裝空間小，但反應(yīng)速度稍慢、剎車柔和、力度較??；大中型電動客車基本上全部用氣剎提供制動力，反應(yīng)迅速、剎車力度大(氣壓高，可以達(dá)到10個大氣壓)，提高整車安全性。

本電動客車用EPB方案，結(jié)構(gòu)簡單，氣電一體化執(zhí)行機(jī)構(gòu)，氣路制動力作用在后制動蹄，還利用純電動客車用直驅(qū)電機(jī)的制動扭矩直接作用在傳動軸上來增加整個制動系統(tǒng)的制動力。同時還可與整車控制系統(tǒng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)坡道輔助、自動駐車等功能。本方案以氣壓控制技術(shù)和車輛電控技術(shù)為基礎(chǔ)，優(yōu)化電動客車EPB的氣路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[4]，如圖1所示。

圖1 電動客車EPB氣路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

其中整車控制器根據(jù)車輛狀態(tài)、電子駐車開關(guān)信號、路面坡度信息和駕駛員意圖等信息，在保證絕對安全的狀態(tài)下發(fā)出控制信號通過控制駐車氣路電磁閥完成駐車或者釋放駐車動作，完成電子駐車功能[5]。

本方案通過電子控制方式實(shí)現(xiàn)停車制動代替?zhèn)鹘y(tǒng)的氣制動駐車手閥[6]，簡化駐車手動操作中繁瑣及強(qiáng)度大的動作，實(shí)現(xiàn)駐車主要動作自動化、智能化控制，減少駕駛員工作強(qiáng)度的同時又保證了汽車的安全性。整車控制器根據(jù)車輛信息自動對車輛進(jìn)行駐車鎖定及解鎖，有效地提高了整車的自動化控制水平，同時又降低了駕駛員的工作強(qiáng)度，極大地提高了行車和駐車的安全性。

2 電子駐車系統(tǒng)控制策略

EPB系統(tǒng)控制策略是其功能實(shí)現(xiàn)的重要組成部分。本方案采用脈寬調(diào)制和脈頻調(diào)制相結(jié)合的控制方式控制電磁閥的通斷，采用時間最優(yōu)算法的Bang-Bang控制策略，控制系統(tǒng)響應(yīng)快，魯棒性高[7]。EPB系統(tǒng)需要對駕駛員的操作有準(zhǔn)確的判斷，如果控制單元檢測到EPB 按鈕被觸發(fā)，系統(tǒng)在接收到EPB 按鈕動作信號的同時，也會根據(jù)來自CAN 網(wǎng)絡(luò)或相關(guān)傳感器信號判斷當(dāng)前車輛是否可以響應(yīng)按鈕的動作信號[7]。經(jīng)過一定的邏輯與條件判斷，在保證安全的情況下發(fā)出信號，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇相應(yīng)的動作。在工作時，電子駐車制動系統(tǒng)控制器首先對駕駛員操作信號與整車狀態(tài)信號進(jìn)行分析處理，然后通過輸入信號綜合分析判斷汽車當(dāng)前工況，進(jìn)而選擇相應(yīng)的控制策略[8]。

2.1 智能駐車策略

智能駐車主要指靜態(tài)模式下駐車，靜態(tài)模式是指汽車處于靜止?fàn)顟B(tài)或車速很低的情況下，駕駛員按下電子駐車按鈕進(jìn)行駐車制動；也指當(dāng)車輛靜止時駕駛員忘記拉起駐車或者忘記按下電子駐車按鈕，此時VCU通過控制電磁閥進(jìn)行駐車制動[9]，防止溜車。

智能駐車(有駐車效果)進(jìn)入條件(且的關(guān)系)：駐車信號無效、油門和制動開關(guān)無效持續(xù)300 ms、電子駐車按鈕信號有效、車速低于5 km/h或電機(jī)反轉(zhuǎn)。智能駐車流程如圖2所示。

圖2 智能駐車流程圖

2.2 智能駐車釋放策略

智能釋放是指駕駛員有起步意圖，但是沒有進(jìn)行主動釋放駐車制動動作，整車控制器會采集整車信號和駕駛員動作，并對駕駛員意圖進(jìn)行判斷，在保證整車安全的情況下控制電子駐車執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行駐車制動的釋放。整車處于駐車制動狀態(tài)，若此時駕駛員在整車上高壓完成，擋位掛入前進(jìn)擋位時，踩下油門踏板，則會被認(rèn)為具有起步意圖。整車控制器通過整車狀態(tài)分析整車是否處于安全狀態(tài)。整車在安全狀態(tài)下，當(dāng)起步力矩大于行駛阻力矩時，整車控制器自動釋放駐車制動。

智能釋放條件(或的關(guān)系)：駐車信號有效、油門開度大于30%、油門開關(guān)信號有效持續(xù)300 ms、車速高于5 km/h且未出現(xiàn)電機(jī)反轉(zhuǎn)。

2.3 智能駐車功能的坡道輔助起步

智能駐車功能下，當(dāng)車輛在坡道上準(zhǔn)備啟動行車時，整車控制器控制4個車輪的制動壓力繼續(xù)保持，同時控制電機(jī)的驅(qū)動扭矩繼續(xù)增加，直至傳動系具備足夠的驅(qū)動力時，制動壓力解除，實(shí)現(xiàn)車輛順利起步，有效地防止車輛在坡道起步時后退或電機(jī)起步失效時后溜的危險(xiǎn)，減少駕駛員在坡道堵車時對油門踏板、駐車手閥和腳閥之間的切換使用頻率，降低駕駛強(qiáng)度[10]。

3 結(jié)束語

電動客車EPB系統(tǒng)與傳統(tǒng)機(jī)械式駐車制動系統(tǒng)相比，操作簡單省力，小巧的按鈕代替?zhèn)鹘y(tǒng)的駐車制動器拉桿，車內(nèi)更加美觀、空間得到更好的利用。同時EPB系統(tǒng)與整車控制系統(tǒng)配合，實(shí)現(xiàn)智能制動和駐車功能,在保證汽車與駕駛員安全的情況下，根據(jù)整車控制系統(tǒng)發(fā)出的控制信號控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，進(jìn)行制動力的施加與釋放，方便駕駛員操作，提升了整車的舒適性和操控性。