楊慧勇

摘要：自動變速器泊車鎖止機構是在變速器掛入P檔后通過一個將變速器輸出軸部分進行機械鎖止來達到固定車輛目的特殊齒輪，其功能就是停車后的剎車，防止車輛發(fā)生移動。這是一個非常有用的結構，但隨著新能源汽車的普及，其變速器采用了結構簡單的單級主減，大多數車企為了降本將泊車鎖止機構取消。本文提出一種新型駐車冗余控制方法，使得在取消泊車鎖止結構的同時，滿足法規(guī)要求，得到客戶認可。

關鍵詞：泊車鎖止機構;駐車冗余;電子駐車制動系統(tǒng)（EPB）

中圖分類號：TP2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2021）07-0209-02

0 ?引言

在新能源汽車已成為當今主流車型之一的今天，為了實現整車成本最優(yōu)化的目的，取消泊車鎖止機構已經成為了未來各大主機廠的主要選擇之一。但由于取消泊車鎖止機構的同時，需要滿足相關法規(guī)要求，因此如何應對取消泊車鎖止機構后帶來的相關風險，尤其為了保證坡道上的駐車性能，當電子卡鉗線路損壞或者電子駐車制動系統(tǒng)（EPB）開關失效時，泊車鎖止機構可以輔助完成駐車性能。一旦取消泊車鎖止結構，需要實現駐車冗余。本文通過提出一種駐車冗余控制方法，使得在取消泊車鎖止結構的同時，滿足法規(guī)要求，得到客戶認可。

1 ?傳統(tǒng)泊車鎖止結構的方案

傳統(tǒng)的泊車鎖止機構方案，為了實現駐車的目的，通常通過以下兩種方式：

①通過電子駐車制動系統(tǒng)去進行駐車，有以下三種方式：1）通過拉起電子駐車制動系統(tǒng)（EPB）開關，進行手動駐車;2）通過下電熄火，電子駐車制動系統(tǒng)自動夾緊，進行自動駐車;3）通過掛入P檔，電子駐車制動系統(tǒng)（EPB）與自動變速器P檔的聯動實現P-Lock，即當變速器掛入P檔后，EPB控制單元在收到自動變速器控制單元（TCU）發(fā)出的P檔信號后立即發(fā)出夾緊卡鉗的命令來鎖止車輛。

②通過將開關切到P檔，利用泊車鎖止結構去鎖住變速箱。

通過以上兩種方式同時進行，可以保證車輛在坡道上的駐車性能，當電子卡鉗線路損壞或者EPB開關失效時，泊車鎖止機構可以輔助完成駐車性能。

一旦取消泊車鎖止機構，只靠電子駐車制動系統(tǒng)（EPB）實現在駐車功能，車輛沒有駐車冗余，可能存在以下潛在的失效風險：1）隨機的駐車控制器失效故障，可能原因包括接插件失效、接插件漏水等等;2）駐車執(zhí)行器故障等，可能原因包括電機卡鉗線路損壞、泊車鎖止結構故障;3）整車電源故障，可能原因包括蓄電池失效、電池壽命問題等等。

2 ?新型駐車冗余控制方案

為了解決取消傳統(tǒng)泊車鎖止結構帶來的失效風險，滿足法規(guī)和整車功能安全等級的需要，本新型駐車冗余控制方案創(chuàng)造性地依靠整車原有的車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP和智能電動助力器iBooster各自控制左右一側電子卡鉗電機，在電子卡鉗單邊失效的情況下，另一邊電子卡鉗仍然可以正常工作，并滿足法規(guī)要求的駐車要求，提高整車功能安全等級，達到雙控制器冗余駐車的目的。

2.1 工作原理

ESP和iBooster各自控制一路卡鉗電機，保證電機卡鉗在單邊失效的情況下，仍可以8%的坡上保證駐車性能，滿足法規(guī)的要求。ESP控制左側卡鉗狀態(tài)，iBooster控制右側卡鉗狀態(tài)。

①整車需求：

當ESP或iBooster中的卡鉗模塊有單邊失效的情況發(fā)生，仍能保證車輛在8%的坡道上實現滿載的駐車要求。

②駐車系統(tǒng)需求：

1）駐車系統(tǒng)被分割為兩個獨立的控制單元，一個為EPB的主控單元，一個為EPB的從控單元，從而實現駐車冗余的要求。ESP為EPB的主控單元，iBooster為EPB的從控單元，EPB卡鉗的整體狀態(tài)以主控單元的狀態(tài)為主。

2）兩套駐車系統(tǒng)之間進行相互校驗。

3）駐車系統(tǒng)之間的協調是為了滿足全功能以及降級狀態(tài)的駐車請求。

③駐車系統(tǒng)控制需求：

每路駐車系統(tǒng)只能控制單邊卡鉗。（圖1）

2.2 駐車冗余方案

此車冗余方案需要以下零部件冗余：

①冗余的電源，整車需要有兩套低電壓（12V）供電系統(tǒng)。ESP連接一路供電電源，iBooster連接一路供電電源。ESP的供電電源為蓄電池，iBooster的電源不可和ESP公用同一電源，可以用DCDC轉換器為供電電源（將動力電池組高壓電轉換為恒定12V低電壓）。

②冗余的輪速傳感器，整車需要有兩套獨立的輪速傳感器。ESP連接一套輪速傳感器（左前，右前，左后，右后共4根），iBooster連接一套輪速傳感器（左前，右前，左后，右后共4根）。輪速傳感器的冗余方式有兩種：一種是兩套獨立的輪速傳感器，另外一種是雙芯片的輪速傳感器。

③冗余EPB開關，整車需要有兩種EPB開關的信號方式。一種是硬線連接方式，一種是CAN總線信號傳輸方式。ESP硬線連接EPB開關，iBooster通過CAN總線接收開關的狀態(tài)信號。

④冗余的卡鉗模塊，整車需要兩個單獨的控制器，兩個控制器里各自包含一個卡鉗模塊，并分別各控制一路卡鉗。ESP軟件中包含一路卡鉗控制，iBooster軟件包含一路卡鉗控制，兩路卡鉗控制以ESP軟件中的駐車控制為主，iBooster軟件中的駐車控制為從，并執(zhí)行主從控制。

⑤冗余的CAN網絡，ESP與iBooster之間需要兩路CAN網絡。一路是公共CAN，另一路為私有CAN。ESP和iBooster之間既有公共CAN的信號交互，又有私有CAN 的信號交互，兩路CAN總線信號之間進行相互校驗。（圖2）

2.3 冗余駐車狀態(tài)機

冗余駐車分為以下四種狀態(tài)機：

①駐車系統(tǒng)正常，無卡鉗單邊失效的情況。從卡鉗會參考主卡鉗的狀態(tài)請求及狀態(tài)信號，EPB的開關請求取決于主卡鉗的請求。

②駐車系統(tǒng)非正常，卡鉗單邊失效，且為主執(zhí)行機構單邊失效。EPB主卡鉗狀態(tài)降級，EPB的開關請求取決于主卡鉗的請求，EPB從卡鉗由EPB主卡鉗請求控制。

③駐車系統(tǒng)非正常，卡鉗單邊失效，且為主卡鉗控制系統(tǒng)失效。EPB主卡鉗狀態(tài)降級，EPB從卡鉗備份使能，EPB從卡鉗由EPB從卡鉗請求控制。

④駐車系統(tǒng)非正常，卡鉗單邊失效，且為從執(zhí)行機構單邊失效。EPB從卡鉗狀態(tài)降級，EPB的開關請求取決于主卡鉗的請求，EPB從卡鉗由EPB主卡鉗求控制。

2.4 冗余駐車實施效果

當卡鉗單邊失效時，失效模式為右側卡鉗線路故障，EPB仍可完成整車的駐車請求，通過左側卡鉗執(zhí)行駐車動作，保證車輛的駐車性能。

3 ?方案對比分析

為保證坡道上的駐車性能，當電子卡鉗線路損壞或者EPB開關失效時，泊車鎖止機構可以輔助完成駐車性能。一旦取消泊車鎖止結構，需要實現駐車冗余。某主機廠純電動車型使用本方案后，在右側卡鉗線路故障時，EPB仍可通過ESC控制左側卡鉗工作保證車輛在8%的坡道上穩(wěn)定駐車，這樣安全取消了傳統(tǒng)的泊車鎖止機構，單車成本降低，在市場上更有優(yōu)勢。

4 ?結論

①通過以上方案對比可知，傳統(tǒng)的泊車鎖止結構的方案通過泊車鎖止結構和電子手剎配合實現駐車性能，當電子卡鉗線路損壞或者EPB開關失效時，泊車鎖止機構可以輔助完成駐車性能。但是此方案存在成本高的問題，并且在控制方面的優(yōu)勢較弱。②而本論文提到的新型駐車冗余控制方案，通過兩個控制器的協調控制，實現了取消泊車鎖止結構的目的，保證單邊卡鉗失效的情況下，另一邊卡鉗工作保證車輛在8%的坡道上保證車輛靜止。此方案大大降低了整車的成本壓力，并且在控制方面有較大的優(yōu)勢，可以充分考慮多種失效模式及應對措施，大大提高了整車的功能安全，適應智能駕駛的相關要求。

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