汽车电子驻车制动系统解析

蒋述军 姜松舟

摘要：随着汽车技术的发展，对车辆驾驶的舒适性和安全性提出更高的要求。汽车电子驻车制动系统安全可靠，操作简单，将取代传统驻车制动装置。通过电子驻车系统结构及功能介绍，掌握正确使用汽车电子驻车制动系统方法。

关键词：EPB系统；电子驻车；制动

汽车在路面或坡道上驻停时，驾驶员操作驻车控制装置，使制动器锁住传动轴或者车轮，使车辆可靠停稳；车辆在坡道起步时，驾驶员使用驻车制动能辅助车辆平稳起步。在汽车设计中，为保障车辆制动的可靠性，驻车制动和行车制动为相对独立的工作装置。当行车制动装置失效时，驻车制动协同车辆其他系统作用，使车辆安全减速。

传统的机械式驻车，依靠人力操纵机械传动装置（手动式驻车制动杆或脚踏式驻车制动踏板），实现车辆驻车制动功能。但驻车操作不便，且制动力度不易控制；在行驶道路拥堵时，驾驶员需要频繁操作驻车制动确保车辆安全停稳，而车辆再次起步，驾驶员易疏忽而忘记释放驻车制动；在坡道起步时，如果驾驶员操作不当还存在一定的安全隐患，会导致车辆溜坡。随着汽车技术发展，基于传统驻车系统诸多不便，电子驻车制动系统应用而生。电子驻车制动系统简称为EPB系统，操纵驻车电子按键开关输出信号，系统采用车辆安全最优策略控制驻车制动器，实现行车过程中的临时性停车和停车后可靠驻停，为驾驶员提供更有效的智能驻车操作。

1 EPB系统结构

1.1 EPB系统框架

EPB系统主要由ESP电子稳定程序控制模块、EPB控制模块、离合器传感器（手动档）/换挡杆位置信号装置（自动挡）、带有执行电机的后制动器总成、EPB控制开关和自动停车控制开关等部件组成。EPB系统控制模块主要与发动机控制单元、变速器控制单元、ESP控制单元等模块，通过车载网络进行数据通信；而通过网关与门控制模块、BCM车身控制模块及组合仪表进行信息通信；EPB控制开关、EPB系统指示灯和车轮驻车执行机构，系统则通过导线传输信号及控制操作。奥迪、奔驰和宝马等德国汽车装备的EPB系统大部分使用TRW公司的产品，其结构和原理基本相同。以奥迪轿车为例，其EPB系统由ESP控制单元（J104）、驻车制动电控单元（J540）、自动挡车型自动变速器控制单元（J217）/手动挡车型带离合器位置传感器（G476）、驻车制动开关（E538）、自动驻车开关（E540）、后轮制动钳电动机以及4个驻车功能指示灯等组成。其工作过程是：通过按下驻车制动E538按键，使EPB电控单元激活，J540发出指令使位于2个后轮上的驻车制动电动机V282和V283工作，实现后轮驻车制动，同时位于驻车制动按键内和组合仪表里的EPB指示灯呈现点亮状态（如图1所示）。

1.2 EPB系统结构类型

电子驻车制动系统按执行机构分类，主要有钢索牵引式和整合卡钳式两种类型。

钢索牵引式是把传统的机械驻车手柄（或踏板）换成电子按钮，而把用人力操作拉索改为电子控制电机卷动拉索，控制后轮制动蹄或者机械式制动钳来进行驻车制动。钢索牵引式电子驻车利于原车型的设计变更，结构简单，容易布置。如：13款东风标致3008的EPB系统，在传统制动系统上加装电子控制装置，主要由ESP控制模块，12V的直流电机和蜗杆驱动机构组成。其工作过程：当通过车内的驻车按钮发出驻车指令后，通过ESP计算机，确定施加锁止力及速度，电机带动蜗杆套和蜗杆旋转，通过主拉索及分配器拉紧2个次拉索，拉紧后轮机械卡钳驻车制动器上的弹簧，实现驻车制动。解除时，电机带动蜗杆套和蜗杆反向旋转，次拉索及弹簧被松开，驻车释放。11款日产聆风拉索式电子驻车制动的执行元件与上述结构不同，电机产生的扭矩通过减速机构及离合器带动螺纹轴转动，带动轴上螺母直线移动，拉紧拉索平衡器控制左右后轮上的机械驻车制动器，实现驻车功能。

整合卡钳式是将直流电机集成在制动卡钳里，由EPB系统模块智能线控电子卡钳制动器电机动力输出，通过带及行星齿轮机构等传动减速装置，驱动卡钳活塞的丝杠螺母机构，推动轮缸制动活塞及制动片，从而达到卡钳式驻车制动效果。如：大众迈腾的卡钳式电子驻车执行机构由12V直流电机、传动皮带、减速机构、心轴螺杆和制动活塞等组成。当驾驶员操作电子驻车按钮时，EPB控制模块接收到来自按钮的信号，如当前车辆的行驶状态符合电脑中所预设的条件，控制模块则会向执行机构的电机供给12V电压让其转动，通过斜齿带驱动摆动轮盘机构减速，动力传递到心轴螺杆，心轴螺杆通过螺栓螺母机构推动制动活塞轴向运动实现对后轮的制动及释放。雪铁龙c6采用卡钳式电子驻车，其驻车执行机构使用集成减速齿轮系统，是由两个齿轮和一个外摆线传动机构组成。EPB控制模块集成在ESP控制单元中，车辆各控制单元模块之间通过车载网络传输数据信息，从而实现EPB控制单元智能控制驻车执行器。

2 EPB系统基本功能

各电子驻车制动厂商开发的电子驻车系统产品，其结构类型有所不同，但其功能及控制原理都类似。

2.1 EPB系统驻车释放功能

EPB系统驻车释放功能一般有静态手动释放和动态自动释放两种方式。

静态释放是车辆处于静止状态，点火开关处于ON位置（发动机工作或熄火均可），踩下行车制动踏板，再按压（按下）EPB开关，电子驻车解除，同时仪表板指示灯和控制开关指示灯熄灭。

EPB系统动态释放是为提高车辆起步时的舒适性，驾驶员不操作EPB控制开关而直接起步，但实现该功能有一定前提条件：ESP/EPB无系统故障；发动机在运转中；驾驶员侧门关闭；驾驶员安全带插入等。EPB系统释放时机取决于车辆所处的坡度；发动机的驱动力矩；油门踏板位置；离合器踏板位置（手动档车辆）/换档杆位置（自动档车辆）；车辆预行驶方向等条件。

如：当车辆在坡度大于5%的坡道上起步，EPB控制系统收集坡度传感器及车辆运动状态数据，监测离合器踏板的动作（手動挡车辆）/换挡杆位置（自动挡车辆）等信号，自动激活坡道驶离辅助功能DAA，先由ESP系统作用使液压制动保持一定时间，期间驾驶员松开脚制动，平稳控制加速踏板，车辆驱动扭矩达到规定值后，液压制动逐渐减压，电子驻车制动适时自动解除，从而实现车辆坡道平稳起步，避免溜车现象。

2.2 EPB系统驻车激活

EPB系统具备常规驻车、自动斜坡辅助驻车和紧急制动驻车等功能。

常规驻车是指车辆停稳后，关闭发动机，驻车制动启用，制动指示灯和控制开关上的P指示灯点亮。

自动斜坡辅助驻车功能是指车辆停在坡道上，驾驶员通过踩下制动踏板，使车辆停稳，驾驶员直接释放制动踏板，EPB系统监测车辆停靠状态则自行启动，确保车辆可靠驻停。如：东风雪铁龙c6车型的EPB系统，根据车辆停靠位置的坡度大小来施加驻车制动力矩，当坡度小于5%时，系统执行标称制动力矩1375daN；当坡度大于或等于5%时，系统执行最大制动力矩1665daN。EPB系统同时还监测车辆运动状态，即使点火开关OFF后，EPB系统仍能在一段时间内保持ESP功能；当监测到车辆移动距离大于7cm或有3个及以上的轮速传感器探测到车辆移动信号时，EPB系统会对驻车制动卡钳施加二次制动力，确保驻车可靠。

紧急制动驻车功能是EPB系统直接参与紧急制动或协助ESP系统工作，实现车辆紧急制动停车。车辆在行驶过程中，如果行车制动系统或ESP系统故障，驾驶员持续按下EPB开关，由EPB控制模块能直接控制后轮驻车制动系统工作。EPB系统的动态制动控制是持续进行的，直到松开EPB开关为止。在动态制动工作期间，驻车制动警告灯将会一直闪烁。

以大众迈腾EPB系统为例，其紧急制动一般为两个阶段，当车速大于大于7km/h时，车辆是通过ESP系统控制，实现对前后4个车轮进行液压制动；当车速小于7km/h后，EPB系统的电子控制减速装置功能ECD进入第二阶段，并激活驻车车轮防抱死功能RWU，系统对后轮实施安全有效的动态驻车制动，直到车速降低到2km/h时，常规驻车功能启动。不管ESP系统是否存在故障或者发动机是否处于熄火的状况，只要按压EPB控制开关超过2s且保持，EPB系统的ECD功能仍能激活。如果在紧急制动状态中，松开EPB开关或踩油门踏板，则EPB系统退出紧急制动状态。

2.3自动停车功能AUTO HOLD

自动驻车功能AUTO HOLD是在常规电子驻车功能上的一种拓展，可与车辆启停功能默契配合。它主要运用在行车过程中的临时性停车，由EPB系统智能控制车辆临时驻停及起步。当AUTOHOLD功能打开，车辆行驶在拥堵的城市道路时或遇到红灯需要车辆短暂停驶时，驾驶员每次踩制动使车辆停稳后，EPB系统驻车功能自动启动防止车辆溜坡，不需要驾驶员一直踩着制动踏板或操作EPB控制开关。车辆如需继续前进时，驾驶员轻踩加速踏板，EPB系统驻车功能会自动释放。

2.4系统自诊断

EPB控制单元通过车载网络与其他控制单元实现数据信号共享，通过诊断仪对电子驻车系统进行自诊断、数据流读取、驻车执行机构测试和系统功能参数设置。

2.5应急释放功能

当EPB系统出现机械故障或因车辆供电系统电压不足而导致电子驻车不能够正常释放，采用钢索牵引式的EPB系统，可以使用车辆上配备的专用工具，插入到执行电机上预留的应急释放孔内，通过旋转或拉动的方式松开拉索，释放后轮驻车制动器控制力距，以解除车辆驻车制动功能。采用卡钳式的EPB系统，需要将制动卡钳后面的驱动电机后盖板打开，然后使用一个专用工具旋转执行电机内的推杆，使制动卡钳释放。完成这项操作后，需要使用专用的诊断仪对EPB制动卡钳进行复位操作。

现在汽车将ESP和EPB两个系统功能融合，EPB系统能提供多种工作模式以及扩展功能，从而减轻驾驶员驻车操纵强度，在多种复杂环境下实现车辆安全可靠的驻车制动。EPB系统与传统机械驻车比较，简化操作控制准备，节约车内空间，可以进行驻车系统自诊断，具有更高的安全性、舒適性和操控性能。基于EPB系统功能优点，目前国内B级车型装备较多。随着科学技术发展，控制产品成本，EPB系统必将取代依靠人力操作机械杠杆及拉索式的传统驻车装置。