汽车电子驻车制动EP B系统电控流程设计

刘峰（北京银建汽车修理有限公司，北京　100070）

汽车电子驻车制动EP B系统电控流程设计

刘峰
（北京银建汽车修理有限公司，北京100070）

介绍汽车EPB电控系统原理与电控流程设计，包括制动流程、解除制动流程、坡道起步流程、紧急制动流程、智能制动流程等，为电子驻车制动系统的应用提供参考。

汽车；电子驻车；EPB；电控流程

汽车电子技术在车用零部件上的运用日趋广泛，那些过去通常采用机、液技术［1］为主的部分，也已逐渐转向电子技术。驾驶员通过直接机械连接自主操作的部分已越来越少，越来越多的汽车开始配备电子驻车制动的功能［2］。

1　汽车EPB概述

EPB（Electric Parking Brake）即电子手刹系统［3］或称电子驻车制动系统。电子驻车制动系统（以下简称EPB）是指将行车过程中的临时制动和停车后的长时制动功能融合在一起［3］，依靠电控方式实现驻车制动的技术［4］。

EPB这类由电控方式实现驻车制动的技术，其工作原理与机械式驻车制动相同，均是通过刹车盘与鼓式（拉线式）或卡钳式手刹之间的摩擦力达到驻车制动的效果［5］，不同的是操作方式从原先的机械式手刹拉杆或脚刹踏板变成了电子按钮［6］。

2　EPB系统电控流程设计

2.1EPB制动电控流程设计

EPB系统在驾驶员拉起手刹按钮后，对其工况进行判断：当汽车处在正常的工况下，ECU接收到驾驶员的制动信号后，便依电控信号执行命令［2，5］，通过CAN总线传输至两侧车轮制动单元，控制电机依需要进行相应工作。

EPB系统还拥有防干扰和防误操作等不安全因素的功能，各传感器要采集EPB开关信号、车速信号、坡度信号、EPB制动压力信号，通过CAN总线发至ECU［7］。

EPB系统制动时电控流程设计［2，5］如图1所示，在驾驶员拉起EPB开关时，拉ECU会启动EPB开启程序，依据总线中采集到的参数，确定汽车是否处于驻车制动状态。在车速不超过速度临界且满足该状态时，ECU通过CAN总线发给EPB的拉紧制动拉线信号控制电机，完成驻车制动。若ECU检测出的EPB制动压力满足压力临界值，驻车制动锁止，EPB灯变红。电机转速大于12 000 r/min时，制动耗时小于2 s，加上减速齿轮的减速增扭作用，驻车制动瞬间稳定。

汽车在坡道上时，EPB系统依据坡度传感器的检测结果计算出所需制动力，此制动力用来平衡汽车重力沿斜坡产生的分力，同时，ECU也会对制动压力值进行检测，构成闭路循环控制［8］。当制动力满足坡道需求时，在无需电机工作的情况下，EPB系统通过锁定螺钉的自锁功能确保汽车处于驻车制动状态。

图1　EPB制动时电控流程

2.2EPB解除制动电控流程设计

对EPB系统来说，按下电控装置按钮后，ECU解除EPB制动的指令便通过CAN总线传送到电机，控制EPB解除制动。此时与制动过程相反，传感器要采集EPB制动按钮信号、拉线极限解锁位置信号以及制动踏板位置信号。

解除制动的电控流程［2，5］为：ECU接收到驾驶员按下EPB按钮的信号，启动制动中断程序，依据CAN总线中传送采集到的数据，判断此时是否达到解除驻车制动的状态。在踩下刹车踏板产生制动力时，EPB就能解除了，通常耗时在2 s内，电控流程如图2所示。

图2　EPB解除制动的电控流程

2.3EPB坡道起步电控流程设计

执行对应的坡道起步程序的情况是在汽车起步时，驾驶员为实行坡道起步按下了EPB按钮。要实现此过程的电子控制，须解决何时解除驻车制动的问题，即引擎驱动力矩大于或等于起步阻力矩。

汽车起步时，ECU计算出的起步阻力在二维数列中找到对应的行，再结合加速踏板位置找到对应驱动力所在的列，从而能确定释放手刹的时间，即驱动力大于阻力的时刻，EPB坡道起步电控流程［8］如图3所示。

图3　EPB坡道起步电控流程

2.4EPB紧急制动电控流程设计

EPB紧急制动是指：行车时，若刹车制动力不足或突遭失效，驾驶员可拉起EPB按钮，令EPB系统参与完成汽车的紧急制动，尽可能保障行车安全［9］。由于此类情况是非正常的，会对EPB系统的使用性能造成损伤，因此，在正常情况下，禁用此类功能。鉴于此类功能的特殊性，在启动EPB时，需要ECU准确地分析出驾驶员所要采取的动作，再控制电机、减速齿轮等执行机构的工作，以提供最大的制动力，实现汽车的稳定制动。ECU需要获取EPB按钮信号、刹车踏板位置、加速踏板位置和轮速等信号。

紧急制动的电控流程为：驾驶员拉起EPB按钮时，ECU接收到信号，启动相应的中断程序，检测轮速值和加速踏板位置信号，此类功能应用的前提条件是车速在30 km/h以内，并且加速踏板处于完全释放状态，若监测到制动踏板未移动，ECU就判定为正常行车状态，此时就锁止EPB功能以便正常行车。若监测到制动踏板被极速踩到底，即制动力最大时，ECU就判定发生了紧急情况，随即发出电控信号，启动电机、减速齿轮制动，使得汽车在紧急制动情况下，能获得最大的制动力及制动扭矩。图4为紧急制动电控流程［2，5］。

图4　EPB紧急制动电控流程

2.5EPB智能制动电控流程设计

对粗心马虎的驾驶员，可能会犯的失误就是停车后忘记拉手刹。此类情况需要EPB系统具备智能启动功能，ECU要准确判断此类情况，在驾驶员离开后启动汽车EPB进行驻车制动。此工况驾驶员无电控信号发出，所以要ECU进行监测，并准确判断。ECU要获取的信号包括：轮速、发动机转速、加速踏板位置（节气门开度）、驾驶员侧车门开关信号、是否使用座椅的信号等。

若驾驶员座椅处在占空状态，驾驶员侧车门有开关动作，ECU可利用车门开关信号触发EPB智能制动的程序［9］，此程序通过检测相关状态参量均为空就可确定驾驶员已离开，若此时EPB按钮未被拉起，表明驾驶员忘记拉手刹，ECU就会控制电机工作，完成驻车制动。EPB智能制动电控流程［2，5］如图5所示。

图5　EPB智能制动电控流程

2.6智能解锁电控流程

在驾驶员的误操作中，有类情况是在汽车起步后忘记释放手刹。这类情况对EPB系统来说，若不能进行智能解锁，会给减速齿轮及电机带来相当大的损伤。为此，EPB系统需要通过自检功能，当判明是此类情况时，能够进行自动解锁，电控流程设计可参考2.5节。

3　结束语

电子驻车制动系统相对传统汽车手刹增加了许多电子装置，由其引发的电子电控系统问题尤其突出，需要更加重视。随着电子技术在汽车产业的进一步发展和国家主管部门越来越严格的要求，电子手刹的电控系统将备受关注［10］。现行电子手刹电控系统流程在执行过程中还存在许多问题，在电子手刹EPB技术改造完成后，通过对电控系统技术的深入研究，并开展企业、行业、国家的EPB技术标准的制、修订工作，现有技术将会在执行细节上进一步细化，更具可操作性。

［1］Electrohydranlic Brake System-The First Approach to Brakeby-Wire Technology.SAE.1996.

［2］刘峰.汽车电子手刹制动系统EPB控制策略设计研究［J］.时代汽车，2016（2）：53-54.

［3］刘峰.雷诺科雷傲故障快速维修与EPB手动解锁［J］.汽车维修，2013（11）：13-16.

［4］刘峰.汽车EPB系统控制原理研究［J］.专用车与零部件，2016 （2）：71-72.

［5］刘峰.汽车EPB系统控制策略的设计［J］.汽车零部件，2016 （5）：59-61.

［6］Picasso Parking Brake.Graham Heeps.Vehicle Dynamics International.2007.

［7］Conceptions of Actuators for an Electric Parking Brake（EPB）. Prat，Jaume Jornet，Jordi Alvarez，Jesus Callejon，Ismael Forns，Sergi.2004.

［8］Fault Detection Method For Electric Parking Brake（EPB）SystemsWithSensorlessEstimationUsing CurrentRipples. International Journal ofAutomotive Technology，2003.

［9］The Push-Button ParkingBrake.Paul Zangari.Motor Age，2008.

修改稿日期：2016-04-05

Designs on Electric Control Processes of Automotive Electric Parking Brake System

Liu Feng
（BeijingYinjian Automobile Repair Co.，Ltd，Beijing100070，China）

The author introduces the designs on the control principles and processes of automotive EPB electrical control system，includingbrake process，brake release process，ramp start process，emergencybrake process and intelligent brake process，in order toprovide a reference for the application ofthe electronic parkingbrake system.

automotive；electric parkingbrake；EPB；electric control process

U463.52+3

B

1006-3331（2016）04-0046-03

刘峰（1984-），男，硕士；工程师；主要研究方向：汽车及发动机的设计及电控。