一种电动客车用电子驻车系统设计

张立辉， 王法龙

(安徽安凯汽车股份有限公司， 合肥 230051)

电子驻车制动系统简称EPB[1]，是一种对电子驻车按钮进行操作，由电子控制单元发出控制信号对制动电机进行控制，经过减速传动机构推动摩擦块与摩擦盘对汽车进行制动的装置。它解决了传统型式的驻车制动系统操作费力繁琐、缺乏经验的驾驶者不能可靠驻车或不能实现平稳坡道起步、摩擦片与摩擦盘磨损产生制动间隙而不能施加足够制动力、制动拉杆占用驾驶舱空间等问题[2-3]。

1 一种电动客车用电子驻车系统方案

一般乘用车EPB采用机电一体化执行机构，制动力完全由电机提供，精度要求高，且成本高，制动系统执行机构独立控制，紧急制动时不能与整车控制相结合，也不会因为人为控制而退出制动，可能出现与驾驶员意图不一致的情况，影响操控性和舒适性。

目前，小微型电动客车一般采用油刹提供制动力，油刹结构简单，安装空间小，但反应速度稍慢、刹车柔和、力度较小；大中型电动客车基本上全部用气刹提供制动力，反应迅速、刹车力度大(气压高，可以达到10个大气压)，提高整车安全性。

本电动客车用EPB方案，结构简单，气电一体化执行机构，气路制动力作用在后制动蹄，还利用纯电动客车用直驱电机的制动扭矩直接作用在传动轴上来增加整个制动系统的制动力。同时还可与整车控制系统结合，实现坡道辅助、自动驻车等功能。本方案以气压控制技术和车辆电控技术为基础，优化电动客车EPB的气路系统结构[4]，如图1所示。

图1 电动客车EPB气路系统结构图

其中整车控制器根据车辆状态、电子驻车开关信号、路面坡度信息和驾驶员意图等信息，在保证绝对安全的状态下发出控制信号通过控制驻车气路电磁阀完成驻车或者释放驻车动作，完成电子驻车功能[5]。

本方案通过电子控制方式实现停车制动代替传统的气制动驻车手阀[6]，简化驻车手动操作中繁琐及强度大的动作，实现驻车主要动作自动化、智能化控制，减少驾驶员工作强度的同时又保证了汽车的安全性。整车控制器根据车辆信息自动对车辆进行驻车锁定及解锁，有效地提高了整车的自动化控制水平，同时又降低了驾驶员的工作强度，极大地提高了行车和驻车的安全性。

2 电子驻车系统控制策略

EPB系统控制策略是其功能实现的重要组成部分。本方案采用脉宽调制和脉频调制相结合的控制方式控制电磁阀的通断，采用时间最优算法的Bang-Bang控制策略，控制系统响应快，鲁棒性高[7]。EPB系统需要对驾驶员的操作有准确的判断，如果控制单元检测到EPB 按钮被触发，系统在接收到EPB 按钮动作信号的同时，也会根据来自CAN 网络或相关传感器信号判断当前车辆是否可以响应按钮的动作信号[7]。经过一定的逻辑与条件判断，在保证安全的情况下发出信号，控制执行机构选择相应的动作。在工作时，电子驻车制动系统控制器首先对驾驶员操作信号与整车状态信号进行分析处理，然后通过输入信号综合分析判断汽车当前工况，进而选择相应的控制策略[8]。

2.1 智能驻车策略

智能驻车主要指静态模式下驻车，静态模式是指汽车处于静止状态或车速很低的情况下，驾驶员按下电子驻车按钮进行驻车制动；也指当车辆静止时驾驶员忘记拉起驻车或者忘记按下电子驻车按钮，此时VCU通过控制电磁阀进行驻车制动[9]，防止溜车。

智能驻车(有驻车效果)进入条件(且的关系)：驻车信号无效、油门和制动开关无效持续300 ms、电子驻车按钮信号有效、车速低于5 km/h或电机反转。智能驻车流程如图2所示。

图2 智能驻车流程图

2.2 智能驻车释放策略

智能释放是指驾驶员有起步意图，但是没有进行主动释放驻车制动动作，整车控制器会采集整车信号和驾驶员动作，并对驾驶员意图进行判断，在保证整车安全的情况下控制电子驻车执行机构进行驻车制动的释放。整车处于驻车制动状态，若此时驾驶员在整车上高压完成，挡位挂入前进挡位时，踩下油门踏板，则会被认为具有起步意图。整车控制器通过整车状态分析整车是否处于安全状态。整车在安全状态下，当起步力矩大于行驶阻力矩时，整车控制器自动释放驻车制动。

智能释放条件(或的关系)：驻车信号有效、油门开度大于30%、油门开关信号有效持续300 ms、车速高于5 km/h且未出现电机反转。

2.3 智能驻车功能的坡道辅助起步

智能驻车功能下，当车辆在坡道上准备启动行车时，整车控制器控制4个车轮的制动压力继续保持，同时控制电机的驱动扭矩继续增加，直至传动系具备足够的驱动力时，制动压力解除，实现车辆顺利起步，有效地防止车辆在坡道起步时后退或电机起步失效时后溜的危险，减少驾驶员在坡道堵车时对油门踏板、驻车手阀和脚阀之间的切换使用频率，降低驾驶强度[10]。

3 结束语

电动客车EPB系统与传统机械式驻车制动系统相比，操作简单省力，小巧的按钮代替传统的驻车制动器拉杆，车内更加美观、空间得到更好的利用。同时EPB系统与整车控制系统配合，实现智能制动和驻车功能,在保证汽车与驾驶员安全的情况下，根据整车控制系统发出的控制信号控制执行机构，进行制动力的施加与释放，方便驾驶员操作，提升了整车的舒适性和操控性。