机械式驻车制动系统的智能警报开关装置研究

张 贺 王占宇*

（东北林业大学 交通学院，黑龙江 哈尔滨150040）

1 研究背景与意义

随着科技水平发展和汽车行业生产制造态势良好，人们使用汽车作为主要出行工具，相应的汽车保有量也日渐增多，汽车事故的安全问题及因习惯造成使用方面的缺陷就有所体现。简单的一个例子，人们在驾驶使用汽车时经常会用到制动系统，而驻车制动（手刹）却时常被人忽视，因驻车制动造成的一些事故和汽车故障也屡见不鲜，即便仪表指示盘上有相应警示，但不够明显，经验不足驾驶员常常忘记放下手刹就起步，或者一些有经验的“老司机”因驾驶陋习常常没有把手刹放彻底，带刹前行且起步困难，这往往对制动系统有很大磨损伤害，长此以往甚至造成制动失效。另一方面，一些马虎的驾驶员在停车后没有及时拉手刹，溜车、追尾事故时有发生。为针对上述因驻车制动系统带来的一系列问题，本文设计一种针对机械式驻车制动系统的的智能警报开关装置。

2 机械式驻车制动的认识

传统的机械式手刹是由操控杆总成和手刹拉索组成的，驾驶员通过拉动手刹操纵杆，带动手刹拉索使后轮的制动卡钳或者制动蹄片紧紧锁住制动盘或制动鼓来实现（如图1）。操纵杆总成内部为棘轮，拉动操纵杆时，棘爪卡住棘轮轮齿，使手刹操纵锁止。

随着电子与电控技术发展，一些汽车以电子驻车制动系统（EPS）取代传统机械式结构，但经调查研究分析，还是有相当一部分私家车采用以往的机械式手刹，原因是相对于电子设备，机械式装置往往工作可靠，操纵方式也较为简单，真正做到拉起来就起作用，只需按住按钮，施加一定的力，将手刹操纵杆锁止在制动位置即可。虽然这种机械式的驻车制动方式没有受到一部分人的青睐，但其本身一直在进行改进与美化，成为一种性价比高性能可观的驻车制动方式。

图1

3 系统功能工作原理

下面针对一些考虑的具体情况分别叙述本警报开关装置的工作原理。

停车起步过程，驻车制动操纵杆未放下，制动卡钳或者制动蹄片拉紧，锁住制动盘或制动鼓，同时拉索也存在张力，虽然仪表盘上显示驻车制动状态红色标识，但由于警示作用不够驾驶员往往忽略，此时给油起步不仅会对制动器有磨损，而且对手刹拉索的疲劳强度也有一定影响，设计流程（如图2），在驾驶员又起步行车意图时，踏板位置传感器及时传递给汽车ECU 信号，做出判断，及时发出警报松开驻车制动。

熄火停车或者临时停车时，未及时拉起驻车制动可能会造成溜车甚至追尾造成事故，此时中控门锁及点火钥匙开关触点就要及时判断驾驶员离开车辆的意图，传递信号至车载ECU，ECU 便可给执行器（蜂鸣器）一信号，提示驾驶员拉紧手刹（流程如图3）。另外，绝大多家用轿车驻车制动是锁紧后两轮的制动器，根据良好的驾车习惯，在熄火停车时，手动挡车挂入前进一挡，保证驱动前轮可靠锁止；自动挡车还应先拉起驻车制动后挂入P 挡，减少变速箱锁止机构的附加应力，增加变速箱寿命。

图2

图3

4 硬件系统选用

4.1 驻车制动操纵杆位置传感器，车辆自带，或选用瑞沃康明斯RC3 型手刹气压传感器，用于判断驻车制动是否为拉紧状态，仪表盘上驻车制动警示灯也由此状态工作。

4.2 离合器（或制动）踏板位置传感器，大部分自带（离合踏板踩到底打火，制动踏板踏下制动灯亮起都是由传感器感受信号），或者选用型号科鲁兹32323 型，用于本装置的起步意图检测，传感器信号。

4.3 车门传感器，车辆自带，也可选GYTOU 等车门传感器，判断驾驶员离车意图，同时ECU 要求驻车制动传感器工作信号的反馈。

4.4 点火钥匙触点，如车辆在熄火是打开车门会发出车钥匙未拔警报，本文可用于熄火停车时拔钥匙后检测汽车驻车制动状态，以此来警示驾驶员离车后驻车。

4.5 蜂鸣器，要求有一定的警示作用，还要做到声音悦耳不带来噪声，根据GB 7258-2017《机动车运行安全技术条件》规定，汽车驾驶员耳旁噪声声级应不大于90dB(A)，故应选用合适的型号及工作电压，本文可选用3V HU-12065Y03 型有源蜂鸣器。

5 结论

本文进行了针对车辆机械式驻车制动系统的智能警报开关的系统构架和硬件的设计，进行该警报开关系统的理论流程分析，模拟汽车因驻车制动造成车辆磨损或交通事故的情况，系统基本达到预期的功能，但仍存在可优化的问题，例如在实车应用上如何更好做到人- 机- 环境相互匹配等等。针对机械式驻车制动系统的智能警报开关装置的下一步完善和优化将使其走向真正的实际应用。