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电子驻车控制技术

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电子驻车控制技术

    一、电子驻车制动系统简介

    EPB是Electromechanical Parking Brake的缩写,译为电子驻车制动,它利用线控技术将行车过程中的临时性制动和停车后的长时性制动功能整合在一起,由电子控制方式实现的停车制动技术替代传统意义的手刹车功能。其优点是舒适与方便,节约车内空间,可以进行自诊断,简化装配过程,安全性高。

    电子驻车制动(EPB)与传统的驻车制动系统有较大差别,其执行机构通过丝杠减速增矩把电动机的平稳转动转化为制动块的平动,系统能够自动补偿由于长期工作而产生的制动间隙,控制部分能精确控制电动机的转速和转角从而快速响应驾驶员意图。

    二、电子驻车制动系统分类

    电子驻车制动系统从节省能量的角度可以分为两个大类:第一类是电动机直接带动机械执行机构作用到制动盘上,其典型代表是Continental Teves(德国大陆和戴维斯)公司研制的制动器;第二类是电动机通过一个自增力机构间接作用到制动盘上,可以大大降低系统所消耗的能量。German Aerospace Center(DLR)内部资料显示,其公司研制的EPB制动系统e-Brake比第一类结构节省了约83%的能量。非增力形式的制动器特点是控制简单,制动过程稳定,但是由于电动机提供所有推动制动块所需的推力,使得所需的驱动电动机的功率很大,从而造成电动机的尺寸、重量和能耗都较大。增力式结构形式的制动器由于间接利用了汽车的动能作为制动自增力,驱动电动机所需功率可大幅下降,只需其他方案能耗的3%,其体积、尺寸和重量也比非增力(第一类)形式的制动器小。

    三、电子驻车制动系统功能

    电子驻车制动系统需要实现的功能包括以下几个。

    (1)能够提供足够的保证车辆驻车安全的制动力;

    (2)能够在驾驶舱内实施操纵;

    (3)在仪表台上具有驻车制动状态的显示;

    (4)具有机械装置在驻车制动系统达到极限位置锁止功能;

    (5)具有执行机构夹紧力自动调节功能。

    针对传统手动驻车制动系统的缺点及不足,基于降低驾驶难度,提高驾驶与操纵的舒适性与方便性的考虑,综合驻车制动系统安全策略,电子驻车制动系统还应拓展的功能包括以下几个。

    (1)坡道辅助起步功能;

    (2)根据路况(坡度大小),准确控制制动系统与地面坡度相适应的制动力;

    (3)能够实时探测施加制动力的大小,保证制动装置获得足够制动力,确保可靠驻车;

    (4)系统在确认驾驶员未实施驻车操作而有离车意图时,自动驻车;

    (5)在驾驶员未实施解除驻车操作而有驶离意图时,自动解除驻车制动;

    (6)当行车制动失效,紧急情况下的辅助应急制动功能。

    采用电子驻车制动系统后,由于车厢内取消了驻车制动杆,取而代之的是一个停车制动电子按钮,驾驶员不必费力拉手驻车制动杆。同时为车厢留出更多的空间,可用来安装装饰部件等。

    考虑到系统的安全可靠性,系统还设置故障自诊断功能和失效保护功能,即当汽车蓄电池处于亏电状态,或当电子驻车制动装置自身存在故障,导致制动器不能正常工作时,可能会出现当汽车处于驻车制动状态,操作驻车制动按钮不能正常解除装置制动状态的情况,所以电子驻车制动具有解除组件功能,即可通过紧急解除组件解除装置的制动状态,以避免因制动状态不能解除而带来的不便和安全隐患。

    四、大众Magotan EPB系统

    传统手刹车和电子驻车制动的比较:

    (1)在操作上,传统手刹车要拉起手制动手柄制动;而电子驻车制动采用驻车制动按钮,释放采用再次按下此按钮的方法,并通过按钮内的指示灯来指示是否是驻车状态。

    (2)在坡路起步时,传统手刹车驾驶员要熟练控制加速踏板、离合踏板、手制动才能很好地起步;对于EPB系统,在车辆起步时自动释放。

    (3)行车制动过程中,若停车未稳时,传统车仍需施加脚制动或采用手制动;对于EPB系统车辆,当激活AUTO HOLD功能后车辆会在每次静止后自动停稳。

    驻车制动系统元件组成如图5-44所示。其中E538驻车制动开关位于仪表台上,E540 AUTO HOLD开关位于换挡手柄下部的中央控制台上,两开关内部都有警报灯作指示用。制动系统警报灯K118位于组合仪表内,当施加制动时,该灯点亮。电子机械式驻车制动系统故障警报灯K214位于组合仪表内。

    图5-44 驻车制动系统元件组成

    [完成任务]根图5-44提示,请写出元件功能。

    E538:__________;E540:__________。

    J104向J540提供什么信号:__________;液压离合器开关G476:__________。

    离合器位置传感器位置如图5-45所示,其作用是反映离合器踏板踏下深度。三个霍尔传感器中,其中两个输出开关信号,一个输出模拟电压信号,三个信号传到相应的控制单元,如图5-46所示。

    [完成任务]根据图5-45和图5-46的提示,完成下列任务。

    (1)永久磁铁的位置:__________。

    (2)离合器开关为几个引脚?__________。其中1脚和5脚起什么作用?__________。

    (3)图5-46中三个信号输出是离合器踏板抬起时还是踩下时的输出信号?__________。

    (4)发动机控制单元J220检测离合器开关的作用是什么?__________。电子机械驻车控制单元检测离合器位置的作用是什么?__________。车载电源控制单元J519检测离合器开关的作用是什么?__________。

    图5-45 离合器位置传感器中三个霍尔传感器位置

    图5-46 离合器位置信号类型和相应控制单元

    传统汽车的离合器液压主缸上不设计离合器液控开关,若设计开关,也仅是在踏板支架上设计一个机械式离合器开关,负责给发动机控制单元发送离合器是否踏下信号。在迈腾EPB系统中采用了两个霍尔开关和一个霍尔模拟电压信号反映离合器位置。

    行车制动和驻车制动灯如图5-47所示。电子机械驻车制动警报灯K213位于驻车制动开关内。当按下开关且驻车制动被激活时,警报灯点亮。制动系统警报灯K118位于组合仪表内,当施加制动时,该灯点亮。电子机械式驻车制动系统故障警报灯K214位于组合仪表内,当制动系统有故障时,该灯点亮。此时,应立即与特许经销商取得联系。AUTO HOLD警报灯K237位于AUTO HOLD开关内,当按下AUTO HOLD开关且AUTO HOLD功能被激活时,该灯点亮。

    图5-47 行车制动和驻车制动灯

    [完成任务]根据图5-47提示,请画出K213、K118、K214、K237的符号,并说出它们各自的功能。

    K213符号:__________;K213功能:____________________;

    K118符号:__________;K118功能:____________________;

    K214符号:__________;K214功能:____________________;

    K237符号:__________;K237功能:____________________。

    电子机械式驻车制动系统控制单元J540具有驻车制动功能、动态紧急制动功能、动态起动功能、AUTO HOLD功能。

    1.驻车制动功能

    电子驻车制动只有在点火开关打开情况下才能被释放,以防止儿童按下驻车制动开关。驻车制动释放条件是点火开关打开,并且施加制动力(约10bar),发动机运转并且踩下油门踏板。车辆行驶时,驾驶员踏下制动踏板时,车速低于7km/h驻车制动自动起作用,如图5-48所示。

    图5-48 驻车制动功能

    [完成任务]根据图5-49写出驻车制动时控制的输入信号传感器和输出的执行器,并写出其控制流程。

    输入信号传感器:__________;输出的执行器:__________。

    其控制流程是:____________________________________________________________。

    图5-49 驻车制动流程

    2.动态紧急制动功能

    如图5-50所示,执行过程是按下E538开关,并且保持住,仪表会有视觉和听觉警报信号。制动减速度为6m/s2,由于有刹车效果的存在,车尾部的制动灯应点亮。

    图5-50 动态紧急制动流程

    [完成任务]根据图5-50提示,回答下列问题。

    (1)在操作E538实现动态紧急制动功能时,仪表显示什么符号?__________。发出什么声音?__________。制动灯是否点亮?__________。是四轮制动,还是后轮制动?__________。

    (2)写出其工作流程:____________________________________________________________。

    3.动态起动功能

    动态起动所需辅助参数包括车身倾斜角度、发动机扭矩、加速踏板位置、离合器踏板位置、行车方向;所需条件包括释放制动、驾驶员侧车门关闭、系好安全带、发动机运转、前进力矩大于阻碍力矩。

    4.AUTO HOLD功能

    如图5-51所示,AUTO HOLD功能有自动驻车、坡路起步、驻车和起车辅助功能。激活AUTO HOLD的前提是驾驶员侧车门关闭,驾驶员系好了安全带(防止突然减速而使驾驶员前移),发动机运转。

    图5-51 AUTO HOLD功能

    五、电子驻车系统检修

    1.间隙调整

    制动蹄片间隙调整需在车辆静止时周期性进行。当行驶距离每超过1000km且电子驻车制动没有被应用,间隙自动进行调整时,制动蹄片从起始位置被压向制动盘,控制单元通过检测电动机电流信号来判断蹄片行程,从而判断蹄片磨损情况,并对间隙进行补偿。更换制动蹄片时,可以通过VAS5051/5052将压力螺母退回到初始位置。

    更换完制动蹄片后,再次使用VAS5051/5052对蹄片位置进行匹配。

    2.Guided Fault Finding故障引导程序

    按下列步骤进入诊断仪:

    选择1:Suspention底盘;

    选择2:Electromechnical Parking Brake电子机械驻车制动;

    选择3:01-On Board Diagnostic Capable System车载诊断系统;

    选择4:Functions功能;

    选择5:Extracting and Retracting Pistons of Parking Brake Motors伸出和缩回停车制动电动机活塞。

    EPB的功能检测模式:检测前提是点火开关打开,AUTO HOLD功能关闭,前轮静止,后轮以2.5~9km/h的速度持续运转5s以上,执行该功能时,位于组合仪表内的警报灯K214会点亮。发生下列情况时检测即被终止:点火开关关闭、前轮运转、后轮转速低于2.5km/h或高于9km/h。

    按下驻车制动开关,施加的制动力会递增。控制单元会调整施加的制动力,连续4次按下驻车制动开关,每次制动活塞都会向前移动标定距离,每次制动力都递增。第5次按下驻车制动开关时,驻车制动被释放。

    J540控制单元接收的数据有:离合器位置开关、司机侧车门开关、安全带开关、电子驻车制动开关E538、AUTO HOLD开关E540、左后轮通道制动电磁阀操作和右后轮通道制动电磁阀信号、离合器轨迹信号、上一次驻车制动工作状态、电子驻车制动指示灯K213状态、AUTO HOLD指示灯K238状态、ABS控制单元编码、AUTO HOLD状态、驻车制动状态。

    J540控制单元接收的网络数据有:ABS数据、安全气囊数据、自动变速箱数据、发动机数据、网关数据、组合仪表数据、点火锁数据。

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