汽車電子駐車系統電機驅動電路匹配研究

苑慶澤，郇 鉦，張 軼，張 玲

（1.浙江萬安科技股份有限公司技術中心，浙江 諸暨 311835；2.南京理工大學，江蘇 南京 210094）

汽車駐車制動系統是汽車制動系統一部分，是在車輛停止后用于車輛長期穩定停車，及行車制動失效時實施緊急制動的系統。汽車電子駐車系統EPB（Electrical Park Brake）是優于傳統機械式手制動的智能裝置，現已在歐美日韓等高端車上作為標配，并逐步有往中低端車型蔓延趨勢。

隨著民族汽車零部件的多年發展，開發獨立自主知識產權的EPB產品并國產化的時機逐漸成熟。電機驅動電路作為該裝置的核心部件之一，科學經濟匹配將是產品開發中的重要一環。

車輛采用由按鍵控制的EPB系統實施駐車、解除及緊急制動時，需智能采集轉速、轉向、限位等信號來控制電機的正／反轉，否則將導致執行結構卡死或損壞。下面詳述電機驅動電路設計，及所涉及的轉速、轉向、限位信號電路設計匹配與研究。

所述車輛匹配主要是硬件、軟件、臺架仿真和實車驗證4方面進行驗證的過程。硬件方面:當配置到某一整車時，是與組成該車各部件空間位置合理分配，彼此預留裝配接口，如安裝尺寸、外形結構、合理的駐車力、工作電源、信號來源、開關、指示燈、報警等；軟件方面:是按商榷的控制策略對來自產品內部信號和外部硬線信號、CAN信號等進行原代碼程序編寫；臺架仿真:是對產品的力、電流等進行臺架仿真測試；實車驗證:是把經臺架仿真驗證合格的產品裝配到車上，按預設的各種工況進行驗證。新車型需重新重復上述匹配過程。

1 驅動電路設計

電機驅動電路必須能實現電機正反轉，采用H橋式電路，以繼電器作為控制元件隔離控制電路與電機電路，實現以小電流控制大電流的目的［1］。

繼電器選用NAIS車載電磁式雙功率ACT212，輸入原邊以線圈形式，電路呈現感性特征，原邊斷電的瞬間需要對原邊續流，增加普通二極管1N4148即可解決。

直流電機必須配續流電路，防止電機在斷電時過高的電動勢損壞電子設備。選續流二極管B2545G，其正向工作電流IF為30A，正向不重復峰值電流 （浪涌電流）IFSM達1060 A。設計電機驅動電路如圖1所示。

1）電機停轉 電機兩端短路且同時搭鐵。

2）電機正轉 只對ACT212繼電器2-3號引腳之間通電，7號引腳轉換到NO側，對電機Motor++施加DC12V電壓，繼電器4-5號引腳之間無電流，8號引腳保持NC側，Motor--搭鐵，電機端電流如圖1所示由上向下流，電機正轉。

3）電機反轉 只對繼電器4-5號引腳之間通電，8號引腳轉換到NO側，對電機Motor--施加DC12 V電壓，繼電器2-3號引腳之間無電流，7號引腳保持NC側，Motor++搭鐵，電機端電流如圖1所示由下向上流，電機反轉。

4）限位保護 為使駐車拉索機構在電機正反轉時不超出極限位置，在執行機構兩端增加一對開關量的限位開關，以數字輸入形式連接到控制器。其電路原理如圖2所示。

2 電機轉速及轉向電路設計

在EPB總體設計時，駐車力、電機堵轉等是基于轉速的高低來確定的；駐車或解除是通過電機轉向實現的［1］。

用霍爾電磁式測速方法，選產生一定的相位差的A、B雙路開關型霍爾傳感器SS111A輸出，只需鑒相就可以分辨電機的旋轉方向。霍爾元件工作示意如圖3所示。

對于鑒相電路，采用冗余設計，可用

74HC74雙上升沿帶預置位SD（PR）和預復位RD（CLR）的D邊沿觸發器來實現，D邊沿觸發器有兩路輸入CP和D，兩路輸出Q和Q，將預置位和預復位接高電平。其鑒相的兩種工作波形如圖4、圖5所示。

由此僅需查詢Q端電平，可辨別霍爾傳感器A和霍爾傳感器B的相位差，即能確定電機的轉向。設計電機轉速傳感器原理如圖6所示。注:7、14號引腳分別與單片機的GND、VDD腳相連。

3 測試及驗證

在搭建的汽車電子駐車系統性能測試平臺上，對總成電機正／反轉工作的駐車及解除狀態進行了駐車力驗證，滿足設計要求［2-3］。圖7為實測駐車拉力及解除拉力情況。即總成件滿足開發要求，其相應的驅動電路也滿足設計要求。

該EPB系統在某自主品牌中檔乘用車上匹配試驗成功。以上研究完全適合于較大電流驅動的汽車零部件產品開發。同時也可在其他領域推廣。

［1］李小攀，苑慶澤，鐘煥祥，等.一種智能手剎裝置及控制方法［P］.中國專利:201210172026.5，2012-5-30.

［2］GB12676—1999，汽車制動系統結構、性能和試驗方法［S］.

［3］GB7258—2012，機動車運行安全技術條件［S］.