自動駐車制動控制系統(tǒng)在商用車的設(shè)計研究

王洪偉，王俊偉，章健國

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司重型商用車研究院，安徽 合肥 230601）

自動駐車制動控制系統(tǒng)在商用車的設(shè)計研究

王洪偉，王俊偉，章健國

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司重型商用車研究院，安徽 合肥 230601）

傳統(tǒng)商用車駐車制動系統(tǒng)對于駕駛員有著較高的操作要求，而且在一定程度上不能夠保證商用車駕駛的安全，基于此，商用車研發(fā)市場提出了基于線控技術(shù)的駐車制動控制系統(tǒng)。文章重點(diǎn)規(guī)劃了自動駐車制動系統(tǒng)的功能，對比了其與傳統(tǒng)手剎制動的優(yōu)勢，提出了總的設(shè)計方案。

自動駐車制動系統(tǒng)；商用車；設(shè)計

前言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的大力發(fā)展，公路建設(shè)逐漸增多，發(fā)展汽車電子技術(shù)，促進(jìn)汽車實(shí)際使用成為交通中的一大重點(diǎn)。但是與此同時，更值得關(guān)注的是交通安全問題，通過一定的汽車電子技術(shù)減少安全事故的發(fā)生同樣也是必不可少的社會關(guān)注點(diǎn)。汽車制動系統(tǒng)在汽車駕駛系統(tǒng)中十分重要，也是駕駛員經(jīng)常使用的一項系統(tǒng)，如果駕駛?cè)藢υ撓到y(tǒng)進(jìn)行錯誤的操作或者是直接忽略，很可能就會影響汽車的安全使用。所以必須要提高汽車制動技術(shù)，減少因此發(fā)生的交通事故。

在時代飛速發(fā)展的背景下，我們已經(jīng)能夠清楚的認(rèn)識到傳統(tǒng)駐車制動系統(tǒng)已經(jīng)不再適合當(dāng)下發(fā)展的需要了，由于傳統(tǒng)駐車制動不正當(dāng)?shù)牟僮鞫l(fā)的交通事故時有發(fā)生。為此，將傳統(tǒng)駐車制動系統(tǒng)與汽車電子技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計出的自動駐車制動系統(tǒng)將會迎來更多的發(fā)展市場。

1 自動駐車系統(tǒng)

自動駐車系統(tǒng)(AUTO HOLD)是一種汽車運(yùn)行中可以實(shí)現(xiàn)自動手剎的技術(shù)應(yīng)用。這項技術(shù)使駕駛者在車輛停下時不需要長時間剎車，以及在啟動自動電子駐車制動的情況下，能夠避免車輛不必要的滑行，特別適用于上下坡和頻繁起步停車時的使用。

自動駐車系統(tǒng)的工作原理在于：剎車管理系統(tǒng)通過電子手剎（EPB）的擴(kuò)展功能來實(shí)現(xiàn)的對四輪剎車的控制。或者說，自動駐車系統(tǒng)是電子手剎（EPB）的一種擴(kuò)展功能，由ESP部件控制。

自動駐車制動系統(tǒng)與傳統(tǒng)的手剎駐車制動相比更具有優(yōu)勢。傳統(tǒng)的手剎在斜坡起步時需要依靠駕駛者通過手動釋放手制動或者熟練的油門、離合配合來舒暢起步。而自動駐車系統(tǒng)能夠通過坡度傳感器由控制器給出準(zhǔn)確的駐車力，在起動時，駐車控制單元通過離合器距離傳感器，離合器捏合速度傳感器，油門踏板傳感器等提供的信息通過計算，當(dāng)驅(qū)動力大于行駛阻力時自動釋放駐車制動，從而使汽車能夠平穩(wěn)起步。優(yōu)秀的自動駐車系統(tǒng)功能可使車輛在等紅燈或上下坡停車時自動啟動四輪制動，即使在D擋或是N擋，也無需一直腳踩剎車或使用手剎，車子始終處于靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)需要解除靜止?fàn)顟B(tài)，也只需輕點(diǎn)油門即可解除制動。這一配置對于那些經(jīng)常在城市里走走停停的車主來說確實(shí)實(shí)用，同時也減少了大家由于麻痹大意造成的一些不必要的事故[1]。

2 商用車駐車制動控制系統(tǒng)

商用車駐車制動系統(tǒng)在不斷的發(fā)展，從最初的手剎式駐車制動到現(xiàn)在的自動駐車制動系統(tǒng)，功能不斷的完善，性能也不斷的提高，在此就從傳統(tǒng)的手剎式駐車制動系統(tǒng)和自動駐車制動系統(tǒng)進(jìn)行簡要論述，進(jìn)一步突出自動駐車制動系統(tǒng)的優(yōu)勢。

2.1 商用車傳統(tǒng)駐車制動控制系統(tǒng)

傳統(tǒng)的商用車制動控制系統(tǒng)需要借助手剎來完成，商用車不同于一般的車，車重量十分大，其制動系統(tǒng)均是采用動力制動系統(tǒng)，中型和重型的駐車制動系統(tǒng)多采用高壓氣體做制動源。一般中型和重型的駐車制動控制系統(tǒng)都是控制端借助氣管路與安裝在駕駛室的手控閥相接，便于駕駛員操作。

2.2 商用車電子駐車制動控制系統(tǒng)

商用車的電子駐車制動系統(tǒng)有兩種模式可供選擇，一種是自動模式、一種是手動模式。首先是自動模式，既然稱之為自動，那就有著一定的智能型、自主性，一經(jīng)使用自行模式，系統(tǒng)就會根據(jù)車輛實(shí)際行駛情況和駕駛員動作來判斷駕駛員的意圖，自動施加或是解除駐車制動，這樣一來能夠很好地減少駕駛員的工作，提高駕駛的效率以及可靠性。其次是手動系統(tǒng)，手動系統(tǒng)只能夠人為干預(yù)，駕駛員根據(jù)自己的意圖，人工干預(yù)商用車制動施加或者是解除，突出的優(yōu)點(diǎn)就是在于能夠充分按照駕駛員的意愿對制動添加或者解除。

商用車電子駐車在坡道起步以及應(yīng)急方面也有著明顯的優(yōu)勢。在坡道起步，最大的問題就是驅(qū)動力與阻力、是否解除駐車制動。自動模式下，系統(tǒng)能夠自動判斷驅(qū)動力與阻力的大小，然后根據(jù)實(shí)際情況判斷是否需要解除駐車制動；手動模式下，系統(tǒng)同樣對驅(qū)動力和阻力進(jìn)行判斷，然后提醒駕駛員是否需要解除駐車制動。在應(yīng)急制動上，就是當(dāng)出現(xiàn)緊急問題或者是制動失靈時，系統(tǒng)就會自動的施加駐車制動，然后安全停車。 除了這幾點(diǎn)功能以外，該系統(tǒng)還添加了自動報警功能，當(dāng)有故障出現(xiàn)時，可自動報警，以便駕駛員能夠及時知道，并送去維修。所以，從這些方面，我們能夠很清楚的認(rèn)識到原始的手剎駐車制動系統(tǒng)的不足，相比之下，自動駐車制動系統(tǒng)更受商用車的青睞，在日后的發(fā)展中自動駐車制動系統(tǒng)也會在汽車行業(yè)中占據(jù)多數(shù)市場。

3 系統(tǒng)方案設(shè)計

重型商用車采用的是氣壓式電子駐車制動系統(tǒng)。當(dāng)駐車制動時，首先需要電控單元采集商用車行駛信息，然后判斷是否達(dá)到駐車條件，當(dāng)達(dá)到駐車條件后，電控單元就會向控制閥發(fā)送排氣指令，然后就能夠使駐車制動氣室內(nèi)的空氣排出，進(jìn)而帶動氣室推桿向外運(yùn)動，達(dá)到駐車目的。當(dāng)需要解除駐車制動指令時，電控單元同樣會判斷汽車行駛情況是否達(dá)到取消駐車制動的條件，當(dāng)達(dá)到條件后，電控單元就會給控制閥發(fā)送充氣指令，儲氣筒中的空氣就會進(jìn)入制動氣室，制動腔推桿推出，解除駐車制動[2]。

以上就是氣壓式商用車駐車制動系統(tǒng)的設(shè)計。接下來就了解一下自動駐車系統(tǒng)所需要的相關(guān)控制參數(shù)，這些參數(shù)都是該系統(tǒng)對車輛運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)信息檢測所得。

表1

3.1 開關(guān)量信號檢測電路設(shè)計

在商用車電子駐車制動系統(tǒng)中一般采用的輸出輸入電路都是車載蓄電池電源，電壓為DC24v，正常使用時需要將電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)化。為了保證使用過程中沒有信號干擾，加強(qiáng)系統(tǒng)的安全性、可靠性，將單片機(jī)引腳和外部信號輸入端加入了電氣隔離。另外，為進(jìn)一步提高系統(tǒng)安全性，在系統(tǒng)電路中還加入了光電耦合器。

3.2 驅(qū)動信號電路檢測

商用車自動駐車制動系統(tǒng)控制電磁閥的工作電壓同樣也是DC24v，額定功率為6w。在此所設(shè)計的電磁閥驅(qū)動電路用于驅(qū)動信號檢測。該設(shè)計的目的是給電磁閥的電磁閥線包提供電源，產(chǎn)生一定的電磁力，來促使電磁閥閥芯工作，進(jìn)而就能夠?qū)鈮哼M(jìn)行很好地控制。該設(shè)計中主要是借助三極管和光耦來提高系統(tǒng)的抗干擾性，同時也能夠控制24v電壓的輸出。

3.3 模擬量信號檢測電路設(shè)計

在對系統(tǒng)的控制中傾角傳感器信號十分重要，通過對該信號的判斷，來實(shí)現(xiàn)商用車在坡道的安全起步。建議選用集成化程度高的傾角傳感器，這樣子能夠很好地加入到電子芯片，就不要在電控單元和芯片之間再安裝專門的支架來進(jìn)行固定。電子芯片需要具備分辨率高、抗沖擊力強(qiáng)、負(fù)載驅(qū)動力強(qiáng)工作電流低、信號按電壓比例進(jìn)行分配、故障檢測模式強(qiáng)等功能。而且對于溫度要有很大的可調(diào)節(jié)性，一般是在-40攝氏度和+125攝氏度之間，保證芯片在多范圍溫度下能夠正常工作。在使用時只需要將輸出電壓連接到單片機(jī)的模數(shù)轉(zhuǎn)換引腳即可，然后就能夠?qū)﹄妷褐颠M(jìn)行采樣[3]。在此設(shè)計中，同樣也考慮到了外部信號的干擾，專門配置了RC濾波電路。

3.4 單片機(jī)選擇

在單片機(jī)的選擇這一方面，需要考慮到多個因素，比如：成本、功耗、軟件支持、處理能力、產(chǎn)片之間的兼容性等等，這些都是十分關(guān)鍵的因素。在此，選擇的是某型號的8位單片機(jī)，具有特殊的內(nèi)核設(shè)計，處理速度十分快，程序儲存量和數(shù)據(jù)儲存量也十分大，操作起來十分便捷，能夠很好地滿足系統(tǒng)的需要。

經(jīng)過多次的研究和實(shí)踐之后，發(fā)現(xiàn)這種類型的自動駐車制動系統(tǒng)對于商用車駕駛員的要求降低了許多，該系統(tǒng)能夠根據(jù)檔位、離合器的操作判斷駕駛員意圖，進(jìn)而自動對駐車制動進(jìn)行設(shè)置，很好地提高了工作效率。

4 結(jié)論

商用車自動駐車制動系統(tǒng)已經(jīng)展現(xiàn)了其相較于傳統(tǒng)駐車制動系統(tǒng)的優(yōu)勢，目前該系統(tǒng)在重型商用車上還未得到廣泛應(yīng)用，但是隨著交通的進(jìn)一步發(fā)展，相信將會有更多的問題需要解決，所以，相關(guān)行業(yè)人員需要及時更新、完善相應(yīng)技術(shù)，進(jìn)一步促進(jìn)自動駐車制動系統(tǒng)在商用車中的發(fā)展。

[1] 王洪亮,于欽,黃滌,黃曦鼎. 商用車自動駐車制動控制系統(tǒng)設(shè)計研究[J].液壓與氣動,2014,(11):44-47+90. [2017-08-20].

[2] 王超勇.車輛電子駐車制動（EPB）控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計研究[D].南京理工大學(xué),2009.

[3] 黃滌,王洪亮,皮大偉,石秉良,李楠.氣壓式電子駐車制動電磁閥控制特性[J].南京理工大學(xué)學(xué)報,2016,40(01):124-128. [2017-08- 20].DOI:10.14177/j.cnki.32-1397n.2016.40.01.020.

The design and research of automatic parking brake control system in commercial vehicles

Wang Hongwei, Wang Junwei, Zhang Jianguo
( The Commercial vehicle academe of Anhui Jianghuai Automobile CO. LTD, Anhui Hefei 230601 )

the traditional commercial vehicle parking brake system for drivers have higher operation requirements, and to a certain extent, can not ensure the safety of commercial driver based on this, research and development of commercial vehicle market is presented based on the drive-by-wire technology of parking brake control system. This paper focuses on the function of automatic parking brake system and compares its advantages with traditional hand brake and puts forward the overall design scheme.

automatic parking brake system; Commercial vehicle; the design

U462.1

A

1671-7988 (2017)21-76-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.21.026

CLC NO.: U462.1

A

1671-7988 (2017)21-76-03

王洪偉，就職于安徽江淮汽車股份有限公司重型商用車研究院。