淺談EPB制動鉗基礎知識

朱寶寅 由佳

摘 要：電子駐車英文縮寫為EPB，是指由電子控制方式實現停車制動的技術，將行車過程中的臨時制動和停車后的長時制動功能整合在一起，由電子控制方式實現停車制動的系統。與傳統手剎制動系統相比具備以下優勢：舒適方便、節約空間、可自診斷、安全可靠。本文主要從EPB制動鉗構成、功能及設計方面進行講述。

關鍵詞：EPB；制動鉗；軟件；硬件；設計

概述：美國天合汽車集團首先開發汽車電子駐車制動系統，使車輛駐車控制更加的便捷與安全，同時可以與車輛上的其他電子控制系統相協同工作，使得汽車更加的智能化。傳統汽車已然不能滿足人們日常生活需求，應用更多人性化、智能化、互聯網等新技術的汽車將會成為人們關注的焦點。

1 EPB制動鉗基本構成

EPB制動鉗總成由電控傳動總成和鉗體組件總成兩部分組成，其中電控傳動總成主要是為了提供驅動動力源、實現減速增扭之目的；而鉗體組件則將電機經減速機構傳遞過來的旋轉運動轉化為直線運動，從而推動活塞前進夾緊制動盤實現駐車制動功能，如下圖所示：

2 EPB制動鉗功能

2.1駐車制動

2.1.1此功能與傳統手剎類似：手動模式時，拉起駐車按鈕完成駐車，按下按鈕駐車解除；自動控制模式下，發動機熄火后，通過整車CAN與該系統電控單元聯合控制電機，對左右后制動鉗實施制動。

2.1.2駐車制動釋放條件：點火開關打開并且施加制動力（約10bar），不同廠商標定策略略有不同。

2.2動態緊急制動

如果制動踏板功能發生故障或制動管路異常，可通過動態緊急制動功能強力制動住車輛。電子駐車制動系統作為緊急制動時，具備防抱死功能，較傳統手剎更具安全性。

2.3輔助起步

2.3.1先決條件：駕駛員側車門關閉； 系好安全帶；發動機運轉。

2.3.2所需參數：傾斜角度；發動機扭矩；加速踏板位置；離合器踏板位置；行車方向。

2.3.3釋放制動：前進力矩大于阻礙力矩。

2.3.4當啟動電子駐車制動系統時，動態起步輔助可以使車輛即使在坡道上起步時也不會震動或溜車。

2.4間隙自調整

盤片間隙調整一般在車輛靜止時周期進行。當行駛距離每超過1000Km，而且電子駐車制動沒有被應用時，間隙調整自動進行。

3 EPB制動鉗設計內容

3.1運算系統設計（硬件/軟件）包括數據采集、讀取，容錯控制，控制策略識別，電路、軟件設計。

3.1.1.1 EPB系統中涉及到的傳感器有：車輪速度傳感器、踏板行程傳感器、駐車坡度傳感器等。

3.1.1.2線控系統必須具有容錯能力使之不會導致整個系統的失效。容錯控制技術方法包括硬件冗余方法、解析冗余方法。

3.1.1.3總線技術：CAN總線網絡用于各電控單元之間的信息交換、車載故障診斷等。

3.2控制策略設計

①常規駐車制動控制策略

②輔助應急制動控制策略

③智能自動駐車控制策略

④智能自動解鎖控制策略

對于各種不同的狀況，電子控制系統根據設定的控制策略程序來控制駐車系統的工作，從而達到電子手剎系統所需求的功能

3.3網絡和硬件設計

3.3.1網絡硬件根據CAN（控制器局域網協議）將EPB控制節點與ECU節點進行布線設計。

3.3.2CAN網絡上的采集節點ECU采集車速脈沖、發動機轉速脈沖、離合器輸入、行車制動踏板等輸入信號，并計算車速及發動機轉速等，將模擬量轉換為數字量，發送到CAN網絡。

3.4硬件電路設計

3.4.1各傳感器節點電路設計、電源電路設計、復位電路設計、CAN總線接口電路設計、A/D轉換電路的設計等。

3.4.2硬件電路以模塊化的方式進行開發設計，避免各采集電路之間相互干擾，可提高整體抗干擾能力和系統可維修性，易于日后系統功能擴展，利于更好的與ESP系統兼容。

3.5軟件程序設計

3.5.1過程可以通過兩種途徑實現：手工編程和仿真測試。

3.5.2軟件程序主要包括兩大部分：系統主程序和CAN通訊程序；編程工具：C語言、MATLAB軟件等。

3.6制動鉗設計

矩形槽設計是制動鉗的核心技術，矩形槽的尺寸大小、倒角設計以及矩形圈與活塞過盈量大小決定了制動鉗活塞回位量的大小、需液量大小、拖滯力大小及密封效果和使用壽命。矩形槽的加工均為制動鉗生產商設計的成型刀具，無法在直接刀具制作企業購買。

3.7執行機構設計

執行機構一般有3種類型：

①行星齒輪式執行器，基本結構：大齒輪、行星輪、太陽輪；優點：傳動平穩、結構簡單、重量輕；缺點：中心軸磨損較大、系統在駐車時存在輕微的齒輪嚙合轉動聲音。

②少齒差斜盤式執行器，基本結構：大齒輪、斜盤、輸出齒輪；優點：傳動比較大、結構簡單；缺點：系統受力不均勻、振動大、存在嘎嘎異響、齒面接觸面積小、齒輪易磨損。

③蝸輪蝸桿式執行器，基本結構：蝸輪、滾珠絲杠；優點：傳動比大、傳動效率高傳動平穩、噪聲小；缺點：系統復雜、成本高。

在確保減速機構與推動機構可靠性、噪聲控制前提下，綜合考慮與制動鉗的匹配是設計執行機構控制的關鍵。

3.8試驗設計與實施

試驗是制動鉗研發過程中的重要工具，也是生產和質量問題分析的關鍵驗證手段，在制動鉗開發過程中需要對制動鉗樣件進行大量的試驗驗證。EPB制動鉗試驗設計主要參考虛擬環境策略觸發、模擬硬件/軟件的功能和性能試驗。

4結束語

電子駐車制動系統是車輛系統應用中人性化、智能化的又一體現， EPB系統正在汽車行業逐步推廣和應用。自動化、智能化、新能源、無人駕駛等技術創新已然成為眾多車企產品的賣點，汽車是人們“移動的家”，為更好的滿足人性化需求，需要諸如EPB、互聯網等技術去填充我們的“家”。