車輛電子駐車系統原理及狀態檢測

李然捷

摘要：電子駐車系統是新型汽車廣泛使用的輔助安全系統，近年來在國際汽車行業的技術開發領域備受關注，通過對電子駐車技術的分析，說明了其基本的工作原理，同時對電子駐車的技術檢測過程與重點內容作了相關介紹，并說明了電子駐車系統的未來發展趨勢。

關鍵詞：電子駐車；原理；狀態監測

中圖分類號：U472文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.05.004

汽車是現代化社會廣泛使用的交通工具，但由于車輛過多而導致的交通事故也頻繁出現。汽車制動系統是行車安全的首要保證，在交通事故的統計中有近一半的事故是由于制動系統故障或制動性能不良導致的。相對于傳統的機械式駐車結構，近年來發展起來的車輛電子駐車系統具有新的技術特征，電子駐車系統與ABS防抱死系統以及ESP車身穩定系統并列成為了新時代汽車的主要電子控制系統。作為新的汽車制動系統，其在技術原理和機械結構上都比傳統駐車形式有明顯的優勢。

1電子駐車技術及原理介紹

1.1電子駐車技術現狀

車輛的電子駐車系統的英文縮寫為EPB，此系統能夠在汽車運行的過程中始終保持工作狀態，只要汽車處于運動或給油門的狀態，電子駐車系統的制動功能會立即關閉。當剎車踏板踩下或汽車速度下降至停車狀態時，電子駐車系統的駐車功能會啟動，同時，電子駐車系統還能在緊急制動的過程中為車輛的制動能力提供有利的輔助作用。

電子駐車技術是20世紀初由美國天合集團研制開發成功的，并同期在美國市場投入使用。配備有電子駐車技術的車型于2006年投入到中國市場的汽車行業使用，由于其技術優勢獲得了國內汽車企業及使用者的廣泛認可。同時，采用后制動鉗一體化的電子駐車系統一直是天合公司的獨有技術，隨后博世公司和西門子公司也都先后研發了具有各自特點的電子駐車技術。現階段我國的國產品牌所使用的電子駐車系統也多是選用天合、博世和西門子等知名公司的技術產品，我國自主研發的電子駐車技術還并不成熟。由于在汽車上安裝電子駐車系統對車輛的工藝要求很高，因此該技術的國內普及存在著很大的難度，部分汽車企業的技術能力和汽車加工工藝都達不到所需要求。我國電子駐車技術在追趕發達國家技術水平的同時，更應在制動器熱彈性失穩、制動器的疲勞點蝕、制動盤的工作表面產生熱點的機理以及執行機構的相關設計和結構優化等幾個方面重點進行。

1.2電子駐車原理介紹

傳統的制動器結構主要通過踩下剎車踏板或拉緊手剎使鋼索機構拉緊而實現車輛制動的功能，由于傳統的制動器在長期使用后可能出現拉緊結構部件永久形變和疲勞破壞，使制動能力受到不良影響。而電子駐車系統能夠在一定程度上避免或減緩這一情況的發生。目前市場上應用的電子駐車系統主要分為兩類，即電子拉鎖制動系統和馬達集成式駐車系統。電子拉索制動系統主要是在傳統的制動結構上增加電機以替代手剎結構，以電機的旋轉方向控制鋼鎖的拉緊與放松，除電機結構外，其他的機械結構與傳統的駐車結構一致。馬達集成式駐車系統是有別于傳統的駐車系統的全新系統，它將電機直接與制動卡鉗相集成，不僅節省了制動系統的安裝空間，還減輕了制動系統的重量，同時也避免了傳統拉索結構的形變失效。馬達集成式電子駐車系統的制動方式主要分兩大類，即以液壓為制動力的制動方式和以電機轉動的機械結構為制動力的制動方式。當車輛需要制動時，集成式駐車系統會控制制動器電機開始運轉或液壓系統開始工作，通過絲桿螺母轉動或液壓力使制動活塞內產生足夠壓力，以達到所需的車輛制動效果。集成式駐車系統結構主要包含了直流電機（或液壓系統）、減速機構、絲杠螺母機構以及盤式制動器四大部分。本文后續所介紹的電子駐車技術也以馬達集成式駐車為主[1]。

馬達集成式駐車系統主要包括：運算處理單元、自動開關結構、電機動力單元、傳動單元、檢測單元、制動力實施單元等幾大部分，如2圖所示。當踩下剎車踏板或抬起剎車踏板，運算處理單元會分析車輛狀態同時控制開啟或關閉駐車系統，此時可通過控制電機及傳動結構的狀態控制制動系統是否啟動，從而達到車輛自動駐車和自動釋放的工作要求。

電子駐車系統實施駐車功能分為靜態和動態兩種模式。靜態模式就是讓車在允許的車速之下正常行駛，此時的ABS系統和ESP系統都處于正常的工作狀態，這時當需要電子駐車系統工作并實施制動功能時，駐車系統會自動控制汽車的后輪進行制動，直至達到制動要求為止。當車輛超過正常行駛速度進行剎車或緊急剎車時，電子駐車系統將啟動動態制動模式，系統會通過液壓助力對車輛的四個車輪同時進行剎車工作，并配合ABS防抱死系統和ESP穩定程序同時對行車安全進行保護。電子駐車系統的功能實施有兩套方案，即上文所介紹的液壓制動和電機制動。通常情況下動態模式制動只需要液壓功能對四輪同時實施抱死作業，但若出現車輛的液壓系統失效，電子駐車系統會啟動電機和絲桿螺母結構替代液壓制動，從而對制動功能實現雙重保障[1][2]。

2電子駐車系統的狀態檢測

2.1電子駐車狀態檢測的原理

電子駐車系統的狀態檢測是指在車輛運行或制動的狀態下，通過傳感器或其他檢測原件測量并收集車輛關鍵部件的狀態信息，通過中央處理單元對收集到的信息進行分析，并與以往的故障信息進行比對，從而判斷行車系統的各個零部件是否處于正常的工作狀態，并分析某一部件是否具有產生故障的可能性。

由于我國電子駐車技術研究起步較晚，因此這方面的研究還處于起步階段，現階段電子駐車系統檢測技術的核心科技大多由美國、英國和日本所掌握。由于狀態檢測技術能夠對行車狀態做實時的監控，能夠較大程度的預防和避免嚴重事故的發生，因此研究電子駐車系統的狀態檢測技術具有十分重要的意義。現階段應用的且較為常規的檢測方法包括：制動能力檢測、振動程度檢測、溫度檢測、噪聲檢測、油況分析以及無損探傷技術等。駐車系統常見問題及故障原因如下表所示。由于電子駐車系統的工作原理復雜，檢測過程中所需要獲取的狀態參數很多，現有的檢測系統通常只針對某一狀態進行獨立檢測，不能實現信息之間的融合分析，導致檢測系統功能存在一定的不足[3]。

2.2電子駐車狀態檢測的側重點

狀態檢測主要針對于制動壓力、車橋狀態、中控和方向狀態等幾方面進行，電子駐車系統在車輛需要制動時通過電信號控制制動結構進行制動。狀態檢測系統在此期間檢測電子制動系統是否啟動、車輛是否處于制動狀態或解除制動狀態，壓力傳感器測得的制動壓力是否正常，車身狀態及各支撐部件是否正常，矢量變頻器是否正常，并將測得的數據通過控制平臺轉換為電信號上傳至中央處理器，對電子駐車的狀態進行分析，并對可能發生的故障進行預判[4]。

3電子駐車的發展趨勢

電子駐車系統相對于傳統的制動系統不僅減少了人工操作的步驟，還在緊急制動、坡道起步、自動駐車等很多方面具備獨特優勢。這一技術在我國目前還缺乏先進的自主技術支持，加大對電子駐車技術的研發仍是我國汽車企業未來技術研究的重點內容，除實現電子駐車功能外，電子駐車過程中的狀態檢測才是電子駐車技術未來的核心發展內容。事實證明，良好的狀態監測系統能夠大幅降低汽車故障率和汽車傷亡率，是未來汽車發展最有價值的輔助系統之一。電子駐車系統除了需要對駐車壓力和相對速度進行檢測外，剎車溫度、剎車片的穩定性等越來越多的因素也必須被考慮到電子駐車系統中來，因此電子駐車檢測系統必須在復雜的數據面前具備高度的準確性，才能為安全行車保駕護航。

參考文獻：

[1]李維濤.車輛電子駐車制動系統執行部件關鍵技術研究[D].天津：天津職業技術師范大學， 2016.

[2]張國強.車輛制動系統的發展現狀及趨勢淺析[J].農業與技術， 2009， 29（3）：161.

[3]楊帥，李彬，陰妍，等.制動系統狀態監測與故障診斷研究現狀[J].機械設計與研究， 2014（5）：1.

[4]孔薇.汽車液壓制動系統工作狀態模型及故障模式研究[D].重慶：重慶交通大學， 2009.

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