某車型EPB系統故障燈報警的問題分析與改進

摘要：隨著汽車不斷向電子化、智能化方向發展，電子駐車制動（EPB）系統正逐步替代傳統的機械駐車制動系統，因其便利性而廣受用戶青睞。但由于其復雜性，在實際開發中不可避免出現一些問題。針對某車型EPB系統故障燈報警的問題，本文結合EPB系統的結構、零件質量以及系統控制邏輯等方面，運用魚骨圖工具進行分析，找到問題的根源并予以解決。

關鍵詞：EPB;故障燈;卡鉗總成;執行器

中圖分類號：U463.5 文獻標識碼：A

0引言

EPB（Electronic Parking Brake）系統即電子駐車制動系統，主要是用電子控制的方式取代原來使用駐車制動手柄、拉索等機械手動操作的部分，從而完成整個駐車制動過程。目前在汽車上應用的EPB技術主要有兩種形式：拉線式EPB和卡鉗集成式EPB。其中前者屬于較早在整車上應用的技術，而后者屬于目前廣泛應用的EPB技術。

但由于拉線式EPB本身的一些弊端，如左右輪無法實現獨立控制等，現在已經較少應用。而集成式EPB由于其便捷、易于操作控制、便于布置和安全可靠等優點，得到了進一步的應用。本文主要研究的是集成式EPB。

1 EPB的系統、基本結構、功能

1.1集成式EPB系統

集成式EPB系統通過車輛穩定控制系統（ESC）單元、駐車制動開關、線束和2個EPB卡鉗總成來執行動作。EPB的執行器被包含在后制動卡鉗總成中從而避免了附加的拉索安裝并且使執行器能夠直接對后輪施加制動力。整個系統在整車上的布置如圖1所示。

集成式EPB系統中，用于控制卡鉗總成執行器動作的軟件PBC（Parking Brake Control），是由卡鉗總成供應商完成編寫后再由ESC供應商集成到ESC軟件中。整個系統中，由ESC與外界通訊，接收外部指令同時通過集成的軟件判斷并控制完成相關的動作。而有關EPB本身的功能故障邏輯則由PBC進行設定判斷，ESC會負責輸入相關整車系統信號同時作為外部接口發出相關的故障碼。在整個系統中，ESC和EPB供應商通過VDA-305協議，按相關邏輯分工完成對應的控制（圖2）。

1.2 EPB的基本結構

EPB卡鉗總成主要由卡鉗本體、EPB螺桿螺套和執行器總成等幾部分組成，相對于傳統的常規卡鉗，它多了一套執行器總成機構。常見的執行器總成主要由電機、行星齒輪和皮帶等組成（圖3）。當有電流通過時，電機運轉帶動齒輪驅動來推動卡鉗內部的螺桿螺套來運動，進而實現卡鉗總成的夾緊和釋放。而卡鉗本體的部分和常規卡鉗一樣，用來實現行車制動的功能（圖4）。

1.3 EPB主要的功能

目前主流的集成式EPB系統，一般可以實現如表1所示的功能。

從集成式EPB的功能來看，它除了有傳統機械式駐車制動系統的一些功能外，還能結合電子控制的方面，完成如自動夾緊、起步自動釋放、自動保持、熱盤/溜車再夾緊、行車緊急制動、以及后輪防抱死等較為智能的功能。但這些功能的擴展和使用，必須有相應整車控制系統的支持和響應。特別是自動保持和行車緊急制動，首先要滿足一定的操作條件，同時要有ESC介入。但這些功能的增加，使得整個系統操作更加便利，便于提升用戶的感知質量。

2故障問題

2.1實車表現

某車型在小批量生產后，出現多起EPB系統故障燈報警的問題，嚴重影響車輛使用。在出現故障后，儀表上EPB系統故障燈常亮（圖5）。實車表現為某一側車輪出現拖滯或者無法釋放等問題。實際故障車的具體信息如表2所示。

2.2故障診斷

對故障車用診斷儀通過OBD接口讀取對應的故障碼信息，確認每輛故障車反饋的故障代碼（代碼1～4）。通過具體故障代碼信息可以確認故障為EPB回路開路和EPB電機運轉超時（表3）。

2.3故障分析

基于實車表現和確認的整車故障代碼，為鎖定問題，通過對實車零件進行對換、臺架試驗等進行測試，測試結果如圖6所示。由此可以判斷，EPB零件與故障相關。

3原因分析

故障代碼顯示零件出現開路故障主要是由于在EPB工作過程中，檢測到整個回路阻抗超過軟件設定的閾值。同時在整個拉注：代碼1和代碼2代表左側EPB的2個故障代碼，代碼3和代碼4代表右側EPB的2個故障代碼。

起或者釋放過程中，如EPB工作時間超過設定的閾值，軟件也會同時報運轉超時故障。

針對該問題，使用魚骨圖對各個環節進行分析（圖了）。

3.1故障件基本尺寸、工藝等確認

拆解故障件執行器，對相關故障件的EPB執行器端口尺寸、內部接口電阻焊及齒輪等進行測量和結果分析，確認對應零部件無問題（圖8）。而生產車間、裝配設備和裝配工藝等均符合原先設定要求。

3.2故障件性能參數測試

對故障件進行怠速電流檢測時發現，其電流波動較大，不滿足設計要求（怠速電流≥0.30A）。故障件的電流檢測如圖9所示。

故障件的電機空轉電流波動大，電流最低值甚至小于0.20 A，不符合要求。如果此時操作EPB開關，整個回路中的阻抗在某個時候可能會大于55 Q（如電壓12.00V時，可得出此時電流值低于0.22 A），這樣就觸發代碼l或者代碼3。而如果此時還是一直操作開關，讓EPB持續工作，時間超過EPB夾緊或釋放的要求，就會出現運轉超時的故障，也就是代碼2或者代碼4。

從以上基本的檢測和測試，確認故障件本身零件是有缺陷的。

3.3開路控制軟件邏輯

集成式EPB系統中，PBC軟件會對EPB總成在整個回路中的狀態進行監控，ESC也會對外部輸入的電壓、回路的電流等監控判斷，確認系統是否正常。而某型號ESC對整個系統回路判定接觸不良或者開路條件：在持續195ms內檢測到通過回路的電壓和電流有異常，則會報相應的錯誤。而對應作為最為關鍵的集成在ESC中的PBC軟件在監控EPB本身回路故障時，是要求在200 ms內任何時間段出現2次阻抗值超標即算開路。

電機怠速電路特性，其是一個按正弦波動的變化值，受影響因素很多;且電機工作在輪端，工作環境較為惡劣，無法保證電機的電流在任何時期都能精確穩定。同時ESC在整個系統中處于上一個等級，對各方面的要求設定應該是最嚴苛的。綜合實際情況以及對安全的考慮，參考對標件和ESC故障控制邏輯的判斷，確認之前設定的PBC軟件監控回路開路故障邏輯較為苛刻。而且，之前的設定未對單獨持續時間做具體要求，使得整體的控制邏輯不夠嚴謹，容易造成誤報等。

對此確認調整PBC軟件監控回路開路故障的策略：即要求EPB在執行過程中，檢測到整個回路中持續200 ms線路阻抗值大于55Ω時才觸發。這樣的更改保留了對開路閾值的要求，也對閾值持續時間做了相應的定義，既避免了誤報，也確保真實的故障能被檢出。

結合以上分析，可以確定零件本身質量不達標，以及回路開路故障監控策略不合理，是問題出現的主要原因。

4改進措施

根據故障件以及對軟件監控邏輯的分析，對整個零件和軟件做相應的整改，具體調整措施如下。

（1）增加零件端下線要求：EPB執行器怠速電流下限值100%檢測并需要達標。

（2）優化軟件監控策略：EPB在執行過程中，檢測到回路阻抗持續200 ms并且大于55Ω時才報開路故障。

使用改進后的零件以及更新監控策略軟件后，在實車上進行驗證，未發現對應的故障。批量更改后，售后端也未再報類似故障，確認相關的改進措施有效。

5結束語

本文對某車型EPB系統故障燈頻繁點亮問題進行分析，得出影響因素如下。

（1）EPB零件本身的電流波動大，使得在某一瞬間整個回路的阻抗值過大導致觸發報警。

（2）EPB控制軟件監控開路的判斷邏輯不合理，導致容易觸發故障。

通過對問題的深入分析，確認在嚴格管控下線零件以及優化更新控制軟件后，該車型EPB頻繁亮燈問題得到了徹底的解決。

EPB系統以其操作簡便，響應及時等優點，逐漸受到用戶的喜愛，也應用到越來越多不同的車型。但實際運行過程中，由于其相對于傳統卡鉗來說，多了相應的電控部分，也會偶而發生故障。在實際開發中，針對具體的故障問題，運用分析工具、結合零件生產、控制策略以及零件本身的工作原理等，通過逐步分析，也能快速鎖定故障原因并予以改進，進而為用戶提供滿意的服務。