浅谈EPB制动钳基础知识

朱宝寅 由佳

摘 要：电子驻车英文缩写为EPB，是指由电子控制方式实现停车制动的技术，将行车过程中的临时制动和停车后的长时制动功能整合在一起，由电子控制方式实现停车制动的系统。与传统手刹制动系统相比具备以下优势：舒适方便、节约空间、可自诊断、安全可靠。本文主要从EPB制动钳构成、功能及设计方面进行讲述。

关键词：EPB；制动钳；软件；硬件；设计

概述：美国天合汽车集团首先开发汽车电子驻车制动系统，使车辆驻车控制更加的便捷与安全，同时可以与车辆上的其他电子控制系统相协同工作，使得汽车更加的智能化。传统汽车已然不能满足人们日常生活需求，应用更多人性化、智能化、互联网等新技术的汽车将会成为人们关注的焦点。

1 EPB制动钳基本构成

EPB制动钳总成由电控传动总成和钳体组件总成两部分组成，其中电控传动总成主要是为了提供驱动动力源、实现减速增扭之目的；而钳体组件则将电机经减速机构传递过来的旋转运动转化为直线运动，从而推动活塞前进夹紧制动盘实现驻车制动功能，如下图所示：

2 EPB制动钳功能

2.1驻车制动

2.1.1此功能与传统手刹类似：手动模式时，拉起驻车按钮完成驻车，按下按钮驻车解除；自动控制模式下，发动机熄火后，通过整车CAN与该系统电控单元联合控制电机，对左右后制动钳实施制动。

2.1.2驻车制动释放条件：点火开关打开并且施加制动力（约10bar），不同厂商标定策略略有不同。

2.2动态紧急制动

如果制动踏板功能发生故障或制动管路异常，可通过动态紧急制动功能强力制动住车辆。电子驻车制动系统作为紧急制动时，具备防抱死功能，较传统手刹更具安全性。

2.3辅助起步

2.3.1先决条件：驾驶员侧车门关闭； 系好安全带；发动机运转。

2.3.2所需参数：倾斜角度；发动机扭矩；加速踏板位置；离合器踏板位置；行车方向。

2.3.3释放制动：前进力矩大于阻碍力矩。

2.3.4当启动电子驻车制动系统时，动态起步辅助可以使车辆即使在坡道上起步时也不会震动或溜车。

2.4间隙自调整

盘片间隙调整一般在车辆静止时周期进行。当行驶距离每超过1000Km，而且电子驻车制动没有被应用时，间隙调整自动进行。

3 EPB制动钳设计内容

3.1运算系统设计（硬件/软件）包括数据采集、读取，容错控制，控制策略识别，电路、软件设计。

3.1.1.1 EPB系统中涉及到的传感器有：车轮速度传感器、踏板行程传感器、驻车坡度传感器等。

3.1.1.2线控系统必须具有容错能力使之不会导致整个系统的失效。容错控制技术方法包括硬件冗余方法、解析冗余方法。

3.1.1.3总线技术：CAN总线网络用于各电控单元之间的信息交换、车载故障诊断等。

3.2控制策略设计

①常规驻车制动控制策略

②辅助应急制动控制策略

③智能自动驻车控制策略

④智能自动解锁控制策略

对于各种不同的状况，电子控制系统根据设定的控制策略程序来控制驻车系统的工作，从而达到电子手刹系统所需求的功能

3.3网络和硬件设计

3.3.1网络硬件根据CAN（控制器局域网协议）将EPB控制节点与ECU节点进行布线设计。

3.3.2CAN网络上的采集节点ECU采集车速脉冲、发动机转速脉冲、离合器输入、行车制动踏板等输入信号，并计算车速及发动机转速等，将模拟量转换为数字量，发送到CAN网络。

3.4硬件电路设计

3.4.1各传感器节点电路设计、电源电路设计、复位电路设计、CAN总线接口电路设计、A/D转换电路的设计等。

3.4.2硬件电路以模块化的方式进行开发设计，避免各采集电路之间相互干扰，可提高整体抗干扰能力和系统可维修性，易于日后系统功能扩展，利于更好的与ESP系统兼容。

3.5软件程序设计

3.5.1过程可以通过两种途径实现：手工编程和仿真测试。

3.5.2软件程序主要包括两大部分：系统主程序和CAN通讯程序；编程工具：C语言、MATLAB软件等。

3.6制动钳设计

矩形槽设计是制动钳的核心技術，矩形槽的尺寸大小、倒角设计以及矩形圈与活塞过盈量大小决定了制动钳活塞回位量的大小、需液量大小、拖滞力大小及密封效果和使用寿命。矩形槽的加工均为制动钳生产商设计的成型刀具，无法在直接刀具制作企业购买。

3.7执行机构设计

执行机构一般有3种类型：

①行星齿轮式执行器，基本结构：大齿轮、行星轮、太阳轮；优点：传动平稳、结构简单、重量轻；缺点：中心轴磨损较大、系统在驻车时存在轻微的齿轮啮合转动声音。

②少齿差斜盘式执行器，基本结构：大齿轮、斜盘、输出齿轮；优点：传动比较大、结构简单；缺点：系统受力不均匀、振动大、存在嘎嘎异响、齿面接触面积小、齿轮易磨损。

③蜗轮蜗杆式执行器，基本结构：蜗轮、滚珠丝杠；优点：传动比大、传动效率高传动平稳、噪声小；缺点：系统复杂、成本高。

在确保减速机构与推动机构可靠性、噪声控制前提下，综合考虑与制动钳的匹配是设计执行机构控制的关键。

3.8试验设计与实施

试验是制动钳研发过程中的重要工具，也是生产和质量问题分析的关键验证手段，在制动钳开发过程中需要对制动钳样件进行大量的试验验证。EPB制动钳试验设计主要参考虚拟环境策略触发、模拟硬件/软件的功能和性能试验。

4结束语

电子驻车制动系统是车辆系统应用中人性化、智能化的又一体现， EPB系统正在汽车行业逐步推广和应用。自动化、智能化、新能源、无人驾驶等技术创新已然成为众多车企产品的卖点，汽车是人们“移动的家”，为更好的满足人性化需求，需要诸如EPB、互联网等技术去填充我们的“家”。