基于商用车的电子驻车制动控制系统研究

同晓雅，杜 彬，任静媛，刘 煜

（陕西重型汽车有限公司汽车工程研究院，陕西 西安 710200）

随着城市车辆的频繁启停以及车辆机电一体化技术的推进，对车辆安全性、舒适性、稳定性提出更高的需求，电子驻车制动系统（EPB）应运而生。电子驻车制动系统取代了传统机械手制动以及继动阀装置，通过驻车开关以及电磁阀控制车辆底盘气室进行充放气，不仅操作方式更简单方便，而且可以降低车辆系统的复杂性，节省空间，同时相比于机械控制，电子控制方式更智能化、更精确化、响应更快。因此，本文基于商用车对电子驻车制动系统的控制功能进行研究开发，并进行相关验证。

1 EPB系统组成

电子驻车制动系统由输入模块、控制模块以及执行机构组成。控制系统接收驻车开关操作状态，判断驾驶员意图，结合车速、制动状态、挡位等车辆状态以及当前压力，进行逻辑比较计算，通过电控方式控制阀体进行动作，以达到充气或排气的目的，从而实现驻车及解除等效果，同时增加人机交互接口，仪表会提示驾驶员当前操作动作或电子驻车状态。

如图1所示为电子驻车制动系统的结构图。

图1 电子驻车制动系统

1.1 输入模块

EPB控制系统输入模块主要包括开关类信号采集、传感器信号转换，同时接收其他控制系统提供的车辆信息。通过对开关进行操作，以表明驾驶员当前的驾驶意图，通过接收传感器以及其他控制系统的信息，判断当前车辆状态。

1.2 控制模块

控制模块主要包括模拟量/数字量采集模块、CAN模块、驱动模块等。逻辑控制软件程序刷写在控制器中，对开关量进行消抖处理，对模拟量按照公式（1）进行电压值的转换，对车辆其他ECU的参数值通过CAN总线进行接收，对车辆当前的工况判断，进行相应的操作信号输出。

式中：a——输入值；v——转换后的电压值，V；n——硬件采集精度。

1.3 执行机构

执行机构根据控制器的输出信号，对电磁阀、指示灯、仪表显示进行控制。电磁阀接收控制器输出的硬线驱动信号，控制车辆气路执行排气、放气、保压等动作。指示灯接收硬线信号，显示驻车状态。控制器发送显示、报警、故障等信号给仪表系统，以提示驾驶员EPB系统当前状态。

2 EPB控制功能

电子驻车制动控制系统除了传统的驻车制动、制动释放、紧急制动功能以外，根据驾驶员反馈的实际问题以及车辆配置情况，新增了行车辅助减速、驻车安全辅助、人机交互等功能，增加驾驶安全性和舒适性，提升驾驶感受。控制关系图如图2所示。

图2 控制关系图

2.1 驻车制动

正常情况下，车辆刚上电，EPB的初始状态即为驻车制动状态。

在车辆停车时，为了检测驻车的安全性，可通过按下驻车安全辅助开关来检测驻车制动力是否可保证车辆不会发生溜车问题。

2.2 AutoHold

AutoHold功能可通过AutoHold开关进行开启和关闭。在频繁启停车辆的路况下，打开该功能，车辆进入AutoHold状态后，若是想要启动，只需轻点油门，车辆即可运行。若是车辆在有坡度的路况下起步，电控单元会判断当前车辆状态是否会发生溜坡现象，从而自动施加制动力或者释放驻车制动，使驾驶过程更安心。

若在车辆起步时，忘记释放手制动，电控单元判断驾驶员有挂挡踩油门的动作时会响应驾驶员的需求，从而自动释放驻车制动。

2.3 紧急制动

当车辆在高速行驶时，遇到紧急情况，可通过上拉驻车开关，进入紧急制动功能状态，请求行车制动进行减速，驻车开关上拉开度越大，制动减速度越大，行车制动力越大，在车速降到驻车制动的安全阈值后进行驻车制动。

2.4 驻车解除及防误触

若车辆气室气压正常，可通过按下驻车开关解除制动，为了防止无意识操作导致制动解除而引发事故，在解除驻车制动时，按下驻车开关的同时需要踩下制动踏板，增加车辆安全性。

在下长坡时，可利用车辆自重所引起的制动力进行行车辅助减速功能，减少制动片的磨损，该功能可通过行车辅助减速开关进行开启和关闭。

2.5 自动驻车

针对车辆熄火下电后，驾驶员忘记拉手制动，导致车辆溜车造成的不安全事故，增加下电自动驻车功能，使驻车更加可靠。同时考虑若行车过程中车辆发生故障下电需要拖车的情况，因此开发拖车功能，当需要拖车到附近的服务站时，减少拖车时的阻力。

2.6 人机交互接口

当车辆处于驻车制动、解除驻车制动、AutoHold等各种状态时，电控单元会通过CAN总线输出当前状态信号到人机交互接口，仪表系统显示对应的图标，以提示驾驶员当前车辆状态，若驾驶员进行误操作，也会发送声音或文字提醒信息以及纠正措施，使驾驶员明确下一步操作或状态保持。

3 EPB功能开发验证

3.1 功能开发

根据车辆电子驻车制动需求，对EPB系统的控制功能进行设计开发，并对开发功能进行验证，在不同工况下，实现电子驻车制动系统对车辆的相应控制，对电子驻车制动系统的控制功能进行分析验证。该控制功能进行模块化开发，可移植性强，集成在底盘控制器中，减少总线的使用，降低成本。

电子驻车制动控制系统包括驻车制动、制动解除、紧急制动、AutoHold、自动驻车等功能，当车辆处于不同的工况时，根据模式切换条件，进入相应的工作状态，同时控制驱动该工作状态下相应的阀体工作或者调用主制动功能。

3.2 功能验证

对EPB控制系统所开发的功能进行仿真验证，通过改变车速、制动踏板、加速踏板、开关、传感器等输入信号的状态，检测EPB控制系统是否根据输入信号的变化进入相应的功能状态，此时输出的显示信号和驱动信号是否与预期状态一致。预期状态如图3所示。

如图3所示，初始状态时，驱动排气阀工作，进入驻车制动状态，驻车指示灯信号置1；进入驻车制动解除状态，驻车指示灯信号为0。此时，若需进行AutoHold制动，则调用行车制动，充气阀和排气阀都不驱动，驻车指示灯信号依然保持为0；当驾驶员上拉驻车开关，进入驻车制动。若在驻车制动解除状态（车辆高速行驶），上拉驻车开关，进入紧急制动状态；若紧急制动车速较大时，驻车开关复位，进入驻车制动解除状态；若紧急制动车速较小时，进入驻车制动状态。自动驻车模式下，各输出信号状态与初始驻车状态一致。

通过改变输入，进行仿真验证，在不同的控制模式下，阀体驱动、指示灯状态以及行车制动调用状态如表1所示。由表1可知，仿真输出状态与预期一致，达到控制效果。

表1 不同模式下驱动以及显示状态

4 总结

本文设计开发了EPB控制系统的驻车制动、制动解除、AutoHold、紧急制动、自动驻车5种功能，同时新增了防误触、拖车模式、驻车安全辅助、行车辅助减速以及人机交互等功能。利用软件仿真，对开发的控制功能进行分析和验证，该控制系统不仅满足基本的驾驶需求，同时可根据车辆状态和道路情况自动进行相关操作，控制方式更智能化。人机交互可对驾驶员进行操作提醒，提升驾驶感受，避免安全隐患的发生，增加驾驶安全性。