制動系統是汽車行駛的重要保證,從汽車誕生開始,汽車的制動系統就與汽車的安全息息相關;隨著電子技術與控制技術的逐漸成熟,汽車上傳統的液壓、機械式拉索等部件正逐步被電子部件所取代。汽車發展的歷史也是汽車安全性能不斷提供的歷史,而隨著科學技術的發展,汽車主動安全技術更已成為當今汽車研發的重要領域。現代汽車主動安全技術的發展具有集成化、智能化、系統化、全員化的趨勢。
傳統的駐車制動系統一般要求採用機械式驅動機構,其工作原理是駕駛者操縱制動拉杆,通過制動拉索傳遞,帶動制動蹄片張開或者制動鉗活塞移動,以完成駐車制動,使車輛臨時或者長時間駐車甚至停在一定的斜坡上。與長期使用的傳統型手動駐車制動模式相比,電子駐車制動系統用電線取代傳統駐車制動裝置的拉索和傳動機構,駕駛員不必費力的去拉制動拉杆,駐車時只需操作駐車按鈕,由電子駐車制動系統的ECU控制電機工作完成駐車制動,電子控制單元結合車輛駐車環境的狀況控制駐車制動力的大小,同時還具備坡道輔助起步、自動駐車和解除功能以及緊急制動的功能。從技術升級看,電子駐車制動既節省了駕駛室空間又大大降低了操作難度,讓汽車駐車變得更加舒適和方便,同時也提高了汽車的安全性,自動駐車保持功能(簡稱Autohold),是近年剛剛依託於ESC和EPB系統互聯而發展起來的新興電子制動線控技術。本文針對汽車自動駐車制動系統(Autohold)的功能邏輯開展研究,基於某車型實際匹配開發,介紹了該系統的功能邏輯、人機互動等,為類似產品設計提供參考依據。
結構組成
Autohold指車輛停車後自動駐車功能:通過車輛上裝配的傳感器判斷車輛狀態,並根據功能邏輯對制動系統四個制動器進行控制,保持駕駛員施加的制動壓力使車輛靜止,以實現短時駐車功能;可與不同的變速器(MT/AMT/CVT/AT/ DCT等)系統配合,改善坡道起步的難度。同時具有ESC系統和EPB系統配置的車輛才可以開發Autohold功能,整車CAN系統也是必備條件之一。
圖1 為Autohold系統結構組成示意圖,概括起來就是由傳感器、電控ECU和執行器三大部分組成。
圖2 為Autohold系統總體硬體電路框圖,自動駐車制動系統需要通過傳感器採集車輛運行狀態信息,再結合駐車制動按鈕及車輛制動力情況,如果需要實施自動駐車控制,控制單元ECU對執行器發出自動駐車指令,並點亮自動駐車指示燈;當自動駐車系統需要電子駐車EPB接管時,啟動電機驅動電路,控制電機轉動,並點亮電子駐車指示燈;當系統出現故障時,點亮相關故障指示燈或者蜂鳴報警。
工作原理
Autohold工作原理:當駕駛員按下「Autohold」按鈕之後,控制單元ECU通過CAN總線收取相關傳感器信號,對車輛的運行狀態進行判斷,並向執行器發出控制指令,車輛停車後持續管路壓力保持進行自動駐車;當駕駛員再請求起步時,駕駛員踩油門踏板,達到足夠的驅動扭矩時,制動壓力自動釋放,汽車駛離。
(1)駕駛員踩制動踏板使車輛減速;
(2)車輛減速至靜止時,Autohold工作建立制動壓力使車輛保持靜止;
(3)司機鬆開制動踏板;
(4)持續管路壓力保持;
(5)駕駛員請求起步時,駕駛員踩油門踏板,達到足夠的驅動扭矩時,制動壓力自動釋放,汽車駛離。
Autohold輸入/輸出信號
表1為某車型Autohold功能相關輸入/輸出信號。在表1所列信號中,涉及到整車其他控制系統(如發動機控制單元變速箱控制單元、車身控制器等),並且與上述控制系統之間的通訊形式一般要求採用CAN線通訊。
表2為某車型Autohold功能邏輯。Autohold功能分為:功能激活、功能觸發、功能退出以及故障安全模式,功能邏輯見下表:
Autohold功能激活、觸發、退出以及故障時,需要通過組合儀表或自動駐車指示燈進行圖形、文字或點燈提示進行人機互動。需要注意的是,以上功能邏輯是作者對國內某車型主客觀測試所得,並不能表所有車型自動駐車制動系統功能邏輯。
電子駐車制動系統正逐漸取代傳統機械手剎,其優勢在於節省空間、響應快、智能化、安全係數高[7],越來越受到研究人員的重視。本文基於電子駐車制動系統基礎,對自動駐車制動系統(Autohold)的功能邏輯、人機互動進行研究,在提高汽車安全、舒適、可靠的同時,促進人與科技之間的良心循環,進一步促進汽車往集成化、智能化、系統化發展。
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相關會議
相關會議:2020中國制動年會
會議時間:2020年9月3日-9月4日
會議地點:中國|上海
會議聚焦:未來制動系統智能化、新一代組件、輕量化、新材料、智能製造等熱點技術話題。共有乘用車、新能源汽車、商用車、制動襯片、未來制動技術等五大分論壇。想要了解會議更多議題,詳情點擊下方圖片連結。
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