解放手脚 电子手刹和自动驻车原理解析

2011-05-12 20:38:14来源: 网络

  高科技的不断融入总是让人逐渐变懒,时至今日,驾校教练口中的“踩刹车、踩离合、摘挡、拉手刹”和“踩离合、挂档、踩油门、落手刹……”等一系列起停动作在目前可以简化为:踩刹车,和踩油门。负责简化操作之一的部件便是自动变速器,另外一套智能的刹车控制系统即是本篇的主题——电子手刹(EPB)和自动驻车系统(AUTO HOLD)。

  电子手刹学名为电控机械式驻车制动器(为简化文字,下文继续沿用电子手刹的名称)。这个名称显得很高科技,但一个上提(脚踩)手刹的动作能有多么复杂?确实,常规手刹基本就是用一个杠杆拽一根刹车拉线,来牵动后轮刹车,而电子手刹基本上就是用按钮代替手刹杆,用电机来完成拉起放下的动作并不十分复杂,但如果仅仅是这样,未免有些对不起“电子”二字。

  有些电子手刹就是用一个开关控制一个电机带动卷线器,或者为下图的装置,电机驱动螺杆,使滑块移动,带动拉线,控制后轮的刹车系统。这种方式和传统手刹差异不大,对原平台车型是碟刹还是附加的驻车鼓刹并不在意,布局改动也不大。


ADVICS制造的电子手刹元件,主要用于雷克萨斯车型上

  而另一种行驶的电子手刹则复杂了一些,是通过装置与刹车壳体上的电机,来压紧刹车片完成操作的,其中异类之处就在于中间的偏心齿盘。使用这种齿轮减速比非常之大,随后驱动中央的螺旋推杆对刹车片施压,动作完成。与车床上的夹具的原理非常类似。这种形式需要有电子线路来介入后轮的刹车系统,相对复杂一些。


与卡钳一体式的电子手刹,天合出品。宝马、大众等品牌在用

  以大众电子手刹模块为例,以电机驱动齿轮通过齿形皮带带动一个大齿轮,减速比为3:1,大齿轮驱动斜盘齿轮(红)再带动从动齿轮(绿),减速比为50:1,再通过螺杆将力矩转向,推动卡钳,实现对刹车盘的制动。

  不过手刹的控制既然用按钮来代替拉杆,自然又有一些先进的元素在其中,其附加的属性如下:

  动态起动辅助功能:如果每次需要解除手刹制动时都要按一下按钮,那这个功能也未免有些鸡肋了,电子手刹还是比较智能的。当车辆从静止起步,车轮扭矩达到一定程度时,电子手刹自动释放,将操作简化。

  动态紧急制动功能:如果在行车过程中发生极端情况,操作电子手刹按键,可以对车辆进行制动,这个情况有些复杂。首先我们要分析一下这个极端情况,假如驾驶员无法控制刹车(刹车踏板故障、新手没有刹车意识、驾驶员睡着了等情况),通过拉起手刹按键,车辆会紧急制动,注意:此时车辆的刹车并非机械的驻车手刹,高速情况下,紧急制动是通过ESP控制单元以略小于全力刹车的力道对全部四个车轮进行液压制动,而当车辆接近静止状态时,才能直接用电子手刹来降速或驻车。例如大众的电子手刹在7km/h以上的速度是就是如此,而只有当速度在7km/h以下时,才是直接施以驻车手刹制动。即便是车辆意外熄火(电路仍然接通),该功能依然有效,当然,刹车管线和电路不能被破坏。而根据这种情况,我们还可以得出一个结论:想通过拉手刹玩儿花样的朋友注意了,电子手刹是无法做出甩尾这个动作的。

  AUTO HOLD 功能:电子手刹是与AUTO HOLD是联动的,AUTO HOLD的部分情况会有电子手刹介入。

  问题来了,带有AUTO HOLD车型的车辆驻车制动时,使用的是电子手刹吗?

  答:否。驻车制动使用的是另外一套装备。首先,AUTO HOLD依赖的是智能刹车系统,一定要有ESP这类刹车控制系统的车辆才能实现AUTO HOLD功能。下页我们着重介绍一下AUTO HOLD自动驻车系统。

  绝对有必要将电子手刹与自动驻车系统区分开来,因为自动驻车功能的实现往往并不是使用电子手刹来完成的,虽然它们看起来和我们的以往的想法和操作很接近。

  我们在上下坡或者红绿灯前停车时,会使用手刹来驻车,而此时如果使用电子手刹在这个状态下会显得有点窘迫。电子手刹响应速度比较慢。我们用手来拉放手刹的时间大概不超过0.3秒,而且人控比电控更灵活一些,而启动电子手刹需要有一个踩刹车的前提动作,和按键的响应时间(避免误操作),而且电机运行的时间也偏长,约0.5秒。即便是踩油门时,电子手刹自动解除,这个动作也未免有些突兀,所以AUTO HOLD的功能是另外一种工况。

  在前文讲电子手刹的“动态紧急制动功能”时透露了一丝迹象,那就是刹车管理系统通过ESP的扩展功能来实现的对四轮刹车的控制。AUTO HOLD正是运用了这个控制来实现自动驻车。


AUTO HOLD是ESP的一种扩展功能,由ESP部件控制

  当车辆临时停驻,并且很短一段时间之后需要重新起动,这种情况的驻车就交由ESP控制的刹车来完成,电脑会通过一系列传感器来测量车身的水平度和车轮的扭矩,对车辆溜动趋势做一个判定,并对车轮实施一个适当的刹车力度,使车辆静止。这个刹车力度刚好可以阻止车辆移动,并不会太大,以便再次踩油门前行时,不会有太严重的前窜动作。而在临时驻车超过一定时限后,刹车系统会转为后轮机械驻车(打开电子手刹),来代替之前的四轮液压制动。当车辆欲将前行时,电子系统会检测油门的踩踏力度,以及手动挡车型的离合器踏板的行程,来判定刹车是否解除。

  当然,各大厂商对执行这个功能的操作方法不尽相同,大众车系在打开AUTO HOLD功能之后,在完全停车1秒之后便“冻结”ABS分泵的制动压力,完成驻车;而奔驰车型在开启AUTO HOLD功能之后,需要驻车时,要在停稳之后再深踩刹车一次,才能实现驻车。

  那么有了这个功能,便可以避免使用手刹或电子手刹而简化操作,自动挡车型也不用频繁的D到N、D到P来回切换了。简化了操作,赢得便利的同时,也减少了“溜车”带来的意外发生。不过,为了环保和减少传动系统磨损,自动挡车型短时停车还是适时挂入N档更好。

  另外,有些车型虽然没有自动驻车功能,但是拥有坡道辅助(HAC、HHC等,各厂商命名不同)功能,在放开刹车后会继续保持刹车2秒,让用户从容面对从松开刹车到起步前行这个空挡期间。实际上这个功能与自动驻车(AUTO HOLD)功能在制动原理与逻辑控制上是大体相同的。

  PS:我们为什么需要驻车制动?

  通常在上下坡停车时,如果想停车一定要拉手刹,否则就会溜车,即便是自动挡车型,在挂入P挡之前,也要先拉手刹,减轻变速箱的负担。另外,即使是看似平路的情况,也难免有些难以察觉的细小坡度,或者是空绿灯的路口,由于众多车辆刹车造成的偏软的柏油路面凹陷,也会造成车辆溜动。为了避免溜车带来的刮蹭碰撞,驻车制动是很有必要的。

 

关键字:电子手刹  自动驻车  原理

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2011/0512/article_3709.html
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