電子駐車系統的案例
電子駐車系統（EPB）
概述
隨著汽車電控系統向集成化、智能化方向發展，響應速度更快、控制更準確的卡鉗集成式電子駐車系統 MOC EPB 逐漸在乘用車中占據主導地位，并且在輕型卡車中應用也越來越廣泛。同時，為了滿足制動法規 GB 21670-2008，新能源汽車取消 P 擋鎖以及高級別制動駕駛需要，對駐車系統提出了冗余制動需求。
電子駐車系統（卡鉗式）
概述
隨著汽車電控系統向集成化、智能化方向發展，響應速度更快、控制更精準的卡鉗集成式電子駐車系統MOC EPB逐漸在乘用車中占據主導地位，并且在輕型卡車中應用也越來越廣泛。為了滿足制動法規GB 21670-2008以及高級別制動駕駛對于駐車系統的需求EPB同時也是智能駕駛系統里制動冗余的重要組成部分。
產品功能
? 基本功能
? 靜態施加
? 靜態釋放
? 滾動重夾
? 熱重夾
? P擋駐車
? 熄火自動駐車
? 起步自動釋放
? 拖車模式
? 轉轂試驗
? 外部請求釋放
? 外部請求夾緊
? 高級功能
? 動態減速
? 后輪防抱死
? 靜止檢測
? Last Win
? 胎壓監測
產品特點
電子駐車系統具備通過EPB開關進行駐車和釋放的基本功能；還具有響應點火鑰匙開關及P擋駐車信號的請求，實現自動駐車和自動釋放功能；EPB系統檢測到駕駛員的起步意圖后能夠進行起步輔助；電子駐車系統具有熱重夾和滾動重夾功能，防止車輛溜坡；此外，EPB還提供了后輪防抱死動態制動功能，以確保在ESP系統失靈的情況下，依靠EPB系統也可以完成應急駐車，有效提高了車輛的安全性。
新平臺產品冗余EPB能夠提供Fail-Operation的高安全等級電子駐車制動系統。
展開 基于集成式電子駐車系統EPB的自主泊車冗余制動方案
對于這一點，德國汽車工業協會發布的VDA 305標準中就給出了一種答案，即在集成式電子駐車系統EPB的基礎上進行改造，組成ESC液壓制動和EPB卡鉗制動的組合以實現自主泊車要求的冗余制動。接下來將對這套冗余制動系統進行介紹。
3. 集成式電子駐車系統EPB的自主泊車制動冗余方案
3.1. VDA305誕生的背景
目前電子駐車系統EPB幾乎已是10萬以上車型的標配，正在逐步替代手剎。EPB由兩部分組成：
產生駐車力的駐車執行機構（卡鉗和控制卡鉗的電機）
控制駐車執行機構的電子控制單元（ECU），包含軟件和硬件。
電子手剎正在逐步替代機械手剎
實際上，市場上99%的EPB系統都是集成式的，即共用ESC(Electric Stability Control, 電子穩定性系統)的ECU，將EPB系統的軟件集成到ESC軟件中，在ESC的硬件基礎上做一些改動以支持EPB的硬件需求。
為什么如此設計呢？EPB系統除了提供駐車功能外，還能在行車過程中控制制動液壓的實現備份制動，而液壓執行機構是集成于ESC系統中的；而ESC系統所包含的輪速傳感器可以為EPB系統提供車速這一關鍵參數以確定當前車速是否能夠駐車。因此，EPB和ESC功能關聯十分緊密，如果各自對應一個獨立的ECU，兩者之間注定有很多交互接口；把兩者集成于一個ECU中也是自然而然能想到的一個既節省成本又降低整車E/E系統復雜度的方案。
另一方面，市面上精于ESC系統的供應商和精于EPB系統的供應商往往不是一家。
展開 智能底盤技術(2) | 汽車制動系統的發展概述
在這一浪潮的驅動下，汽車對制動系統也提出了更高的要求，如何保障自動駕駛系統的安全是首要課題。
功能安全要求當E/E系統出現故障時，車輛需要能夠及時進入安全狀態，以避免不合理的會造成人身傷害的風險，這要求自動駕駛系統需要冗余設計，才能在解放駕駛員的同時保證出現單一故障時系統仍能夠接管直至進入安全狀態。制動系統冗余為實現這一要求至關重要。
綜上可以看出，線控制動系統在汽車電動化和智能化的浪潮之下將有更加廣闊的舞臺可以發揮，同時線控制動系統自身需要不斷進化以適應新時代的要求。
駐車制動的發展
駐車制動的發展軌跡和行車制動有相似之處，即由傳統的機械系統向機電系統的轉變。
傳統的機械手剎由制動桿、拉線、制動機構以及回位彈簧組成。制動桿通過杠桿原理，使得駕駛員用很小的拉力就能將其拉到固定位置，然后通過鎖止牙進行鎖止駐車。
機械手剎示意圖，
圖片來自華西證券研究所
目前電子駐車系統(EPB, Electric Parking Brake) 正在逐步替代手剎，根據預測，2025年市場滲透率有望達到 90%。EPB由兩部分組成：
產生駐車力的駐車執行機構（卡鉗和控制卡鉗的電機）
控制駐車執行機構的電子控制單元（ECU），包含軟件和硬件。
電子手剎正在逐步替代機械手剎
目前EPB的市場份額主要由博世、大陸、采埃孚等外資品牌占據，但因為 EPB 屬于靜態駐車制動系統，要求相對于行車制動系統較低，國產化替代的進程有望加速進行。
展開 
經緯恒潤線控制動系統，助力新能源智能汽車發展
隨著汽車電動化、智能化的發展，制動系統迎來新一輪變革。在新能源車型尤其是新能源智能汽車中，智能底盤系統在底盤融合控制、整車安全方面重要性越來越高，線控制動屬于智能底盤的重要部分，憑借著快速響應和精確執行的優勢，正成為推動汽車電動化、智能化升級的關鍵因素。2021年全球和我國線控制動產品的市場規模分別為86、45億元，預計2025年增加至575、194億元，年復合增速為46%、44%；當前全球和我國線控制動市場仍由海外企業主導，市占率在90%左右。
經緯恒潤緊跟行業發展趨勢，潛心研發，于2021年成功推出線控制動系統產品(EWBS)。經緯恒潤線控制動系統具有基礎的剎車助力功能，并且踏板感可調節, 性能優于真空助力器；能夠主動響應 ADAS 或者智能駕駛控制器的主動制動請求，響應速度快，可以滿足 AEB 對響應時間的要求。線控制動系統EWBS與電子穩定系統ESP、電子駐車系統EPB共同構成了智能駕駛在制動域的冗余備份。EWBS 和 ESP 聯合或者解耦工作，能夠較大限度實現能量回收，延長電動車的行駛里程。目前，經緯恒潤線控制動產品已為華北某大型整車廠實現量產配套。
“價值創新，服務客戶”。未來，經緯恒潤將緊跟汽車行業發展大勢，堅持自主創新，為更多的客戶提供更好的產品和服務，為中國汽車工業的發展貢獻自己的一份力量！
展開 機械式手剎及安裝支架分析及優化設計
前言：手剎作為汽車上駐車的主要作用部件，為保證其駐車時能穩定的發揮其應有的作用，其本體與安裝支架的強度就顯得尤為重要。目前汽車上手剎主要分為傳統機械式手剎與電子駐車系統（EPB），因為EPB多用于高端車型且價格較為昂貴，所以目前市場上機械式手剎系統仍占據大部分市場。本篇主要對機械式手剎參照國內主流主機廠分析方式進行強度性能驗證，并對不足之處進行補強。
模型處理：1.手剎本體：去除手剎的橡膠外套與一些非結構件，對手剎金屬本體進行網格劃分，焊點按照實際位置處理，軸銷采用Beam單元進行模擬。一下為手剎金屬本體與旋轉軸銷的處理示意圖：
手剎金屬本體.jpg
旋轉軸銷.jpg
2.手剎安裝支架：手剎安裝支架網格大小可以適當進行縮小，大約5mm左右，點焊連接在車身地板上。車身地板可以適當進行截取，減少計算量與計算時間，但截取時需注意避免過小產生局部效應。
手剎安裝支架及部分地板.png
分析工況：約束地板截斷面處DOF1~6，在把手30~40mm處分別施加垂直于手剎把手的200N（常用載荷）力與400N（峰值載荷）力，線性靜力分析。得到分析結果如下：
200N工況位移.png
400N工況位移.png
200N工況應力.png
400N工況應力.png
優化方案：
1、將優化前黃色和藍色起筋部分做成和紅色部分齊平，在此基礎上將藍色部分和灰色部分做成深度為3mm的凹槽，如圖2藍色部分。
2、將紅色部分加寬7.5mm
3、將橙色部分沿法向向外移動3mm.
優化前支架.png
優化后支架.png
優化結果：200N工況由181.01Mpa下降至144.26Mpa，400N工況由362.01Mpa下降至288.52Mpa。結合SE部門對實際鈑金件生產要求，方案可行。
展開 經緯恒潤線控制動系統，新能源智能汽車的未來標配
隨著汽車電動化、智能化的發展，制動系統迎來新一輪變革。在新能源車型尤其是新能源智能汽車中，智能底盤系統在底盤融合控制、整車安全方面重要性越來越高，線控制動屬于智能底盤的重要部分，憑借著快速響應和精確執行的優勢，正成為推動汽車電動化、智能化升級的關鍵因素。據華經產業研究院預測，2026年全球線控制動滲透率將達到30%，整體市場規模高達574.7億元人民幣，這意味著線控制動將正式進入主流市場，成為中高端車型的標配。
經緯恒潤緊跟行業發展趨勢，潛心研發，已成功推出兩代線控制動系統產品(EWBS)。
· 性能優
線控制動系統具有基礎的剎車助力功能，并且踏板感可調節，性能優于真空助力器。
· 主動制動
能夠主動響應 ADAS或者智能駕駛控制器的主動制動請求，響應速度快，滿足 AEB 對響應時間的要求。
· 冗余備份
線控制動系統EWBS與電子穩定系統ESP、電子駐車系統EPB共同構成了智能駕駛在制動域的冗余備份。
· 解耦調制
EWBS 和 ESP 聯合或者解耦工作，能夠較大限度實現能量回收，延長電動車的行駛里程。
· 安全等級ASIL D
經緯恒潤線控制動系統產品，功能安全保持在最高的汽車安全等級ASIL D級。
自2021年量產以來，經緯恒潤線控制動產品已服務國內眾多主流主機廠，獲得客戶們的廣泛好評。目前，第二代EWBS在一代的基礎上增加了冗余EPB，與ESC配合能夠很好地支撐新能源汽車冗余EPB的法規要求，給整車廠提供功能更豐富、成本更有優勢的選擇，進一步助力電動汽車的發展。
展開 汽車各控制單元方案
駕駛員在操縱方向盤進行轉向時，轉矩傳感器檢測到轉向盤的轉向以及轉矩的大小，將電壓信號輸送到電子控制單元，電子控制單元根據轉矩傳感器檢測到的轉距電壓信號、轉動方向和車速信號等，向電動機控制器發出指令，使電動機輸出相應大小和方向的轉向助力轉矩，從而產生輔助動力。
3、方向盤轉角傳感器（SAS）
方向盤轉角傳感器用于檢測車輛行駛過程中方向盤的轉角和轉速，為車輛的其他控制系統如ESC、EPS、AFS等提供信號。所開發的方向盤轉角傳感器基于巨磁場效應，在測量精度、分辨率、線性度、使用壽命等方面具有良好的性能。使用了Infineon雙傳感器的方案，正確標定和初始化后，轉角信息在掉電時不丟失，因而在量程范圍內可輸出絕對轉角位置。該項目是由清華大學開發，根據安裝尺寸及位置的不同，分為A和B兩種形式。其原理結構如下圖所示。
4、電子駐車制動系統（EPB）
電子駐車制動系統是由電子控制方式實現停車制動的技術，它將行車過程中的臨時性制動和停車后的長時性制動功能整合在一起，控制方式從之前的機械式手剎拉桿變成了電子機械控制。EPB的結構和原理如圖所示。
本項目所開發的EPB電子控制單元具有兩種版本，分別適用于單電機拉索式和雙電機集成卡鉗式EPB。電子控制單元采用主CPU加安全監控CPU的雙CPU方案，提高系統的可靠性。
展開 博格華納丨集成式電驅動模塊iDM
博格華納iDM的新功能
（1）電子矢量控制系統；
為了保證電動汽車通過彎道時的穩定性，博格華納開發出同軸帶矢量控制電機。該系統可以同時控制左右軸的扭矩輸出，使得電動汽車具備燃油發動機車輛的電子穩定程序（ESP）能力。博格華納目前的iDM以集成了開放式差速器，可以輕松實現電機扭矩矢量控制。為了防止車輪一側打滑（50%的扭矩），另一側失去動力（50%的扭矩不足以驅動車輛離開），博格華納還可以加裝電子差速鎖，從而在車輪一側打滑時，將打滑側扭矩設為零，賦予另一側100%扭矩，從而驅動車輛離開打滑區域。
（2）電子駐車功能：
博格華納為客戶提供可選駐車系統。如果客戶車輛上沒有裝配電子手剎系統，則可選擇在iDM驅動系統上加裝電子駐車系統，可以保證電動汽車在斜坡上不會溜車，而且省去了電子手剎的費用。
與之相關的另一項新技術是創新扭矩矢量雙離合器系統。該系統僅用一臺電機即可取代電動汽車上常見的傳統雙電機驅動系統。同樣具備結構緊湊的特征。
這套扭矩矢量系統可以改變分配到每個車輪上的扭矩，從而實現全輪驅動，該解決方案擁有廣泛的適應性。
為取代電驅動傳動系統上的傳統差速器，該裝置配有兩個離合器，一個內離合器和一個外離合器。傳統扭矩矢量分配系統需要兩個后電動機，這種方案昂貴且笨重，而博格華納的技術在降低動力傳動系統重量和空間占用的同時，也能幫助提升車輛總體效率。
展開 線控底盤技術：線控底盤是自動駕駛的必要條件，自動駕駛是線控底盤的充分條件
▲電子駐車制動系統(EPB)
1)駕駛員拉起EPB開關;
2)EPB控制器接收到指令，控制制動卡鉗上的Actuator中的電機，電機通過傳動機構推動Spindle;
3)Spindle推動活塞，產生壓力，將摩擦片壓緊到制動盤上;
4)摩擦片在垂直壓力下，和制動盤間產生靜摩擦力，保持車輛靜止。
電子駐車制動系統
▲電控液壓制動系統(EHB)
EHB 沒有了真空助力器，結構更簡單緊湊；電動驅動，響應也更加迅速；方便實現四輪制動分別控制；容易集成ABS (Anti-lock Braking System), TCS (Traction Control System) 以及 ESC (Electric Stability Control)等輔助功能，兼容性強；踏板解耦，能夠主動制動以及能量回收。EHB 系統仍保留了傳統的液壓管路部分，是電子和液壓相結 合的 產物。
典型帶有E-Booster的EHB系統如圖所示。踏板位移和踏板力經電子傳感器傳導給電子 ECU，然后經過不同的助力形式，如電動液壓泵高壓蓄能器或者直流電機等推動建立起液壓，液壓再分配給四個制動輪缸。
工作過程為：
1)駕駛員踩下制動踏板，輸入機械力;
2)E-Booster通過電機和泵對駕駛員的輸入進行助力(boost);
3)制動主缸將駕駛員的輸入力和E-Booster的助力轉化成制動系統液壓;
4)主缸液壓通過制動硬管和軟管傳遞至每一個車輪的制動卡鉗輪缸;
5)液壓推動輪缸的活塞，產生壓力，將摩擦片壓緊到旋轉的制動盤上;
6)摩擦片在垂直壓力的作用下，產生摩擦力和制動力矩，對整車進行制動。
展開 汽車電控相關知識講解
結合以上的內容，我們可以對汽車電控產品的結構和特點做如下總結：
二、常見的汽車電控產品
1、發動機電控系統：
2、電控機械式自動變速器：
3、牽引力控制系統：
4、電子駐車制動系統：
5、空氣懸架系統：
6、ADAS（AdvancedDrive Assist System）高級輔助駕駛系統：
三、汽車電控產品的開發流程
汽車電控系統開發流程可以總結如下圖所示：
四、汽車電控系統的架構及構成
汽車電控系統的基本架構如下圖所示：
汽車電控系統的輸入信號主要來源于開關信號和傳感器信號。汽車上有很多的開關，每種開關至少有兩種不同的邏輯狀態。常見的開關有車窗升降開關、轉向燈開關、電子駐車開關、座椅加熱開關、座椅調整開關、前大燈開關、雨刮開關等等。
除了開關時信號輸入器件之外，各種傳感器也是信號輸入器件。按照各種傳感器不同的工作原理可以將傳感器分成電阻式、電容式、電感式、霍爾式、磁電式。
電阻式傳感器：通常是將傳感器感應的物理量的變化轉變成電阻阻值的變化，如熱敏電阻既是將溫度的變化反應成電阻阻值的變化，壓敏電阻既是將壓力的變化反應成電阻阻值的變化，如我們日常生活中使用的電子秤既是基于具有壓敏特性的應變片而制成的。
電容式傳感器：通常是將傳感器感應的物理量的變化轉變成電容容值的變化，如我們在澡堂里使用的出水感應器既是電容式的。改變平板之間距離，平板之間的電介質，以及兩平板的相對面積均可改變電容的值。
展開 
汽車電子架構和CAN網絡基礎
同理我們上文提到的車身電子三大塊，在網絡中也是同樣的劃分，PT CAN為動力CAN、CH CAN為底盤CAN、Body CAN為車身CAN。這3個域適用于所有廠商所有商用車型。另外還有娛樂系統的Info CAN，Tbox車輛通訊出口的Diag CAN診斷CAN。除此之外電子架構會根據車型實際ECU進行自定義的網絡域劃分，在新研發的新能源車型中，CAN網絡域的個數可以到達15個。電子架構組會定期發布整車CAN網絡車架圖，研發小伙伴需要定期同步，也可以從這個車架圖中找到自身零部件所在域位置，以及其他通網絡域的設備，是否有兩兩硬線互聯的情況，如有直接互聯使用何種連接（USB、純硬線），這也是本章節前我提到的CAN網絡是類星型網絡的原因。在星型網絡中通常不存在兩兩互聯的情況，星型網絡中多出兩兩直接互聯情況，要不是錯誤連接導致環路，要不就是備用冗余鏈路設計。
圖2 車輛網絡車架簡圖
a）PT CAN (PowerTrain CAN ) 動力總成CAN總線，顧名思義負責車輛動力系統，是整車所有CAN網絡信號中優先級最高，信號傳輸速率最快的一條CAN總線。
PT CAN總線上一般有以下ECU：
BMS ( Battery Management System ) 電池管理系統
ECM ( Engine Control Module ) 發動機控制模塊
EPB ( Electronic Park Brake ) 電子駐車系統
b）CH CAN (Chassis CAN) 底盤控制CAN總線，車輛底盤控制整車轉向、制動等，功能安全等級要求較高。
展開 GOM光學三維測量案例：塑料專家Oechsler如何實現迭代更少，質量更優？
自從德國巴伐利亞塑料技術公司OECHSLER AG（裕克施樂）發明了電子駐車制動系統（EPB），現代汽車的駕駛員不再需要通過手動拉動駐車制動器來輔助艱難的上坡起步。制動器的核心部件是一個由塑料制成的齒輪單元。該專利設計使用高科技材料，既滿足了苛刻的性能要求，又保有了較輕的安裝重量。
Oechsler提供塑料技術的前瞻性解決方案，支持從產品設計、規范和模擬，直到模具制造和零件生產的整個過程。通過使用GOM的光學三維測量系統，其注塑模具的生產大大加快。
光學三維測量系統在基準測試在脫穎而出
每年，Oechsler的總部Ansbach都要加工400多種不同材料的塑料制品，其中幾乎80%是纖維增強材料。
“這種材料有一種天然的曲翹傾向，尤其是在壁厚比較薄的外殼部分。
” Marco Wacker, 工程博士，Oechsler技術和創新主管以及管理委員會成員說道。
精確是該公司成立以來的核心競爭力。
Oechsler曾經采用接觸式坐標系統測量外殼，但是出現了很多問題。
對模具優化的結果并不能完全反映在測量數據中。
“當我們仔細觀察這個問題時，我們發現接觸式測量耗時太久，而且只能滿足我們的部分檢測需求。
”除此之外，接觸式測量系統將三維的測量結果以抽象的2D或3D數值顯示在表格中。
之后，設計師必須再將結果轉化到三維系統中。
” Wacker解釋道，“這在數字時代不再有意義。
”
自2012年，該公司開始尋找更優的測量方法。
在對接觸式測量系統、CT掃描設備以及光學測量設備的對比之后，GOM的藍光光柵測量設備以其高速、高精度以及對混合材料部件的檢測能力獲得Oechsler的青睞。
展開 底盤智能化的發展
增加一段從總線接收減速度指令的程序，并將減速度值快速轉化為制動系統的液壓制動力，這樣車輛就可以根據感知的到前方的障礙物和路況進行緊急制動和適當的制動功能，實現AEB功能和ACC狀態下車輛減速的調節。
下一個我們介紹一下底盤控制系統里面的電子駐車系統（EPB），為什么要介紹EPB呢？因為EPB在未來駕駛當中，主要是對車輛在坡道，或者過紅綠燈的時候，進行長時間駐車。我們也知道ECS的駐車時間不能超過一分鐘，超過一分鐘ESC的電子閥會被燒毀的。而EPB它的駐車時間相對比較長，可以取代ESC在紅綠燈或者坡道駐車。
EPB的工作原理主要是司機在駐車的時候，通過EPB按鈕，我們的EPB控制器接到信號之后，驅動電機，電機再通過減速機構推動螺旋桿，螺旋桿再推動鉗體進行夾緊，夾緊剎車盤使車進行駐車。
緊接著，我們討論一下目前在混合動力和純電動汽車里比較流行的iBooster或者是亞太的IBS這樣的集成制動系統。因為iBooster與IBS在原理上相似。它主要是將原系統的真空助力部件、真空供給部件進行了集成，把這兩個集成之后，就形成了我們的iBooster，這是iBooster的第一代。第二代我們可以在iBooster增加一個ESC或者EPB功能，可以在iBooster里面實現。
iBooster主要是通過踩下腳踏板，腳踏板踩下去的時候，里面有一個腳踏板位移傳感器，通過位移傳感器，把這個位移量測算之后，給iBooster里面的ECU，ECU把位移量轉化成相應的電機驅動力，電機帶動齒輪機構，進行主泵的供壓，之后把壓供給到汽車的液壓系統進行制動，這是它的工作原理。
展開 ISO 26262中的安全分析：FMEA、FMEDA與FTA
由于FMEA是從系統的底層原因觸發，因此在分析某個底層事件的某個失效模式時會假定其他底層事件都是正常狀態，而不考慮與其他底層事件同時發生故障對系統頂層造成的影響，所以FMEA僅用于分析單點故障。而FTA的優勢則可以分析多點故障。接下來以EPB系統（電子駐車系統，Electric Parking Brake）為例對FTA的定性分析的這一優勢進行說明。
搭建故障樹是進行FTA定性分析的第一步，而確定頂事件是搭建故障樹的第一步。在功能安全分析中，系統的Safety Goal通常定義為頂事件。選取EPB系統的一條Safety Goal為例搭建故障樹并對說明FTA如何做定性分析。
Safety Goal：EPB應避免錯誤建壓而造成過高的減速度，ASIL: C
這條Safety Goal對應EPB系統的動態液壓制動功能。法規要求EPB能夠作為第二套行車制動系統，通過拉起EPB開關，可以觸發電控液壓制動單元主動建壓以實現最低1.5m/s2的減速度。
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