自動駐車(AUTO HOLD)是一種在車輛停車后能夠自動執行駐車工況的功能,具有操縱簡單、輕便, 并且便于整車布置的特點,并能極大限度地減少意外事故的發生,保護用戶人身安全。
自動駐車主要由傳感器、電控ECU和執行器三大部分組成,工作原理為:控制單元ECU會通過CAN總線收取相關傳感器信號,對車輛的運行狀態進行判斷,并向執行器發出控制指令,以實現車輛停車后自動駐車的目的。
自動駐車是在電子駐車制動系統的基礎上發展起來的,同時,因為自動駐車使得汽車在等待紅燈或者在坡道上停車時能自動啟用四輪制動,可進一步提高了汽車駕駛的安全性和方便性。回顧自動制車的歷史:1996年7月,由韓國起亞的工程師崔洪金提出了自動駐車制動器的發明,而后在2005-2011年,自動駐車制動器技術迎來了黃金發展時期,并逐漸進入成熟期。
自動駐車一般應用在乘用車的擁堵路段(例如紅綠燈路口)、非乘用車的某些停車場合,可使司機避免持續踩剎車或使用手剎,簡化了操作,贏得便利的同時,也減少了上坡“溜車”帶來的意外發生。在自動駐車廣泛成為汽車配置之后,它將朝著提高汽車安全性、舒適性、可靠性的方向發展,同時,這一功能也將促進人與科技之間的良性循環,并推動汽車往集成化、智能化、系統化的方向發展。
簡史
1989年1月,弗蘭克(Frank Werner Mohn)發明了ESP(Electronic Stability Program),即汽車電子穩定系統,為自動駐車的誕生提供了前提條件。
1996年7 月,韓國起亞的工程師崔洪金提出了自動駐車制動器的發明,此發明提出了自動駐車制動器的結構,而且,雖然此專利中公開的自動駐車制動器的控制策略并非十分完善,但是其推動了電子控制技術在汽車上又一個新應用的發展。
1999年開始,關于自動駐車制動器的專利每年的申請量明顯比1998年之前的申請量多,而且申請人數量相較之前也有大幅度增長。并且,在這段時間內,韓國和德國的專利申請量可謂是突飛猛進,兩個國家的申請總量總和占這一時期總量的49%,將近一半的量;這正是從側面說明這個時期內,韓國和德國的汽車電子技術和市場發展迅猛。
2005-2011年之間,關于自動駐車制動器的申請量和申請人數量呈現跨越式增長,可謂是車自動駐車制動器技術發展的黃金時期。尤其以2005-2011年的增長勢頭最為迅猛,申請量和申請人數量大幅度增加,這也是汽車電子技術在這段時間迅猛發展的一個側面寫照。另外,這段時期內,德國和美國的申請量均趨于穩定,技術發展成熟度也較高,其他汽車工業發達國家也開始自動駐車制動器技術的發明申請,例如日本、中國。值得注意的是,韓國的申請量在這段時期仍然保持增長勢頭,可見對于最開始研發自動駐車制動器的國家,其認為自動駐車制動器還有可以改進的方向。
從2011年開始,自動駐車制動器專利申請量申請人數量呈現下滑趨勢,電子駐車制動技術發展也到了其成熟期。
(以上發展階段均參考)
構造及原理
自動駐車主要由傳感器、電控ECU和執行器三大部分組成,該功能的完整作業流程為:當駕駛員按下“AUTO HOLD”按鈕之后,自動駐車功能將打開,此時控制單元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,并向執行器發出控制指令;此時如果車輛時停車工況,執行器會持續提供管路壓力,來達到持續自動駐車的目的;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。
傳感器
傳感器在自動駐車功能中主要負責采集車輛運行狀態信息,由于在汽車變速器領域用到的各電機普遍采用無刷直流電動機,為了精確探測位置或轉速,會在駐車系統結構上匹配3個轉子位置傳感器(位置分布見檢測位置點圖)。通過執行器中無刷電機的3個位置傳感器可精確檢測到駐車機構的移動位移,以此推算當前是否處于駐車狀態。(說明:除位置傳感器外,自動駐車系統還有如側向加速度傳感器、 橫擺角速度傳感器、制動壓力傳感器、方向盤轉角傳感器等多種關聯傳感器。
電控ECU
電控ECU在自動駐車功能中主要工作是不斷地隨時調整控制作用的大小,修正執行元件的動作,它的工作原理是根據檢測得到的實際車輛狀態與理想車輛狀態的誤差,通過一定的控制邏輯計算出可以使車輛恢復穩定的汽車橫擺力矩,然后通過控制液壓調節器的電磁閥開關動作調節制動系統各制動輪缸的壓力來實現所需要的汽車橫擺力矩,與此同時,根據需要與發動機管理系統(EMS)進行通訊,由發動機管理系統改變驅動輪的驅動力,使車輛改變運行狀態。改變后的車輛運行狀態由傳感器測量后送到 ECU,然后再進行下一循環的控制,從而實現駐車制動。在結構上ECU通常包括硬件結構、信號處理模塊和故障檢測和診斷模塊,最終會安裝在汽車的發動機艙中。
執行器
執行器在自動駐車功能中的主要工作是根據控制信號施加或釋放制動力。通過驅動電機、減速裝置、制動器、轉換裝置等組成部分的配合工作,實現了駐車制動的自動化操作,確保車輛在需要停放時能夠可靠地保持駐車狀態,并在需要時釋放制動力,使車輛恢復運動。
驅動電機
驅動電機是機械系統的動力源,它將電能轉化為機械能,從而推動車輛或執行其他機械任務。在制動工況下,驅動電機通常處于關閉狀態,不提供動力,而是消耗能量,將動能轉化為電能并將其儲存起來,通常用于再生制動系統,減少能量浪費;在保持制動工況中,驅動電機通常仍然處于關閉狀態,但可能需要控制其位置或轉速以維持車輛的靜止狀態;在重新起步工況中,驅動電機提供足夠的電能來啟動機械系統并提供所需的動力,以使系統重新運行。
減速裝置
減速裝置用于減小驅動電機的輸出轉速,并增加輸出扭矩,以適應機械系統的需要。
制動器
制動器用于控制機械系統的速度和停止。在制動工況下,制動器被用于降低或停止機械系統的運動;在保持制動工況下,制動器通常會持續施加制動力,以確保機械系統保持靜止;在重新起步工況中,制動器通常會被釋放,以允許機械系統重新啟動并開始運動。
轉換裝置
轉換裝置用于控制電能的轉化和分配,以滿足不同工況下的需求。
基本分類
自動駐車按照按制動力來源可分為彈簧制動和保持制動,其中彈簧蓄能駐車制動主要以 KNORR公司的產品為代表,而保持制動則是以西屋電氣的產品為代表。
彈簧制動
彈簧制動裝置是汽車氣壓應急制動裝置,它的顯著特點是制動力大,安全性能好,具有行車制動、駐車制動和應急制動三種功能,適用于各類氣壓制動的車輛。
在彈簧制動系統中,具有代表性的是WTY儲能彈簧制動裝置(停易制動器 ),它集三種制動功能為一體,將原來汽車行車制動、駐車制動、應急制動和防抱死的幾套裝置變為一個系統。該技術的主要創新在于變制動系統的常開狀態為常閉狀態,變靜態應急制動力為兼有靜態和動態應急制動,創造了柔性制動理論,防止制動時出現車輪抱死、側滑、甩尾現象,使行車更加安全,制動更加可靠、穩定。該裝置變制動器的常開狀態為常閉狀態,在作業時,先用彈簧剎住車,當汽車保持正常氣壓時,推回彈簧,解除制動,可以行車;氣壓不足或無氣壓時,彈簧力釋放,實現應急制動,從根本上解決了制動失靈問題。
保持制動
保持制動是鐵道交通領域中的一種輔助備用制動技術,用于在空氣制動力消失后維持車輛的制動狀態,防止車輛在軌道上滑動或移動,是以空氣動力為驅動的制動方式之一。其工作原理依賴于氣壓作用:當制動操作結束后,保持缸中的壓力空氣被封閉在缸內,通過剎車帶或墊片產生制動力,使車輪或車軸保持制動狀態。需要釋放制動時,控制閥打開,將缸內壓力釋放,使制動帶或墊片脫離車輪或車軸,從而實現制動力的釋放。
保持制動的主要組成包括:保持缸、制動帶或剎車片以及控制閥和管路,具有結構相對簡單、制動力持久的特點。
車輛、河北軌道交通中等專業學校的保持制動是指車組在停車時,需要整車保持制動狀態,即便車組在坡道線路上,也能有效停穩不溜車;而當車組需要正常起動時,需要釋放保持制動,即保持制動緩解。
關鍵技術
電子駐車系統作為自動駐車的前提技術,它的關鍵技術(電子控制單元——ECU、電動執行器、傳感器和電子制動開關)與自動駐車的發展息息相關。
相對傳統的駐車存在駕駛者操作不正確或不到位的隱患而且功能性單一,電子駐車的功能就顯得豐富且更加安全可靠,關鍵在于電子駐車制動系統接受遍布在汽車各個部位的傳感器發送的信號,當駕駛員遇到紅燈等需要短暫停車的情況時,懸架上的輪速傳感器以及發動機扭矩傳感器將檢測到的汽車信息采集并發往ECU控制單元,ECU做出判斷然后控制制動卡鉗咬緊制動盤,完成駐車。
在電子駐車系統的基礎上,自動駐車還具有以下技術特征:
制動控制策略
AUTO HOLD制動控制策略的核心是計算制動轉矩,通過轉矩制動策略可以實現加速轉矩控制、制動能量回饋、驅動轉矩的功率限制等主要功能以及駐坡、怠速爬行等輔助驅動功能。
在實際應用中,車身穩定控制模塊中的AUTO HOLD共有3種狀態,分別是關閉、待命和激活。當整車上電后,AUTO HOLD默認處于關閉狀態。在自動駐車系統無故障、所有CAN信號條件滿足以及自動駐車開關打開的情況下,AUTO HOLD處于待命狀態;在AUTO HOLD待命時,車速、主缸壓力等一旦滿足條件,AUTO HOLD則處于激活狀態;當AUTO HOLD處于保壓過程時,如果收到拉起EPB(電子駐車制動系統)的請求,AUTO HOLD會主動關閉,并且請求駐車制動器打開,實現長時間駐車。
自動駐車機構
現有兩種自動駐車機構:一種是由電機驅動常規的拉索,另一種是由在兩個后軸制動卡鉗上的電機來施行駐車制動。其中,第二種完全不再需要拉索和手制動拉桿,除了制動卡鉗上的液壓管之外需,只要一根電纜就可以把數據和動力傳導給各個控制單元。通過自動駐車機構內部組件的相互配合,可實現車輛自動駐停的功能。這樣的機構可通過控制剎車力的施加來確保車輛安全地停在所需位置,并提供便捷的駐車操作體驗。
應用領域
自動駐車技術廣泛應用于汽車、軌道鐵路等交通工具中。
汽車領域
大部分車型都安裝或升級了自動駐車系統,尤其是轎車,基本上都帶有自動駐車功能,比如哈弗H6、中華v6、瑞虎5x、眾泰SR7等。而除了私家車之外,諸如商用車、重型車輛、越野車等車型,也廣泛使用了自動駐車系統,至于原因則是該系統可實現停車落鎖不用拉手剎、上車起步的時候系統會自動剎住防止倒滑和防止溜車等功能,是一個能明顯降低駕駛負荷和增強行車安全性的功能。
軌道交通
自動駐車制動技術在鐵道交通領域中具有重要的應用現狀和價值。它通過提高安全性、降低操作強度以及提高效率和可靠性,為鐵路運輸系統的安全和效率作出了積極貢獻。目前,自動駐車制動在鐵道交通領域中的一項應用現狀是由KNORR公司開發的TSPB(Tension Spring Park Brake)型駐車制動,其應用價值在于:能夠有效地防止車輛在軌道上移動,避免因操作者未釋放手制動而導致的意外事故,且相比傳統的手制動機,自動駐車制動技術減輕了操作者的強度,擁有更高的效率和可靠性。
發展趨勢
在技術層面,自動駐車遵循現代汽車主動安全技術的發展的趨勢:
(1)集成化:
現代汽車電子控制正從最初的單一化向集成化發展,從而能共用硬件,傳感器信息等,既能減少過多的線路布置而節約空間,還能保證信息傳輸的可靠性。因此,集成化將是汽車主動安全技術的發展一個重要趨勢。
(2)智能化:
隨著電子技術和計算機技術的發展,未來的汽車將是移動的電腦平臺,將有望通過利用更先進的傳感技術來感知車輛周圍的環境和障礙物,以實現更準確的停車操作,同時自動駐車系統將更多地采用自動化控制算法和人工智能技術,實現精確的車輛停車、起步和駐車狀態管理,提供更高的安全性和便利性。
未來,智能化必將成為汽車主動安全的發展趨勢之一,在汽車上發揮越來越大的作用。
(3)系統化:
汽車主動安全技術正朝著將汽車、道路、人納入一個系統來分析研究,讓三者相互協調,達到各自性能的最佳匹配,實現駕駛員行為特征、車輛機械特性及道路設施和交通法規之間的最優協調,從而使系統整體達到最佳效益。
(4)全員化:
在事故發生瞬間極力挽救或減緩人員傷害的被動安全技術,絕大多數是基于保護車內乘員的設計理念,例如:安全帶、安全氣囊及可吸能轉向柱等。今后,自動駐車系統將在更多類型的車輛上得到應用,其技術也將朝兼顧車內、車外人員安全的全員化方向發展。
(以上四點均參考資料)
雖然技術在不斷進步,但車輛在自動駐車間隙自動調節功能仍可能失效,過分依賴,容易發生事故,所以在使用該功能時,駕駛員仍然需要保持警惕并遵循安全操作規則。駕駛員應該了解系統的工作原理和限制,并遵循制造商提供的指示和建議。
性能優越性
與EPB(電子駐車制動)系統相比
1.自動駐車可實現短時間停駐車輛,可以通過ESC系統進行保壓控制,有效提升EPB電機使用壽命。
2.自動駐車擁有一次性激活功能,免除后續操作,使駕駛更便捷。
3.緊急制動時,可以激活ESC主動建壓功能,提升整車行駛的安全性。
(以上三點均參考)
相關品牌
博世
作為全球領先的技術與服務供應商、全球最大的汽車零部件企業。博世研發了一種用電機驅動的駐車制動來接替原來機械駐車制動,即APB-M (自動駐車制動——機電制動器),并于2010年進行量產。
耐世特
?耐世特汽車系統是一家專注于為整車制造商提供轉向及傳動系統的全球性供應商,產品包括電動助力轉向系統、液壓助力轉向系統、轉向管柱和中間軸、動力傳動系統、先進駕駛輔助系統(ADAS)以及自動駕駛技術,是全球領先的汽車轉向及自動駕駛賦能技術供應商,擁有百年技術積淀。公司擁有60多家全球客戶,分布在美國、歐洲、中國、墨西哥等多地。
參考資料 >
哪些車有自動駐車功能?.中華網.2023-08-12
制動系統存隱患 神龍召回9305輛雪鐵龍和標致汽車.今日頭條.2023-07-24
廣西一男子“自動駐車”后未掛駐車擋,造成6輛車連環追尾.今日頭條.2023-07-24