自动驻车

自动驻车（AUTO HOLD）是一种在车辆停车后能够自动执行驻车工况的功能，^[4]具有操纵简单、轻便, 并且便于整车布置的特点，^[2]并能极大限度地减少意外事故的发生，保护用户人身安全。^[3]

自动驻车主要由传感器、电控ECU和执行器三大部分组成，工作原理为：控制单元ECU会通过CAN总线收取相关传感器信号，对车辆的运行状态进行判断，并向执行器发出控制指令，以实现车辆停车后自动驻车的目的。^[4]

自动驻车是在电子驻车制动系统的基础上发展起来的，^[3]同时，因为自动驻车使得汽车在等待红灯或者在坡道上停车时能自动启用四轮制动，可进一步提高了汽车驾驶的安全性和方便性^[3]。回顾自动制车的历史：1996年7月，由韩国起亚汽车公司的工程师崔洪金提出了自动驻车制动器的发明，^[10]而后在2005-2011年，自动驻车制动器技术迎来了黄金发展时期，并逐渐进入成熟期。^[10]

自动驻车一般应用在乘用车的拥堵路段（例如红绿灯路口）、非乘用车的某些停车场合，可使司机避免持续踩刹车或使用手刹，简化了操作，赢得便利的同时，也减少了上坡“溜车”带来的意外发生。^[11]在自动驻车广泛成为汽车配置之后，它将朝着提高汽车安全性、舒适性、可靠性的方向发展，同时，这一功能也将促进人与科技之间的良性循环，并推动汽车往集成化、智能化、系统化的方向发展。^[4]

1989年1月，弗兰克（Frank Werner Mohn）发明了ESP(Electronic Stability Program)，即汽车电子稳定系统，^[12]为自动驻车的诞生提供了前提条件。^[13]

1996年7 月，韩国起亚汽车公司的工程师崔洪金提出了自动驻车制动器的发明，此发明提出了自动驻车制动器的结构，而且，虽然此专利中公开的自动驻车制动器的控制策略并非十分完善，但是其推动了电子控制技术在汽车上又一个新应用的发展。

1999年开始，关于自动驻车制动器的专利每年的申请量明显比1998年之前的申请量多，而且申请人数量相较之前也有大幅度增长。并且，在这段时间内，韩国和德国的专利申请量可谓是突飞猛进，两个国家的申请总量总和占这一时期总量的49%，将近一半的量；这正是从侧面说明这个时期内，韩国和德国的汽车电子技术和市场发展迅猛。

2005-2011年之间，关于自动驻车制动器的申请量和申请人数量呈现跨越式增长，可谓是车自动驻车制动器技术发展的黄金时期。尤其以2005-2011年的增长势头最为迅猛，申请量和申请人数量大幅度增加，这也是汽车电子技术在这段时间迅猛发展的一个侧面写照。另外，这段时期内，德国和美国的申请量均趋于稳定，技术发展成熟度也较高，其他汽车工业发达国家也开始自动驻车制动器技术的发明申请，例如日本、中国。值得注意的是，韩国的申请量在这段时期仍然保持增长势头，可见对于最开始研发自动驻车制动器的国家，其认为自动驻车制动器还有可以改进的方向。

从2011年开始，自动驻车制动器专利申请量申请人数量呈现下滑趋势，电子驻车制动技术发展也到了其成熟期。

（以上发展阶段均参考^[10]）

自动驻车主要由传感器、电控ECU和执行器三大部分组成，^[14]该功能的完整作业流程为：当驾驶员按下“AUTO HOLD”按钮之后，自动驻车功能将打开，此时控制单元ECU通过CAN总线收取相关传感器信号，对车辆的运行状态进行判断，并向执行器发出控制指令；此时如果车辆时停车工况，执行器会持续提供管路压力，来达到持续自动驻车的目的；当驾驶员再请求起步时，驾驶员踩油门踏板，达到足够的驱动扭矩时，制动压力自动释放，汽车驶离。^[14]

传感器在自动驻车功能中主要负责采集车辆运行状态信息^[14]，由于在汽车变速器领域用到的各电机普遍采用无刷直流电动机，为了精确探测位置或转速，会在驻车系统结构上匹配3个转子位置传感器（位置分布见检测位置点图）。通过执行器中无刷电机的3个位置传感器可精确检测到驻车机构的移动位移，以此推算当前是否处于驻车状态。^[15]（说明：除位置传感器外，自动驻车系统还有如侧向加速度传感器、 横摆角速度传感器、制动压力传感器、方向盘转角传感器等多种关联传感器。^[16]

电控ECU在自动驻车功能中主要工作是不断地随时调整控制作用的大小，修正执行元件的动作，^[17]它的工作原理是根据检测得到的实际车辆状态与理想车辆状态的误差，通过一定的控制逻辑计算出可以使车辆恢复稳定的汽车横摆力矩，然后通过控制液压调节器的电磁阀开关动作调节制动系统各制动轮缸的压力来实现所需要的汽车横摆力矩，与此同时，根据需要与发动机管理系统(EMS)进行通讯，由发动机管理系统改变驱动轮的驱动力，使车辆改变运行状态。改变后的车辆运行状态由传感器测量后送到 ECU，然后再进行下一循环的控制，从而实现驻车制动。^[16]在结构上ECU通常包括硬件结构、信号处理模块和故障检测和诊断模块，最终会安装在汽车的发动机舱中。^[16]

执行器在自动驻车功能中的主要工作是根据控制信号施加或释放制动力。^[14]通过驱动电机、减速装置、制动器、转换装置等组成部分的配合工作，^[18]实现了驻车制动的自动化操作，确保车辆在需要停放时能够可靠地保持驻车状态，并在需要时释放制动力，使车辆恢复运动。

驱动电机是机械系统的动力源，它将电能转化为机械能，从而推动车辆或执行其他机械任务。^[19]在制动工况下，驱动电机通常处于关闭状态，不提供动力，而是消耗能量，将动能转化为电能并将其储存起来，通常用于再生制动系统，减少能量浪费；在保持制动工况中，驱动电机通常仍然处于关闭状态，但可能需要控制其位置或转速以维持车辆的静止状态；在重新起步工况中，驱动电机提供足够的电能来启动机械系统并提供所需的动力，以使系统重新运行。^[20]

减速装置用于减小驱动电机的输出转速，并增加输出扭矩，以适应机械系统的需要。^[21]

制动器用于控制机械系统的速度和停止。在制动工况下，制动器被用于降低或停止机械系统的运动；在保持制动工况下，制动器通常会持续施加制动力，以确保机械系统保持静止；在重新起步工况中，制动器通常会被释放，以允许机械系统重新启动并开始运动。^[22]

转换装置用于控制电能的转化和分配，以满足不同工况下的需求。^[23]

自动驻车按照按制动力来源可分为弹簧制动和保持制动，其中弹簧蓄能驻车制动主要以 KNORR公司的产品为代表，而保持制动则是以西屋公司的产品为代表。^[5]

弹簧制动装置是汽车气压应急制动装置，它的显著特点是制动力大，安全性能好，具有行车制动、驻车制动和应急制动三种功能，适用于各类气压制动的车辆。^[24]

在弹簧制动系统中，具有代表性的是WTY储能弹簧制动装置(停易制动器 )，它集三种制动功能为一体，将原来汽车行车制动、驻车制动、应急制动和防抱死的几套装置变为一个系统。该技术的主要创新在于变制动系统的常开状态为常闭状态，变静态应急制动力为兼有静态和动态应急制动，创造了柔性制动理论，防止制动时出现车轮抱死、侧滑、甩尾现象，使行车更加安全，制动更加可靠、稳定。^[25]该装置变制动器的常开状态为常闭状态，在作业时，先用弹簧刹住车，当汽车保持正常气压时，推回弹簧，解除制动，可以行车；气压不足或无气压时，弹簧力释放，实现应急制动，从根本上解决了制动失灵问题。^[26]

保持制动是铁道交通领域中的一种辅助备用制动技术，用于在空气制动力消失后维持车辆的制动状态，防止车辆在轨道上滑动或移动，是以空气动力为驱动的制动方式之一。^[27]其工作原理依赖于气压作用：当制动操作结束后，保持缸中的压力空气被封闭在缸内，通过刹车带或垫片产生制动力，使车轮或车轴保持制动状态。需要释放制动时，控制阀打开，将缸内压力释放，使制动带或垫片脱离车轮或车轴，从而实现制动力的释放。^[28]

保持制动的主要组成包括：保持缸、制动带或刹车片以及控制阀和管路，具有结构相对简单、制动力持久的特点。^[28]

车辆、轨道交通的保持制动是指车组在停车时，需要整车保持制动状态，即便车组在坡道线路上，也能有效停稳不溜车；而当车组需要正常起动时，需要释放保持制动，即保持制动缓解。^[29]

电子驻车系统作为自动驻车的前提技术，^[3]它的关键技术（电子控制单元——ECU、电动执行器、传感器和电子制动开关^[30]）与自动驻车的发展息息相关。

相对传统的驻车存在驾驶者操作不正确或不到位的隐患而且功能性单一，电子驻车的功能就显得丰富且更加安全可靠，关键在于电子驻车制动系统接受遍布在汽车各个部位的传感器发送的信号，当驾驶员遇到红灯等需要短暂停车的情况时，悬架上的轮速传感器以及发动机扭矩传感器将检测到的汽车信息采集并发往ECU控制单元，ECU做出判断然后控制制动卡钳咬紧制动盘，完成驻车。^[31]

在电子驻车系统的基础上，自动驻车还具有以下技术特征：

AUTO HOLD制动控制策略的核心是计算制动转矩^[6]，通过转矩制动策略可以实现加速转矩控制、制动能量回馈、驱动转矩的功率限制等主要功能以及驻坡、怠速爬行等辅助驱动功能。^[6]

在实际应用中，车身稳定控制模块中的AUTO HOLD共有3种状态，分别是关闭、待命和激活。当整车上电后，AUTO HOLD默认处于关闭状态。在自动驻车系统无故障、所有CAN信号条件满足以及自动驻车开关打开的情况下，AUTO HOLD处于待命状态；在AUTO HOLD待命时，车速、主缸压力等一旦满足条件，AUTO HOLD则处于激活状态；当AUTO HOLD处于保压过程时，如果收到拉起EPB（电子驻车制动系统）的请求，AUTO HOLD会主动关闭，并且请求驻车制动器打开，实现长时间驻车。^[32]

现有两种自动驻车机构：一种是由电机驱动常规的拉索，另一种是由在两个后轴制动卡钳上的电机来施行驻车制动。其中，第二种完全不再需要拉索和手制动拉杆，除了制动卡钳上的液压管之外需，只要一根电缆就可以把数据和动力传导给各个控制单元。^[33]通过自动驻车机构内部组件的相互配合，可实现车辆自动驻停的功能。这样的机构可通过控制刹车力的施加来确保车辆安全地停在所需位置，并提供便捷的驻车操作体验。^[34]

自动驻车技术广泛应用于汽车^[35]、轨道铁路等交通工具中^[5]。

大部分车型都安装或升级了自动驻车系统^[36]，尤其是私家车，基本上都带有自动驻车功能，比如哈弗H6、中华V6、瑞虎5x、众泰SR7等。^[35]而除了私家车之外，诸如商用车^[7]、重型车辆^[8]、越野车等车型^[9]，也广泛使用了自动驻车系统，至于原因则是该系统可实现停车落锁不用拉手刹、上车起步的时候系统会自动刹住防止倒滑和防止溜车等功能，是一个能明显降低驾驶负荷和增强行车安全性的功能。^[35]

自动驻车制动技术在铁道交通领域中具有重要的应用现状和价值。它通过提高安全性、降低操作强度以及提高效率和可靠性，为铁路运输系统的安全和效率作出了积极贡献。^[5]目前，自动驻车制动在铁道交通领域中的一项应用现状是由KNORR公司开发的TSPB（Tension Spring Park Brake）型驻车制动，其应用价值在于：能够有效地防止车辆在轨道上移动，避免因操作者未释放手制动而导致的意外事故，且相比传统的手制动机，自动驻车制动技术减轻了操作者的强度，拥有更高的效率和可靠性。^[5]

在技术层面，自动驻车遵循现代汽车主动安全技术的发展的趋势：

(1)集成化：

现代汽车电子控制正从最初的单一化向集成化发展，从而能共用硬件，传感器信息等，既能减少过多的线路布置而节约空间，还能保证信息传输的可靠性。因此，集成化将是汽车主动安全技术的发展一个重要趋势。

(2)智能化：

随着电子技术和计算机技术的发展，未来的汽车将是移动的电脑平台，将有望通过利用更先进的传感技术来感知车辆周围的环境和障碍物，以实现更准确的停车操作，同时自动驻车系统将更多地采用自动化控制算法和人工智能技术，实现精确的车辆停车、起步和驻车状态管理，提供更高的安全性和便利性。

未来，智能化必将成为汽车主动安全的发展趋势之一，在汽车上发挥越来越大的作用。

(3)系统化：

汽车主动安全技术正朝着将汽车、道路、人纳入一个系统来分析研究，让三者相互协调，达到各自性能的最佳匹配，实现驾驶员行为特征、车辆机械特性及道路设施和交通法规之间的最优协调，从而使系统整体达到最佳效益。

(4)全员化：

在事故发生瞬间极力挽救或减缓人员伤害的被动安全技术，绝大多数是基于保护车内乘员的设计理念，例如：安全带、安全气囊及可吸能转向柱等。今后，自动驻车系统将在更多类型的车辆上得到应用，其技术也将朝兼顾车内、车外人员安全的全员化方向发展。

（以上四点均参考资料^[37]）

虽然技术在不断进步，但车辆在自动驻车间隙自动调节功能仍可能失效^[38][39]，过分依赖，容易发生事故^[40]，所以在使用该功能时，驾驶员仍然需要保持警惕并遵循安全操作规则。驾驶员应该了解系统的工作原理和限制，并遵循制造商提供的指示和建议。^[41]

1.自动驻车可实现短时间停驻车辆，可以通过ESC系统进行保压控制，有效提升EPB电机使用寿命。

2.自动驻车拥有一次性激活功能，免除后续操作，使驾驶更便捷。

3.紧急制动时，可以激活ESC主动建压功能，提升整车行驶的安全性。

（以上三点均参考^[42]）

作为全球领先的技术与服务供应商、全球最大的汽车零部件企业。^[43]博世研发了一种用电机驱动的驻车制动来接替原来机械驻车制动，即APB-M (自动驻车制动——机电制动器)，并于2010年进行量产。^[33]

 耐世特汽车系统是一家专注于为整车制造商提供转向及传动系统的全球性供应商,产品包括电动助力转向系统、液压助力转向系统、转向管柱和中间轴、动力传动系统、先进驾驶辅助系统(ADAS)以及自动驾驶技术,^[44]是全球领先的汽车转向及自动驾驶赋能技术供应商，拥有百年技术积淀。公司拥有60多家全球客户，分布在美国、欧洲、中国、墨西哥等多地。^[45]