CN103847723B - 识别电子刹车系统初始位置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种识别电子刹车系统初始位置的方法，在电子刹车系统制动前确保刹车片和刹车垫保持一定间隔的初始化过程中，即使负荷传感器出现故障，也可通过估算夹力使初始化过程恢复正常。包括：电子刹车系统初始通电时，ECU使电动机按照设定的rpm正向旋转的阶段；电动机按事先设定的rpm正向旋转时，不产生设定夹力时，使电动机反向旋转回到初始位置的阶段；ECU使电动机按照事先设定的rpm正向旋转时，夹力估算部及电动机电流监测部依据电动机电流感知信号和电动机旋转累积机械角相关电动机位置感知信号，分别进行夹力的估算及形成夹力生成位置信息的阶段；初始位置判别部生成位置信息判断刹车垫和刹车片的初始位置的阶段。

Description

识别电子刹车系统初始位置的方法

技术领域

本发明涉及识别电子刹车系统初始位置的方法，具体指的是使用于电子刹车系统制动器磨耗补偿的负荷传感器发生故障，也可以进行以磨耗补偿为目的的初始位置移动的识别电子刹车系统初始位置的方法。

背景技术

一般情况下，电动式电子刹车系统（Brake-By-Wire System）即使在司机的手动操作装置与制动轮之间没有机械连接，位于各车轮的电动卡钳也可以从电动式电子刹车控制装置（ECU）接收信号，抓紧位于各车轮的刹车片，进行车辆的制动。

通常情况下，电动制动需要一个初始化的过程来确保刹车片与刹车垫之间保持一定的间隔（Ari Gap），来进行故障的诊断及磨耗的补偿。一般情况下初始化过程会应用来自测量电动机移动距离的传感器、测量夹力的传感器（即负荷传感器、扭矩传感器等）的数值进行初始位置的演算。

电动制动初始化过程指的是电子刹车系统通电后，首先解除停车机构，然后使活塞正向移动到刹车片与刹车垫接触为止。这时，根据电子刹车系统的BLDC电动机位置传感器与夹力测量传感器测量值演算出刹车垫需要移动的初始位置，并为保持一定的距离进行移动。以上相关技术可以参考韩国专利第2011-0099405号电控制动的错误检出装置（2011.09.08）。

发明内容

现有技术中电动式电子刹车系统必须安装在初始化过程中使用的电动机位置传感器和测量夹力的负荷传感器，负荷传感器的应力导致故障发生或出现误操作等问题时，会出现无法初始化的问题。

因此，本发明的目的在于解决所述原有问题，提供一种识别电子刹车系统初始位置的方法，根据这种方法，在电子刹车系统制动前确保刹车片和刹车垫保持一定间隔的初始化过程中，即使负荷传感器出现故障，也可以通过估算夹力使初始化过程恢复正常。

为解决所述课题，本发明提供的识别电子刹车系统初始位置的方法，包括：电子刹车系统初始通电时，ECU使电动机按照事先设定的rpm正向旋转的阶段；所述电动机按事先设定的rpm正向旋转，不产生设定的夹力时，使电动机反向旋转回到初始位置的阶段；所述ECU使电动机按照事先设定的rpm正向旋转时，夹力估算部及电动机电流监测部依据来自电动机电流传感器的电动机电流感知信号和来自电动机位置传感器的电动机旋转累积机械角相关电动机位置感知信号，分别进行夹力的估算及形成夹力生成位置信息的阶段；初始位置判别部依据来自所述夹力估算部的夹力估算值和来自所述电动机电流监测部的夹力生成位置信息，判断刹车垫和刹车片的初始位置的阶段。

所述电动机正向旋转的阶段包括补偿所述电动机电流传感器及所述电动机位置传感器偏移（Offset）的阶段。

所述估算夹力及形成夹力生成位置信息的阶段包括：所述夹力估算部在已知电动机的扭矩常数、惯性矩、阻尼因素、齿轮效率、齿轮比、滚珠丝杆螺距值的状态下，分别计算电动机扭矩、负载扭矩、摩擦扭矩的阶段；所述夹力估算部通过所述电动机扭矩、负载扭矩、摩擦扭矩的计算结果估算夹力的阶段。

在判断所述刹车垫及刹车片初始位置的阶段中，所述初始位置判别部通过计算来自所述夹力估算部的设定次数相关夹力估算值和来自所述电动机电流监测部的设定次数相关夹力生成位置信息的平均值，最终确定初始位置。

本发明具有的优点在于：

如上所述，依据本发明，电子刹车系统在进行初始化过程中，即使测量电动机夹力的负荷传感器发生故障，通过估算夹力的方法也可以使初始化过程正常进行，即测量夹力的负荷传感器发生问题时，无需追加其它机械、电子辅助传感器装置，也能够充分实现自动防故障功能。

附图说明

图1是本发明实施例之一采用识别电子刹车系统初始位置的方法的装置结构图；

图2是本发明实施例之一显示识别电子刹车系统初始位置的方法中估算夹力的状态图；

图3是本发明实施例之一显示识别电子刹车系统初始位置的方法中负荷相关电动机电流变化状态下生成夹力的时间点图例；

图4是本发明实施例之一说明识别电子刹车系统初始位置的方法相关动作流程图。

图中:

10：电动机电流传感器； 20：电动机位置传感器；

30：夹力估算部； 40：电动机电流监测部；

50：初始位置判别部。

具体实施方式

下面结合附图对具有上述构成的本发明进行详细说明。

在以下过程中，图例中图示的线条的粗细及构成要素的尺寸等为了说明上的明了性和便利性进行了夸张。另外，下文中使用的用语是基于本发明的功能定义的用语，可能会根据使用者、运用者的意图或惯例的不同而不同。因此，这些用语的定义是基于本专利申请书整体的内容。

图1是本发明实施例之一采用识别电子刹车系统初始位置的方法的装置结构图。

如图1所示，采用识别电子刹车系统初始位置的方法的装置包括电动机电流传感器10，电动机位置传感器20，夹力估算部30，电动机电流监测部40和初始位置判别部50。

所述电动机电流传感器10感知加到电子刹车系统BLDC电动机q轴的电流后生成电动机电流感知信号。

所述电动机位置传感器20感知所述BLDC电动机的驱动位置，根据电动机的旋转累积机械角生成电动机位置感知信号。

所述夹力估算部30分别接收来自所述电动机电流传感器10的电动机电流感知信号和来自所述电动机位置传感器20的电动机位置感知信号，并进行演算处理，计算负荷扭矩，感知并估算刹车垫与刹车片之间间隔的夹力。

所述电动机电流监测部40分别接收来自所述电动机电流传感器10的电动机电流感知信号和来自所述电动机位置传感器20的电动机位置感知信号，进行检测，感知所述BLDC电动机q轴负荷相关电流变化产生夹力的时间点。

所述初始位置判别部50基于来自所述夹力估算部30的夹力估算值，来自所述电动机电流监测部40的电动机电流监测信号，判断最终进行初始化过程的初始位置。

另一方面，本发明中估算夹力、找出初始位置的理由如下：

电子刹车系统的BLDC电动机上产生的扭矩通过减速箱传递到螺栓，螺栓进行直线运动，与车辆的刹车片接触实现制动，这时安装在行星齿轮和螺栓之间的测压元件（LoadCell）型负荷传感器用于感应夹力，进行负荷控制，所以负荷传感器是进行电子制动控制的重要要素。

这种负荷传感器虽然用于控制负荷，确保刹车片和刹车垫之间保持一定间隔，但当传感器短路或短路导致传感器发生故障，制动前无法找到刹车片和刹车垫之间的间隔时，车辆甚至无法进行制动。

因此，基于本发明，即使符负荷传感器发生故障，也能估算出电动机位置相关夹力，找到正常的初始位置。

所述夹力估算部30为估算夹力，首先对电动机的各加速度进行如下定义：

【数学公式1】

这里，所述“T_m”为电动机扭矩，所述“T_L”为负荷扭矩，所述“T_F”为摩擦扭矩。

另一方面，参考数学公式1估算夹力时，对负荷扭矩（T_L）的估算最为重要，所述数学公式1中的各扭矩值可以通过下面的数学公式2加以展开：

【数学公式2】

T_m=I_mK_m

这里，所述“I_m”指的是电动机q轴的电流，所述“K_m”指的是电动机的扭矩常数，所述“J_tot”指的是执行机构的惯性力矩，所述“θ_m”指的是电动机的旋转累积机械角，所述“F_cl”指的是夹力，所述“D_m”指的是电动机的阻尼系数，所述“Gear Efficiency”指的是齿轮效率，所述“Gear Ratio”指的是齿轮比，所述“Screw Lead”指的是滚珠丝杆螺距值。

所述夹力估算部30可以根据所述数学公式2分别计算电动机扭矩、负荷扭矩和摩擦扭矩，所述负荷扭矩的计算公式中的夹力展开如下：

【数学公式3】

另一方面，所述数学公式3中电动机扭矩常数（K_m），执行机构的惯性力矩（J_tot），齿轮效率（Gear Efficiency），齿轮比（GearRatio），滚珠丝杆螺距值（Screw Lead）采用事先确定的数值，所述电动机q轴的电流（I_m）及电动机的旋转累积机械角（θ_m）通过各自所述电动机电流传感器10和电动机位置传感器20计算。

图2是本发明实施例之一显示识别电子刹车系统初始位置的方法中估算夹力的状态图。

如图2所示，所述夹力估算部30通过基于所述数学公式2的计算得出的数值导出电动机正向旋转或反向旋转状态下的夹力估算值，进而估算出夹力的大小。

另外，图3是本发明实施例之一显示识别电子刹车系统初始位置的方法中负荷相关电动机电流变化状态下生成夹力的时间点图例。

如图3所示，所述电动机电流监测部40可以通过来自所述电动机电流传感器10的电动机电流感知信号和来自所述电动机位置传感器20的电动机位置感知信号，监测出现电动机负荷时，基于电动机q轴电流变化及电动机位置的夹力产生的时间点。

下面参考图4的流程图对本发明的识别电子刹车系统初始位置的方法的相关动作进行详细说明。

图4是本发明实施例之一说明识别电子刹车系统初始位置的方法的相关动作流程图。

首先，电子刹车系统处于Turn-On的通电状态（步骤S10），电子控制单元（ECU）为制动分别对BLDC电动机的电动机电流传感器10和电动机位置传感器20的偏移（Offset）进行补偿。

在此状态下，所述电子控制单元（ECU）为判断初始化过程所需的初始位置，使所述BLDC电动机按照例如500rpm的特定转速正向旋转（步骤S12），所述BLDC电动机正向旋转使活塞前进例如5㎜的特定距离期间，判断产生的夹力是否为事先设定的大小例如1,000N（步骤S13）。

所述判断结果判断所述电子控制单元（ECU）产生所述夹力为1,000N时，在演算出刹车垫与刹车片的接触位置后（步骤S14），驱动所述BLDC电动机反方向旋转回到初始位置（步骤S15），转换为等待制动的模式（步骤S16）。

与此相反，如果所述S13阶段的判断结果判断未产生1,000N的夹力时，驱动所述BLDC电动机反方向旋转回到初始位置后（步骤S17），为进行夹力的估算，使所述电动机以500rpm的转速正向旋转（步骤S18）。

即,所述电动机电流传感器10感知为驱动所述BLDC电动机旋转而加在q轴的电流，所述电动机位置传感器20感知所述BLDC电动机旋转驱动相关旋转累积机械角，所述夹力估算部30根据来自所述电动机电流传感器10的电动机电流感知信号和来自所述电动机位置传感器20的与旋转累积机械角相应的电动机位置感知信号，按照数学公式2计算电动机扭矩、负荷扭矩和摩擦扭矩。

在此状态下，所述夹力估算部30在已知所述电动机扭矩、负荷扭矩、摩擦扭矩、电动机q轴电流、电动机的旋转累积机械角的情况下，通过所述数学公式3计算夹力的估算值。

另外，电动机电流监测部40根据来自所述电动机电流传感器10的电动机电流感知信号和来自所述电动机位置传感器20的与旋转累积机械角相应的电动机位置感知信号估算如图3所示的电流值急速上升区间产生夹力的时间点。

初始位置判别部50按照事先设定的次数例如5次反复接收来自所述夹力估算部30生成的夹力估算值和来自所述电动机电流监测部40的产生夹力时间点的估算值，并按照次数对输入的估算值进行评价，计算初始位置，这时，所述初始位置判别部50判断进行夹力估算的演算次数是否达到事先设定的次数（步骤S20）。

所述判断结果判断进行夹力估算的演算次数未达到事先设定的次数时，反复进行所述S17到S19的阶段，判断所述演算次数达到事先设定的次数时，对所述估算值进行评价，计算初始位置（步骤S21）,然后进行S16阶段，转换为制动等待模式。

虽然以上参考附图对本发明进行了说明，但这些说明不过是一个举例说明，我们认为具有该技术领域普遍知识的人员可以据此进行多种变形及实现均等的其它实施例。也就是说，本发明的技术保护范围以所属权利要求范围为准。

Claims (4)

1.一种识别电子刹车系统初始位置的方法，其特征在于，包括：

电子刹车系统初始通电时，ECU使电动机按照事先设定的rpm正向旋转的阶段；

所述电动机按照事先设定的rpm正向旋转时，不产生设定的夹力时，使电动机反向旋转回到初始位置的阶段；

所述ECU使所述电动机按照事先设定的rpm正向旋转时，夹力估算部及电动机电流监测部依据来自电动机电流传感器的电动机电流感知信号和来自电动机位置传感器的电动机旋转累积机械角相关电动机位置感知信号，分别进行夹力的估算及形成夹力生成时间点信息的阶段；以及

初始位置判别部依据来自所述夹力估算部的夹力估算值和来自所述电动机电流监测部的夹力生成时间点信息，判断刹车垫和刹车片的初始位置的阶段。

2.根据权利要求1所述的识别电子刹车系统初始位置的方法，其特征在于，所述电动机按照事先设定的rpm正向旋转的阶段包括补偿所述电动机电流传感器及所述电动机位置传感器偏移的阶段。

3.根据权利要求1所述的识别电子刹车系统初始位置的方法，其特征在于，

所述夹力的估算及形成夹力生成时间点信息的阶段包括：所述夹力估算部在已知电动机的扭矩常数、惯性矩、阻尼因素、齿轮效率、齿轮比、滚珠丝杆螺距值的状态下，分别计算电动机扭矩、负载扭矩、摩擦扭矩的阶段；以及

所述夹力估算部通过所述电动机扭矩、负载扭矩、摩擦扭矩的计算结果估算夹力的阶段。

4.根据权利要求1所述的识别电子刹车系统初始位置的方法，其特征在于，

在判断所述刹车垫和刹车片初始位置的阶段中，所述初始位置判别部通过计算来自所述夹力估算部的设定次数相关夹力估算值和来自所述电动机电流监测部的设定次数相关夹力生成时间点信息的平均值，最终确定初始位置。