CN104192118B - 电子驻车制动系统控制器及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种电子驻车制动系统控制器及车辆，该系统包括：电机驱动模块，用于控制驻车电机；加速度传感器，用于检测车辆的加速度值；开关量处理模块，开关量处理模块用于获取电子驻车开关的多个开关状态；从控制器，用于根据电子驻车开关的多个开关状态生成第一控制指令，并将第一控制指令发送至电机驱动模块；主控制器，用于根据电子驻车开关的多个开关状态、加速度值和第一控制指令生成第二控制指令，其中，电机驱动模块根据第一控制指令和第二控制指令对驻车电机进行控制。根据本发明实施例的电子驻车制动系统控制器，可有效提升车辆安全。

Description

电子驻车制动系统控制器及车辆

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种电子驻车制动系统控制器及车辆。

背景技术

电子驻车制动系统Electrical Parking Brake(EPB)，指的是将行车过程中的临时性制动和停车后的长时性制动功能整合在一起，并且由电子控制方式实现停车制动的技术。后卡钳一体化式驻车制动器是汽车制动行业的最新技术，是电子驻车制动系统发展的方向。系统将电机和制动卡钳整合到一起，控制器分别对左右制动钳独立控制，系统安全性更高；由于是直接控制制动钳，系统响应速度更快；一体化的执行机构设计减少了中间的传动环节，保证系统的可靠性；左右独立的控制方法，使系统在部分故障的前提下也能保证驻车可靠性，增加车辆驻车安全；系统具有更多的自动控制功能，提高了乘车舒适性。

对电机驱动方式解决方案多为：采取传统H桥方式对电机进行控制。H桥式电路是一种基本的驱动电路结构，在现代电机控制中，多数采取桥式电路结构，通过这样的连接，就可以实现驱动电机正转、反转、停机和短路制动4个状态。即如可正常驱动左右两个电机，需要两个全桥驱动芯片结合8个MOS管或四个半桥驱动芯片组成两对H桥，分别对两个电机进行控制。但这种方式没有合适的集成芯片，需采用分立方案，即电源芯片+诊断电路+MOS管+电机驱动芯片，占用空间会比较大，成本很高。

采取传统H桥方式对电机进行控制没有合适的集成芯片，需采用分立方案，即电源芯片+诊断电路+MOS管+电机驱动芯片+看门狗，占用空间会比较大，成本很高。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种电子驻车制动系统控制器。该电子驻车制动系统控制器可有效提升车辆安全。

本发明的另一个目的在于提出一种车辆。

为了实现上述目的，本发明的第一方面的实施例公开了一种电子驻车制动系统控制器，包括：电机驱动模块，用于控制驻车电机；加速度传感器，用于检测车辆的加速度值；开关量处理模块，所述开关量处理模块用于获取电子驻车开关的多个开关状态；从控制器，所述从控制器与所述开关量处理模块和所述电机驱动模块相连，所述从控制器用于根据所述电子驻车开关的多个开关状态生成第一控制指令，并将所述第一控制指令发送至所述电机驱动模块；以及主控制器，所述主控制器与所述电机驱动模块、所述开关量处理模块、所述加速度传感器和所述从控制器相连，所述主控制器用于根据所述电子驻车开关的多个开关状态、所述加速度值和所述第一控制指令生成第二控制指令，其中，所述电机驱动模块根据所述第一控制指令和第二控制指令对所述驻车电机进行控制。

根据本发明实施例的电子驻车制动系统控制器，多个功能模块可集成设计，提高了电子驻车制动系统控制器的集成化水平，使得电子驻车制动系统控制器的体积减小，成本降低。采取主从单片机(即主控制器和从控制器)可进行相互监控，避免误操作、误判断，可以有效地提升电子驻车制动系统控制器的安全等级。有效提升车辆安全。

另外，根据本发明上述实施例的电子驻车制动系统控制器还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，所述主控制器和所述从控制器之间通过串行外设接口SPI接口进行通信。

在一些示例中，还包括：电源模块，所述电源模块与所述驻车电机、所述电机驱动模块、所述加速度传感器、所述开关量处理模块、所述从控制器和所述主控制器相连，用于为所述驻车电机、所述电机驱动模块、所述加速度传感器、所述开关量处理模块、所述从控制器和所述主控制器供电。

在一些示例中，所述电源模块具体包括：第一电源管理模块，用于提供第一预设电压值的电压，以为所述驻车电机供电；第二电源管理模块，所述第二电源管理模块与所述第一电源管理模块相连，用于提供第二预设电压值的电压，以为所述电机驱动模块、所述加速度传感器、所述开关量处理模块、所述从控制器和所述主控制器供电，其中，所述第二预设电压值小于所述第一预设电压值。

在一些示例中，所述第二电源管理模块具体包括：第一基准电压模块，所述第一基准电压模块与所述主控制器和所述加速度传感器相连，所述第一基准电压模块用于为所述主控制器和所述加速度传感器供电；以及第二基准电压模块，所述第二基准电压模块与所述从控制器和所述开关量处理模块相连，所述第二基准电压模块用于为所述从控制器和所述开关量处理模块供电，其中，所述第二基准电压模块和所述第一基准电压模块相互独立。

在一些示例中，还包括：CAN通讯模块，所述CAN通讯模块与所述主控制器相连。

在一些示例中，所述主控制器和从控制器分别具有AD转换器，分别用于接收所述电机驱动控制模块反馈的电机状态采样信号。

在一些示例中，所述电机驱动模块包括：第一继电器H桥和第二继电器H桥；驱动控制ASIC芯片，所述驱动控制ASIC芯片分别与所述主控制器、从控制器、所述第一继电器H桥和第二继电器H桥相连。

在一些示例中，所述电机驱动模块还包括：看门狗控制子模块，用于进行校验。

本发明第二方面的实施例公开了一种车辆，包括：如上述实施例所述的电子驻车制动系统控制器。该车辆具有安全性高的优点。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的电子驻车制动系统控制器的结构框图；

图2是根据本发明一个实施例的电子驻车制动系统控制器的第二电源管理模块的结构图；

图3是根据本发明一个实施例的电子驻车制动系统控制器的第一电源管理模块的结构图；

图4是根据本发明一个实施例的电子驻车制动系统控制器的主控制器的结构框图；

图5是根据本发明一个实施例的电子驻车制动系统控制器的从控制器的结构框图；

图6是根据本发明一个实施例的电子驻车制动系统控制器的电机驱动模块的结构框图；

图7是根据本发明一个实施例的电子驻车制动系统控制器的开关量处理模块的结构框图；

图8是根据本发明一个实施例的电子驻车制动系统控制器的CAN通讯模块的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图描述根据本发明实施例的电子驻车制动系统控制器及车辆。

图1是根据本发明一个实施例的电子驻车制动系统控制器的结构框图。如图1所示，根据本发明一个实施例的电子驻车制动系统控制器，包括：电机驱动模块110、加速度传感器120、开关量处理模块130、从控制器140和主控制器150。

其中，电机驱动模块110用于控制驻车电机。加速度传感器120用于检测车辆的加速度值。开关量处理模块130用于获取电子驻车开关的多个开关状态。从控制器140与开关量处理模块130和电机驱动模块110相连，从控制器140用于根据电子驻车开关的多个开关状态生成第一控制指令，并将第一控制指令发送至电机驱动模块110。主控制器150与电机驱动模块110、加速度传感器120、开关量处理模块130和从控制器140相连，主控制器150用于根据电子驻车开关的多个开关状态、加速度值和第一控制指令生成第二控制指令，其中，电机驱动模块110根据第一控制指令和第二控制指令对驻车电机进行控制。

以下结合附图2-7对本发明实施例的电子驻车制动系统控制器的各个功能模块进行详细说明。

结合图1、图2和图3所示，本发明实施例的电子驻车制动系统控制器，还包括：电源模块160。电源模块160与驻车电机、电机驱动模块110、加速度传感器120、开关量处理模块130、从控制器140和主控制器150相连，用于为驻车电机、电机驱动模块110、加速度传感器120、开关量处理模块130、从控制器140和主控制器150供电。

其中，电源模块160具体包括：第一电源管理模块和第二电源管理模块。具体地说，第一电源管理模块用于提供第一预设电压值的电压，以为驻车电机供电。第二电源管理模块与第一电源管理模块相连，用于提供第二预设电压值的电压，以为电机驱动模块110、加速度传感器120、开关量处理模块130、从控制器140和主控制器150供电，其中，第二预设电压值小于第一预设电压值。

进一步地，第二电源管理模块具体包括：第一基准电压模块和第二基准电压模块，其中，第一基准电压模块VCC5V与主控制器150和加速度传感器120等相连，第一基准电压模块VCC5V用于为主控制器150和加速度传感器120等供电。第二基准电压模块VCC5VA与从控制器140和开关量处理模块130等相连，第二基准电压模块VCC5VA用于为从控制器140和开关量处理模块130等供电，其中，第二基准电压模块VCC5VA和第一基准电压模块VCC5V相互独立。

如图2和图3所示，第二电源管理模块选取的ASIC具有内部电压调节功能，可外接MOS或三极管输出相应的5V信号，具有两路5V输出信号，分别为主单片机(即主控制器150)及从单片机(即从控制器140)供电，同时两路5V输出间相互独立，内部有两个单独基准，不会造成相互干扰，同时一路出现故障不会影响另一路信号。出于安全考虑，第一基准电压模块VCC5V输出的5V最大输出负载电流可达到150mA，第二基准电压模块VCC5VA输出的5V最大输出负载电流可达到25mA，完全可满足驱动要求。如图3所示，第一电源管理模块如图3所示。12V供电分为三路，起源于蓄电池常电系统，其中两路用于左右电机独立供电(即两个驻车电机)，可保证其中一路失效后另一路仍能继续工作。另一路提供给5V电源模块，用于电路板中逻辑电路供电。

如图1、图4和图5所示，主控制器150和从控制器140之间通过串行外设接口SPI接口进行通信。

如图4所示，主控制器150(即主单片机)主要提供电机驱动PWM信号(即第二控制指令)、对EPB开关状态(即电子驻车开关的多个开关状态)进行准确判断、同时对传感器测得的坡度信号等(例如加速度值)进行采集及判断，另外对供电电压等信号进行检测，进行SPI通讯、CAN通讯同时接收来自各个模块的诊断信号。

如图5所示，从控制器140(即从单片机)与主单片机对诸如电子驻车开关的多个开关状态同时进行检测，同时相互间进行校验，同时通过AD口对电机驱动电压进行检测。即主控制器和从控制器分别具有AD转换器，分别用于接收电机驱动控制模块110反馈的电机状态采样信号。

如图6所示，电机驱动模块110包括：第一继电器H桥和第二继电器H桥；驱动控制ASIC芯片，驱动控制ASIC芯片分别与主控制器150、从控制器140、第一继电器H桥和第二继电器H桥相连。在本发明的一个实施例中，电机驱动模块110还包括：看门狗控制子模块，用于进行校验。电机驱动模块110采用脉宽调制(PWM)控制H桥电路实施对驻车电机的控制，结合图6所示，电机驱动是采用集成电机驱动芯片ASIC实现直流电机(驻车电机)的调速。

电机驱动模块110具有如下特性：

(a)四路继电器驱动。

(b)带有外部反馈电阻的运算放大器可作为电流检测放大器(用于过流检测)。

(c)两路具有电压及电流监控低边驱动(60mA，可外接故障指示灯)；一路具有电压及电流监控的高边驱动(20mA)。

(d)两路外部高边预驱用于外部N_MOSFET驱动。

(e)两路供电V5A及V5可分别用于主单片机供电及从单片机供电，同时两路供电有独立的基准。

(f)两路晶振(主时钟+看门狗时钟)，两时钟间相互监控；

(g)温度监控。

(h)电源供电具有唤醒功能及Keep-alive功能。

(i)Watchdog功能。

(j)两个独立的单片机复位。

(k)8位SPI接口。

(l)全功能6.5V-26V。

(m)部分功能4.35V-6.5V。

(n)工作温度范围-40℃-105℃。

可满足驻车电机的需求，同时内部有多个SPI状态寄存器及指令寄存器用于故障的读取及控制信号的设置，有两路单独的复位输出，两路单独的5V电源输出。

如图7所示，开关量处理模块130，对EPB开关状态(即电子驻车开关的多个开关状态)进行准确判断，并进行相应的操作，EPB开关状态是除CAN信号外的输入的控制信号，设计中选用主从单片机同时判断且同时进行处理的方式，两个单片机可以同时对信号进行判断及相互校验，但输入为开关量，需要转换为可以被单片机处理的信号，需要一些转换电路，根据需求及原机设计采用单片机对自身输出信号回采数据与自身输出数据对比的方式对开关状态进行判断，因为开关在不同状态对同样的输出信号会得到不同的回采结果，当然处理电路中需要包含一定的隔离电路，会避免开关的误动作对单片机管脚造成伤害，采用BCR11PN及BCR135R对单片机输出信号及回采信号进行隔离，同时可起到一定的去抖动作用。

如图8所示，还包括：CAN通讯模块170，CAN通讯模块170与主控制器150相连。CAN通讯模块170选用TJA1041，其电路设计框图如图8所示。TJA1041T有两个工作模式：Normal mode和Standby mode。STB管脚为高电平时选择Normal mode，即正常工作；S管脚为低电平时选择Normal mode，此模式下只能通过CAN总线接收数据不能发送数据，其可以防止发生故障的CAN控制器对整个CAN网络通信造成影响。终端电阻选择1.3k，100PF电容和TVS管用来增强CAN总线EMC特性。

综上，本发明实施例的电子驻车制动系统控制器，能够根据采集的点火开关信号、EPB开关信号(即电子驻车开关的多个开关状态)及传感器信号，判断驾驶员的意图，根据相关的控制策略运算发出相应的指令驱动驻车电机正、反转，从而实现卡钳的适时的夹紧、释放(即电子驻车制动系统的正确控制)。驻车是关乎乘客的生命安全的零部件，尤其是在不该夹紧的时刻夹紧，不该释放的时刻释放是对安全非常不利的。本电子驻车制动系统控制器采取看门狗方式及主、从单片机相互监控方式，确保电子驻车制动系统控制器的安全可靠，避免误操作或干扰导致卡钳的误动作，两单片机同时对开关量信号及各种诊断信号(电机电压信号、过流检测信号、开关量信号)进行采集及校对，在某些危急情况下，如夹紧或释放会对安全造成威胁时需根据两颗单片机采集到的结果进行判定，如一致才执行夹紧或释放动作。同时在主单片机软件失效或硬件失效情况下，从单片机可以执行电机的关断动作，从而最大程度上保障乘客的安全。

根据本发明实施例的电子驻车制动系统控制器，多个功能模块可集成设计，提高了电子驻车制动系统控制器的集成化水平，使得电子驻车制动系统控制器的体积减小，成本降低。采取主从单片机(即主控制器和从控制器)可进行相互监控、并结合看门狗监控方式实现故障监控和校验(例如主单片机的程序出错，可对主单片机进行重置)，避免误操作、误判断，可以有效地提升电子驻车制动系统控制器的安全等级。主从单片机结合看门狗方式可使得失效率降到最低，另各种诊断、失效保护机制保证了乘客在各种故障条件下的安全性。

本发明的进一步实施例公开了一种车辆，包括：如上述实施例所述的电子驻车制动系统控制器。该车辆具有安全性高的优点。

另外，根据本发明实施例的车辆的其它构成以及作用对于本领域技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，此处不做赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.一种电子驻车制动系统控制器，其特征在于，包括：

电机驱动模块，用于控制驻车电机；

加速度传感器，用于检测车辆的加速度值；

开关量处理模块，所述开关量处理模块用于获取电子驻车开关的多个开关状态；

从控制器，所述从控制器与所述开关量处理模块和所述电机驱动模块相连，所述从控制器用于根据所述电子驻车开关的多个开关状态生成第一控制指令，并将所述第一控制指令发送至所述电机驱动模块；

主控制器，所述主控制器与所述电机驱动模块、所述开关量处理模块、所述加速度传感器和所述从控制器相连，所述主控制器用于根据所述电子驻车开关的多个开关状态、所述加速度值和所述第一控制指令生成第二控制指令，

其中，所述电机驱动模块根据所述第一控制指令和第二控制指令对所述驻车电机进行控制。

2.根据权利要求1所述的电子驻车制动系统控制器，其特征在于，所述主控制器和所述从控制器之间通过串行外设接口SPI接口进行通信。

3.根据权利要求1所述的电子驻车制动系统控制器，其特征在于，还包括：

电源模块，所述电源模块与所述驻车电机、所述电机驱动模块、所述加速度传感器、所述开关量处理模块、所述从控制器和所述主控制器相连，用于为所述驻车电机、所述电机驱动模块、所述加速度传感器、所述开关量处理模块、所述从控制器和所述主控制器供电。

4.根据权利要求3所述的电子驻车制动系统控制器，其特征在于，所述电源模块具体包括：

第一电源管理模块，用于提供第一预设电压值的电压，以为所述驻车电机供电；

第二电源管理模块，所述第二电源管理模块与所述第一电源管理模块相连，用于提供第二预设电压值的电压，以为所述电机驱动模块、所述加速度传感器、所述开关量处理模块、所述从控制器和所述主控制器供电，其中，所述第二预设电压值小于所述第一预设电压值。

5.根据权利要求4所述的电子驻车制动系统控制器，其特征在于，所述第二电源管理模块具体包括：

第一基准电压模块，所述第一基准电压模块与所述主控制器和所述加速度传感器相连，所述第一基准电压模块用于为所述主控制器和所述加速度传感器供电；以及

第二基准电压模块，所述第二基准电压模块与所述从控制器和所述开关量处理模块相连，所述第二基准电压模块用于为所述从控制器和所述开关量处理模块供电，其中，所述第二基准电压模块和所述第一基准电压模块相互独立。

6.根据权利要求1所述的电子驻车制动系统控制器，其特征在于，还包括：

CAN通讯模块，所述CAN通讯模块与所述主控制器相连。

7.根据权利要求1所述的电子驻车制动系统控制器，其特征在于，所述主控制器和从控制器分别具有AD转换器，分别用于接收所述电机驱动模块反馈的电机状态采样信号。

8.根据权利要求1所述的电子驻车制动系统控制器，其特征在于，所述电机驱动模块包括：

第一继电器H桥和第二继电器H桥；

驱动控制ASIC芯片，所述驱动控制ASIC芯片分别与所述主控制器、从控制器、所述第一继电器H桥和第二继电器H桥相连。

9.根据权利要求8所述的电子驻车制动系统控制器，其特征在于，所述电机驱动模块还包括：

看门狗控制子模块，用于进行校验。

10.一种车辆，其特征在于，包括：如权利要求1-9任一项所述的电子驻车制动系统控制器。