CN104459429A - 电子驻车制动系统的电池开路感测方法 - Google Patents

电子驻车制动系统的电池开路感测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电子驻车制动系统的电池开路感测方法，该方法包括：设定电池的目标电压值的步骤；判断电子驻车制动系统的工作状态的步骤；根据电子驻车制动系统的工作状态，在确保不改变电子驻车制动系统的工作状态的前提下向电动机供应电流的步骤；测量电池的当前电压值的步骤；比较电池的目标电压值与当前电压值的步骤；以及当当前电压值小于或等于目标电压值时，识别为电池出现开路错误的步骤。根据本发明的电子驻车制动系统的电池开路感测方法在不增加感测电路的情况下也能够在电子驻车制动系统中的电池发生开路时稳定地进行感测。

Description

电子驻车制动系统的电池开路感测方法
技术领域
本发明涉及一种电子驻车制动系统，尤其涉及能够在电子驻车制动系统中的电池发生开路时进行感测的电子驻车制动系统的电池开路感测方法。
背景技术
电子驻车制动(EPB:Electronic Parking Brake，以下称为EPB)装置不同于现有的杆式驻车制动，是一种驾驶员轻松操作开关即可锁定及解锁驻车制动的装置。
EPB分为拉索牵引式EPB及卡钳一体式EPB，其中拉索牵引式EPB利用电动机旋转拉动驻车拉索时所产生的张力扩张带盖的制动鼓(Drum InHat；DIH)内部的制动蹄，以得到制动力，卡钳一体式EPB中螺杆通过电动机的旋转使活塞前进，以推出衬垫，使制动盘与衬垫密接，得到制动力。
这种电子驻车制动(EPB)系统是电子控制单元(ECU)、电动机、传动装置、驻车拉索及制动力传感器(Force Sensor)等构成的一体。其中电子控制单元(ECU)通过控制器局域网络(CAN)从电子液压控制单元(HECU)、引擎电子控制单元(ECU)、牵引力控制单元(TCU)等接收相关信息，掌握驾驶员的意图后驱动电动机。此时，电动机驱动使得传动装置工作，传动装置的工作拉动驻车拉索，向车轮提供制动力，从而车辆能够保持稳定状态。
图1为显示现有EPB电动机驱动电路的示意图。
如图1所示，EPB电动机驱动电路由F2、F3、F4、F5构成H电桥(H-Bridge)，电动机能够正向/逆向旋转，F6用于故障保护(Fail Safe)，能够在出错(Error)情况下强制切断电动机的驱动。
图1中A电路是电池开路(Open)感测电路，其功能是当电池出现开路时使充电于C1的电荷放电，以感测电池的开路。
现有如图1的EPB电动机驱动电路采用电池开路感测电路的原因如下。
1.电动机处于非驱动状态时为安全考虑，F2、F3、F4、F5、F6均保持断开(Off)状态。
2.在上述情况下电池发生开路时，充电于C1的电荷的放电路径是R2、R3，但为降低暗电流，R2、R3的值高达数百kΩ，放电效果甚微，因此为确保感测时间低于1秒，需要设置另外的放电路径。
3.充电于C1的电荷的放电路径应满足如下制约条件：
1)为防止出现暗电流，当ECU电源断开(Off)时不得工作。
2)应在工作电压范围(Operating Voltage Range，电池电压9～16V)工作。
3)对于高电压(电池电压在18V以上)应予以保护(Protection)。
按照以上三个限制条件采用了能够由微控制器(MicroprogrammedControl Unit；MCU)进行控制的电池开路感测电路。
但是，这种现有EPB电动机驱动电路中C1的容量值和连接于Q101与C1之间的电阻值决定放电时间，因此C1的容量值增大时为了缩短放电时间而需要降低电阻值。因此需要采用高功率电阻或增加电阻使用数量，而随之出现的问题是难以避免印刷电路板(PCB：Printed Circuit Board)的余裕空间减少和价格上升。
并且，因为必须由MCU控制，因此需要消耗MCU的两个引脚(Pin)，并且需要设计一种根据周围条件决定电路工作/非工作的软件。
发明内容
技术问题
为解决上述的问题，本发明的目的为提供一种在不增加感测电路的情况下也能够在电子驻车制动系统中的电池发生开路时稳定地进行感测的电子驻车制动系统的电池开路感测方法。
技术方案
为达成上述目的，本发明提供一种电子驻车制动系统的电池开路感测方法，包括：设定电池的目标电压值的步骤；判断电子驻车制动的工作状态的步骤；根据所述电子驻车制动的工作状态，根据所述电子驻车制动的工作状态向电动机供应电流，以确保不改变所述电子驻车制动的工作状态的步骤；测量所述电池的当前电压值的步骤；比较所述电池的所述目标电压值与所述当前电压值的步骤；以及，当所述当前电压值小于或等于所述目标电压值时，识别为所述电池出现开路错误的步骤。
根据所述电子驻车制动的工作状态向电动机供应电流，以确保不改变所述电子驻车制动的工作状态的步骤具体可以是交替执行：当所述电子驻车制动处于解锁状态时向所述电子驻车制动解锁的方向对所述电动机供应电流的步骤；以及向所述电子驻车制动锁定的方向对所述电动机供应电流的步骤。
当所述电子驻车制动处于解锁状态时向所述电子驻车制动解锁的方向对所述电动机供应电流的步骤以及向所述电子驻车制动锁定的方向对所述电动机供应电流的步骤可分别执行相同的时间。
测量所述电池的当前电压值的步骤具体可以是交替执行：当所述电子驻车制动处于解锁状态时向所述电子驻车制动解锁的方向对所述电动机供应电流，并测量所述电池的当前电压值的步骤；以及向所述电子驻车制动锁定的方向对所述电动机供应电流，并测量所述电池的当前电压值的步骤。
根据所述电子驻车制动的工作状态向电动机供应电流，以确保不改变所述电子驻车制动的工作状态的步骤可包括：当所述电子驻车制动处于锁定状态时设定所述电动机的目标电流值的步骤；向所述电子驻车制动锁定的方向对所述电动机供应电流的步骤；测量所述电动机的当前电流值的步骤；比较所述电动机的所述当前电流值与所述目标电流值的步骤；以及，当所述当前电流值大于所述目标电流值时中止电子驻车制动的工作，并等待至所述当前电流值归零的步骤。
根据所述电子驻车制动的工作状态向电动机供应电流，以确保不改变所述电子驻车制动的工作状态的步骤具体是，在等待至所述当前电流值归零的步骤以后，若所述当前电流值归零，则可循环到向所述电子驻车制动锁定的方向对所述电动机供应电流的步骤。
所述电动机的所述目标电流值可被设定成小于所述电子驻车制动结束锁定时所述电动机的电流值的值。
技术效果
根据本发明的电子驻车制动系统的电池开路感测方法在不增加感测电路的情况下也能够在电子驻车制动系统中的电池发生开路时稳定地进行感测。
附图说明
图1为显示现有EPB电动机驱动电路的示意图；
图2为显示本发明一个实施例的EPB电动机驱动电路的示意图；
图3为显示EPB电动机的旋转数与电流之间关系的坐标图；
图4为分别显示EPB锁定工作时与EPB解锁工作时电动机的电流、电动机的旋转数、驻车锁定力特性的坐标图；
图5、图6为说明当EPB处于锁定状态时，在确保不改变EPB的工作状态的前提下向电动机供应电流的方法的坐标图；
图7为本发明一个实施例的电子驻车制动系统的电池开路感测方法的流程图；
图8为图7的具体流程图。
附图标记说明
10:电动机       20:电池
具体实施方式
下面参照附图，详细说明本发明的优选实施例。首先，需要注意的是，在对各图的构成要素赋予参照符号方面，对于相同的构成要素，即使在不同的附图上显示，也尽可能赋予相同的符号。并且在说明本发明时，若判断认为对相关公知的结构或功能的具体说明有可能混淆本发明的内容时，省略对其详细说明。另外，以下将说明本发明的优选实施例，但本发明的技术思想并不限定或限制于此，所属技术区域的技术人员可多样地变形实施，这是不言而喻的。
图2为显示本发明一个实施例的EPB电动机驱动电路的示意图。
本发明实施例的特征在于去除现有EPB电动机10驱动电路中的电池20开路感测电路，以C1的放电路径作为电动机10感测电池20是否出现开路。
即，本发明的实施例否定现有技术的电池20开路感测电路中电动机10处于非驱动状态时为确保安全，F2、F3、F4、F5、F6均应保持断开(Off)状态这一项。
现有技术在电动机10处于非驱动状态时使场效应晶体管(FET)保持断开(off)状态的原因在于，当FET接通(On)而使电流流入电动机10，电动机10发生驱动时有可能发生以下问题。
第一，当EPB处于锁定状态时若因电动机10的驱动而发生解锁，则车辆可能会移动，进而引发事故。
第二，当EPB处于锁定状态时若因电动机10的驱动而进一步锁定，则可能会出现停转(Stall)，这可能导致无法解锁的情况。若在驻车制动结束锁定的状态下向锁定方向旋转电动机10，则会受到进一步的驻车锁定力，若在无法继续施加驻车锁定力的状态下向锁定方向旋转电动机10，此时电动机10无法继续旋转，出现停转(Stall)。当出现停转(Stall)时存在无法解锁的情况。
第三，当EPB处于解锁状态时若因电动机10的驱动而锁定，若此时车辆处于行驶状态，极有可能因突发制动而引发事故。
第四，当EPB处于解锁状态时若因电动机10的驱动而进一步解锁，则可能引起机械性损坏。若在结束解锁的状态下向解锁方向旋转电动机10，则解锁间隔进一步增大。若在无法继续增大解锁间隔的状态下向解锁方向旋转电动机10，则驻车制动的部件与内壁发生碰撞，齿轮或内壁等可能会发生机械性损坏。
现有技术通过停止向电动机10供应电流来防止这种危险。但是出现危险的原因在于电动机10的过度驱动致使EPB的状态发生变化。若通过某种方法防止电动机10过度驱动，确保不改变EPB的状态，则能够将电动机10电流流通的路径用作C1的放电路径。
具体来讲，与现有的电池20开路感测电路中充电于C1的电荷的放电路径的阻抗(Impedance,数百Ω～数十kΩ)相比，电动机10的阻抗(数十mΩ～数Ω)极小，因此能够缩短感测电池20开路所需的时间，能够更快地转换到故障保护模式(Fail Safe Mode)。
为了通过电动机10的驱动改变EPB的状态，电动机10需要旋转。因此为防止EPB的状态变化，可考虑使电动机10不旋转的方法或使电动机10在允许范围内旋转的方法。
现有技术无论EPB的状态如何，一概采用使电动机10不旋转的方法。本发明的实施例根据EPB的状态而个别采用使电动机10不旋转的方法或使电动机10在允许范围内旋转的方法。
此时考虑的EPB的状态可分为锁定状态及解锁状态。
锁定(Apply)表示EPB锁定驻车制动的状态。该状态是EPB施加的驻车锁定力达到车轮无法旋转的程度的状态。解锁(Release)是EPB解锁驻车制动的状态。该状态是EPB解锁驻车锁定力，不对车轮的旋转产生任何制约的状态。
EPB的锁定、解锁工作由电动机10的旋转方向决定。
对于卡钳一体式EPB而言，若在一般的EPB锁定后已通过解锁工作确保了解锁间隔，则需使电动机10向解锁方向旋转数十秒以上才可能出现机械性损坏。考虑到解锁工作时间通常在1秒以内，因此可进一步确保的解锁间隔绰绰有余。
在驻车制动锁定结束的状态下向锁定方向旋转电动机10所需的电流应大于锁定结束的时间点的电流。为了在解锁结束的时间点向解锁方向旋转电动机10，需要解锁结束时间点的电流。其原因在于电动机10的N-I(旋转数-电流)特性，相互成反比。图3为显示EPB电动机的旋转数与电流之间关系的坐标图，显示电动机10的这种特性。
EPB锁定、解锁工作时电动机10电流、电动机10旋转数及驻车锁定力的特性如图4所示。图4中t1是解锁间隔去除区间，t2是驻车锁定力发生区间，t3是驻车锁定力解锁区间，t4是解锁间隔确保区间。
本发明的实施例将电动机10电流流通的路径用作充电于C1的电荷的放电路径，因此形成一种电流路径，以使电动机10能够在EPB锁定/解锁结束的状态下向锁定方向或解锁方向旋转。此时可想到的情况有如下表所示的四种。
【表一】
NO 项目 初始状态 电流路径形成方向
1 情况#1 解锁 锁定
2 情况#2 解锁 解锁
3 情况#3 锁定 锁定
4 情况#4 锁定 解锁
考虑上述的EPB锁定、解锁工作时电动机10电流、电动机10旋转数及驻车锁定力特性时，在情况#4的情况下，形成电流路径后驻车锁定力立即减小。因此在示例#4的情况下无法接通电流。
首先分析初始状态为解锁状态的情况。
情况#1的情况下随着反复检查电池20的开路感测，解锁间隔减小，当达到特定次数以上时产生驻车锁定力。情况#2的情况下随着反复检查电池20的开路感测，解锁间隔增大，因此可能导致在解锁结束的状态下电动机10向解锁方向旋转所产生的副作用。
情况#1与情况#2的共同点是均为电池20开路感测检查次数增加时产生的问题。因此若反复交替地各执行一次情况#1与情况#2，则情况#1的问题与情况#2的问题均可解决。
首先利用情况#2进一步增大解锁间隔。然后执行情况#1，以去除解锁间隔。当情况#1与情况#2分别执行相同时间时，进一步增大的解锁间隔与去除的解锁间隔相同，从而保持初始解锁间隔。若将该工作作为一个周期反复进行，则可解决只执行情况#1或情况#2时的问题。
当初始状态为锁定状态时只能像情况#3一样，向锁定方向形成电流路径。此时需要一种防止发生停转(Stall)的方法。这可以使电动机10电流的大小确保不产生进一步的驻车锁定力，以实现上述方法。
EPB系统具有用于测量电动机10电流的电流感测电路。因此，可利用该电路的输出值，仅在低于锁定结束时的电动机10电流值时向锁定方向形成电流路径。
图5、图6为说明当EPB处于锁定状态时，在确保不改变EPB的工作状态的前提下向电动机供应电流的方法的坐标图。
当锁定结束时的电流值为5A时，向锁定方向形成电流路径至电动机10电流为4A为止，当电动机10电流超过4A时切断电流路径使得电动机10电流为零。然后再次向锁定方向形成电流路径至电动机10电流为4A为止，当电动机10电流为4A以上时切断电流路径使得电动机10电流为零。如图5、图6的坐标图所示，将目标电流值设定为小于锁定结束时的电动机10电流值的值，当达到目标电流值时切断电流路径，并等待至电动机10电流变为零，通过重复以上方式，可在不改变驻车锁定力的情况下感测电池20开路。
以下根据以上说明内容来说明本发明一个实施例的电子驻车制动系统的电池20开路感测方法。
图7为本发明一个实施例的电子驻车制动系统的电池20开路感测方法的流程图，图8为图7的详细流程图。
如图7所示，本发明一个实施例的电子驻车制动系统的电池20开路感测方法包括设定电池20的目标电压值Vt的步骤S100；判断EPB的工作状态的步骤S200；根据EPB的工作状态，在确保不改变EPB的工作状态的前提下向电动机10供应电流的步骤S300；测量电池20的当前电压值Vb的步骤S400；比较电池20的目标电压值Vt与当前电压值Vb的步骤S500；以及当当前电压值Vb小于或等于目标电压值Vt时，识别为电池20出现开路错误的步骤S600。
在设定电池20的目标电压值Vt的步骤S100中，将目标电压值Vt设定成小于电池20正常输出时的电压值的值。
在判断EPB的工作状态的步骤S200中，判断EPB处于锁定状态还是解锁状态。
根据EPB的工作状态，在确保不改变EPB的工作状态的前提下向电动机10供应电流的步骤S300中，为确保EPB的工作状态不发生改变，根据EPB状态而个别采用使电动机10不旋转的方法或使电动机10在可允许范围内旋转的方法。
如图8所示，在确保不改变EPB的工作状态的前提下向电动机10供应电流的步骤S300，分为EPB处于锁定状态的情况和处于解锁状态的情况而分别进行。
首先在EPB处于解锁状态的情况下，交替执行向EPB解锁的方向对电动机10供应电流的步骤S310及向EPB锁定的方向对电动机10供应电流的步骤S320。并且，向EPB解锁的方向对电动机10供应电流的步骤S310及向EPB锁定的方向对电动机10供应电流的步骤S320分别执行相同时间。从而如上所述，驻车制动中进一步增大的解锁间隔与去除的解锁间隔相同，能够保持初始解锁间隔。
向EPB解锁的方向对电动机10供应电流的步骤S310及向EPB锁定的方向对电动机10供应电流的步骤S320之后，分别执行测量电池20的当前电压值Vb的步骤S400及比较电池20的目标电压值Vt与当前电压值Vb的步骤S500。此时若当前电压值Vb小于或等于目标电压值Vt，则在步骤S600中识别为电池20出现开路错误，若当前电压值Vb大于目标电压值Vt，则重复执行各步骤。
若EPB处于锁定状态，则为了在确保不改变EPB的工作状态的前提下向电动机10供应电流的步骤S300，执行设定电动机10的目标电流值It的步骤S350、向EPB锁定的方向对电动机10供应电流的步骤S360、测量电动机10的当前电流值Im的步骤S370、比较电动机10的当前电流值Im与目标电流值It的步骤S380以及当前电流值Im大于目标电流值It时中止EPB的工作并等待至当前电流值Im归零的步骤S390。
将电动机10的目标电流值It设定成小于EPB锁定结束时的电动机10电流值的值。从而能够防止过度锁定力导致停转的现象。
当电动机10的当前电流值Im归零时重新回到向EPB锁定的方向对电动机10供应电流的步骤S360并重复上述过程。
此时，向电动机10供应电流后执行测量电池20的当前电压值Vb的步骤S400及比较电池20的目标电压值Vt与当前电压值Vb的步骤S500。此时若当前电压值Vb小于或等于目标电压值Vt，则在步骤S600中识别为电池20出现开路错误，若当前电压值Vb大于目标电压值Vt，则继续重复执行各步骤。
当未感测到电池20开路时形成无限环路(Loop)，该无限环路解锁的情况是由于被中断(Interrupt)而需要移动到其他程序(Process)的情况。这种情况大致为两种，即需要EPB锁定/解锁工作的情况，以及由于出现电池20开路以外的其他错误而需要转换到故障保护模式(Fail Safe Mode)的情况。
如上所示，本发明实施例的电子驻车制动系统的电池20开路感测方法在不增加感测电路的情况下也能够在电子驻车制动系统中的电池20发生开路时稳定地进行感测。
并且，由于去除电池20开路感测电路，因此能够增大印刷电路板(Printed circuit board；PCB)的余裕空间，能够节减成本。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种电子驻车制动系统的电池开路感测方法，其特征在于，包括：
设定电池的目标电压值的步骤；
判断电子驻车制动的工作状态的步骤；
根据所述电子驻车制动的工作状态向电动机供应电流，以确保不改变所述电子驻车制动的工作状态的步骤；
测量所述电池的当前电压值的步骤；
比较所述电池的所述目标电压值与所述当前电压值的步骤；以及
当所述当前电压值小于或等于所述目标电压值时，识别为所述电池出现开路错误的步骤。
2.根据权利要求1所述的电子驻车制动系统的电池开路感测方法，其特征在于，根据所述电子驻车制动的工作状态向电动机供应电流，以确保不改变所述电子驻车制动的工作状态的步骤具体是交替执行：
当所述电子驻车制动处于解锁状态时向所述电子驻车制动解锁的方向对所述电动机供应电流的步骤；以及
向所述电子驻车制动锁定的方向对所述电动机供应电流的步骤。
3.根据权利要求2所述的电子驻车制动系统的电池开路感测方法，其特征在于：
当所述电子驻车制动处于解锁状态时向所述电子驻车制动解锁的方向对所述电动机供应电流的步骤以及向所述电子驻车制动锁定的方向对所述电动机供应电流的步骤分别执行相同的时间。
4.根据权利要求2所述的电子驻车制动系统的电池开路感测方法，其特征在于，测量所述电池的当前电压值的步骤具体是交替执行：
当所述电子驻车制动处于解锁状态时向所述电子驻车制动解锁的方向对所述电动机供应电流，并测量所述电池的当前电压值的步骤；以及
向所述电子驻车制动锁定的方向对所述电动机供应电流，并测量所述电池的当前电压值的步骤。
5.根据权利要求1所述的电子驻车制动系统的电池开路感测方法，其特征在于，根据所述电子驻车制动的工作状态向电动机供应电流，以确保不改变所述电子驻车制动的工作状态的步骤包括：
当所述电子驻车制动处于锁定状态时设定所述电动机的目标电流值的步骤；
向所述电子驻车制动锁定的方向对所述电动机供应电流的步骤；
测量所述电动机的当前电流值的步骤；
比较所述电动机的所述当前电流值与所述目标电流值的步骤；以及
当所述当前电流值大于所述目标电流值时中止电子驻车制动的工作，并等待至所述当前电流值归零的步骤。
6.根据权利要求5所述的电子驻车制动系统的电池开路感测方法，其特征在于：
根据所述电子驻车制动的工作状态向电动机供应电流，以确保不改变所述电子驻车制动的工作状态的步骤具体是，在等待至所述当前电流值归零的步骤以后，若所述当前电流值归零，则循环到向所述电子驻车制动锁定的方向对所述电动机供应电流的步骤。
7.根据权利要求5所述的电子驻车制动系统的电池开路感测方法，其特征在于：
所述电动机的所述目标电流值被设定为小于所述电子驻车制动结束锁定时所述电动机的电流值的值。
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