CN104709267B

CN104709267B - 电子驻车制动系统及其控制方法

Info

Publication number: CN104709267B
Application number: CN201410456865.9A
Authority: CN
Inventors: 卢寿焕
Original assignee: Mando Corp
Current assignee: HL Mando Corp
Priority date: 2013-12-12
Filing date: 2014-09-09
Publication date: 2018-01-02
Anticipated expiration: 2034-09-09
Also published as: KR20150069065A; CN104709267A; US20150166032A1; DE102014009126B4; DE102014009126A1

Abstract

本发明公开一种电子驻车制动系统及其控制方法。本发明一个实施例的电子驻车制动系统包括：制动器；驻车线缆，对制动器施加制动力；马达，对驻车线缆施加张力且能够进行正逆旋转；马达驱动部，驱动马达；电流传感器，检测马达的电流；霍尔传感器，检测马达的旋转位置；以及控制部，制动器制动被解除时，判断通过霍尔传感器检测的马达旋转位置值是否达到预定值，在检测的马达旋转位置值达到预定值之后经过预定时间时，控制马达驱动部停止马达。

Description

电子驻车制动系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种电子驻车制动系统及其控制方法，涉及一种控制电子驻车制动器的工作或制动解除的电子驻车制动系统及其控制方法。

背景技术

制动系统(brake system)为使行驶中的车辆减速并停止的同时维持停止状态的装置，制动系统具有驻车制动器，其使行驶中的车辆减速并停止，并且使车辆维持停止状态。

驻车制动器通过设置在车辆内部的驾驶席一侧的操纵杆的操作来拉动驻车线缆，对与驻车线缆连接的车轮提供制动力而使车轮维持停止状态，若与此相反地松开操作杆，则驻车线缆松开而解除提供给车轮的制动力。如此，利用驻车线缆的张力对车轮提供制动力或解除制动力的驻车制动器工作方式被称为线缆牵引型(cable puller)。

这种线缆牵引型驻车制动器仅根据驾驶员意图工作，即，每当驻车或开始行驶时驾驶员必须使操作杆工作，因此其使用非常麻烦。因此，开发了一种根据车辆的工作状态通过马达使驻车制动器自动工作的电子驻车制动(Electronic Parking Brake；EPB)系统。

电子驻车制动系统通过开关操作结合驾驶员的手动操作模式和液压电子控制单元(Hydraulic Electronic Control Unit；HECU)、引擎控制单元(Engine Control Unit；ECU)、变速器控制单元(Transmission Control Unit；TCU)等而使驻车制动器自动工作或松开，由此在紧急情况下确保制动稳定性。

这种电子驻车制动系统中，电子控制单元(ECU)、马达、齿轮、驻车线缆以及力传感器(Force Sensor)等一体构成。在此，电子控制单元通过控制器区域网络(CAN)从液压电子控制单元、引擎电子控制单元、变速器控制单元等接收相关信息，掌握驾驶员的意图之后驱动马达。此时，通过马达的驱动使齿轮工作，通过齿轮的工作拉动驻车线缆，对车轮提供制动力，由此车辆维持稳定状态。在此，由力传感器检测驻车线缆的张力，根据通过该力传感器检测的驻车线缆的张力，处理制动器的工作(Apply)或制动解除(Release)动作。

但是，检测驻车线缆的张力的力传感器由于尺寸较大，结构复杂，产品费用较高，因此电子驻车制动系统的尺寸也变大，费用增加，而且组装电子驻车制动器的作业效率下降，因此针对这种情况需要应对方案。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的实施例提供一种能够不使用力传感器而是利用马达电流和马达位置控制电子驻车制动器的工作或制动解除的电子驻车制动系统及其控制方法。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，可提供一种电子驻车制动系统，其包括：制动器；驻车线缆，对所述制动器施加制动力；马达，对所述驻车线缆施加张力且能够进行正逆旋转；马达驱动部，驱动所述马达；电流传感器，检测所述马达的电流；霍尔传感器，检测所述马达的旋转位置；以及控制部，控制马达驱动部，其中当所述制动器制动被解除时，判断通过所述霍尔传感器检测的马达旋转位置值是否达到预定值，在所述检测的马达旋转位置值达到所述预定值之后经过预定时间时，控制所述马达驱动部停止所述马达。

并且，所述预定值可为所述驻车线缆的张力近似于零时的所述马达的旋转位置值。

并且，所述电子驻车制动系统还可包括存储所述预定值的存储部，所述控制部可将在所述制动器工作时通过所述电流传感器检测的马达电流值达到与所述驻车线缆的张力近似于零的零张力值对应的电流值的时刻检测的马达旋转位置值作为所述预定值并存储。

根据本发明的另一个方面，可提供一种电子驻车制动系统，其包括：制动器；驻车线缆，对所述制动器施加制动力；马达，对所述驻车线缆施加张力且能够进行正逆旋转；马达驱动部，驱动所述马达；电流传感器，检测所述马达的电流；霍尔传感器，检测所述马达的旋转位置；存储部，存储所述马达的旋转位置；以及控制部，控制马达驱动部，其中，当将所述制动器工作时通过所述电流传感器检测的马达电流值达到预定值时检测的马达的旋转位置值存储于所述存储部中，所述制动器制动被解除时，检测所述马达的旋转位置，在所述检测的马达旋转位置值达到存储于所述存储部中的马达旋转位置值之后经过预定时间时，控制所述马达驱动部停止所述马达。

并且，所述控制部可进行如下：所述制动器工作时，若通过所述电流传感器检测的马达电流值达到与所述驻车线缆的张力近似于零的零张力值对应的电流值，则通过所述霍尔传感器检测述马达的旋转位置，并将所述检测的马达旋转位置值存储于所述存储部中。

并且，所述控制部还可进行如下：所述制动器工作时，若通过所述霍尔传感器检测的马达旋转位置达到预定值，则停止所述马达。

根据本发明的又一个方面，可提供一种电子驻车制动系统，其包括：制动器；驻车线缆，对所述制动器施加制动力；马达，对所述驻车线缆施加张力且能够进行正逆旋转；马达驱动部，驱动所述马达；电流传感器，检测所述马达的电流；霍尔传感器，检测所述马达的转速；及控制部，控制马达驱动部，其中，当所述制动器制动被解除时，根据所述制动器工作时产生的马达电流达到与所述驻车线缆的张力近似于零的零张力值对应的电流值时的马达旋转位置，推断停止所述马达的时刻，并控制所述马达驱动部，在所述推断的马达停止时刻停止所述马达。

并且，所述控制部还可进行如下：将在所述制动器制动被解除时通过所述霍尔传感器检测的马达旋转位置值达到所述制动器工作时产生的马达电流达到与所述驻车线缆的张力近似于零的零张力值对应的电流值时的马达旋转位置值之后，将经过预定时间的时刻推断为停止所述马达时刻。

本发明的又一个方面，可提供一种电子驻车制动系统的控制方法，其包括如下步骤：制动器工作时，检测对驻车线缆施加张力的马达的电流；当所述检测的马达电流达到预定值时，检测马达旋转位置；存储所述检测的马达旋转位置；所述制动器制动被解除时，检测所述马达的旋转位置；判断所述检测的马达旋转位置值是否达到所述存储的马达旋转位置值；以及根据所述判断结果，停止所述马达。

并且，其可包括如下步骤：在所述检测的马达旋转位置值达到所述存储的马达旋转位置值之后经过预定时间时，停止所述马达。

并且，所述制动器工作时检测所述马达旋转位置的步骤可包括如下步骤：当所述检测的马达电流达到与所述驻车线缆的张力近似于零的零张力值对应的电流值时，检测所述马达旋转位置。

(三)有益效果

本发明的实施例能够利用马达电流和马达旋转位置来控制电子驻车制动器的工作或制动解除动作，因此减少如现有的安装用于检测驻车线缆的张力的力传感器时所产生的制造成本和组装工序的负担。

并且，本发明的实施例能够推断制动器工作(Apply)时驻车线缆的张力近似于零时的马达旋转位置值，因此根据制动器制动被解除(Release)时马达旋转位置值是否达到驻车线缆的张力近似于零时的马达旋转位置值来停止马达，所以能够将不必要的制动器制动解除量的产生防范于未然。

附图说明

图1是本发明实施例的电子驻车制动系统的概略结构图。

图2是本发明实施例的电子驻车制动系统的控制框图。

图3是用于说明本发明实施例的电子驻车制动系统中制动器工作和制动被解除时的马达电流，驻车线缆的张力为零的零张力，马达旋转位置之间的关系的图。

图4和图5是用于说明本发明实施例的电子驻车制动系统的控制方法的控制流程图。

附图标记说明

10：马达 20：齿轮组

30：主轴 40：驻车线缆

50：弹性部件 60：制动器

70：车轮 80：驻车开关

90：电子控制单元 100：霍尔传感器

110：电流传感器 120：马达驱动部

130：存储部

具体实施方式

以下，参照附图对本发明实施例进行详述。以下介绍的实施例是为了将本发明的思想充分传递给本发明所属技术领域中具有公知常识的人员而提供的例子。本发明并不限定于以下说明的实施例，也可以以其他方式具体化。为了明确说明本发明，附图中省略与说明无关的部分，并且为了方便，在附图中可放大表示构成要件的宽度、长度、厚度等。在整个说明书中相同的参照附图标记表示相同的构成要素。

图1是本发明实施例的电子驻车制动系统的概略结构图。图2是本发明实施例的电子驻车制动系统的控制框图。

参照图1，电子驻车制动系统为线缆牵引型电子驻车制动装置，其包括马达10、齿轮组20、螺母部件25、主轴30、驻车线缆40以及弹性部件50，电子驻车制动系统包括电子驻车制动装置、制动器60、车轮70、驻车开关80、电子控制单元90、霍尔传感器100、电流传感器110以及马达驱动部120。

马达10通过从蓄电池供给的电源进行正旋转或逆旋转来对制动器60提供制动力或解除力，由此使制动器60工作或解除。

齿轮组20通过马达10的旋转而被驱动，多个齿轮与形成在外周面的斜(Helical)齿轮相互啮合而旋转的同时，使主轴30直线往复移动。齿轮组20包括螺母部件25，所述螺母部件25与主轴30螺合且相对于主轴30的移动方向沿相反方向移动。

主轴30在外周面形成有螺丝(screw)，该螺丝与齿轮组20的螺母部件25螺合且随着齿轮组20的驱动而在螺母部件25内旋转的同时直线移动，主轴30的末端连接有驻车线缆40，驻车线缆40与主轴30的直线移动对应地拉动或松开。此时，主轴30移动时与主轴30的移动力对应的反作用力作用于齿轮组20的螺母部件25。

驻车线缆40连接在主轴30的末端，与主轴30的移动对应地被拉动或松开的同时，对制动器60提供制动力。

弹性部件50与齿轮组20的螺母部件25的移动对应地被压缩。即，弹性部件50随着螺母部件25的移动而被压缩，且与随着主轴30的移动而作用于驻车线缆40的张力对应地被压缩。

制动器60分别安装在左/右侧后车轮上，各制动器60通过驻车线缆40与主轴30连接，且传递与主轴30的直线移动对应的驻车线缆40的张力而对车轮70提供制动力或者解除提供给车轮70的制动力。

当由使用者对驻车开关80进行开启操作时，将驻车模式设定信号传送给电子控制单元9。即，当对驻车开关80进行开启操作的情况下，根据车辆的状态变化自动变更车辆的驻车模式或驻车解除模式。

电子控制单元90执行电子驻车制动系统的整体控制。

霍尔传感器100将马达10正旋转或逆旋转时由马达内转子的旋转产生的脉冲输出给电子控制单元90。电子控制单元90对该脉冲进行计数，并识别与计数的脉冲值对应的马达旋转位置。电子控制单元90考虑马达10的一方向旋转和反方向旋转，在霍尔传感器100输出的脉冲的计数值的基础上，考虑马达10的正旋转和逆旋转，识别马达10的旋转位置。例如，将马达10正旋转时从霍尔传感器100输出的脉冲识别为正值，且将马达10逆旋转时从霍尔传感器100输出的脉冲识别为负值，将以这种方式计数的脉冲累计来识别马达10的当前旋转位置。

电流传感器110检测马达10正旋转或逆旋转时流过马达的电流并输出给电子控制单元90。

在此，马达10旋转时抵抗拉动驻车线缆40的主轴30的移动力的力作用于螺母部件25而使螺母部件25移动，弹性部件50通过螺母部件25的移动力而被压缩。即，通过马达10的旋转，压缩弹性部件50的同时使螺母部件25移动，螺母部件25移动时的移动力与马达10的旋转力对应。因此，根据与马达10的旋转力对应的马达10的电流，能够计算出驻车线缆40的张力。

实验结果，制动器60工作时每一电压和每一温度下的马达电流(Current)和驻车线缆张力(Force)的分散，作为一例，最大为4A左右，为与电子驻车制动系统的分散水平类似的水平。

并且，制动器60工作时无由脉冲宽度调制(占空比&转速)控制引起的电流波形畸变，作为一例，最大为3A左右，为电子驻车制动系统的采样分散水平。

以上可知，马达电流与驻车线缆张力之间的直接相关关系成立。通过实验可知制动器60工作时驻车线缆张力对应零的马达电流，因此即使没有力传感器，也能够利用电流传感器推断驻车线缆张力为零的时刻的马达旋转位置。而且，与使用力传感器的情况相比，能够更准确地推断驻车线缆张力为零的时刻的马达旋转位置。

再次参照图2，马达驱动部120根据电子控制单元90的控制信号使马达10正旋转或逆旋转。

存储部130存储根据电子控制单元90的控制信号使制动器工作时通过电流传感器110检测的马达电流值达到与驻车线缆40的张力为零的零张力值对应的电流值的时刻的马达旋转位置值。该马达旋转位置值可通过实验预先设定并存储。

若从驻车开关80输入驻车模式设定信号，则电子控制单元90设定为驻车模式，并以从各种传感器或各种系统传送的数据为基础分析车辆的状态，判断是车辆的驻车模式还是驻车解除模式，当判断变更为车辆的驻车模式或驻车解除模式时，控制电子控制单元100的工作。并且，电子控制单元100根据驻车模式或驻车解除模式，通过马达驱动部120控制马达10的旋转而使马达10正旋转或逆旋转，由此使制动器60工作或制动解除。

并且，电子控制单元90根据执行驻车模式或驻车解除模式时流过马达10的电流推断驻车线缆40的张力，并根据推断的驻车线缆40的张力，预测制动器60的制动力，根据预测的制动力，控制马达10的旋转，从而控制驻车线缆40的张力及制动器70的制动力。

另一方面，电子控制单元90利用通过电流传感器110检测的马达电流值推断制动器60工作时驻车线缆40的张力近似于零时的马达旋转位置值，根据制动器60的制动被解除时通过霍尔传感器100检测的马达旋转位置值是否达到推断的马达旋转位置值来停止马达10。

参照图3对其进行更详细叙述，首先，电子控制单元90通过马达驱动部120使马达10向一方向旋转(例如正旋转)，以在制动器60工作时对制动器60提供制动力。

与此同时，电子控制单元90通过电流传感器110检测马达电流。若通过电流传感器110检测的电流值达到与驻车线缆40的张力近似于零的零张力值对应的预先设定的第一电流值，则电子控制单元90将此时通过霍尔传感器100检测的马达旋转位置值存储于存储部130中。

若通过电流传感器110检测的马达电流达到驻车线缆40的张力对应于预先设定的张力(作为一例，驻车线缆的张力为最大的最大张力值)的预先设定的第二电流值(预先设定的第二电流值>预先设定的第一电流值)，则电子控制单元90停止马达10。此时，即使如现有的通过基于螺丝的自锁机构(Self-locking mechanism)停止马达10，也维持提供给制动器60的制动力。

另一方面，电子控制单元90通过马达驱动部120使马达10向反方向旋转(例如逆旋转)，以在制动器60的制动被解除时解除提供给制动器60的制动力。

与此同时，电子控制单元90通过霍尔传感器100检测马达10的旋转位置值。若通过霍尔传感器100检测的马达旋转位置值达到存储于存储部130中的马达旋转位置值，则从该时刻起经过预定时间之后，电子控制单元90通过马达驱动部120停止马达10。

以下，为了便于说明，举出马达10正旋转时对制动器60施加制动力，且马达10逆旋转时解除施加于制动器60的制动力的情况的例子进行说明。

参照图4和图5，电子控制单元90判断是否需要进行驻车开关80的开启工作等使制动器60工作(工作模式200)，若需要使制动器60工作，则通过马达驱动部120使马达10正旋转(工作模式202)。随着马达10正旋转，马达10的旋转力通过齿轮组20转换而使主轴30直线移动，随着主轴30的移动，固定在其末端的驻车线缆40被拉动而使设置于车轮70侧的制动器60工作。

马达10正旋转的同时，电子控制单元90通过电流传感器110检测马达电流(工作模式204)。

在检测马达电流之后，电子控制单元90对检测的马达电流I和预先设定的第一电流I_zero(例如与施加于驻车线缆40的张力近似于零的零张力值对应的电流值)进行比较，并判断检测的马达电流I是否达到预先设定的第一电流I_zero(工作模式206)。

工作模式206的判断结果，检测的马达电流I达到预先设定的第一电流I_zero，则通过霍尔传感器100检测该时刻的马达旋转位置Hall cnt_zero(工作模式208)。而且，电子控制单元90将检测的马达旋转位置Hall cnt_zero存储于存储部130中。此时，通过霍尔传感器100检测的马达旋转位置Hall cnt_zero示出与驻车线缆40的张力近似于零的零张力值对应的值。另一方面，工作模式206的判断结果，检测的马达电流I未达到预先设定的第一电流I_zero，则移动到工作模式204，执行以下的工作模式。

电子控制单元90判断随着马达10的正旋转，马达10的旋转位置值Hall cnt是否达到预定值Hall cnt_m(工作模式212)。

如果，工作模式212的判断结果，马达10的旋转位置Hall cnt未达到预定值Hallcnt_m，则执行工作模式212。

另一方面，工作模式212的判断结果，马达10的旋转位置Hall cnt达到预定值Hallcnt_m，则电子控制单元90通过马达驱动部120停止马达10(工作模式214)。此时，即使如现有的通过基于螺丝的自锁机构(Self-locking mechanism)停止马达10，也维持提供给制动器60的制动力。

另一方面，电子控制单元90判断是否需要将制动器60的制动解除(工作模式216)，若需要将制动器60的制动解除，则通过马达驱动部12使马达10逆旋转(工作模式218)。

马达10逆旋转的同时，电子控制单元90通过霍尔传感器100检测马达旋转位置(工作模式220)。

在检测马达旋转位置之后，电子控制单元90判断随着马达10的逆旋转，马达10的旋转位置Hall cnt是否到达存储于存储部130中的马达旋转位置Hall cnt_zero(工作模式222)。

如果，工作模式222的判断结果，马达10的旋转位置Hall cnt未到达存储在存储部130中的马达旋转位置Hall cnt_zero，则电子控制单元90移动到工作模式220，执行以下的工作模式。

另一方面，工作模式222的判断结果，马达10的旋转位置Hall cnt到达存储于存储部130中的马达旋转位置Hall cnt_zero，则电子控制单元90判断在马达10的旋转位置Hallcnt到达存储于存储部130中的马达旋转位置Hall cnt_zero之后是否经过规定时间(工作模式224)。

如果未经过规定时间，则电子控制单元90执行工作模式224。

另一方面，若已经过规定时间，则电子控制单元90通过马达驱动部120停止马达10(工作模式226)。

综上，通过实验可知马达电流与驻车线缆张力之间的直接相关关系成立。利用该直接相关关系可知制动器60工作时驻车线缆张力对应零的马达电流，因此即使没有力传感器，也能够利用电流传感器推断驻车线缆张力为零的时刻的马达旋转位置。而且，与使用力传感器的情况相比，能够更准确地推断驻车线缆张力为零的时刻的马达旋转位置。由于可知驻车线缆张力为零的时刻的马达旋转位置值，因此，相反地，当制动器60的制动被解除时马达旋转位置值达到该驻车线缆张力为零的时刻的马达旋转位置值时，即使留出预先设定的容限(Margin)经过规定时间之后停止马达10，也能够与现有的利用力传感器停止马达10的情况相比，更大幅度减小不必要的制动器的制动解除量。

现有的利用力传感器停止马达的方式为如下方式：力传感器的输出值达到为了停止马达而预先设定的预定值时，从到达时刻起留出规定时间的容限之后停止马达10。但是，力传感器的输出信号中包含噪声，以及响应性、分辨度有限，难以准确地检测出驻车线缆的张力为零的时间点，因此即使力传感器的输出值达到预定值，也必须留出充分的时间富余之后停止马达，导致制动器制动解除量增加。

本发明能够利用与驻车线缆的张力具有直接相关关系的马达电流来代替力传感器，得到制动器工作时驻车线缆的张力近似于零时的马达旋转位置值之后，制动器的制动被解除时马达旋转位置值达到该得到的马达旋转位置值之后，经过设定为相对较短的规定时间后停止马达，因此能够大幅减小不必要的制动器制动解除量。

Claims

1.一种电子驻车制动系统，其包括：

制动器；

驻车线缆，对所述制动器施加制动力；

马达，对所述驻车线缆施加张力且能够进行正逆旋转；

马达驱动部，驱动所述马达；

电流传感器，检测所述马达的电流；

霍尔传感器，检测所述马达的旋转位置；

存储部，存储所述马达的旋转位置；以及

控制部，控制所述马达驱动部；

其中，所述电子驻车制动系统进一步包括弹性部件与螺母部件，所述弹性部件随着螺母部件的移动而被压缩，且与随着主轴的移动而作用于驻车线缆的张力对应地被压缩；其中，所述控制部

从所述霍尔传感器接收所检测的旋转位置，

将在所述制动器工作的状态下当通过所述电流传感器检测的马达电流的值达到预定值的时刻所检测的马达的旋转位置值存储于所述存储部中，

所述制动器制动被解除时，检测所述马达的旋转位置，以及

当马达的所检测的旋转位置值与马达的所存储的旋转位置值匹配时，由于所检测的旋转位置值与所存储的旋转位置值的匹配，经过预定的时间之后，通过马达驱动部停止马达，

其中，通过电流传感器检测的电流值达到与驻车线缆的张力近似于零的零张力值对应的预先设定的第一电流值时，电子控制单元将此时通过霍尔传感器检测的马达旋转位置值存储于存储部中；

当通过电流传感器检测的马达电流达到驻车线缆的张力对应于预先设定的张力的预先设定的第二电流值时，电子控制单元停止马达，

其中，预先设定的第二电流值>预先设定的第一电流值。

2.一种电子驻车制动系统的控制方法，其包括如下步骤：

控制部从霍尔传感器接收检测的旋转位置，

制动器工作时，检测对驻车线缆施加张力的马达的电流；

当所检测的马达电流达到预定值时，检测马达旋转位置；

存储通过霍尔传感器检测的马达旋转位置；

所述制动器制动被解除时，检测所述马达的旋转位置；以及

当马达的检测的旋转位置值与马达的存储的旋转位置值匹配时，由于所检测的旋转位置值与所存储的旋转位置值的匹配，经过预定的时间之后，通过马达驱动部停止马达，

其中，预先设定的第二电流值>预先设定的第一电流值，

其中，所述电子驻车制动系统包括弹性部件与螺母部件，所述弹性部件随着螺母部件的移动而被压缩，且与随着主轴的移动而作用于驻车线缆的张力对应地被压缩。