CN105667489B - 电子驻刹车故障警示方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电子驻刹车故障警示方法及系统。电子驻刹车故障警示系统包含刹车、直流马达、电流感测模块、信号处理模块及警示模块。直流马达与刹车耦合，并且用来驱动刹车，在直流马达运转过程中，会产生一电枢电流信号。电流感测模块转换电枢电流信号成低频电流信号及高频电流信号。信号处理模块接收低频电流信号与高频电流信号，用以估测刹车施力值及马达转速值。信号处理模块更利用刹车施力值及马达转速值来评估电子驻刹车的运作状态，而且可以透过警示模块提醒使用者电子驻刹车处于异常运作的状态。此外，本发明更可以额外输出辅助刹车力道以避免刹车力道不足。

Description

电子驻刹车故障警示方法及系统

技术领域

本发明为一种驻刹车故障警示方法及系统，特别是一种可以应用于电子驻刹车(electric parking brake)的故障警示方法及系统。

背景技术

常见应用于车辆的传统驻刹车是以人工拉动钢索来驱动刹车，进而固定车辆。此类传统驻刹车所产生的刹车力道会随着使用者施力大小不同或忘记使用手刹车，因此造成车辆滑动的意外。

为了解决上述的问题，利用马达驱动刹车产生固定刹车力道的电子驻刹车陆续的应用在车辆上。使用者只需要透过按压或轻扣等简单的动作即可达到驱动刹车并且稳固车辆的效果。但是由于电子驻刹车透过机械结构与马达的整合来驱动刹车，使用者并无法得知刹车力道是否足够，而且一旦部分机械结构故障或是失效，电子驻刹车即无法有效地固定车辆。

为了有效的获得即时的刹车力道，整合力量感测器的电子驻刹车即产生在市面上。而市面上常见的电子驻刹车大致上可分为钢索型及卡钳型，钢索型是利用马达带动钢索来驱动刹车，卡钳型则是以马达直接驱动刹车卡钳。因此，力量感测器多是整合于钢索或是卡钳上，但是由于车辆行驶后会经常频繁的使用刹车，导致力量感测器常态性的处于高温与积尘严重的操作环境。而这样的恶劣操作环境常会影响力量感测器的操作及减少使用寿命。

此外，由于上述整合力量感测器的电子驻刹车是力量感测器的回授来运作，一旦力量感测器故障或失效，电子驻刹车即无法正常准确的运作。但是，使用者并无法由力量感测器的回授得知电子驻刹车的运作是否正常。

发明内容

因此，本发明的一目的是提供一种电子驻刹车故障警示方法及系统，可以有效地检测电子驻刹车运作状态，并且可以即时的提醒使用者电子驻刹车处于异常运作状态。

此外，本发明的另一目的是提供一种电子驻刹车故障警示方法及系统，当电子驻刹车运作异常时，不但可以警示使用者，更可以额外输出辅助刹车力道以避免刹车不及产生碰撞意外。

本发明一方面提供一种电子驻刹车故障警示方法，包含以下步骤：利用一驱动马达驱动一刹车。驱动马达向外传输一电枢电流信号。将转换电枢电流信号为一低频电流信号及一高频电流信号。以低频电流信号估测一刹车施力值，而且以高频电流信号估测一马达转速值。比对刹车施力值与一理想刹车施力范围，并且输出一刹车比对信号。比对马达转速值及一理想马达转速范围，且输出一马达转速比对信号。评估刹车比对信号及马达转速比对信号产生一评估结果。依据评估结果向外输出一相对应警示信号。

通过上述方法，本发明可以直接分析驱动马达内部转动时所产生的电枢电流，来估测电子驻刹车的刹车力道值及驱动马达转速值。并且透过比对刹车力道值与理想刹车施力范围及驱动马达转速值及理想马达转速范围来评估电子驻刹车的运作状态。更可以依据前述评估即时地提醒使用者电子驻刹车是否正常运作。

上述方法其他可行实施例如下：电枢电流信号的电流大小呈涟波状变化。电枢电流可得到低频电流信号以及高频电流信号，低频电流信号为直流电流。高频电流信号为交变电流。评估结果为刹车松脱、刹车卡死、刹车效率降低、碳刷异常或正常状态。相对应警示信号为声音、灯号、图案、震动、影像或电子控制信息。

此外，当上述方法的评估结果为刹车效率降低时，还包含以下步骤：产生一辅助刹车信号控制驱动马达，使驱动马达在再次驱动刹车用以提供一辅助刹车力道。

以上所述的驱动马达可以为直流马达或是交流马达等电动马达，而直流马达是目前研发过程中可以获得较佳表现的其中一实施例。而其他形式并且可以产生电枢电流信号的驱动马达亦可应用于本发明中。

本发明另一方面提供一种电子驻刹车故障警示系统，包含一刹车、一直流马达、一电流感测模块、一信号处理模块及一警示模块。直流马达与刹车耦合用来驱动刹车，而且直流马达向外传输一电枢电流信号。电流感测模块与直流马达电性连结，而且电流感测模块包含一低通滤波器及一带通滤波器。低通滤波器转换电枢电流信号成为一低频电流信号。带通滤波器转换电枢电流信号成为一高频电流信号。信号处理模块与电流感测模块电性连结，而且信号处理模块包含一估测单元、一比对单元及一评估单元。估测单元接收低频电流信号用来估测一刹车施力值，而且估测单元接收高频电流信号用来估测一马达转速值。比对单元与估测单元电性连结，比对单元具有一理想刹车施力范围及一理想马达转速范围。比对单元比对刹车施力值与理想刹车施力范围以及马达转速值与理想马达转速范围，而比对单元向外传输一刹车比对信号及一马达转速比对信号。评估单元与比对单元电性连结，评估单元分析刹车比对信号及马达转速比对信号后，评估单元向外传输一评估结果。警示模块与信号处理模块电性连结，警示模块接收评估结果并且向外输出一相对应警示信号。

通过上述系统，本发明不但可在电子驻刹车运作异常时，立即警示使用者，更可以同时驱动刹车额外输出一辅助刹车力道，避免因为电子驻刹车运作异常而发生刹车力量的不足。

系统实施方式的其他可行实施例如下：电枢电流信号的电流大小呈涟波状变化。低频电流信号为一直流电流。高频电流信号为一交变电流。评估结果为刹车松脱、刹车卡死、刹车效率降低、碳刷异常或正常状态。相对应警示信号为声音、灯号、图案、震动、影像或电子控制信息。

此外，当前段实施例的评估结果为刹车效率降低时，借此评估单元更可向直流马达传输一辅助刹车信号，使直流马达再次驱动刹车用以提供一辅助刹车力道。

附图说明

图1是绘示一种电子驻刹车故障警示方法的流程示意图；

图2是绘示直流马达运作时内部构件的相对关系；

图3是绘示直流马达运作时产生的涟波状变化；

图4是绘示利用电枢电流信号转换为低频电流信号及高频电流信号后所呈现的型态；

图5是绘示一种电子驻刹车故障警示系统的元件连结示意图；

图6是绘示图5评估单元运作的流程示意图。

具体实施方式

请参照图1，图1是绘示一种电子驻刹车故障警示方法的流程示意图。本发明的一种电子驻刹车故障警示方法的驱动马达是以直流马达为实施例来说明，本发明一种电子驻刹车故障警示方法包含以下步骤。

步骤101，利用一直流马达驱动一刹车。

步骤102，直流马达向外传输一电枢电流信号。

步骤103，将转换电枢电流信号为一低频电流信号及一高频电流信号。

步骤104，以低频电流信号估测一刹车施力值F，而且以高频电流信号估测一马达转速值N。

步骤105，比对刹车施力值F与一理想刹车施力范围F_set，并且输出一刹车比对信号。

步骤106，比对马达转速值N及一理想马达转速范围N_set，且输出一马达转速比对信号。

步骤107，评估刹车比对信号及马达转速比对信号产生一评估结果。

步骤108，依据评估结果向外输出一相对应警示信号。而相对应警示信号可以是声音、灯号、图案、震动、影像或电子控制信息。

在步骤101中，直流马达为直流有刷马达，直流有刷马达带动卡钳与碟盘咬合，以达到刹车的功效。

在步骤102中，电枢电流信号呈现涟波状变化的原因，请参阅图2及图3。图2是绘示直流马达运作时内部构件的相对关系。图3是绘示直流马达运作时产生的涟波状变化。直流马达若为直流有刷马达型态则包含以下构件马达线圈220、电刷201、202及换向片211、212、213。当直流马达运作时，换向片211、212、213随着直流马达转动，并且与电刷201、202及马达线圈220产生相对的旋转位移。如图2所示，依逆时钟方向转动的直流马达为例，在时间T1时，换向片211受直流马达旋转接触电刷201；在时间T2时，换向片211则即将脱离电刷201；在时间T3时，换向片211则与电刷202接触。同时间，换向片212、213亦各自依逆时钟方向转动，并且与电刷201、202接触或分离。因为电流流经马达线圈220，使得直流马达产生反电动势进而产生的电枢电流。而且受换向片211、212、213不断地在电刷201、202及马达线圈220转动，因此电枢电流信号i_a会受直流马达转动而不断换向。此外，电枢电流信号i_a更会随着时间呈现涟波状变化，如图3所示。

请参照图4，图4是绘示利用电枢电流信号转换为低频电流信号及高频电流信号后所呈现的型态。在步骤103中，电枢电流信号i_a转换后为低频电流信号i_DC及高频电流信号i_AC。而在步骤104中，是以低频电流信号i_DC配合下列式(1)估测刹车施力值F：

其中，V_a为马达输入电压，ω_r为马达转速，K_e为扭矩常数，为磁通量，R_a为马达电枢阻抗。而且以高频电流信号i_AC配合下列式(2)估测马达转速值N：

其中，f为涟波频率，p为马达磁极数量，k为换向片数量，N为马达转速值，lcm(2p,k)则代表2倍马达磁极数量与换向片数量的最小公倍数。

而随后在步骤105，比对估测刹车施力值F与理想刹车施力范围F_set。在步骤106，比对估测马达转速值N与理想马达转速范围N_set，而由步骤107可以获得电子驻刹车目前状态的评估结果，而评估结果可以是刹车松脱、刹车卡死、刹车效率降低、碳刷异常或正常状态。而步骤108会根据评估果会发出配合评估结果的相对应警示信号来提醒使用者。而其中相对应警示信号可以是警示声音、仪表警告灯号、方向盘轻微的震动、显示于显示器的醒目灯号及影像或是电子控制信息。

而在步骤107中，若是评估结果为刹车效率降低时，更会产生一辅助刹车信号控制直流马达，使直流马达在再次驱动刹车，用以额外地提供一辅助刹车力道。

因此，本发明的电子驻刹车故障警示方法仅需要分析直流马达转动时的低频电流信号i_DC的变化与高频电流信号i_AC的变化，即可估测电子驻刹车的刹车施力值F及马达转速值N。更可以透过理想刹车施力范围F_set及理想马达转速范围N_set来评估电子驻刹车的运作状态是否正常，并且可以依据评估结果即时地提醒使用者。此外，不需要额外安装其他感测器即可得知电子驻刹车的运作状态，可以降低电子驻刹车安装成本以及避免感测器耗损的问题。

请参照图5，图5是绘示一种电子驻刹车故障警示系统的元件连结示意图。本发明的一种电子驻刹车故障警示系统500，包含一刹车510、一直流马达520、一电流感测模块530、一信号处理模块540及一警示模块550。

刹车510是利用已知碟盘刹车，包含刹车卡钳及刹车碟盘(以上元件并无绘示)。

直流马达520与刹车510耦合以驱动刹车510，而且直流马达520可向外传输一电枢电流信号i_a。直流马达520为直流有刷马达，直流马达520带动刹车卡钳咬合刹车碟盘以达到刹车的功效。

电流感测模块530与直流马达520电性连结，且电流感测模块530包含一低通滤波器531及一带通滤波器532。低通滤波器531将电枢电流信号i_a转换成一低频电流信号i_DC，其中低频电流信号i_DC是直流电流。带通滤波器532将电枢电流信号i_a转换成一高频电流信号i_AC，其中高频电流信号i_AC为交变电流。

信号处理模块540与与电流感测模块530电性连结，而且信号处理模块540包含一估测单元541、一比对单元542及一评估单元543。估测单元541接收来自于低通滤波器531的低频电流信号i_DC，并且配合前述式(1)来估测一刹车施力值F。此外，估测单元541更可以接收来自于带通滤波器532的高频电流信号i_AC，并且配合前述式(2)来估测一马达转速值N。比对单元542与估测单元541电性连结，而且比对单元542具有一理想刹车施力范围F_set及一理想马达转速范围N_set。比对单元542比对刹车施力值F与理想刹车施力范围F_set，并且向外传输一刹车比对信号。比对单元542更可以比对马达转速值N与理想马达转速范围N_set，并且向外传输一马达转速比对信号。评估单元543与比对单元542电性连结，评估单元543于分析刹车比对信号及马达转速比对信号后，评估单元543会向外传输一评估结果。

而评估单元543的运作流程，请参阅图6。图6是绘示图5评估单元运作的流程示意图。评估单元543会依序针对刹车施力、作动时间及马达转速进行评估。其中作动时间为刹车施力后，马达转速降低至特定值所需要的时间。此外，理想刹车施力范围F_set、理想马达转速范围N_set及理想作动时间范围t_set是预先内建于评估单元543内的数值范围。首先评估刹车施力(评估步骤601)，若刹车施力值F小于理想刹车施力范围F_set，则往下评估作动时间(评估步骤602)。若作动时间t大于理想作动时间范围t_set，则继续评估马达转速(评估步骤603)。若马达转速值N大于理想马达转速范围N_set，评估单元543会推定目前电子驻刹车的刹车松脱，并且向外输出评估结果604。

而在进行评估步骤601时，若刹车施力值F大于理想刹车施力范围F_set，则评估作动时间(评估步骤605)。若作动时间t大于或等于理想作动时间范围t_set，则继续往下评估马达转速(评估步骤606)。其中若马达转速值N大于理想马达转速范围N_set，评估单元543会推定碳刷异常，并且向外输出评估结果607。但是，若马达转速值N等于理想马达转速范围N_set，评估单元543会推定为正常状态，并且向外输出评估结果608。此外，若马达转速值N小于理想马达转速范围N_set，评估单元543会推定为刹车效率降低，并且向外输出评估结果609。

而在进行评估步骤605时，若是作动时间t小于理想作动时间范围t_set，则评估马达转速(评估步骤610、评估步骤612)。若马达转速值N小于理想马达转速范围N_set，评估单元543则会推定刹车卡死，并且向外输出评估结果611。若马达转速值N大于理想马达转速范围N_set，评估单元543则会推定系统异常，并且向外输出评估结果613。

警示模块550与信号处理模块540电性连结，警示模块550接收评估结果并且向外输出一相对应警示信号。而相对应警示信号可以是警示音用来提醒使用者电子驻刹车的刹车已经松脱、或是在仪表板上显示黄色警示灯号以提醒使用者检查直流马达碳刷、或是在仪表板上显示绿色灯号代表电子驻刹车运作正常，更可以是车内显示器中显示代表刹车效率降低及系统异常的影像。

此外，本发明的电子驻刹车故障警示系统500，当评估单元543所产生的评估结果609为刹车效率降低时，评估单元543更可向直流马达520传输一辅助刹车信号，使直流马达520再次驱动刹车510以额外提供一辅助刹车力道。

上述本发明的一种电子驻刹车故障警示系统500，直流马达520驱动刹车510时，电枢电流信号i_a会产生变化。电枢电流信号i_a在经过电流感测模块530转换为低频电流信号i_DC及高频电流信号i_AC。而信号处理模块540可以由低频电流信号i_DC及高频电流信号i_AC产生评估结果，以判断电子驻刹车使用状态。一旦评估结果为电子驻刹车使用状态异常，可以立即警示使用者。此外，本发明的一种电子驻刹车故障警示系统500更可以驱动刹车510额外输出辅助刹车力道，避免因为电子驻刹车运作异常而发生碰撞。

综合以上所述实施例，本发明电子驻刹车故障警示方法及系统具有以下功效：1.有效地检测电子驻刹车运作状态，并且即时地提醒使用者电子驻刹车的运作状态。2.当电子驻刹车运作异常时，不但可以警示使用者，更可以额外地输出辅助刹车力道来避免碰撞。3.不需要在刹车上额外安装力量感测器，可以有效的降低安装成本。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (14)

1.一种电子驻刹车故障警示方法，其特征在于，包含以下步骤：

利用一驱动马达驱动一刹车；

该驱动马达向外传输一电枢电流信号；

转换该电枢电流信号为一低频电流信号及一高频电流信号；

以该低频电流信号估测一刹车施力值，而且以该高频电流信号估测一马达转速值；

比对该刹车施力值与一理想刹车施力范围，且输出一刹车比对信号；

比对该马达转速值及一理想马达转速范围，且输出一马达转速比对信号；

评估该刹车比对信号及该马达转速比对信号产生一评估结果；以及

依据该评估结果向外输出一相对应警示信号。

2.根据权利要求1所述的电子驻刹车故障警示方法，其特征在于，该电枢电流信号呈涟波状变化。

3.根据权利要求1所述的电子驻刹车故障警示方法，其特征在于，该低频电流信号为直流电流。

4.根据权利要求1所述的电子驻刹车故障警示方法，其特征在于，该高频电流信号为交变电流。

5.根据权利要求1所述的电子驻刹车故障警示方法，其特征在于，该评估结果为刹车松脱、刹车卡死、刹车效率降低、碳刷异常或正常状态。

6.根据权利要求1所述的电子驻刹车故障警示方法，其特征在于，该相对应警示信号为声音、灯号、图案、震动、影像或电子控制信息。

7.根据权利要求1所述的电子驻刹车故障警示方法，其特征在于，该评估结果为刹车效率降低时，还包含以下步骤：

产生一辅助刹车信号控制该驱动马达，使该驱动马达在再次驱动该刹车用以提供一辅助刹车力道。

8.一种电子驻刹车故障警示系统，其特征在于，包含：

一刹车；

一直流马达，其与该刹车耦合以驱动该刹车，且该直流马达向外传输一电枢电流信号；

一电流感测模块，其与该直流马达电性连结，该电流感测模块包含：一低通滤波器，其转换该电枢电流信号为一低频电流信号；及一带通滤波器，其转换该电枢电流信号为一高频电流信号；

一信号处理模块，与该电流感测模块电性连结，其包含：一估测单元，其接收该低频电流信号以估测一刹车施力值，且该估测单元接收该高频电流信号以估测一马达转速值；一比对单元，其与该估测单元电性连结，该比对单元具有一理想刹车施力范围及一理想马达转速范围，其中该比对单元比对该刹车施力值与该理想刹车施力范围及该马达转速值与该理想马达转速范围，且该比对单元向外传输一刹车比对信号及一马达转速比对信号；及一评估单元，其与该比对单元电性连结，该评估单元分析该刹车比对信号及该马达转速比对信号，且向外传输一评估结果；以及

一警示模块，其与该信号处理模块电性连结，该警示模块接收该评估结果且向外输出一相对应警示信号。

9.根据权利要求8所述的电子驻刹车故障警示系统，其特征在于，该电枢电流信号呈涟波状变化。

10.根据权利要求8所述的电子驻刹车故障警示系统，其特征在于，该低频电流信号为一直流电流。

11.根据权利要求8所述的电子驻刹车故障警示系统，其特征在于，该高频电流信号为一交变电流。

12.根据权利要求8所述的电子驻刹车故障警示系统，其特征在于，该评估结果为刹车松脱、刹车卡死、刹车效率降低、碳刷异常或正常状态。

13.根据权利要求8所述的电子驻刹车故障警示系统，其特征在于，该相对应警示信号为声音、灯号、图案、震动、影像或电子控制信息。

14.根据权利要求8所述的电子驻刹车故障警示系统，其特征在于，当该评估结果为刹车效率降低时，该评估单元更可向该直流马达传输一辅助刹车信号，使该直流马达再次驱动该刹车用以提供一辅助刹车力道。