CN109383484A - 车辆中的电子驻车制动系统及其控制方法 - Google Patents

车辆中的电子驻车制动系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了车辆中的电子驻车制动系统及其控制方法。电子驻车制动器(EPB)系统包括电动机；第一霍尔传感器，所述第一霍尔传感器被配置为感测流过所述电动机的电流；第二霍尔传感器，所述第二霍尔传感器被配置为感测流过所述电动机的电流；以及控制器，所述控制器被配置为：在所述电动机的应用操作期间，当所述第一霍尔传感器的磁性变化和所述第二霍尔传感器的磁性变化不匹配预设模式时，确定所述电动机有故障。

Description

车辆中的电子驻车制动系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及车辆中的电子驻车制动系统及其控制方法，更具体地涉及用于检测可能发生于车辆的电子驻车制动系统中的电动机驱动电路中的电路故障的电路。
背景技术
通常，制动装置包括用于将车辆保持在静止状态下的驻车制动器，其通常被称为手制动器或侧制动器。通过驾驶员操纵驻车杆来操作驻车制动器，驻车杆设置在车辆内的驾驶员座椅的一侧处。当驾驶员拉动驻车杆以拉动连接到驻车杆的线缆时，连接到线缆的后轮制动组件被操作成获得制动力。相反，响应于线缆杆的释放，松开线缆，因此释放制动力。
然而，基于对驻车杆的操纵来操作驻车制动器的方法仅通过驾驶员的意图来实施，并且当车辆在斜坡上驻车等而疏忽没有拉动驻车杆时，车辆可能滚下来，造成意外事故。另外，因为驾驶员在每次驻车或启动车辆时需要操作驻车杆，特别是对于女性或老年人，使用驻车杆非常麻烦。
因此，近年来，已经使用了用于电子控制对驻车制动器的驱动的电子驻车制动器(EPB)系统，并且安装在普通盘式制动器上以执行驻车制动功能。
EPB系统允许驻车制动器根据简单的切换开关操纵或者对管理整体控制的ECU的控制的确定而自动应用或释放，即使当驾驶员没有手动操作驻车制动器也如此。
这样的EPB系统包括：致动器，其具有用于生成制动力的电动机；以及用于驱动致动器的ECU。ECU包括控制器、多个传感器接口、电动机驱动器和通信模块。ECU根据开关的操纵状态来驱动致动器以应用或释放EPB系统。
然而，存在这样的情况，即不能立即检测ECU中的电路的内部故障。例如，当被ECU识别的横跨电动机的电压或电流被测量为正常时，即使电动机在制动应用操作期间由于电动机内的导线断开连接或电动机的内部缺陷而不能工作，电动机驱动器也保持接通，直到驻车应用操作或释放操作完成。此时，当驾驶员在按下驻车按钮之后立即离开车辆时，车辆可能滚下去。
发明内容
因此，本公开的目的是提供车辆中的电子驻车系统及其控制方法，从而允许设置在电动机内的ECU立即检测电动机的内部故障，从而检查是否正确地执行驻车。
本发明的其他方面将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中显而易见，或者可以通过本发明的实践来学习。
因此，本发明的一个方面是提供一种电子驻车制动器(EPB)系统，该EPB系统包括：电动机；第一霍尔传感器，所述第一霍尔传感器被配置为感测流过所述电动机的电流；第二霍尔传感器，所述第二霍尔传感器被配置为感测流过所述电动机的电流；以及控制器，所述控制器被配置为：在所述电动机的应用操作期间，当所述第一霍尔传感器的磁性变化和所述第二霍尔传感器的磁性变化不匹配预设模式时，确定所述电动机有故障。
所述控制器可被配置为：当流过所述电动机的电流低于预设阈值时，确定所述电动机是否有故障；以及当流过所述电动机的电流等于或大于所述预设阈值时，确定驻车制动器被接合。
所述控制器可以预定时间间隔感测所述磁性变化，以确定所述磁性变化是否匹配所述预设模式。
当确定所述电动机有故障时，所述控制器可警告所述EPB系统失灵。
所述控制器可基于所述第一霍尔传感器的所述磁性变化来确定所述第二霍尔传感器是否有故障，或者基于所述第二霍尔传感器的所述磁性变化来确定所述第一霍尔传感器是否有故障。
本发明的另一个方面是提供一种控制电子驻车制动器(EPB)系统的方法，所述EPB系统包括电动机和用于感测流过所述电动机的电流的至少两个霍尔传感器，该方法包括以下步骤：在所述电动机的应用操作期间，将第一霍尔传感器的磁性变化和第二霍尔传感器的磁性变化与预设模式比较；以及当所述第一霍尔传感器的所述磁性变化和所述第二霍尔传感器的所述磁性变化不匹配所述预设模式时，确定所述电动机有故障。
所述方法可进一步包括以下步骤：当流过所述电动机的电流低于预设阈值时，将所述第一霍尔传感器的所述磁性变化和所述第二霍尔传感器的所述磁性变化与所述预设模式比较。
所述方法可进一步包括以下步骤：以预定时间间隔感测所述磁性变化，以确定所述磁性变化是否匹配所述预设模式。
所述方法可进一步包括以下步骤：当确定所述电动机有故障时，警告所述EPB系统失灵。
所述方法可进一步包括以下步骤：基于所述第一霍尔传感器的所述磁性变化来确定所述第二霍尔传感器是否有故障，或者基于所述第二霍尔传感器的所述磁性变化来确定所述第一霍尔传感器是否有故障。
附图说明
结合附图，从以下实施方式的描述中，本发明的这些和/或其他方面将变得显而易见并且更容易理解，附图中：
图1是图示可用在本发明的一个实施方式中的制动器的剖视图；
图2是图示根据本发明的一个实施方式的电子驻车制动器(EPB)系统的控制框图；
图3是根据本发明的一个实施方式的EPB系统的内部电路图；
图4是图示包括在根据本发明的一个实施方式的EPB系统中的电动机的示意图；
图5是示出包括在根据本发明的一个实施方式的EPB系统中的霍尔传感器信号的曲线图；以及
图6是示出检测根据本发明的一个实施方式的EPB系统中的电动机操作的方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本发明的实施方式。提供以下实施方式是为了向本发明所属领域的普通技术人员充分传达本发明的精神。本发明不限于本文所示的实施方式，而是可以以其他形式实施。为了使本发明的描述清楚，未示出不相关的部件，并且为了清楚起见，夸大了部件的尺寸。
电子驻车制动器(EPB)系统根据操作方案被分为线缆牵引器型EPB系统和电动机卡钳型EPB系统，并且即使驾驶员未手动应用驻车制动器，当在山坡上停止车辆或启动车辆时车辆有可能被向后推时，EPB系统也会自动操作以使车辆保持在驻车状态或停止状态下。
为了方便起见，下面的描述是以电动机卡钳型EPB系统为例进行的。
图1是图示可用在本发明的一个实施方式中的制动器的剖视图。
参照图1，EPB系统包括：EPB致动器30，其用于通过操作设置在车轮上的盘式制动器10、20来生成制动力；以及电子控制单元(ECU)40，其用于控制EPB致动器30的操作。
盘式制动器10、20包括：托架10，其联接到车身并且设置有彼此间隔开预定距离的一对摩擦垫11；以及卡钳壳体20，在其一侧设置有圆筒部分20a并且在另一侧设置有指状部分20b，活塞21安装在该圆筒部分20a中以相对于托架10往复运动而将两个摩擦垫11压靠在盘D上，。
EPB致动器30包括：致动轴31，其可旋转地设置在卡钳壳体20的圆筒部分20a中；安装在活塞21内的按压套筒32，其用于在通过致动轴31的旋转来回移动的同时按压或释放活塞21；电动机33，其用于使致动轴31沿正向和反向旋转；以及包括多个齿轮34a和34b的减速齿轮组件34，其用于以较低的旋转速度将由电动机33的旋转轴33a生成的动力传递到致动轴31。
图2是图示根据本发明的一个实施方式的EPB系统100的控制框图，而图3是根据本发明的该实施方式的EPB系统的内部电路图。
参照图2，EPB系统100包括电子控制单元(ECU)40，其执行与电子驻车制动器的操作相关联的整体控制。
ECU 40具有输入侧，驻车开关50、电流检测器60和信号传感器单元65电连接到该输入侧。
ECU 40具有输出侧，电动机驱动器70和警告器100电连接到该输出侧。
ECU 40具有所述输出侧，计数器80和存储器90电连接到该输出侧。
当驻车开关50被驾驶员操作到接通位置时，驻车开关50将用于应用EPB系统的驻车应用信号传递到ECU 40，并且当驻车开关50被操纵到关闭位置时，驻车开关50将用于释放EPB系统的驻车释放信号发送到ECU 40。也就是说，根据驻车开关50的操纵，EPB系统变为应用状态或释放状态。
电流检测器60检测流过电动机33的电流。例如，电流检测器60可使用分流电阻器或霍尔传感器(参见图3)检测流过电动机的电动机电流。除分流电阻器或霍尔传感器之外，电流检测器60还可使用各种方法来实现，只要它能检测电动机电流即可。
信号传感器单元65基于位于电动机上的两个霍尔传感器H1和H2的脉冲信号(参见图4)获得用于确定电动机33是否执行正常操作的信号。
电动机驱动器70使电动机33沿正向或反向旋转。例如，电动机驱动器70可包括H桥电路，该H桥电路包括多个动力切换元件，以使电动机33沿正向和反向旋转。参照图3，电动机驱动器70可接通第一继电器Relay 1，同时关闭第二继电器Relay 2，以使电动机33沿一个方向旋转。相反，电动机驱动器70可关闭第一继电器Relay 1，同时接通第二继电器Relay2，以使电动机33沿相反方向旋转。
例如，当电动机驱动器70接通第一继电器Relay 1同时关闭第二继电器Relay 2以使电动机33顺时针(CW)旋转时，执行应用操作控制。相反，当电动机驱动器70关闭第一继电器Relay 1同时接通第二继电器Relay 2以使电动机33逆时针(CCW)旋转时，执行释放操作控制。
在通过电动机驱动器70使电动机33在一个方向上旋转的驻车应用操作期间，通过穿过减速齿轮组件34使一个方向上的旋转减速，从而以较大的力使致动轴31在所述一个方向上旋转。当致动轴31沿所述一个方向旋转时，按压套筒32沿轴向移动以按压活塞21，使得两个摩擦垫11按压盘D从而制动车轮。以与驻车操作相反的方式实施驻车释放操作。除了控制电动机33使得致动轴31进一步缩回以能够更换垫之外，以与驻车释放操作相同的方式实施垫更换操作。
计数器80针对每种操作模式(驻车应用操作、驻车释放操作和垫更换操作)计算电动机33的操作时间。
存储器90预先存储与操作模式(驻车应用操作、驻车释放操作和垫更换操作)对应的预设值。在每种操作模式下将预设值设定为不同的。
警告器100警告驾驶员EPB致动器30的异常操作。警告器100警告驾驶员EPB致动器30内的电动机33过载。警告器100使用安装在车辆中的适当位置的视觉部件(诸如警告灯)或者听觉部件(诸如蜂鸣器)来实现，并且被配置为根据ECU 40的控制信号来操作警告灯或蜂鸣器，以警告电动机33过载。警告器100的听觉部件可实施为扬声器，并且扬声器可使用设置在车辆内部的车辆音频系统的扬声器或使用安装在车辆中适当位置的单独扬声器来实现。
ECU 40通过在驻车应用模式下经由电动机驱动器70使EPB致动器30的电动机33在一个方向上旋转来执行驻车应用操作，以向盘式制动器10、20提供驻车制动力。
ECU 40通过在驻车释放模式下经由电动机驱动器70使EPB致动器30的电动机33在相反方向上旋转来执行驻车释放操作，以释放提供给盘式制动器10、20的驻车制动力。
特别地，当感测到的来自电动机33的电流超过预设电流值时，ECU 40确定电动机33的驻车应用操作完成，并且即使当执行驻车操作时，在未达到预设电流值的情况下继续旋转电动机33以进行驻车应用操作。
为了检测电动机33在电动机的驻车应用操作期间是否执行正常操作，根据本发明的EPB系统100包括两个霍尔传感器。将参考图4描述其细节。
参照图4，包括在根据本发明的EPB系统100中的电动机33是直流电动机，直流电动机包括具有三个线圈211至213的定子202、具有永磁体的转子201以及霍尔传感器203。霍尔传感器203包括两个磁场检测器221和222。
因此，EPB系统100中的ECU 40获得霍尔传感器203的输出并将该输出电传递到信号传感器单元65。
基于这样获得的信号，ECU 40可检查电动机33是否执行正常操作，并且将参考图5中所示的脉冲信号描述基于感测信号来检查正常操作的方法。
图5是示出包括在根据本发明的一个实施方式的EPB系统100中的霍尔传感器信号的曲线图。
在根据本发明的一个实施方式的EPB系统100中，以预定时间间隔获得由两个磁场检测器221和222中的每一个检测到的磁性。
参照图5，在t1[秒为单位]的时刻，可以看出，由第一磁场检测器221获得的信号H1检测到的磁性表示极性S，而由第二磁场检测器222获得的信号H2检测到的磁性表示极性N。
在a[秒为单位]时间间隔之后的t2[秒为单位]的时刻，可以看出，由第一磁场检测器221获得的信号H1检测到的磁性表示极性S，而由第二磁场检测器222获得的信号H2检测到的磁性表示极性S。
在a[秒为单位]时间间隔之后的t3[秒为单位]的时刻，可以看出，由第一磁场检测器221获得的信号H1检测到的磁性表示极性N，而由第二磁场检测器222获得的信号H2检测到的磁性表示极性S。
在a[秒为单位]时间间隔之后的t4[秒为单位]的时刻，可以看出，由第一磁场检测器221获得的信号H1检测到的磁性表示极性N，而由第二磁场检测器222获得的信号H2检测到的磁性表示极性N。
在这种情况下，ECU 40可将用于感测信号传感器单元65中的信号的时间间隔a[秒为单位]设定为随着第一磁场检测器221和第二磁场检测器222之间的间隔以及电动机33的大小而变化。
即使当第一磁场检测器221和第二磁场检测器222中的一个发生故障时，ECU 40也可使用第一磁场检测器221和第二磁场检测器222中的剩余一个的脉冲信号来快速识别故障。
例如，在电动机运行期间，当模式以时间间隔从极性N变为极性S或从极性S变为极性N时，ECU 40可确定电动机33断开连接。换句话说，响应于识别从极性N到极性S或从极性S到极性N的模式变化，ECU 40确定电动机正在旋转。
另外，根据本发明的EPB系统100可在中性状态而不是驻车应用状态或驻车释放状态下检测第一磁场检测器221和第二磁场检测器222的信号，从而具体地对故障类型进行分类并且诊断故障。
这样，两个霍尔传感器203的磁性变化与预设模式进行比较，并且当电动机没有表现出与为驻车应用操作设定的预设模式匹配的磁性变化时，ECU 40可确定电动机具有故障。
因此，即使在驻车期间电动机被驾驶员置于接通状态并且电流值未被电流检测器60获得时，根据本发明的EPB系统100也可基于通过霍尔传感器203的信号值来识别电动机的故障。
上面已经描述了根据本发明的EPB系统100及其控制方法。
在下文中，将描述操作根据本发明的EPB系统100的方法。
参照图6，当根据本发明的EPB系统100的驻车开关50进入接通状态时，检测电动机的故障的操作开始(操作S10)。
然而，即使当图6中所示的EPB系统100的驻车开关50未进入接通状态时，EPB系统100也可检测电动机的故障。
例如，当驾驶员应用加速器时，驻车制动器被自动释放，从而允许车辆开始行驶。
另外，即使当驱动命令没有传递到电动机3并且霍尔传感器203的极性改变时，EPB系统100也可检测电动机33的故障。
根据本发明的EPB系统100从电流检测器60和信号传感器单元65获得流过电动机33的电流和安装在电动机33中的霍尔传感器203的信号(操作S20)。
此时，当测量的电流量等于或大于用于驻车接合的目标电流量时，ECU 40确定实现驻车接合(操作S30中为是)(操作S80)。
然而，当测量的电流量小于用于驻车接合的目标电流量时(操作S30中为否)，有可能由于电动机33的故障而未感测到电流，因此ECU 40感测到由信号传感器单元65获得的霍尔传感器的磁性以检查电动机33是否有故障。
详细地，将参考图6中的操作S40至S90描述确定电动机33是否具有故障的方法。
当由安装在电动机33上的第一磁场检测器221获得的信号H1的磁性没有变化(操作S40中为否)，并且由第二磁场检测器222获得的信号H2的磁性没有变化(操作S90中为否)时，ECU 40确定电动机33具有内部故障(操作S70)。
当由安装在电动机33上的第一磁场检测器221获得的信号H1的磁性有变化(操作S40中为是)并且由第二磁场检测器222获得的信号H2的磁性有变化(操作S90中为是)时，ECU 40控制在预设的时间间隔a之后感测霍尔传感器的信号(操作S100)。
即使当由安装在电动机33上的第一磁场检测器221获得的信号H1的磁性有变化(操作S40中为是)并且由第二磁场检测器222获得的信号H2的磁性有变化(操作S90中为是)时，在第一磁场检测器221或第二磁场检测器222中存在故障的可能性，但是磁场检测器的故障被认为是不可能的，因此将省略其细节。
从以上可以明显看出，通过使用电动机内部的ECU立即检测电动机的内部故障，能稳定地执行车辆的驻车。
以上对本发明的描述是结合实施方式进行的。本领域普通技术人员应该理解，在不脱离本发明的技术精神或必要特征的情况下，可容易地进行其他具体修改，并且还应该理解，源于权利要求书及其等同物的定义和范围的所有改变或修改都落入本发明的范围内。
相关申请的交叉引用
本申请基于2017年8月8日在韩国知识产权局提交的第2017-0100283号韩国专利申请并要求该韩国专利申请的优先权，该韩国专利申请的公开内容通过引用并入本文。

Claims (10)

1.一种电子驻车制动器系统，该电子驻车制动器系统包括：
电动机；
第一霍尔传感器，所述第一霍尔传感器被配置为感测流过所述电动机的电流；
第二霍尔传感器，所述第二霍尔传感器被配置为感测流过所述电动机的电流；以及
控制器，所述控制器被配置为：在所述电动机的应用操作期间，当所述第一霍尔传感器的磁性变化和所述第二霍尔传感器的磁性变化不匹配预设模式时，确定所述电动机有故障。
2.根据权利要求1所述的电子驻车制动器系统，其中，所述控制器被配置为：
当流过所述电动机的电流低于预设阈值时，确定所述电动机是否有故障；以及
当流过所述电动机的电流等于或大于所述预设阈值时，确定驻车制动器被接合。
3.根据权利要求1所述的电子驻车制动器系统，其中，所述控制器以预定时间间隔感测所述磁性变化，以确定所述磁性变化是否匹配所述预设模式。
4.根据权利要求1所述的电子驻车制动器系统，其中，当确定所述电动机有故障时，所述控制器警告所述电子驻车制动器系统失灵。
5.根据权利要求3所述的电子驻车制动器系统，其中，所述控制器基于所述第一霍尔传感器的所述磁性变化来确定所述第二霍尔传感器是否有故障，或者基于所述第二霍尔传感器的所述磁性变化来确定所述第一霍尔传感器是否有故障。
6.一种控制电子驻车制动器系统的方法，所述电子驻车制动器系统包括电动机和用于感测流过所述电动机的电流的至少两个霍尔传感器，该方法包括以下步骤：
在所述电动机的应用操作期间，将第一霍尔传感器的磁性变化和第二霍尔传感器的磁性变化与预设模式比较；以及
当所述第一霍尔传感器的所述磁性变化和所述第二霍尔传感器的所述磁性变化不匹配所述预设模式时，确定所述电动机有故障。
7.根据权利要求6所述的方法，所述方法进一步包括以下步骤：当流过所述电动机的电流低于预设阈值时，将所述第一霍尔传感器的所述磁性变化和所述第二霍尔传感器的所述磁性变化与所述预设模式比较。
8.根据权利要求6所述的方法，所述方法进一步包括以下步骤：以预定时间间隔感测所述磁性变化，以确定所述磁性变化是否匹配所述预设模式。
9.根据权利要求6所述的方法，所述方法进一步包括以下步骤：当确定所述电动机有故障时，警告所述电子驻车制动器系统失灵。
10.根据权利要求8所述的方法，所述方法进一步包括以下步骤：基于所述第一霍尔传感器的所述磁性变化来确定所述第二霍尔传感器是否有故障，或者基于所述第二霍尔传感器的所述磁性变化来确定所述第一霍尔传感器是否有故障。
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