CN110834608B - 用于车辆的制动装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆的制动装置和方法，该装置可包括：踏板行程感测单元，被配置为感测制动踏板的踏板行程，并输出踏板行程信号；以及控制单元，被配置为基于从踏板行程感测单元输入的踏板行程信号控制用于制动车辆的制动致动器，并基于预设为确定制动踏板是否踩踏的参考电压信号和从踏板行程信号转换的电压信号来输出斜坡信号，在斜坡信号中反映了关于是否已经执行车辆的制动动作的信息。

Description

用于车辆的制动装置和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年8月16日提交的韩国申请号10-2018-0095215的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及用于车辆的制动装置和方法，更具体地，涉及能够控制车辆的制动致动器和制动灯的用于车辆的制动装置和方法。
背景技术
近来，电动助力制动系统已经扩展到实现用于提高燃料效率的无真空制动系统(vacuum-free brake system)，以及实现电动车辆的再生制动协作控制和诸如自主紧急制动系统(AEB)的主动制动致动器。
通常，电动助力制动系统保持现有真空助力制动系统的大部分制动机构，但是与真空助力制动系统的增压机构的不同之处在于电动助力制动系统通过使用电能(即电机)的电动助力的力来增强制动液压(braking hydraulic pressure)，而不是像真空助力制动系统那样通过气动压力和真空压力之间的压力差来提高制动液压。
与电动助力制动系统的制动机构分开，当驾驶员踩踏车辆的制动踏板时，向车辆施加接通制动灯(例如尾灯)以将车辆的制动动作向外部通知的功能。对于该功能，当驾驶员踩下/关闭(step on/off)制动踏板时，其接触打开/关闭的BLS(Brake Light Switch，制动灯开关)被施加到制动系统。
近来，诸如EV(电动车辆)、PHEV(插电式混合动力电动车辆)和HEV(混合动力电动车辆)的电动车辆已经变得普遍，并且已经开发出再生制动系统。因此，诸如iMEB或VEB的电动助力制动系统在现有CBS(传统制动系统)中的应用已经增加。为了遵循这种趋势，需要更换和合并用于检测制动踏板的踏板行程的踏板行程传感器(pedal stroke sensor)和安装在制动踏板上的BLS。也就是说，由于现有BLS被实现为机械开关，因此BLS可能产生操作噪声。此外，由于踏板行程传感器和BLS被配置为单独的模块，所以双重应用线束和PCB(印刷电路板)，从而增加了制造成本。
在2008年1月24日公布的韩国专利申请公开No.10-2008-0008900中公开了本发明的相关技术。
发明内容
本发明的实施方式涉及用于车辆的制动装置和方法，其可以解决由于踏板行程传感器和BLS作为单独的模块安装的配置引起的诸如操作噪声的发生和制造成本的增加的问题。
在一个实施方式中，用于车辆的制动装置可包括：踏板行程感测单元，被配置为感测制动踏板的踏板行程，并输出踏板行程信号；以及控制单元，被配置为基于从踏板行程感测单元输入的踏板行程信号控制用于制动车辆的制动致动器，并基于预设为确定制动踏板是否踩踏的参考电压信号和从踏板行程信号转换的电压信号来输出斜坡信号，在斜坡信号中反映了关于是否已经执行车辆的制动动作的信息。
踏板行程感测单元可以输出踏板行程信号作出为PWM(脉冲宽度调制)信号。
控制单元可以包括：积分电路，被配置为通过对作为PWM信号输出的踏板行程信号进行积分来生成转换的电压信号；以及比较电路，被配置为比较转换的电压信号和参考电压信号，并输出斜坡信号。
考虑到在未踩踏制动踏板的状态下从踏板行程感测单元输出的踏板行程信号和在制动踏板踩到最大的状态下从踏板行程感测单元输出的踏板行程信号可以预设参考电压信号。
控制单元可以通过比较电路比较参考电压信号和转换的电压信号，并根据转换的电压信号改变斜坡信号并输出改变的斜坡信号。
制动装置还可包括制动灯，被配置为通过控制从控制单元输出的斜坡信号来接通/断开。
在另一实施方式中，用于车辆的制动方法可包括以下步骤：由踏板行程感测单元通过感测制动踏板的踏板行程来输出踏板行程信号；由控制单元基于从踏板行程感测单元输入的踏板行程信号来控制用于制动车辆的制动致动器；以及由控制单元基于预设为确定所述制动踏板是否踩踏的参考电压信号和从所述踏板行程信号转换的电压信号来输出斜坡信号，在斜坡信号中反映了关于是否已经执行所述车辆的制动动作的信息。
根据本发明的实施方式，可以通过其中基于来自踏板行程传感器的输出信号一起实现车辆的制动和制动灯的接通/断开的配置、以电路方式实现传统BLS的功能，这使得不仅可以消除作为机械开关实现的BLS的操作噪声，而且还可以降低车辆的制造成本。
附图说明
图1是示出根据本发明的实施方式的用于车辆的制动装置的框图。
图2是示出根据本发明的实施方式的用于车辆的制动装置中的控制单元的详细电路配置的电路图。
图3是用于描述根据本发明的实施方式的用于车辆的制动方法的流程图。
具体实施方式
以下，将参照附图详细描述根据本发明的实施方式的用于车辆的制动装置和方法。应当注意，附图不是精确的比例，并且为了描述方便和清楚起见，可能夸大线的粗细或部件的尺寸。此外，本文使用的术语是通过考虑本发明的功能来定义的，并且可以根据用户或操作者的习惯或意图来改变。因此，术语的定义应根据本文所述的总体公开内容进行。
图1是示出根据本发明的实施方式的用于车辆的制动装置的框图，以及图2是表示根据本发明的实施方式的用于车辆的制动装置中的控制单元的详细电路配置的电路图。
参考图1，根据本发明的实施方式的用于车辆的制动装置可包括踏板行程感测单元10、控制单元20、制动致动器30和制动灯40。
踏板行程感测单元10可以感测当驾驶员踩踏制动踏板时形成的制动踏板的踏板行程，并将踏板行程信号输出到将在下面描述的控制单元20。踏板行程感测单元10可以被实现为基于零点来感测踏板臂(pedal arm)的摆动角度的踏板行程传感器，并且基于感测结果将踏板行程信号输出为PWM(脉冲宽度调制)信号。
例如，当制动踏板未被踩踏时(图2的输入1)，可以实现为踏板行程传感器的踏板行程感测单元10可以输出踏板行程信号作为具有最大占空比75％的PWM信号。当驾驶员逐渐踩踏制动踏板时，踏板行程信号的占空比可以减小(图2的输入2)。当制动踏板踩到最大(全行程)时，例如，踏板行程感测单元10可以输出踏板行程信号作为具有25％的最小占空比的PWM信号(图2的输入3)。可以考虑根据是否踩下制动踏板，以不同比例输出的踏板行程信号决定参考电压信号，参考电压信号将在下文中描述。
制动致动器30可以实施为电动助力(电动机)并且由控制单元20控制。制动致动器30可以移动主缸的活塞以形成制动液压，从而制动车辆。当由主缸形成的制动液压传递到安装在车轮上的轮缸时，可以通过诸如制动钳(brake caliper)的制动装置执行摩擦制动。
如将在下面描述的，制动灯40可以执行将车辆的制动动作向外部通知的功能，而制动灯40的接通/断开由控制单元20输出的斜坡信号(ramp signal)控制。制动灯40可以实施为用于帮助跟随车辆的驾驶员识别本车辆的制动动作的制动灯。
控制单元20可基于从踏板行程感测单元10输入的踏板行程信号来控制用于制动车辆的制动致动器30，并且基于预设为确定所述制动踏板是否踩踏的参考电压信号和从所述踏板行程信号转换的电压信号来输出斜坡信号，在斜坡信号中反映了关于是否已经执行车辆的制动动作的信息。控制单元20可以实现为用于控制车辆的制动动作的ECU(电子控制单元)。
也就是说，根据本实施方式的制动装置可以采用这样的配置，其中去除了实现为机械开关的传统BLS，并且通过踏板行程信号一起控制制动制动器30和制动灯40。在下文中，将基于控制单元20的电路配置详细描述根据本实施方式的制动装置的构造(其基于踏板行程信号控制制动灯40)以输出斜坡信号。
如图2所示，控制单元20可以包括积分电路21和比较电路23。积分电路21可以通过对作为PWM信号输出的踏板行程信号Input进行积分来产生转换的电压信号Output，并且比较电路23可以比较转换的电压信号与参考电压信号V1并且输出斜坡信号。
具体地，控制单元20可以通过积分电路21对作为PWM信号输出的踏板行程信号进行积分来产生转换的电压信号。踏板行程信号可以通过积分电路21线性平滑，并且转换成具有锯齿波的转换的电压信号。通过积分电路21产生的具有锯齿波的转换的电压信号可以作为预备步骤，用于通过比较电路23在转换电压信号和参考电压信号之间进行比较，这将在下面描述。图2示出了转换的电压信号输出1、2和3，它们分别根据踏板行程信号输入1、2和3的占空比而产生。
如图2所示，积分电路21可以被配置为其中分别包括运算放大器、电阻器和电容器的多个积分器级联连接的电路，并且，可以基于设计者的意图和实验结果以各种方式设计各个积分器中包括的电阻器的电阻值和包括在各个积分器中的电容器的电容。
在踏板行程信号被转换为转换的电压信号之后，控制单元20可以通过比较电路23比较转换的电压信号和参考电压信号，并输出其中反映了关于是否已经执行车辆的制动动作的信息斜坡信号。
考虑到在未踩踏制动踏板的状态下从踏板行程感测单元10输出的踏板行程信号和在制动踏板踩到最大的状态下从踏板行程感测单元10输出的踏板行程信号，可以在控制单元20中预设参考电压信号。
具体地，例如，当制动踏板未被踩踏时，踏板行程感测单元10可以输出踏板行程信号作为具有最大占空比75％的PWM信号。当驾驶员逐渐踩踏制动踏板时，可以减小踏板行程信号的占空比。当制动踏板踩到最大值(全行程)时，踏板行程感测单元10可以输出踏板行程信号作为最小占空比为25％的PWM信号。因此，具有对应于踏板存储信号的最小占空比(例如25％)和最大占空比(例如75％)之间的特定占空比(例如73％)的电压的信号可以被设置为参考电压信号。例如，当具有73％特定占空比的踏板行程信号通过上述积分电路21时，可以将产生的具有锯齿波的转换的电压信号的最大电压值和最小电压值的平均电压值的电压信号可以设置为参考电压信号。
因此，控制单元20可以通过比较电路23比较转换的电压信号和参考电压信号，并输出斜坡信号。当转换的电压信号的幅度在整个时间段内超过参考电压信号的幅度时，控制单元20可以确定驾驶员没有踩踏制动踏板，并输出具有低电平电压的斜坡信号。当转换的电压信号的幅度小于整个时间段中的参考电压信号的幅度或者转换的电压信号和参考电压信号彼此重叠时，控制单元20可以确定驾驶员踩踏制动踏板，并输出具有高电平电压的斜坡信号。也就是说，控制单元20可以通过比较电路23比较参考电压信号和转换的电压信号，并根据转换的电压信号改变斜坡信号并输出改变的斜坡信号。图2示出了输出具有低电平电压的斜坡信号的情况，因为转换的电压信号的幅度大于整个时间段内参考电压信号的幅度，并且示出了输出具有高电平电压的斜坡信号的情况，因为转换的电压信号的幅度小于整个时间段内参考电压信号的幅度。
考虑到如上所述的25％的最小占空比和75％的最大占空比可以根据安装公差(例如每个车辆中踏板行程传感器的安装位置)而不同地设置，安装步骤中的参考电压信号可以被配置为调整参数(tuning parameter)。如图2所示，比较电路23可以包括用于分压的多个电阻器和比较器，并且每个电阻器的电阻值可以设置为适当的值，以通过分压产生参考电压信号。
根据上述配置，当从控制单元20输出具有低电平电压的斜坡信号时，制动灯40可以不接通，并且当输出具有高电平电压的斜坡信号时，可以打开制动灯40以通知跟随车辆本车辆的制动动作。
以上描述集中于控制单元20基于从踏板行程感测单元10接收的踏板行程产生斜坡信号并控制制动灯40的接通/断开的配置。此外，即使在没有踏板行程信号的情况下执行诸如AEB(自主紧急制动)的自主制动而不是由踩踏制动踏板的驾驶员执行的制动操作时，控制单元20可以根据其逻辑输出斜坡信号，并控制制动灯40的接通。
图3是用于描述根据本发明的实施方式的用于车辆的制动方法的流程图。
参考图3，根据本发明的实施方式的用于车辆的制动方法可以从步骤S10开始，其中踏板行程感测单元10感测制动踏板的踏板行程并输出踏板行程信号。在步骤S10中，踏板行程感测单元10可以输出踏板行程信号作为PWM信号。
然后，在步骤S20中，控制单元20可以基于从踏板行程感测单元10输入的踏板行程信号来控制制动致动器30以制动车辆。也就是说，控制单元20可以基于踏板行程信号计算所需制动力，并且驱动制动致动器30以移动主缸的活塞，从而根据所需制动力形成制动液压。由主缸形成的制动液压可以传递到安装在车轮上的轮缸，使得可以通过诸如制动钳的制动装置执行摩擦制动。
独立于步骤S20，在步骤S30中，控制单元20可以基于预设为确定制动踏板是否踩踏的参考电压信号和从踏板行程信号转换的电压信号，输出反映了关于是否已经执行车辆的制动动作的信息的斜坡信号。
在步骤S30中，控制单元20可以通过对作为PWM信号输出的踏板行程信号进行积分来生成转换的电压信号，并且比较转换的电压信号和基准电压信号并输出斜坡信号。如上所述，考虑到在未踩踏制动踏板的状态下从踏板行程感测单元10输出的踏板行程信号和在制动踏板踩到最大的状态下从踏板行程感测单元10输出的踏板行程信号，可以在控制单元20中预设参考电压信号。因此，控制单元20可以比较参考电压信号和转换的电压信号，并根据转换的电压信号改变斜坡信号并输出改变的斜坡信号。
当从控制单元20输出具有低电平电压的斜坡信号时，可以不接通制动灯40，并且当输出具有高电平电压的斜坡信号时，可以打开制动灯40以通知跟随车辆本车辆的制动动作。
根据本发明的实施方式，可以通过其中基于来自踏板行程传感器的输出信号一起实现车辆的制动和制动灯的接通/断开的配置、以电路方式实现传统BLS的功能，这使得不仅可以消除作为机械开关实现的BLS的操作噪声，而且还可以降低车辆的制造成本。
尽管出于说明性目的公开了本发明的优选实施方式，但是本领域技术人员将理解，在不脱离所附权利要求限定的本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种修改、添加和替换。

Claims (11)

1.一种用于车辆的制动装置，包括：
踏板行程感测单元，被配置为感测制动踏板的踏板行程，并且输出踏板行程信号；以及
控制单元，被配置为：
基于从所述踏板行程感测单元输入的所述踏板行程信号来计算制动力，
根据计算出的制动力驱动所述车辆的制动致动器，
基于从所述踏板行程感测单元输入的所述踏板行程信号产生转换的电压信号，
基于所述转换的电压信号与参考电压信号的比较来确定所述制动踏板被踩下，以及
基于所述制动踏板被踩下的确定，向所述车辆的制动灯输出斜坡信号，以使所述制动灯接通，其中，所述制动灯被配置为指示所述车辆的制动动作，
其中，所述控制单元被配置为使用从所述踏板行程感测单元输出的所述踏板行程信号来计算驱动所述制动致动器所根据的制动力并输出用于打开所述制动灯的所述斜坡信号。
2.根据权利要求1所述的制动装置，其中，所述踏板行程感测单元输出所述踏板行程信号作为脉冲宽度调制信号。
3.根据权利要求2所述的制动装置，其中，所述控制单元包括：
积分电路，被配置为通过对作为所述脉冲宽度调制信号输出的所述踏板行程信号进行积分来生成所述转换的电压信号；以及
比较电路，被配置为比较所述转换的电压信号和所述参考电压信号并且输出所述斜坡信号。
4.根据权利要求3所述的制动装置，其中，考虑到在未踩踏所述制动踏板的状态下从所述踏板行程感测单元输出的踏板行程信号和在所述制动踏板踩到最大的状态下从所述踏板行程感测单元输出的踏板行程信号，来预设所述参考电压信号。
5.根据权利要求4所述的制动装置，其中，所述控制单元通过所述比较电路来比较所述参考电压信号和所述转换的电压信号，并且根据所述转换的电压信号改变所述斜坡信号，并且输出所改变的斜坡信号。
6.根据权利要求1所述的制动装置，还包括制动灯，所述制动灯被配置为通过控制从所述控制单元输出的所述斜坡信号而被接通/断开。
7.一种用于车辆的制动方法，包括以下步骤：
由踏板行程感测单元通过感测制动踏板的踏板行程来输出踏板行程信号；
由控制单元基于从所述踏板行程感测单元输入的所述踏板行程信号来计算制动力；
由所述控制单元根据计算出的制动力驱动所述车辆的制动致动器；
由所述控制单元基于从所述踏板行程感测单元输入的所述踏板行程信号产生转换的电压信号，
由所述控制单元基于所述转换的参考电压信号与参考信号的比较来确定所述制动踏板被踩下，以及
由所述控制单元基于所述制动踏板被踩下的确定，向所述车辆的制动灯输出斜坡信号，以使所述制动灯接通，其中，所述制动灯被配置为指示所述车辆的制动动作，
其中，所述控制单元使用从所述踏板行程感测单元输出的所述踏板行程信号来计算驱动所述制动致动器所根据的制动力并输出用于打开所述制动灯的所述斜坡信号。
8.根据权利要求7所述的制动方法，其中，在所述踏板行程信号的输出中，所述踏板行程感测单元输出所述踏板行程信号作为脉冲宽度调制信号。
9.根据权利要求8所述的制动方法，其中，在所述斜坡信号的输出中，所述控制单元通过对作为所述脉冲宽度调制信号输出的所述踏板行程信号进行积分来生成所述转换的电压信号，并且比较所述转换的电压信号和所述参考电压信号并输出所述斜坡信号。
10.根据权利要求9所述的制动方法，其中，考虑到在未踩踏所述制动踏板的状态下从所述踏板行程感测单元输出的所述踏板行程信号和在所述制动踏板踩到最大的状态下从所述踏板行程感测单元输出的所述踏板行程信号，来预设所述参考电压信号。
11.根据权利要求10所述的制动方法，其中，在所述斜坡信号的输出中，所述控制单元比较所述参考电压信号和所述转换的电压信号，并且根据所述转换的电压信号改变所述斜坡信号，并且输出所改变的斜坡信号。
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