CN111731254B - 一种用于电机驱动驻车制动机构的控制装置和控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于电机驱动驻车制动机构的控制装置，该装置一端与既有整车控制器VCU相连，另一端与既有汽车制动器相连，控制装置包括控制模块、驱动模块和执行模块，控制模块、驱动模块和执行模块依次相连，驱动模块的输入端与整车控制器VCU相连，执行模块的输出端与汽车制动器相连。本发明还涉及一种用于上述装置的控制方法，该方法内嵌在上述装置中。与现有技术相比，本发明具有响应速度快、实时性好、驱动能力强、易于双向控制、成本低、可靠性高、安全性高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及汽车驻车制动技术领域，尤其是涉及一种用于电机驱动驻车制动机构的控制装置和控制方法。
背景技术
随着消费者对汽车乘坐安全性要求的提高，汽车驻车制动性能的提升日益受到重视，在以电机驱动驻车制动机构的控制技术中，用于实现电机运转的H桥驱动电路和控制方法是其中的重要技术之一。H桥驱动电路和控制方法是一种特殊的、要求比较高的电机驱动应用，可以实现通过对电机转角和转向的控制驱动驻车棘爪锁入或抬离减速器的棘轮，最终实现驻车功能。
目前，汽车实现驻车制动机构驱动功能的处理方法有：一种方法是机械解决方案，通过液压装置或手动拉锁实现制动。这种驱动机构复杂，零部件数量多，集成设计度低，对汽车动力系统电气化发展产生了制约；另一方法是电子解决方案，通过电机驱动棘爪实现制动，例如中国专利CN202439679U中公开了一种电子驻车制动控制系统，该系统取代传统的手柄和机械传动部件，不仅提高了驾驶与操作的方便性，而且为车厢内留出了更多的空间，同时若行车制动系统失效后，仍可发挥其紧急制动功能，但该系统的实时性和响应速度较慢。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种响应速度快，实时性好的用于电机驱动驻车制动机构的控制装置和控制方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种用于电机驱动驻车制动机构的控制装置，该装置一端与既有整车控制器VCU相连，另一端与既有汽车制动器相连，所述的控制装置包括控制模块、驱动模块和执行模块；所述的控制模块、驱动模块和执行模块依次相连；所述的驱动模块的输入端与整车控制器VCU相连；所述的执行模块的输出端与汽车制动器相连。
优选地，所述的控制模块为车载MCU。
优选地，所述的驱动模块包括驱动芯片、驱动电路和供电单元；所述的驱动芯片与驱动电路相连；所述的驱动芯片的输入端与控制模块相连；所述的驱动芯片和驱动电路分别与供电单元；
所述的执行模块为驱动电机，该电机与控制模块相连，驱动电机的输出端与制动器相连。
更加优选地，所述的驱动芯片为车规级驱动芯片，驱动电路为H-bridge驱动电路。
更加优选地，所述的驱动电机为直流无刷电机或直流步进电机。
更加优选地，所述的供电单元包括车载电源、备用电源、第一电控开关和第二电控开关；所述车载电源通过第一电控开关分别与驱动芯片和驱动电路相连；所述的备用电源通过第二电控开关分别与驱动芯片和驱动电路相连。
更加优选地，所述的备用电源为超级电容；所述的超级电容的一端分别与驱动芯片和驱动电路相连，另一端接地。
一种用于上述控制装置的控制方法，包括：
步骤1：控制模块判断是否收到整车控制器VCU发送的驻车制动命令，若是，则执行步骤2，否则，重复执行步骤1；
步骤2：控制模块判断接收到的驻车制动指令是否有效，若是，则执行步骤3，否则，返回步骤1；
步骤3：获得当前车辆工况信息，然后执行步骤4；
步骤4：根据车辆工况信息，判断车载电源供电是否正常，若是，则执行步骤6，否则，执行步骤5；
步骤5：关闭车载电源供电路径上的第一电控开关，开启备用电源供电路径上的第二电控开关，启用备用电源供电，然后执行步骤6；
步骤6：根据车辆工况信息，判断是否发生硬件故障，若是，则结束控制，否则，执行步骤7；
步骤7：控制模块和驱动芯片给驱动电路发送信号，然后执行步骤8；
步骤8：判断汽车是否成功完成驻车制动，若是，则结束控制，否则，返回步骤7。
优选地，所述的步骤3中车辆工况信息包括系统供电状态信息、ParkPwal硬件状态信息、行车速度信息、驱动电机轴角位置信息和驱动电路电流数据信息。
优选地，所述的步骤7具体为：控制模块和驱动芯片输出脉冲宽度调制PWM信号给驱动电路。
一种用于上述控制装置的控制方法，包括：
步骤1：控制模块判断是否收到整车控制器VCU发送的驻车制动命令，若是，则执行步骤2，否则，重复执行步骤1；
步骤2：控制模块判断接收到的驻车制动指令是否有效，若是，则执行步骤3，否则，返回步骤1；
步骤3：获得当前车辆工况信息，然后执行步骤4；
步骤4：根据车辆工况信息，判断车载电源供电是否正常，若是，则执行步骤6，否则，执行步骤5；
步骤5：关闭车载电源供电路径上的第一电控开关，开启备用电源供电路径上的第二电控开关，启用备用电源供电，然后执行步骤6；
步骤6：根据车辆工况信息，判断是否发生硬件故障，若是，则结束控制，否则，执行步骤7；
步骤7：控制模块和驱动芯片给驱动电路发送信号，然后执行步骤8；
步骤8：判断汽车是否成功完成驻车制动，若是，则结束控制，否则，返回步骤7。
优选地，所述的步骤3中车辆工况信息包括系统供电状态信息、ParkPwal硬件状态信息、行车速度信息、驱动电机轴角位置信息和驱动电路电流数据信息。
优选地，所述的步骤7具体为：控制模块和驱动芯片输出脉冲宽度调制PWM信号给驱动电路。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
一、响应速度快，实时性好：本发明中的控制装置的控制模块采用车载MCU，该MCU采用高速处理器，对车辆工况信息的采集、运算和控制均可以在短时间内完成，因此实时性高，处理速度快。
二、驱动能力强，易于双向控制：本发明中的控制装置采用车规级驱动芯片以及H-bridge驱动电路对电机驱动，驱动能力强，易于双向控制，因此适用范围交广，可以驱动多种直流电机。
三、成本低，可靠性高：本发明中的控制装置采用较为成熟的器件，例如车规级驱动芯片、超级电容等，装置的成本较低，同时可靠性较高。
四、安全性高：本发明中的控制装置提供了备用电源，同时控制方法也会判断车载电源是否正常供电，从而确定备用电源的开闭，由于设置了备用电源，大大提高了汽车的安全性。
附图说明
图1为本发明中控制装置的结构示意图；
图2为本发明中控制方法的流程示意图。
图中标号所示：
1、控制模块，2、驱动模块，3、执行模块，4、整车控制器VCU，5、制动器，201、驱动芯片，202、驱动电路，203、供电单元，2031、车载电源，2032、备用电源，2033、第一电控开关，2034、第二电控开关。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
一种用于电机驱动驻车制动机构的控制装置，其结构如图1所示，控制装置的一端与整车控制器VCU4相连，另一端与汽车制动器5相连，控制装置包括：
控制模块1，用于对驱动模块2和执行模块3进行控制；
驱动模块2，用于产生对执行模块3进行驱动的驱动信号，以及对执行模块3进行供电；
执行模块3，与汽车制动器5相连，用于执行驻车制动命令。
下面对各模块进行详细描述：
一、控制模块1
本实施例中的控制模块1选用车载MCU，该MCU与整车控制器VCU4相连，用于接收整车控制器VCU4发送的驻车制动命令。
二、驱动模块2
包括驱动芯片201、驱动电路202和供电单元203，驱动芯片201与驱动电路202相连。驱动芯片201的输入端与控制模块1相连。
本实施例中的驱动芯片201为车规级驱动芯片，驱动电路202选用H-bridge驱动电路。
本实施例中的驱动电机为直流无刷电机或直流步进电机。
供电单元203包括车载电源2031、备用电源2032、第一电控开关2033和第二电控开关2034，车载电源2031通过第一电控开关2033分别与驱动芯片201和驱动电路202相连，备用电源2032通过第二电控开关2034分别与驱动芯片201和驱动电路202相连。
本实施例中的备用电源2032为超级电容，该电容的一端分别与驱动芯片201和驱动电路202相连，另一端接地。
三、执行模块3
本实施例中的执行模块3包括驱动电机及其外围部件，驱动电机与控制模块1相连，用于采集驱动电机的轴角位置数据。驱动电机的输出端与制动器5相连，用于执行驻车制动命令。
本实施例还涉及一种用于上述控制装置的控制方法，其流程如图2所示，包括：
步骤1：控制模块判断是否收到整车控制器VCU发送的驻车制动命令，若是，则执行步骤2，否则，重复执行步骤1；
步骤2：控制模块判断接收到的驻车制动指令是否有效，若是，则执行步骤3，否则，返回步骤1；
步骤3：获得当前车辆工况信息，包括系统供电状态信息、ParkPwal硬件状态信息、行车速度信息、驱动电机轴角位置信息和驱动电路电流数据信息，然后执行步骤4；
步骤4：根据车辆工况信息，判断车载电源供电是否正常，若是，则执行步骤6，否则，执行步骤5；
步骤5：关闭车载电源供电路径上的第一电控开关，开启备用电源供电路径上的第二电控开关，启用备用电源供电，然后执行步骤6；
步骤6：根据车辆工况信息，判断是否发生硬件故障，若是，则结束控制，否则，执行步骤7；
步骤7：控制模块和驱动芯片采用闭环控制算法计算脉冲宽度调制PWM信号，并发送给驱动电路，然后执行步骤8；
步骤8：判断汽车是否成功完成驻车制动，若是，则结束控制，否则，返回步骤7。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种用于电机驱动驻车制动机构的控制方法，其特征在于，包括：
步骤1：控制模块判断是否收到整车控制器VCU发送的驻车制动命令，若是，则执行步骤2，否则，重复执行步骤1；
步骤2：控制模块判断接收到的驻车制动指令是否有效，若是，则执行步骤3，否则，返回步骤1；
步骤3：获得当前车辆工况信息，然后执行步骤4；
步骤4：根据车辆工况信息，判断车载电源供电是否正常，若是，则执行步骤6，否则，执行步骤5；
步骤5：关闭车载电源供电路径上的第一电控开关，开启备用电源供电路径上的第二电控开关，启用备用电源供电，然后执行步骤6；
步骤6：根据车辆工况信息，判断是否发生硬件故障，若是，则结束控制，否则，执行步骤7；
步骤7：控制模块和驱动芯片给驱动电路发送信号，然后执行步骤8；
步骤8：判断汽车是否成功完成驻车制动，若是，则结束控制，否则，返回步骤7。
2.根据权利要求1所述的一种用于电机驱动驻车制动机构的控制方法，其特征在于，所述的电机驱动驻车制动机构的一端与既有整车控制器VCU(4)相连，另一端与既有汽车制动器(5)相连，所述的电机驱动驻车制动机构包括控制模块(1)、驱动模块(2)和执行模块(3)；所述的控制模块(1)、驱动模块(2)和执行模块(3)依次相连；所述的驱动模块(2)的输入端与整车控制器VCU(4)相连；所述的执行模块(3)的输出端与汽车制动器(5)相连。
3.根据权利要求2所述的一种用于电机驱动驻车制动机构的控制方法，其特征在于，所述的控制模块(1)为车载MCU。
4.根据权利要求2所述的一种用于电机驱动驻车制动机构的控制方法，其特征在于，所述的驱动模块(2)包括驱动芯片(201)、驱动电路(202)和供电单元(203)；所述的驱动芯片(201)与驱动电路(202)相连；所述的驱动芯片(201)的输入端与控制模块(1)相连；所述的驱动芯片(201)和驱动电路(202)分别与供电单元(203)相连；
所述的执行模块(3)为驱动电机，该电机与控制模块(1)相连，驱动电机的输出端与制动器(5)相连。
5.根据权利要求4所述的一种用于电机驱动驻车制动机构的控制方法，其特征在于，所述的驱动芯片(201)为车规级驱动芯片，驱动电路(202)为H-bridge驱动电路。
6.根据权利要求4所述的一种用于电机驱动驻车制动机构的控制方法，其特征在于，所述的驱动电机为直流无刷电机或直流步进电机。
7.根据权利要求4所述的一种用于电机驱动驻车制动机构的控制方法，其特征在于，所述的供电单元(203)包括车载电源(2031)、备用电源(2032)、第一电控开关(2033)和第二电控开关(2034)；所述车载电源(2031)通过第一电控开关(2033)分别与驱动芯片(201)和驱动电路(202)相连；所述的备用电源(2032)通过第二电控开关(2034)分别与驱动芯片(201)和驱动电路(202)相连。
8.根据权利要求7所述的一种用于电机驱动驻车制动机构的控制方法，其特征在于，所述的备用电源(2032)为超级电容；所述的超级电容的一端分别与驱动芯片(201)和驱动电路(202)相连，另一端接地。
9.根据权利要求1所述的一种用于电机驱动驻车制动机构的控制方法，其特征在于，所述的步骤3中车辆工况信息包括系统供电状态信息、ParkPwal硬件状态信息、行车速度信息、驱动电机轴角位置信息和驱动电路电流数据信息。
10.根据权利要求1所述的一种用于电机驱动驻车制动机构的控制方法，其特征在于，所述的步骤7具体为：控制模块和驱动芯片输出脉冲宽度调制PWM信号给驱动电路。
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