CN112406842A - 一种模块化的冗余控制电子驻车制动系统和制动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种模块化的冗余控制电子驻车制动系统和制动方法，提供了备份驻车制动系统，通过两路控制线路分别控制左右执行器，实现了左右驻车系统的独立控制；当其中一路失效时有另一控制线路来控制车辆驻车，实现了对车辆驻车的冗余控制，进一步确保车辆的驻车安全。本发明将MCU、H桥、执行电机集成为一个模块，使执行机构模块化，提高了通用性和可移植性；在整车的电子电气架构中，EPB主控制软件可任意集成于某两个控制器中，不受控制器硬件限制。本发明将卡钳控制单元集成在电机上，防止直接对MGU通电导致恶意解锁驻车，具有防盗功能和更高的安全性，相比现有执行机构MGU取消了车辆防盗锁机构，降低了成本。

Description

一种模块化的冗余控制电子驻车制动系统和制动方法
技术领域
本发明属于汽车制动技术领域，具体涉及一种模块化的冗余控制电子驻车制动系统和制动方法。
背景技术
目前在乘用车上，EPB(Electrical Park Brake，电子驻车制动系统)的执行器一般使用电子卡钳式(MGU，Motor Gear Unit，电机齿轮机构集成卡钳)驻车执行机构，电子驻车控制软件包括EPB主控制软件、PBC(Park Brake Control驻车制动控制软件)，和硬件(MCU、H桥等)全部集成ESP(Electronic Stability Program，电子稳定系统)的ECU(Electronic Control Unit电子控制单元)中，在ESP的ECU控制回路失效的情况下，若无其它系统冗余控制驻车制动，会造成驻车溜坡等风险。
在汽车电动化、智能化、网联化的发展趋势下，汽车功能安全是未来汽车发展的关键问题之一，随着自动驾驶发展，对车辆电气系统的功能安全等级要求也越来越高，单路控制驻车制动系统已不能满足较高级别自动驾驶的要求。
现有的一种带冗余控制的电子驻车控制系统，设置两套电子驻车控制单元，主控制单元和冗余控制单元同时接收EPB开关信号和CAN总线上的信号，分别同时控制左右电机驱动模块，控制左右卡钳执行机构。一般情况使用主控制单元同时控制左右执行机构，当主控制单元失效时使用冗余控制单元控制左右执行机构。该现有技术需把EPB控制软件和硬件分别集成到两个控制器中，对两个控制器硬件要求较高。
另有一种汽车控制装置，主要包括ESP液压调节模块ECU、电子制动建压模块ECU、驻车执行器和相互通信用的CAN总线。EPB控制软件和硬件分别集成到ESP液压调节模块ECU和电子制动建压模块ECU中，ESP液压调节模块ECU和电子制动建压模块ECU通过CAN总线进行信号交互，并分别连接、控制一个驻车执行器。该现有技术同样需把EPB控制软件和硬件分别集成到两个控制器中，对两个控制器硬件要求较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种模块化的冗余控制电子驻车制动系统和制动方法，用于实现对车辆驻车的冗余控制。
本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种模块化的冗余控制电子驻车制动系统，包括EPB开关、第一控制器、第二控制器、左电机齿轮控制模块、右电机齿轮控制模块、左卡钳、右卡钳；EPB开关通过硬线连接第一控制器，用于向第一控制器发送开关信号；左电机齿轮控制模块、右电机齿轮控制模块、第一控制器、第二控制器的信号端分别挂接在总线上，用于通过总线进行信号交互；左电机齿轮控制模块安装在左卡钳上，用于控制左卡钳夹紧驻车或释放解除驻车；右电机齿轮控制模块安装在右卡钳上，用于控制右卡钳夹紧驻车或释放解除驻车。
按上述方案，还包括分别通过信号端挂接在总线上的第三控制器、第四控制器、…、第N控制器。
进一步的，设i＝1，2，…，N，第i控制器包括左EPB主控制模块。
进一步的，设j＝1，2，…，N，j≠i，第j控制器包括右EPB主控制模块。
按上述方案，左电机齿轮控制模块包括左MCU、左H桥和左执行电机；
左MCU用于通过左H桥控制左执行电机正转、反转或停转；
右电机齿轮控制模块包括右MCU、右H桥和右执行电机；
右MCU用于通过右H桥控制右执行电机正转、反转或停转。
进一步的，左MCU包括左PBC模块；右MCU包括右PBC模块。
按上述方案，还包括蓄电池；蓄电池的能量输出端分别连接左电机齿轮控制模块和右电机齿轮控制模块的能量输入端，用于分别给左电机齿轮控制模块和右电机齿轮控制模块供电。
一种模块化的冗余控制电子驻车制动方法，包括以下步骤：
S1：搭建一种模块化的冗余控制电子驻车制动系统，包括EPB开关、第一控制器、第二控制器、…、第N控制器、左电机齿轮控制模块、右电机齿轮控制模块、左卡钳、右卡钳；EPB开关通过硬线连接第一控制器；左电机齿轮控制模块、右电机齿轮控制模块、第一控制器、第二控制器、…、第N控制器的信号端分别挂接在总线上；设i＝1，2，…，N，第i控制器包括左EPB主控制模块；设j＝1，2，…，N，j≠i，第j控制器包括右EPB主控制模块；左电机齿轮控制模块安装在左卡钳上；左电机齿轮控制模块包括左MCU、左H桥和左执行电机，左MCU包括左PBC模块；右电机齿轮控制模块安装在右卡钳上；右电机齿轮控制模块包括右MCU、右H桥和右执行电机，右MCU包括右PBC模块；
S2：EPB开关通过第一控制器将开关信号发送到总线上，驾驶员通过操作将驻车或释放指令发送到总线上；
S3：第i控制器的左EPB主控制模块和第j控制器的右EPB主控制模块分别通过总线接收EPB开关信号和驻车或释放指令、判断车辆状态和驾驶员驻车意图，并分别向总线发送对应侧的驻车或释放请求；
S4：左电机齿轮控制模块和右电机齿轮控制模块分别接收总线上对应侧的驻车或释放指令，左电机齿轮控制模块的左PBC模块和右电机齿轮控制模块的右PBC模块根据收到的驻车或释放指令分别控制驱动左卡钳和右卡钳进行驻车或释放；
S5：左电机齿轮控制模块和右电机齿轮控制模块根据左卡钳和右卡钳的执行情况分别将左卡钳状态信号和右卡钳状态信号发送到总线上；
S6：第i控制器和第j控制器通过总线分别根据收到的左卡钳状态信号和右卡钳状态信号控制仪表和EPB开关灯以告知驾驶员驻车执行情况。
进一步的，若任意一侧的供电线路失效或电机齿轮控制模块或控制器失效，则由另一侧的控制回路控制卡钳夹紧驻车。
进一步的，单侧卡钳满足满载在8％的坡道上驻车。
本发明的有益效果为：
1.本发明的一种模块化的冗余控制电子驻车制动系统和制动方法，通过两路控制线路分别控制左右执行器，实现了左右驻车系统的独立控制；当其中一路的供电线路失效或控制失效时，可保证有另一控制线路来控制车辆驻车，实现了对车辆驻车的冗余控制，进一步确保车辆的驻车安全。
2.本发明提供一个备份驻车制动系统，具备较高的功能安全等级，可适配更高的自动驾驶级别。
3.本发明将MCU、H桥、执行电机集成为一个模块，使执行机构模块化，提高了通用性和可移植性；在整车的电子电气架构中，EPB主控制软件可任意集成于某两个控制器中，不受控制器硬件限制。
4.本发明将卡钳控制单元集成在电机上，当车辆下电后，可防止直接对MGU通电导致恶意解锁驻车，具有防盗功能和更高的安全性，相比现有执行机构MGU取消了车辆防盗锁机构，降低了成本。
5.本发明在取消P档锁止机构的情况下，也可满足GB21670相关要求，降低了成本，减小了占用空间。
附图说明
图1是本发明实施例的功能框图。
图中：1.蓄电池；2.微控制单元MCU；3.PBC软件；4.H桥驱动；5.执行电机；6.左卡钳；7.左电机齿轮控制模块MGCU-L；8.右卡钳；9.右电机齿轮控制模块MGCU-R；10.CAN总线；11.其它ECU；12.EPB主控制软件；13.电动助力器ECU；14.整车控制单元VCU；15.电子稳定系统ESP；16.EPB开关。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1，本发明实施例的一种模块化的冗余控制电子驻车制动系统，包括蓄电池1、左电机齿轮控制模块MGCU-L 7、左卡钳6、右电机齿轮控制模块MGCU-R 9、右卡钳8、CAN总线10、电子稳定系统ESP 15、整车控制单元VCU14或电动助力器ECU、EPB开关16。
电机齿轮控制模块MGCU7/8由微控制单元MCU2、H桥4和执行电机5集成，形成一个模块，该模块直接安装在卡钳6上，MGCU7/8控制执行电机5正转、反转或停转，从而控制卡钳6实现夹紧驻车或释放。
微控制单元MCU2内有PBC软件3，MCU2根据驻车制动控制软件PBC4的指令和判断，通过集成电路，控制H桥4，实现对执行电机5的驱动。
蓄电池1分别给MGCU-L7和MGCU-R9供电，MGCU-L7和MGCU-R9分别连接CAN总线10，ESP15、VCU14、电动助力器ECU13、MGCU-L7、MGCU-R9以及其它ECU通过CAN总线10进行信号交互。
根据整车电子电气架构，EPB主控制软件12集成在任意两个控制器内，如ESP15上和VCU14或电动助力器ECU上，EPB开关18硬线连接在其中一控制器如ESP17上。ESP15把EPB开关信号发送到CAN总线10上，供另一控制器如VCU14使用。
ESP15和VCU14的EPB主控制软件12根据EPB开关16信号和CAN总线10上的其它ECU11的信号来判断车辆状态和驾驶员驻车意图，在CAN总线10上输出对相对应的电机齿轮控制模块MGCU-L7和MGCU-R9的驻车或释放请求，MGCU-L7和MGCU-R9模块分别接收CAN总线10上的ESP15和VCU14信号请求,PBC软件3根据EPB主控制软件12的驻车或释放指令，分别控制驱动左卡钳6和右卡钳8进行驻车或释放。
MGCU-L7和MGCU-R9模块根据该侧卡钳执行情况分别发送卡钳状态信号到CAN总线10上，ESP15和VCU14通过CAN总线10接收到左右卡钳状态信号后，实现对仪表和EPB开关16灯的控制，从而告知驾驶员驻车执行情况。
左右执行器的供电回路、控制回路相互独立。若其中一路(如右侧)的供电线路失效或MGCU-R9或VCU14失效后，可通过另一路(左侧)的控制回路控制卡钳6夹紧，且能满足满载在8％的坡道上驻车。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种模块化的冗余控制电子驻车制动系统，其特征在于：包括EPB开关、第一控制器、第二控制器、左电机齿轮控制模块、右电机齿轮控制模块、左卡钳、右卡钳；
EPB开关通过硬线连接第一控制器，用于向第一控制器发送开关信号；
左电机齿轮控制模块、右电机齿轮控制模块、第一控制器、第二控制器的信号端分别挂接在总线上，用于通过总线进行信号交互；
左电机齿轮控制模块安装在左卡钳上，用于控制左卡钳夹紧驻车或释放解除驻车；
右电机齿轮控制模块安装在右卡钳上，用于控制右卡钳夹紧驻车或释放解除驻车。
2.根据权利要求1所述的一种模块化的冗余控制电子驻车制动系统，其特征在于：还包括分别通过信号端挂接在总线上的第三控制器、第四控制器、…、第N控制器。
3.根据权利要求2所述的一种模块化的冗余控制电子驻车制动系统，其特征在于：设i＝1，2，…，N，第i控制器包括左EPB主控制模块。
4.根据权利要求3所述的一种模块化的冗余控制电子驻车制动系统，其特征在于：设j＝1，2，…，N，j≠i，第j控制器包括右EPB主控制模块。
5.根据权利要求1所述的一种模块化的冗余控制电子驻车制动系统，其特征在于：左电机齿轮控制模块包括左MCU、左H桥和左执行电机；
左MCU用于通过左H桥控制左执行电机正转、反转或停转；
右电机齿轮控制模块包括右MCU、右H桥和右执行电机；
右MCU用于通过右H桥控制右执行电机正转、反转或停转。
6.根据权利要求5所述的一种模块化的冗余控制电子驻车制动系统，其特征在于：左MCU包括左PBC模块；右MCU包括右PBC模块。
7.根据权利要求1所述的一种模块化的冗余控制电子驻车制动系统，其特征在于：还包括蓄电池；蓄电池的能量输出端分别连接左电机齿轮控制模块和右电机齿轮控制模块的能量输入端，用于分别给左电机齿轮控制模块和右电机齿轮控制模块供电。
8.基于权利要求1至7中任意一项所述的一种模块化的冗余控制电子驻车制动系统的制动方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：搭建一种模块化的冗余控制电子驻车制动系统，包括EPB开关、第一控制器、第二控制器、…、第N控制器、左电机齿轮控制模块、右电机齿轮控制模块、左卡钳、右卡钳；
EPB开关通过硬线连接第一控制器；左电机齿轮控制模块、右电机齿轮控制模块、第一控制器、第二控制器、…、第N控制器的信号端分别挂接在总线上；
设i＝1，2，…，N，第i控制器包括左EPB主控制模块；设j＝1，2，…，N，j≠i，第j控制器包括右EPB主控制模块；
左电机齿轮控制模块安装在左卡钳上；左电机齿轮控制模块包括左MCU、左H桥和左执行电机，左MCU包括左PBC模块；右电机齿轮控制模块安装在右卡钳上；右电机齿轮控制模块包括右MCU、右H桥和右执行电机，右MCU包括右PBC模块；
S2：EPB开关通过第一控制器将开关信号发送到总线上，驾驶员通过操作将驻车或释放指令发送到总线上；
S3：第i控制器的左EPB主控制模块和第j控制器的右EPB主控制模块分别通过总线接收EPB开关信号和驻车或释放指令、判断车辆状态和驾驶员驻车意图，并分别向总线发送对应侧的驻车或释放请求；
S4：左电机齿轮控制模块和右电机齿轮控制模块分别接收总线上对应侧的驻车或释放指令，左电机齿轮控制模块的左PBC模块和右电机齿轮控制模块的右PBC模块根据收到的驻车或释放指令分别控制驱动左卡钳和右卡钳进行驻车或释放；
S5：左电机齿轮控制模块和右电机齿轮控制模块根据左卡钳和右卡钳的执行情况分别将左卡钳状态信号和右卡钳状态信号发送到总线上；
S6：第i控制器和第j控制器通过总线分别根据收到的左卡钳状态信号和右卡钳状态信号控制仪表和EPB开关灯以告知驾驶员驻车执行情况。
9.根据权利要求8所述的制动方法，其特征在于：还包括以下步骤：若任意一侧的供电线路失效或电机齿轮控制模块或控制器失效，则由另一侧的控制回路控制卡钳夹紧驻车。
10.根据权利要求9所述的制动方法，其特征在于：单侧卡钳满足满载在8％的坡道上驻车。
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