CN112477833B - 车辆制动装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种车辆制动装置及其控制方法，所述制动装置包括一种主缸，其被配置为基于制动踏板的输入形成制动压力，并将制动压力传递至车轮制动侧；电动机，其被配置为通过移动主缸中的活塞，控制传递至车轮制动侧的压力；控制器，其被配置为控制电动机。控制器基于活塞的位置变化率和电动机的电流来确定活塞是否到达末端，并且当确定活塞已经到达末端且活塞的位置初始化已经完成时，将所述活塞的位移设置为最大位移。本申请所公开的车辆制动装置及其控制方法能够执行平稳的控制并且防止误判的发生，即使在活塞的位置通常无法确定的情况下，必须通过驾驶员踩下制动器来形成压力。

Description

车辆制动装置及其控制方法

技术领域

本公开的示例性实施例涉及一种车辆制动装置及其控制方法，更具体地，涉及一种使用电动方法的车辆制动装置及其控制方法。

背景技术

一般情况下，常规的车辆制动装置通过使用液压系统的助力器增大驾驶员的踏板操作力，并将该踏板操作力提供给主缸，并通过将主缸形成的制动压力传递给每个车轮的轮缸来产生制动力。此外，该制动装置可以单独包括防抱死制动系统(anti-lock brakesystem,AVS)或电子稳定控制(electronic stability control,ESC)装置，并且可以通过控制提供给轮缸的制动压力基于车辆状况对每个车轮进行独立制动。

近来，需要高控制精度和高控制稳定性的系统，例如再生制动系统，越来越多地被用作车辆制动装置。因此，增加了有关不考虑驾驶员踏板操作力的能够主动控制的系统、取消真空助力器的非真空制动系统等的研究。上述已经被积极研究的车辆制动装置的示例包括电动系统的电动机械制动器(electro mechanical brake,EMB)或电动楔形制动器(electro wedge brake,EWB)，液压线控制动系统的电动液压制动器(electro hydraulicbrake,EHB)或主动液压助力器(active hydraulic booster,AHB)等。

一般情况下，电动制动系统与真空助力器的不同之处在于，它保留了现有真空助力器的大部分制动机构，但通过使用电能来提高电动助力器(即电动机)的制动油压，而不是像真空助力器那样通过气压和真空压力之间的压力差来提高制动油压。

本公开的背景技术已经披露于专利号为10-2015-0022439的韩国专利申请(2015年3月4日)。

发明内容

在集成有ESC的再生制动系统中，主要运用一种控制压力的方法，该方法主要通过使用螺杆结构以及能够进行精确控制的电动机，轴向移动活塞来控制压力。

在这种系统中，检查活塞的位置以便控制压力是非常重要的。可以使用用于检测活塞绝对位置的位置传感器，也可以使用利用电动机的RPM(revolution per minute)和导螺杆的导程长度(lead length)来计算活塞的位移的方法。在这种情况下，检测活塞的初始位置是必要的，因为仅可以检测活塞的位移。为此，提出了一种初始化活塞位置的方法。

按照传统技术，如果活塞的位置初始化总是能正常地进行，则没有问题。但是，如果在压力控制期间由于车辆电池异常而导致系统的动力被阻塞，或者在未初始化活塞位置且系统已经被停用的状态下，驾驶员踩下制动器激活了系统的动力，则压力必须在未检查活塞位置的状态下向前移动活塞来形成，因为必须基于驾驶员的制动意图来产生制动力

在这种情况下，由于活塞是在中间位置而不是开始位置处开始移动，所以尽管活塞到达末端，但活塞没有达到使方向改变的位移。因此，存在一些问题，即致动器实际上是正常的但被确定为发生故障，且由于活塞不执行向后压力控制过程而仅增加了电流，没有提供给驾驶员所需的制动力。

各种实施例旨在解决传统车辆制动装置及其控制方法的问题，以及提供一种车辆制动装置及其控制方法，其能够执行平稳的控制并且防止误判的发生，即使在活塞的位置通常无法确定的情况下，必须通过驾驶员踩下制动器来形成压力。

在一个实施例中，一种车辆制动装置包括：主缸，其被配置为基于制动踏板的输入形成制动压力，并将所述制动压力传递至车轮制动侧；电动机，其被配置为通过移动所述主缸中的活塞，控制传递至所述车轮制动侧的压力；控制器，其被配置为控制所述电动机。所述控制器基于所述活塞的位置变化率和所述电动机的电流来确定所述活塞是否到达末端，并且当确定所述活塞已经到达所述末端且所述活塞的位置初始化尚未完成时，将所述活塞的位移设置为最大位移。

在一个实施例中，当确定所述活塞已经到达所述末端并且所述活塞的所述位置初始化已经完成时，所述控制器可以输出警告信号。

在一个实施例中，当所述活塞的位置变化率是阈值变化率或更小并且所述电动机的电流等于或高于参考电流和阈值之和时，所述控制器可以确定活塞已经到达所述末端。

在一个实施例中，在将所述活塞的位移设置为所述最大位移时，所述控制器可以将所述活塞的位置初始化设置为已完成。

在一个实施例中，在将所述活塞的位移设置为所述最大位移之后，所述控制器可以执行向后压力控制过程。

在一个实施例中，所述控制器可以在向前压力控制过程中确定所述活塞是否到达所述末端。

在一个实施例中，一种控制车辆制动装置的方法，所述车辆制动装置包括：主缸，其被配置为基于对制动踏板的输入来形成制动压力，并且将所述制动压力传递到车轮制动侧；和电动机，其被配置为通过移动所述主缸中的活塞来控制传递到所述车轮制动侧的压力；所述方法包括：控制器基于所需压力控制所述电动机，所述控制器基于所述活塞的位置变化率和所述电动机的电流确定所述活塞是否到达末端，并在确定所述活塞已经到达所述末端并且所述活塞的位置初始化尚未完成时，所述控制器将所述活塞的位移设置为最大位移。

在一个实施例中，所述方法还可以包括：当确定所述活塞已经到达所述末端并且所述活塞的位置初始化已经完成时，由所述控制器输出警告信号。

在一个实施例中，在确定所述活塞是否到达所述末端时，当所述活塞的位置变化率是阈值变化率或更小并且所述电动机的电流高于参考电流和阈值之和时，所述控制器可以确定所述活塞已经到达所述末端。

在一个实施例中，在将所述活塞的位移设置为所述最大位移时，所述控制器可以将所述活塞的位置初始化设置为已完成。

在一个实施例中，所述方法还可以包括：在将所述活塞的位移设置为所述最大位移后，所述控制器执行向后压力控制过程。

在一个实施例中，在基于所需压力的所述电动机的控制中，所述控制器可以执行向前压力控制过程。

在一个实施例中，所述方法还可以包括：当在基于所需压力控制所述电动机之前执行对所述制动踏板的输入时，所述控制器计算对所述制动踏板的输入所需的压力。

附图说明

图1是示出根据本公开的实施例的车辆制动装置构造的框图；

图2是示出图1所示的车辆制动装置的详细构造的示例图；

图3是描述根据本公开的实施例的车辆制动装置向前压力控制过程的示例图；

图4是描述根据本公开的实施例的车辆制动装置中的向后压力控制过程的示例图；

图5是描述根据本公开的实施例的车辆制动装置中活塞在中间位置开始移动的情况的示例图；

图6是描述根据本公开的实施例的车辆制动装置的操作方法的示例图；

图7是描述根据本公开的实施例的车辆制动装置的控制方法的流程图。

具体实施方式

在下文中，将通过各种示例性实施例并参考附图来描述车辆制动装置及其控制方法。为了清楚描述和方便起见，在描述本说明书的过程中，附图中所示的线的粗细或元件的尺寸可能被放大。此外，以下描述的术语是通过考虑它们在本公开中的功能来定义的，并且可以根据用户或操作者的意图或操作而不同。因此，应基于本说明书的整体内容来解释这些术语。

如本公开所属领域中已知的，可以从功能块、单元和/或模块的角度在附图中示出一些说明性实施例。本领域技术人员可以理解，这样的块、单元和/或模块可以由电子(或光学)电路物理实现，例如逻辑电路、分离部件、处理器、硬连线电路、存储设备或线路连接。如果块、单元和/或模块由处理器或其他类似的硬件实现，则可以使用软件(例如代码)对它们进行编程和控制，以便执行本说明书中讨论的各种功能。此外，每个块、每个单元和/或每个模块可以由专用硬件或用于执行某些功能的专用硬件的组合以及用于执行另一功能的处理器(例如一个或多个编程处理器及其相关电路)来实现。此外，在一些说明性实施例中，在不脱离本公开的概念的范围的情况下，每个块、每个单元和/或每个模块可以被分离为两个或两个以上物理交互且分离的块、单元和/或模块。此外，在一些说明性实施例中，块、单元和/或模块可以与更复杂的块、单元和/或模块物理组合，而不脱离本公开的概念的范围。

图1是示出根据本公开的实施例的车辆制动装置构造的框图。图2是示出图1所示的车辆制动装置的详细构造的示例图。图3是描述根据本公开的实施例的车辆制动装置向前压力控制过程的示例图。图4是描述根据本公开的实施例的车辆制动装置向后压力控制过程的示例图。图5是描述根据本公开的实施例的车辆制动装置中活塞在中间位置开始移动的情况的示例图。图6是描述根据本公开的实施例的车辆制动装置的操作方法的示例图。根据本实施例的车辆制动装置将参照图1至图6进行如下描述。

如图1和图2所示，根据本公开的实施例的车辆制动装置可包括多个阀门(或致动器)、储液器100、踏板模拟器200、制动踏板300、制动压力形成单元400以及连接上述元件的压力(即油压)管线(或通道)。

例如，多个阀门控制压力路径，并且可以配置有六个永久操作阀门V1至V6、两个止回阀500和600以及八个阀门V7至V14，其例如通过控制传递到每个车轮的制动压力来实施各种控制功能(例如ABS、车辆动态控制(vehicle dynamic control,VDC)和牵引力控制系统(traction control system,TCS))。

在本实施例中，压力管线被图示为以H分割形式定位以用于后轮再生制动，使得压力由前轮形成，但也可以构造为X分割形式。

储液器100储存油，并将油供应至制动压力形成单元400的主缸。

踏板模拟器200提供驾驶员感觉到的制动踏板300的踏板力度。

制动压力形成单元400包括主缸、电动机和控制器，并形成制动压力。

该主缸可基于对制动踏板300的输入形成制动压力，并将制动压力传递到车轮制动侧。

该电动机可以通过移动主缸中的活塞来控制传递到车轮制动侧的压力。该控制器可以控制电动机。

如图2所示，与该电动机联接的滚珠螺杠和螺母将该电动机的旋转运动转换成活塞的直线运动，从而使活塞能够运动。

该控制器可以基于将该电动机的RPM与导螺杆的导程长度相乘而获得的值来计算活塞的位移。

此外，压力传感器S1和S2分别设置在制动踏板300和前轮侧，并且可以测量压力。测得的压力可以被传输到该控制器。

本实施例示出了包括踏板模拟器等的系统，用于提供油压作为制动压力。该系统还可以应用于车辆制动系统，根据本公开的意图，一些元件可以从中去除或添加到其中。

在本实施例中，一般情况下，在系统启动之后，在待机状态下执行活塞的位置初始化，也意味着将活塞移动到起始位置。

具体地，例如，当通过打开门或车辆中的点火开关来启动该制动装置时，并不存在驾驶员的制动意图。因此，该制动装置执行活塞的位置初始化，并将活塞定位在待机(即起点)位置，从而可以检查活塞的初始位置。

首先，为了确定活塞是否被卡住，电动机向前旋转以使活塞向前移动。当活塞达到给定位移时，该电机向后旋转以使活塞向后移动。如果尽管继续施加了用于使该电动机向后旋转的扭矩，但在给定时间内活塞的运动没有改变，则将相应的点确定为机械起点。为了在控制该电动机时保护系统，活塞在起始位置之前的位置处待机达给定位移。通过这样的过程，可以执行活塞的位置初始化。例如，可以以与背景技术中描述的常规专利相同的方式执行位置初始化。此外，除了这种方法之外，可以采用任何将活塞的位置移动到预设起始位置的方法。

可以通过将表示位置初始化是否完成的标志设置为1(完成状态)或0(未完成状态)的方法来记录活塞的位置初始化是否完成。标志的值可以存储在控制器中。

此外，在完成活塞的位置初始化之后，当活塞开始运动并完成运动或者制动装置被停用时，标志的值可以变为0。

在活塞的位置初始化终止之后，为了减小阀门噪音，可以对阀门V1、V3、V5和V6施加负载(duty)，以在制动器操作时操作形成压力和踏板感觉，因此阀门处于待机状态。阀门在这种状态下待机，直到踏板行程传感器确定有制动踏板300的输入为止。

当踏板行程传感器产生所需制动力时，执行基于所需制动压力使活塞向前移动来形成压力的向前压力控制过程。当满足向后压力控制条件(例如压力或位移)时，在达到最大位移之后，执行再次使活塞向后移动来形成压力的向后压力控制过程。

图3示出了根据向前压力控制过程的油压路径。图4示出了根据向后压力控制过程的油压路径。从图3和图4中的制动压力形成单元400的构造可以看出，电动机的旋转运动被转换成活塞的直线运动，从而使活塞移动。在前向压力控制过程中，活塞向前移动形成制动压力。此外，在向后压力控制过程中，活塞向后移动形成制动压力。在本公开的技术领域中，根据本实施例的向前压力控制过程和向后压力控制过程被广泛使用，因此不再赘述。

如果制动装置通过踏板行程启动，则可能存在活塞在中间位置而不是开始位置开始移动的情况。对于这种情况，下面参照图5和图6对根据本实施例的控制器的控制方法进行描述。

当驾驶员踩压制动踏板300时，踏板行程传感器检测到驾驶员期望的制动力。该踏板行程传感器的检测值可以被发送到控制器。该控制器可以基于检测值来计算要施加到每个车轮上的制动力所需的压力。可选的，除该控制器之外的另一个控制装置可以接收踏板行程传感器的检测值，可以计算所需压力，并且可以将计算出的所需压力发送至该控制器。

该控制器基于所需压力通过所述电动机控制活塞向前移动来形成压力。在这种向前压力控制过程中，该控制器可基于活塞的位置变化率和该电动机的电流来确定活塞是否到达末端。

具体地，例如，当活塞的位置变化率是阈值变化率或更小并且电动机的电流高于参考电流和阈值之和时，该控制器可以确定活塞已经到达末端

就是说，因为当活塞到达末端时，活塞不再向前移动，所以活塞的位置变化率变为阈值变化率或更小。如图6所示，在这种情况下，当所需压力命令值大于当前压力时，由于该控制器连续地操作以使活塞向前移动，电动机的电流变得大于参考电流。因此，当该电动机的电流高于参考电流和阈值之和时，该控制器可以确定活塞已经到达末端。

在这种情况下，参考电流、阈值变化率和阈值可以根据用户的意图、电动机或活塞的规格等被设定为各种值。参考电流标示对应于当前压力的预测电流值。例如，阈值变化率可以被设置为接近0的值。

如图5所示，在这种情况下，因为活塞是在中间位置开始移动，而活塞已到达末端，未完成活塞的位置初始化的状态与活塞的位移尚未达到使方向改变的参考位移(即起点和终点之间的距离)的情况相对应。

因此，在这种情况下，控制器可以通过将活塞的位移设置为最大位移来精确地设置活塞当前的位移。

当如上所述将活塞的位移设置为最大位移时，活塞的位移达到使方向改变的参考位移。因此，该控制器确定满足向后压力控制条件，并执行向后压力控制过程。

此外，当将活塞的位移设置为最大位移时，由于该控制器已经精确地检查了活塞的位置，该控制器可以将活塞的位置初始化设置为已完成。

当确定活塞已经到达末端并且活塞的位置初始化已经完成时，该控制器可以输出警告信号。也就是说，活塞的位置初始化已经完成的状态不是由于活塞已经到达末端而位置变化率变为0且电流增大的情况，而是由于活塞卡住或电机异常而产生了异常输出的情况。因此，该控制器可以通过输出警告信号来通知制动装置中已经发生异常。在这种情况下，该控制器可以被配置为将警告信号输出到车辆的仪表盘或另一个控制装置，并且可以被配置为控制车辆的仪表盘来打开警告灯以响应警告信号。

相反地，如果活塞的位置变化率是阈值变化率或更小或者电动机的电流没有大大增加，则这与因压力控制已经正常执行而不再需要增压的情况或该控制器进入向后压力控制过程的情况相对应。因此，该控制器可以通过检查向后压力控制条件是否满足来进入向后压力控制过程。

图7是描述根据本公开的实施例的车辆制动装置的控制方法的流程图。下面参照图7描述根据本实施例的车辆制动装置的控制方法。

如图7所示，当制动装置启动时，该控制器首先检查制动踏板行程是否为0(S200)。

当制动踏板行程为0时，该控制器检查活塞的位置初始化是否完成(S210)。例如，当制动装置由于门的打开或车辆中的点火开关打开而启动时，因为不存在驾驶员的制动意图，该控制器执行活塞的位置初始化，从而可以检查活塞的初始位置。

如果尚未完成活塞的位置初始化，则该控制器执行活塞的位置初始化(S220)，且执行初始位置控制并待机(S230)。在这种情况下，初始位置控制并待机意味着将活塞在机械起始位置之前的位置处以给定位移待机，以便在控制所述电动机时保护系统。

相反地，如果已经完成了活塞的位置初始化，则该控制器直接进行到步骤S230。

当制动踏板行程不为0时，作为对制动踏板行程的回应，该控制器计算所需压力(S240)。当驾驶员踩压制动踏板300时，踏板行程传感器检测到驾驶员期望的制动力。该踏板行程传感器的检测值可以被发送到该控制器。该控制器可以基于检测值来计算要施加到每个车轮上的制动力所需的压力。

接着，该控制器执行向前压力控制过程，以便形成计算出的所需压力(S250)。该控制器基于所需压力通过电动机控制活塞向前移动来形成计算出的所需压力。

此后，该控制器检查活塞的位置变化率是否为0(S260)，并将电动机电流与参考电流进行比较(S270)。就是说，该控制器可以基于活塞的位置变化率和电动机的电流来确定活塞是否到达末端。

作为比较的结果(S270)，如果电动机的电流不高于参考电流和阈值之和(S270中的是)，则该控制器确定是否满足向后压力控制条件(S280)，并在满足向后压力控制条件时执行向后压力控制过程(S290)。也就是说，所述电动机的电流没有大大增加的情况与因压力控制已经正常执行而不再需要加压的情况或该控制器进入向后压力控制过程的情况相对应。因此，该控制器可以通过检查是否满足向后压力控制条件来进入向后压力控制过程。

相反地，作为比较的结果(S270)，如果电动机的电流等于或高于参考电流和阈值之和(S270中的否)，则该控制器检查活塞的位置初始化是否完成(S300)。也就是说，由于当活塞到达末端时活塞不再向前移动，所以活塞的位置变化率变为阈值变化率或更小。在这种情况下，当所需压力命令值大于当前压力时，因为该控制器继续操作以使活塞向前移动，电动机的电流变得大于参考电流。因此，当电动机的电流高于参考电流和阈值之和时，该控制器可以确定活塞已经到达末端。

如果活塞的位置初始化尚未完成，则该控制器将活塞的位移设置为最大位移，并且将位置初始化设置为已完成(S310)。在这种情况下，因为活塞是在中间位置开始移动，而活塞已到达末端，未完成活塞的位置初始化的状态与如上所述的活塞的位移尚未达到使方向改变的参考位移(即起点和终点之间的距离)的情况相对应。因此，在这种情况下，该控制器可以通过将活塞的位移设置为最大位移来精确地设置活塞的当前位移。

此后，该控制器前进到步骤S290并执行向后压力控制过程。也就是说，当将活塞的位移设定为最大位移时，其达到使方向改变的参考位移。因此，该控制器确定满足向后压力控制条件，并执行向后压力控制过程。

相反地，如果已经完成了活塞的位置初始化，则该控制器通过输出警告信号来控制打开警告灯(S320)。也就是说，活塞的位置初始化已经完成的状态不是由于活塞已经到达末端而位置变化率变为0且电流增大的情况，而是由于活塞卡住或电机异常而产生了异常输出的情况。因此，该控制器可以通过输出警告信号来通知制动装置中已经发生异常。在这种情况下，该控制器可以被配置为将警告信号输出到车辆的仪表盘或另一个控制装置，并且可以被配置为控制车辆的仪表盘来打开警告灯以响应该警告信号。

如上所述，根据本公开的实施例的车辆制动装置及其控制方法是基于活塞的位置变化率和电流的变化来确定活塞是否到达末端，在基于制动踏板的输入形成压力的过程中，通过进一步考虑是否完成了活塞的位置初始化，将活塞的位移设置为最大位移或输出警告信号。因此，该装置和方法可以基于驾驶员的制动意图来提供制动力，并且可以更准确地确定致动器是否失效。

因此，根据本公开的实施例的车辆制动装置及其控制方法可以提高制动系统的稳定性和故障诊断的鲁棒性。

虽然出于说明性目的披露了本公开的示例性实施例，但是本领域技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求的定义的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行各种修改、添加和替换。因此，本公开的实际技术范围应由所附权利要求书限定。

Claims (13)

1.一种车辆制动装置，包括：

主缸，其被配置为基于制动踏板的输入形成制动压力，并将所述制动压力传递到车轮制动侧；

电动机，其被配置为通过移动所述主缸中的活塞，控制传递到所述车轮制动侧的所述压力；

控制器，其被配置为控制所述电动机，

其中，所述控制器

基于所述活塞的位置变化率和所述电动机的电流来确定所述活塞是否到达末端，并且

当确定所述活塞已经到达所述末端且所述活塞的位置初始化尚未完成时，将所述活塞的位移设置为最大位移。

2.根据权利要求1所述的制动装置，其中，当确定所述活塞已经到达所述末端并且所述活塞的位置初始化已经完成时，所述控制器可以输出警告信号。

3.根据权利要求1所述的制动装置，其中，当所述活塞的位置变化率是阈值变化率或更小并且所述电动机的电流等于或高于参考电流和阈值之和时，所述控制器可以确定所述活塞已经到达所述末端。

4.根据权利要求1所述的制动装置，其中，在将所述活塞的位移设置为所述最大位移时，所述控制器可以将所述活塞的位置初始化设置为已完成。

5.根据权利要求1所述的制动装置，其中，在将所述活塞的位移设置为所述最大位移后，所述控制器执行向后压力控制过程。

6.根据权利要求5所述的制动装置，其中，在向前压力控制过程中，所述控制器确定所述活塞是否到达所述末端。

7.一种车辆制动装置的控制方法，所述车辆制动装置包括：主缸，其被配置为基于制动踏板的输入形成制动压力，并将所述制动压力传递至车轮制动侧；电动机，其被配置为通过移动所述主缸中的活塞，控制传递至所述车轮制动侧的所述压力，所述方法包括：

控制器基于所需压力控制所述电动机；

所述控制器基于所述活塞的位置变化率和所述电动机的电流确定所述活塞是否到达末端；

所述控制器在确定所述活塞已经到达所述末端且所述活塞的位置初始化尚未完成时将所述活塞的位置设置为最大位移。

8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括，所述控制器在确定所述活塞已经到达所述末端并且所述活塞的位置初始化已经完成时输出警告信号。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，在确定所述活塞是否到达末端时，所述控制器在确定所述活塞位置的变化率是阈值变化率或更小并且所述电动机的电流高于参考电流和阈值之和时可以确定活塞已经到达所述末端。

10.根据权利要求7所述的方法，其中，在将所述活塞的位移设置为所述最大位移时，所述控制器将所述活塞的位置初始化设置为已完成。

11.根据权利要求7所述的方法，进一步包括，所述控制器在将所述活塞的位移设置为所述最大位移后执行向后压力控制过程。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，在基于所需压力控制所述电动机时，所述控制器执行向前压力控制过程。

13.根据权利要求7所述的方法，进一步包括，当在基于所需压力控制所述电动机之前执行对所述制动踏板的输入时，所述控制器计算对所述制动踏板的输入所需的压力。

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