CN114684084A - 自动驾驶车辆的制动系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及自动驾驶车辆的制动系统及其控制方法。该制动系统用于使用主制动系统和冗余制动系统中的一个或两者来制动车辆，该制动系统包括：制动需求检测单元，被配置为检测驾驶员的制动需求；电子控制单元，包括：压力控制器，被配置为响应于由制动需求检测单元检测到的值控制主缸内部的压力，其中，通过生成第一需求电流的电信号来控制主缸的内部压力；电机位置控制器，被配置为通过生成第二需求电流的电信号控制电机的位置；以及电流控制器，被配置为响应于从电机位置控制器和压力控制器中的一个接收的电信号控制电机的电流；位置检测单元，被配置为检测电机的转子的位置；以及压力检测单元，被配置为感测主缸的内部压力。

Description

自动驾驶车辆的制动系统及其控制方法
相关申请的交叉引用
本申请基于并要求2020年12月31日提交的韩国专利申请第10-2020-0188858号的优先权，其公开内容通过引用全部并入本文。
技术领域
本公开涉及自动车辆的制动系统及其控制方法。
背景技术
本部分的陈述仅提供涉及本公开的背景信息，并且不必构成现有技术。
本部分的陈述仅提供涉及本公开的背景信息，并且可以不构成相关技术。
图1示出了传统制动系统的控制方法的流程图和压力随时间变化的曲线图。
将参照图1的(A)描述传统控制系统的控制方法100。关于需求压力的信息从制动踏板(未示出)的行程传感器(未示出)被输入至电子控制单元(未示出)。电子控制单元使用用于控制主缸(未示出)的内部压力的压力控制器110生成需求电流112。在此，压力控制器110通过使用需求压力与预成型的主缸(150)的内部压力(152)之间的差来形成需求电流112。需求电流112被输入至电流控制器120，该电流控制器120被形成为控制应用于电机的电流。这种情况下，关于需求电流112与预应用于电机的电流(154)之间的差的信息可以被输入至电流控制器120。随后，电流控制器120将脉宽调制(PWM)占空命令传送至逆变器130(122)。逆变器130将PWM占空输入至电机140(132)，并且电机140改变相应的扭矩或位置(142)。
同时，传统制动系统包括冗余制动系统(RCU)以在主制动系统(集成MOBIS电子制动器(iMEB))发生故障时确保冗余。RCU包括多个阀以确保诸如防抱死制动系统(ABS)或电子稳定控制(ESC)的功能。添加阀引起制动系统的管道上的孔效应，并且因此存在出现液压响应延迟的问题。参照图1的(B)，可以看出，与回路压力相比，仅在iMEB的情况下的车轮压力形成存在延迟，并且添加RCU时的车轮压力形成存在进一步延迟。在此，回路压力是指通过对主缸增压生成的主缸的内部液压。
为了提高车轮的液压响应性能，回路压力应设置为高于需求压力。然而，如从图1的(A)可以看出，由于控制方法100所形成的主缸的压力高于所输入的需求压力，因此PWM占空不可避免地降低。因此，电压输出降低，并且响应性能不能改善。特别地，制动钳在制动的早期阶段压住车轮所需的制动油量较大。因此，在制动的早期阶段，响应性能延迟更成问题。
发明内容
根据一些实施例，本公开提供了用于使用主制动系统和冗余制动系统中的一个或两者来制动车辆的制动系统，该制动系统包括：制动需求检测单元，被配置为检测驾驶员的制动需求；电子控制单元，包括：压力控制器，被配置为响应于由制动需求检测单元检测到的值控制主缸内部的压力，其中，通过生成第一需求电流的电信号来控制主缸的内部压力；电机位置控制器，被配置为通过生成第二需求电流的电信号控制电机的位置；以及电流控制器，被配置为响应于从电机位置控制器和压力控制器中的一个接收的电信号控制电机的电流；位置检测单元，被配置为检测电机的转子的位置；以及压力检测单元，被配置为感测主缸的内部压力。
附图说明
图1示出了传统制动系统的控制方法的流程图和压力随时间变化的曲线图。
图2是根据本公开的实施例的制动系统的示例图。
图3是示出根据本公开的实施例的制动系统的压力电子控制单元的组件的框图。
图4是示出根据本公开的实施例的制动系统的压力随时间的变化的曲线图。
图5是根据本公开的实施例的制动系统的控制方法的流程图。
具体实施方式
现在将参照示例性附图详细描述本公开的一些实施例。应当注意，当参考标号被添加到每个附图中的组件时，即使在不同的附图中示出，相同的组件也尽可能具有相同标号。在本公开的描述中，当确定可以做出本公开的主旨时，省略对相关已知配置或功能的详细描述。
在描述根据本公开的实施例的组件时，可以使用诸如第一、第二、i)、ii)、a)和b)的参考标号。这样的符号仅用于将组件与其他组件区分开，并且组件的性质或顺序不受符号的限制。当说明书中的一部分被称为“包括(comprising)”或“包括(including)”组件时，除非明确作出相反说明，否则这意味着该组件可以进一步包括其他组件而不是排除其他组件，。
图2是根据本公开的实施例的制动系统的示例图。
参照图2，根据实施例的制动系统1包括主制动系统(MCU)12、冗余制动系统(RCU)14和多个车轮制动装置FR、FL、RR和RL中的一些或全部。
主制动系统12被配置为将从储液器(10)排出的至少一部分制动油传送至多个车轮制动装置FR、FL、RR和RL。
冗余制动系统14设置在主制动系统12与多个车轮制动装置FR、FL、RR和RL之间，并且被配置为将从主制动系统12排出的至少一部分制动油传送至多个车轮制动装置FR、FL、RR和RL。
当主制动系统12中发生故障时，冗余制动系统14可以形成适当的液压，从而将对应于压下制动踏板(未示出)的制动力提供给多个车轮制动装置FR、FL、RR和RL。为此，冗余制动系统14包括一个或多个阀。
图3是示出根据本公开的实施例的制动系统的压力电子控制单元的组件的框图。
制动系统1的压力电子控制单元的至少一部分包括在主制动系统12中。参照图3，根据实施例的压力电子控制单元包括压力检测单元310、制动需求检测单元312、位置检测单元314、电子控制单元320、逆变器330、电机332和主缸334中的一些或全部。
压力检测单元310被形成为检测通过主缸334内部的增压形成的制动油的压力(在下文中，被称为“所形成的压力”)。例如，压力检测单元310可以是检测与主缸334的排出口相邻设置的管道内部的压力的压力传感器。关于由压力检测单元310测量的所形成的压力的信息被输入至电子控制单元320。
制动需求检测单元312被形成为测量当驾驶员踩踏板时的踏板行程。例如，制动需求检测单元312是踏板行程传感器。关于由制动需求检测单元312测量的踏板行程的信息被输入至电子控制单元320。
位置检测单元314被形成为检测电机332的转子的位置。例如，位置检测单元314可以是霍尔传感器。然而，本公开不必限于此，并且能检测电机332的位置的任何传感器都可以合适地应用于本领域。关于由位置检测单元314测量的电机332的转子的位置的信息被输入至电子控制单元320。
电子控制单元320被形成为基于从压力检测单元310、制动需求检测单元312和位置检测单元314输入的信息来计算需求压力和需求位置。在此，需求压力是主缸334内部的压力，提供给多个车轮制动装置FR、FL、RR和RL的制动力可以形成在主缸334中。此外，需求位置是指电机332的转子的位置，需求压力可以形成在该位置处。
电子控制单元320包括电机位置控制器322、压力控制器324和电流控制器326中的一些或全部。
压力控制器324控制电机332，使得主缸334的内部压力是需求压力。例如，可以通过控制电机332的扭矩执行压力控制。压力控制器324计算第一需求电流PCout，并且生成相关联的电信号。在此，第一需求电流PCout是指应该应用于电机332以使得主缸334的当前内部压力变成需求压力的电流。
压力控制器324基于主缸334的当前内部压力335计算第一需求电流PCout。为此，压力控制器324可以是比例积分(PI)控制器。
当控制电机332的压力控制时，压力控制器324执行扭矩控制。由于主缸334内部的压力变化与扭矩大小成比例地发生，因此可以精确地控制主缸334的压力。
电机位置控制器322控制电机332，使得电机332的位置变成需求位置。例如，电机位置控制器322控制包括在电机332中的转子的转数或执行控制，使得转子被放置在准确的位置。电机位置控制器322生成第二需求电流PoCout的电信号。在此，第二需求电流PoCout是指应该应用于电机332以使得电机332的当前位置变成电机332的需求位置的电流。
电机位置控制器322基于电机332的当前位置333计算第二需求电流PoCout。为此，电机位置控制器322可以是PI控制器。
当控制电机的位置时，电机位置控制器322可以具有快速的响应性。由于使用绝对位置来执行控制，而不管电机332的速度和扭矩，因此具有响应性快的优点。
根据本公开的制动系统1最初通过电机332的位置控制来确保响应性，并且然后通过电机332的压力控制来确保精度。因此，在形成制动力时，液压响应性能提高，并且满足制动系统1的需求性能。
电流控制器326被配置为控制应用于电机332的电流。具体地，电流控制器326控制制动系统1的至少一部分，使得基于关于电机332的电流的信息将第一需求电流PCout和第二需求电流PoCout中的一个应用于电机332。在这种情况下，电子控制单元320比较第一需求电流PCout和第二需求电流PoCout的大小和极性，并且选择电机位置控制器322和电流控制器326中的一个。
电流控制器326基于应用于电机332的电流生成脉宽调制(PWM)占空信号。为此，电流控制器326可以是PI控制器，并且电流控制对应于闭环系统。
逆变器330从电流控制器326接收PWM占空信号。逆变器330基于所接收的PWM占空信号对电机332执行PWM控制。
可以通过从逆变器330接收的PWM占空信号来控制电机332的电压或电流。在这种情况下，关于电机332的位置的信息可以通过位置检测单元314检测。即，电机332的位置控制对应于闭环系统。
主缸334的内部压力由于电机332的致动而变化。具体地，根据电机332的旋转运动，形成在主缸334内部的活塞(未示出)沿直线运动。因此，主缸334的内部容积增加或减小，并且因此容纳在主缸334中的制动油的压力变化。关于主缸334的内部压力的信息可以通过压力检测单元310检测。即，主缸334的内部压力控制对应于闭环系统。
图4是示出根据本公开的实施例的制动系统的压力随时间的变化的曲线图。
将参照图4描述根据本公开的制动系统1随时间的压力形成操作。在制动的早期阶段，通过电机332的位置控制来控制回路压力。在制动的早期阶段，由于电机332的位置控制，所形成的压力大于需求压力。因此，可以看出，与根据图1的传统制动系统相比，仅在iMEB的情况下或在额外包括RCU的情况下的压力变化得到改善。
此外，从回路压力变得等于车轮制动压力时开始，通过电机332的压力控制来控制回路压力。在这种情况下，回路压力和车轮制动压力变得相等的点对应于每个制动单元(iMEB和RCU)对孔的影响被最小化的点。同时，在制动的中间和最后阶段，由于电机332的压力控制可以进行精确的压力控制。
图5是根据本公开的实施例的制动系统的控制方法的流程图。
参照图5，根据本公开的制动系统1的控制方法包括通过制动需求检测单元312检测驾驶员的制动需求的操作(S510)。在这种情况下，制动需求可以通过驾驶员的踩踏板来确定。
随后，计算需求压力以对应于由踏板行程传感器测量的驾驶员的制动需求(S520)。在此，需求压力是由电子控制单元320计算的主缸334的内部压力，以提供多个车轮制动装置FR、FL、RR和RL所需的制动力。
电子控制单元320基于需求压力计算电机332的需求位置(S530)。在此，需求位置是指由电子控制单元320计算的电机332的转子的位置，使得主缸334的内部压力改变为需求压力。
包括在电子控制单元320中的压力控制器324基于需求压力计算第一需求电流PCout。在这种情况下，压力控制器324被形成为通过使用主缸334内部形成的当前压力的差来计算第一需求电流PCout。此外，包括在电子控制单元320中的电机位置控制器322基于需求位置计算第二需求电流PoCout。在这种情况下，电机位置控制器322使用电机332的转子的当前位置计算第二需求电流PoCout(S540)。
电子控制单元320计算第一需求电流PCout和第二需求电流PoCout的大小和极性，并且选择压力控制器324和电机位置控制器322中的一个(S550)。具体地，当第一需求电流PCout和第二需求电流PoCout具有相同极性，并且第二需求电流PoCout减去第一需求电流PCout获得的值(即，两个需求电流之间的差)小于或等于预定阈值TH时，选择第一需求电流PCout作为电流控制器326的输入值(S560)。
电流控制器326使用第一需求电流PCout和应用于电机332的电流生成PWM占空信号。将所生成的PWM占空信号应用于逆变器330，并且逆变器330控制电机332(S562)。
当主缸334的内部压力由于电机332的致动而变化时，确定主缸334的内部压力是否满足需求压力(S564)。当确定主缸334的内部压力满足需求压力时，电子控制单元320结束对电机332的控制。
同时，当确定主缸334的内部压力不满足需求压力时，电子控制单元320重复操作S520至S562。
在操作S550中，具体地，当第一需求电流PCout和第二需求电流PoCout具有不同极性时或当第一需求电流PCout与第二需求电流PoCout之间的差大于预定阈值TH时，选择第二需求电流PoCout作为电流控制器326的输入值(S570)。
电流控制器326使用第二需求电流PoCout和应用于电机332的电流生成PWM占空信号。将所生成的PWM占空信号应用于逆变器330，并且逆变器330控制电机332(S572)。
随后，确定电机332的改变后的位置是否满足需求位置(S574)。当确定电机332的位置满足需求位置时，电子控制单元320结束对电机332的控制。
同时，当确定电机332的位置不满足需求位置时，电子控制单元320重复操作S530至S572。
如上所述，根据本实施例，通过包括并联的压力控制器和电机位置控制器，制动系统可以在制动的早期阶段提高液压响应性能。
尽管已经出于说明目的描述了本公开的示例性实施例，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本公开的各种特性的情况下，各种修改、添加和替换是可能的。因此，为了简洁和清楚起见，已经描述了本公开的示例性实施例。因此，普通技术人员将理解，本公开的范围不受上面明确描述的实施例的限制，而受本公开的权利要求及其等同物的限制。

Claims (15)

1.一种制动系统，用于使用主制动系统和冗余制动系统中的一个或两者来制动车辆，所述制动系统包括：
制动需求检测单元，被配置为检测驾驶员的制动需求；
位置检测单元，被配置为检测电机的转子的位置；
压力检测单元，被配置为检测主缸处的压力；以及
电子控制单元，包括：
压力控制器，被配置为基于所检测的驾驶员的制动需求生成控制所述主缸处的压力的第一需求电流；
电机位置控制器，被配置为生成控制所述电机的位置的第二需求电流；以及
电流控制器，被配置为基于所述第一需求电流或所述第二需求电流来控制用于控制所述电机的电流。
2.根据权利要求1所述的制动系统，其中，所述电子控制单元进一步被配置为当所述第一需求电流和所述第二需求电流具有相同极性并且所述第一需求电流与所述第二需求电流之间的差小于或等于预定阈值时，选择所述第一需求电流。
3.根据权利要求2所述的制动系统，其中，所述电子控制单元进一步被配置为当所述第一需求电流和所述第二需求电流具有不同极性或所述第一需求电流与所述第二需求电流之间的差大于所述预定阈值时，选择所述第二需求电流。
4.根据权利要求3所述的制动系统，其中，所述电子控制单元进一步被配置为将所选择的所述第一需求电流和所述第二需求电流中的一个提供给所述电流控制器以控制用于控制所述电机的所述电流。
5.根据权利要求4所述的制动系统，进一步包括：逆变器，所述逆变器被配置为：
从所述电流控制器接收脉宽调制占空信号；并且
将所接收的脉宽调制占空信号转换成用于控制所述电机的所述电流。
6.根据权利要求1所述的制动系统，其中，所述制动需求检测单元包括踏板行程传感器，所述踏板行程传感器被配置为感测所述驾驶员的制动需求。
7.一种控制制动系统的方法，包括以下操作：
检测驾驶员的制动需求；
计算主缸的压力以生成对应于所检测的驾驶员的制动需求的制动压力；
确定获得所述主缸处的所计算的压力所需的电机的转子的位置；
将使所述电机生成所计算的压力的第一需求电流应用于所述电机；以及
将使所述电机将所述转子放置在所确定的位置的第二需求电流应用于所述电机。
8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括以下操作：当所述第一需求电流和所述第二需求电流具有相同极性并且所述第一需求电流与所述第二需求电流之间的差小于或等于预定阈值时，选择所述第一需求电流。
9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括以下操作：当所述第一需求电流和所述第二需求电流具有不同极性或所述第一需求电流与所述第二需求电流之间的差大于所述预定阈值时，选择所述第二需求电流。
10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括以下操作：将所选择的所述第一需求电流和所述第二需求电流中的一个提供给电流控制器以控制用于控制所述电机的电流。
11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括以下操作：
从所述电流控制器接收脉宽调制占空信号；并且
将所接收的脉宽调制占空信号转换成用于控制所述电机的所述电流。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括以下操作：确定所述主缸处的当前压力是否对应于所计算的压力。
13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括以下操作：
当所述主缸处的所述当前压力对应于所计算的压力时，停止将所述第一需求电流应用于所述电机；并且
当所述主缸处的所述当前压力不对应于所计算的压力时，调节应用于所述电机的所述第一需求电流。
14.根据权利要求11所述的方法，进一步包括以下操作：确定所述电机的所述转子是否定位在所确定的位置处。
15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括以下操作：
当所述转子定位在所确定的位置处时，停止将所述第二需求电流应用于所述电机；并且
当所述转子未定位在所确定的位置处时，调节应用于所述电机的所述第二需求电流。
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