CN114684095A - 车辆、电子驻车制动系统及其开关检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆、电子驻车制动系统及其开关检测装置，该开关检测装置用于对开关电路进行开关检测，开关检测装置包括：检测电路，检测电路与开关电路连接；控制器，控制器与检测电路、开关电路分别连接，控制器用于输出控制信号至检测电路，以使检测电路根据控制信号输出诊断信号至开关电路；接收开关电路根据诊断信号输出的检测信号，以及根据检测信号确定开关电路是否出现故障，并确定在出现故障时的故障模式，其中，故障模式包括线束短路到电源、线束短路到地、线束断路、开关电路中开关卡壳中的至少一者。该开关检测装置，可以精准的识别到短路到电源、短路到地、卡壳等故障模式，提高了系统的诊断覆盖度，可实现更高的功能安全等级。

Description

车辆、电子驻车制动系统及其开关检测装置

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种车辆、电子驻车制动系统及其开关检测装置。

背景技术

目前主流的汽车品牌，逐步将传统的手刹替换成EPB(Electrical Park Brake，电子驻车制动系统)，它替代了机械杠杆和轮胎拉锁，不仅节省了更多的车内空间，还为乘客提供更加便利和高效的制动体验。

为了满足日益提升的安全需求，EPB的安全设计至关重要，而其开关检测首当其冲，安全等级为ASIL-B。安全可靠的开关检测，是EPB安全的基础和前提，亦是司机和乘客安全的重要保障。

目前，主流的电子驻车制动系统开关检测，采用常规的2进2出的方式，2个输出(1个电源1个接地)信号检测，2个输入信号检测(回检)。然而，该检测方法，只能进行固定的高/低电平判断，无法识别短路到地、短路到电源等故障，无法满足日益凸显的功能安全需求。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种电子驻车制动系统的开关检测装置，以实现对开关电路故障的准确识别，提高电子驻车制动系统的诊断覆盖度，实现更高的功能安全等级。

本发明的第二个目的在于提出一种电子驻车制动系统的开关检测装置。

本发明的第三个目的在于提出一种车辆。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种电子驻车制动系统的开关检测装置，用于对开关电路进行开关检测，所述开关检测装置包括：检测电路，所述检测电路与所述开关电路连接；控制器，所述控制器与所述检测电路、所述开关电路分别连接，所述控制器用于输出控制信号至所述检测电路，以使所述检测电路根据所述控制信号输出诊断信号至所述开关电路；接收所述开关电路根据所述诊断信号输出的检测信号，以及根据所述检测信号确定所述开关电路是否出现故障，并确定在出现故障时的故障模式，其中，所述故障模式包括线束短路到电源、线束短路到地、线束断路、所述开关电路中开关卡壳中的至少一者。

为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种电子驻车制动系统，包括上述实施例的电子驻车制动系统的开关检测装置。

为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种车辆，包括上述实施例的电子驻车制动系统

本发明实施例的车辆、电子驻车制动系统及其开关检测装置，兼容性强，可适配几乎所有电子驻车制动系统的开关电路，并且可以精准的识别到：短路到电源、短路到地、卡壳(Stuck-at)等故障模式，提高了系统的诊断覆盖度，可实现更高的功能安全等级。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是本发明实施例的电子驻车制动系统的工作原理图；

图2是本发明实施例的电子驻车制动系统的开关检测装置的结构框图；

图3是本发明一个示例的开关电路的结构示意图；

图4是本发明一个示例的电子驻车制动系统的开关检测装置的工作原理图；

图5是本发明另一个示例的电子驻车制动系统的开关检测装置的工作原理图；

图6是本发明又一个示例的电子驻车制动系统的开关检测装置的工作原理图；

图7是本发明实施例的电子驻车制动系统的结构框图；

图8是本发明实施例的车辆的结构框图。

具体实施方式

电子驻车制动系统EPB，是指由电子控制方式，通过刹车盘与刹车片产生的摩擦力，来实现停车制动的技术，其具有如下作用：

1)可以在发动机熄火后自动施加驻车制动，驻车方便、可靠，可防止意外的释放(小孩、偷盗等)；

2)用先进的电子控制技术来代替传统的机械手刹，避免驻车忘记拉手刹，启动忘记松开手刹的不安全事故；

3)可在紧急状态下作为行车制动用。

如图1所示，EPB的工作原理为：EPB实时检测开关电路的变化，以获取司机的制动意图，并通过CAN(Controller Area Network，控制器局域网)通信网络，获取当前的档位、车速、坡度、车门开启状态、主驾安全带状态等信息，控制器在分析计算后，给出相应的指令，通过控制驱动电机的正/反转，实现驻车和解驻的功能。因此，开关电路的安全检测对EPB很重要。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的车辆、电子驻车制动系统及其开关检测装置。

图2是本发明实施例的电子驻车制动系统的开关检测装置的结构框图。

在该实施例中，电子驻车制动系统的开关检测装置100用于对开关电路110进行开关检测，如图2所示，电子驻车制动系统的开关检测装置100包括：检测电路120和控制器130。

参见图1，所述检测电路120与所述开关电路110连接。所述控制器130与所述检测电路120、所述开关电路110分别连接，所述控制器130用于输出控制信号至所述检测电路120，以使所述检测电路120根据所述控制信号输出诊断信号至所述开关电路110；接收所述开关电路110根据所述诊断信号输出的检测信号，以及根据所述检测信号确定所述开关电路是否出现故障，并确定在出现故障时的故障模式，其中，所述故障模式包括线束短路到电源、线束短路到地、线束断路、所述开关电路中开关卡壳中的至少一者。

具体地，所述控制信号可以是频率和占空比可调的脉冲信号，如PWM(Pulse WidthModulation，脉冲宽度调制)信号，该脉冲信号可变，使得诊断信号、检测信号可变。通过频率可调(例如，每1/10/100ms信号翻转一次)、占空比可调(例如，70％高电平30％低电平)的控制信号，可控制检测电路120，输出频率、占空比与控制信号的频率、占空比相同的检测信号(检测信号的幅值可高于控制信号的幅值)，进而控制器130可精准的识别到：短路到电源、短路到地、卡壳(Stuck-at)等故障模式，以实现更高的开关检测的功能安全等级。同时，上述脉冲信号可兼容主流的高电平信号(即，100％高电平)、低电平信号(即，100％低电平)

在本发明的实施例中，如图3所示，所述开关电路110包括第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3和第四开关K4，所述第一开关K1的第一端与所述第三开关K3的第一端连接，并形成第一节点，所述第一开关K1的第二端与所述第二开关K2的第一端连接，并形成第二节点，所述第三开关K3的第二端与所述第四开关K4的第一端连接，并形成第三节点，所述第四开关K4的第二端连接与所述第二开关K2的第二端连接，并形成第四节点，且所述第一开关K1和所述第三开关K3联动，所述第二开关K2与所述第四开关K4联动。

参见图3，开关电路110处于自然状态时，第一开关K1闭合、第二开关K2断开、第三开关K3断开、第四开关K4闭合；开关电路110处于拉起状态时，第一开关K1断开、第二开关K2断开、第三开关K3闭合、第四开关K4闭合；开关电路110处于释放状态时，第一开关K1闭合、第二开关K2闭合、第三开关K3断开、第四开关K4断开。由此，本发明通过双路开关和线束的两进两出，实现了开关的备份。同时，基于该开关电路110，通过检测信号可变，可实现多级冗余检测。

作为一个示例，如图4所示，所述检测电路120包括第一连接端子a、第二连接端子b、第三连接端子c和第四连接端子d，所述控制器包括第一检测端子A、第二检测端子B、第三检测端子C和第四检测端子D，所述第一检测端子A与所述第一连接端子a、所述第一节点分别连接，所述第二检测端子B与所述第二连接端子b、所述第二节点分别连接，所述第三检测端子C与所述第三连接端子c、所述第三节点分别连接，所述第四检测端子D与所述第四连接端子d、所述第四节点分别连接。

进一步地，参见图4，所述检测电路120还包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5、第六开关管Q6、七开关管Q7和第八开关管Q8。其中，所述第一开关管Q1的第一端与预设电源VCC连接，所述第一开关管Q1的第二端和所述第二开关管Q2的第一端均连接至所述第一连接端子a，所述第二开关管Q2的第二端接地GND，所述第一开关管Q1的控制端和所述第二开关管Q2的控制端均与所述控制器130连接(图4中未示出)；所述第三开关管Q3的第一端与所述预设电源VCC连接，所述第三开关管Q3的第二端和所述第四开关管Q4的第一端均连接至所述第二连接端子b，所述第四开关管Q4的第二端接地GND，所述第三开关管Q3的控制端和所述第四开关管Q4的控制端均与所述控制器130连接(图4中未示出)；所述第五开关管Q5的第一端与所述预设电源VCC连接，所述第五开关管Q5的第二端和所述第六开关管Q6的第一端均连接至所述第三连接端子c，所述第六开关管Q6的第二端接地GND，所述第五开关管Q5的控制端和所述第六开关管Q6的控制端均与所述控制器130连接(图4中未示出)；所述第七开关管Q7的第一端与所述预设电源VCC连接，所述第七开关管Q7的第二端和所述第八开关管Q8的第一端均连接至第四连接端子d，所述第八开关管Q8的第二端接地GND，所述第七开关管Q7的控制端和所述第八开关管Q8的控制端均与所述控制器130连接(图4中未示出)。

参见图4，所述开关电路110处于自然状态时，所述控制器130具体可用于：输出控制信号至所述第一开关管Q1和所述第八开关管Q8，以控制所述第一开关管Q1和所述第八开关管Q8按照第一预设时序导通和关断(其他开关管均关断)，经所述第一连接端子a输出电源信号至所述第一开关K1和经所述第四连接端子d输出地信号至所述第四开关K4，并接收经所述第二连接端子b传输的对应所述电源信号的检测信号，接收经所述第三连接端子c传输的对应所述地信号的检测信号，以及根据所述检测信号确定开关电路是否出现故障以及在出现故障时的故障模式。此时，第一连接端子a和第四连接端子d作为输出端子，用以输出信号至开关电路110，第二连接端子b和第三连接端子c作为输入端子，用以向控制器130输入信号。

当采用图4所示的频率、占空比可调的控制信号无法满足诊断需求时，可将输入输出信号互换。具体地，如图5所示，所述控制器130具体还可用于：输出控制信号至所述第四开关管Q4和所述第五开关管Q5，以控制所述四开关管Q4和所述第五开关管Q5按照第二预设时序导通和关断(其他开关管均关断)，经所述第三连接端子c输出电源信号至所述第四开关K4和经所述第二连接端子b输出地信号至所述第一开关K1，并接收经所述第四连接端子d传输的对应所述电源信号的检测信号，接收经所述第一连接端子a传输的对应所述地信号的检测信号，以及根据所述检测信号确定电子驻车制动系统的故障模式。此时，第一连接端子a和第四连接端子d作为输入端子，用以向控制器130输入信号，第二连接端子b和第三连接端子c作为输出端子，用以输出信号至开关电路110。

具体而言，当出现频率、占空比可调的PWM信号无法识别的故障模式时，还可通过控制信号方向互换的方式，继续进行故障诊断。例如，把图4所示的两个输入信号切换为图5所示的输出信号，把图4所示的两个输出信号切换为图5所示的输入信号，由此可识别出具体哪一根线束出现故障。由此，可进一步提升故障诊断的覆盖度。

需要说明的是，开关电路110处于自然状态下，控制器130也可以控制第七开关管Q7和第二开关管Q2按照预设时序导通和关断，对应反向检测时，可控制第三开关管Q3和第六开关管Q6按照预设时序导通和关断。并且，结合开关电路110的拉起状态、释放状态，每个连接端子既可作为输出诊断信号至开关电路110的输出端子，也可作为向控制器130输入检测信号的输入端子，按照排列组合可得到16种输入输出模式。

作为一个可行的实施方式，所述控制器130还可用于：接收所述检测电路根据所述控制信号输出的回检信号，并根据所述回检信号确定所述控制信号的有效性。

具体地，如图6所示，以第一连接端子a为例，控制器130输出控制信号至第一开关管Q1，以使第一开关管Q1按照预设时序导通和关断，电源信号一方面作为输出信号经第一连接端子a输出至开关电路110，并经开关电路110输出检测信号至控制器；另一方面经第一连接端子a作为回检信号输出至控制器130，以便控制器130比对输出信号和回检信号，并根据比对结果确定控制信号的有效性，包括控制信号、电源信号是否被正确输出。当然，第二连接端子b、第三连接端子c、第四连接端子d也可输出回检信号至控制器130。由此，可进一步保证开关检测的可靠性和安全等级。

作为一个示例，参见图4-图6，所述第一开关管Q1、所述第三开关管Q3、所述第五开关管Q5和所述第七开关Q7管均为P型MOS管，所述第二开关管Q2、所述第四开关管Q4、所述第六开关管Q6和所述第八开关管Q8均为N型MOS管。由此，便于对开关管的时序控制。

作为另一个示例，所述第一开关管Q1、所述第三开关管Q3、所述第五开关管Q5和所述第七开关Q7管均为N型MOS管，所述第二开关管Q2、所述第四开关管Q4、所述第六开关管Q6和所述第八开关管Q8均为P型MOS管。

综上所述，本发明实施例的电子驻车制动系统的开关检测装置，兼容性强，可适配几乎所有电子驻车制动系统的开关电路，并且可以精准的识别到：短路到电源、短路到地、卡壳等故障模式，提高了系统的诊断覆盖度，可实现更高的功能安全等级。

图7是本发明实施了的电子驻车制动系统的结构框图。

如图7所示，电子驻车制动系统200包括上述的电子驻车制动系统的开关检测装置100。

本发明实施例的电子驻车制动系统，采用上述的开关检测装置进行开关检测，兼容性强，可适配几乎所有电子驻车制动系统的开关电路，并且可以精准的识别到：短路到电源、短路到地、卡壳(Stuck-at)等故障模式，提高了系统的诊断覆盖度，可实现更高的功能安全等级。

图8是本发明实施了的车辆的结构框图。

如图8所示，车辆300包括上述的电子驻车制动系统200。

本发明实施例的车辆，通过上述的电子驻车制动系统，采用上述的开关检测装置进行开关检测，兼容性强，可适配几乎所有电子驻车制动系统的开关电路，并且可以精准的识别到：短路到电源、短路到地、卡壳(Stuck-at)等故障模式，提高了系统的诊断覆盖度，可实现更高的功能安全等级。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种电子驻车制动系统的开关检测装置，用于对开关电路进行开关检测，其特征在于，所述开关检测装置包括：

检测电路，所述检测电路与所述开关电路连接；

控制器，所述控制器与所述检测电路、所述开关电路分别连接，所述控制器用于输出控制信号至所述检测电路，以使所述检测电路根据所述控制信号输出诊断信号至所述开关电路；接收所述开关电路根据所述诊断信号输出的检测信号，以及根据所述检测信号确定所述开关电路是否出现故障，并确定在出现故障时的故障模式，其中，所述故障模式包括线束短路到电源、线束短路到地、线束断路、所述开关电路中开关卡壳中的至少一者。

2.如权利要求1所述的电子驻车制动系统的开关检测装置，其特征在于，所述开关电路包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关，所述第一开关的第一端与所述第三开关的第一端连接，并形成第一节点，所述第一开关的第二端与所述第二开关的第一端连接，并形成第二节点，所述第三开关的第二端与所述第四开关的第一端连接，并形成第三节点，所述第四开关的第二端连接与所述第二开关的第二端连接，并形成第四节点，且所述第一开关和所述第三开关联动，所述第二开关与所述第四开关联动；

其中，所述检测电路包括第一连接端子、第二连接端子、第三连接端子和第四连接端子，所述控制器包括第一检测端子、第二检测端子、第三检测端子和第四检测端子，所述第一检测端子与所述第一连接端子、所述第一节点分别连接，所述第二检测端子与所述第二连接端子、所述第二节点分别连接，所述第三检测端子与所述第三连接端子、所述第三节点分别连接，所述第四检测端子与所述第四连接端子、所述第四节点分别连接。

3.如权利要求2所述的电子驻车制动系统的开关检测装置，其特征在于，所述检测电路还包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、七开关管和第八开关管，其中，

所述第一开关管的第一端与预设电源连接，所述第一开关管的第二端和所述第二开关管的第一端均连接至所述第一连接端子，所述第二开关管的第二端接地，所述第一开关管的控制端和所述第二开关管的控制端均与所述控制器连接；

所述第三开关管的第一端与所述预设电源连接，所述第三开关管的第二端和所述第四开关管的第一端均连接至所述第二连接端子，所述第四开关管的第二端接地，所述第三开关管的控制端和所述第四开关管的控制端均与所述控制器连接；

所述第五开关管的第一端与所述预设电源连接，所述第五开关管的第二端和所述第六开关管的第一端均连接至所述第三连接端子，所述第六开关管的第二端接地，所述第五开关管的控制端和所述第六开关管的控制端均与所述控制器连接；

所述第七开关管的第一端与所述预设电源连接，所述第七开关管的第二端和所述第八开关管的第一端均连接至所述第四连接端子，所述第八开关管的第二端接地，所述第七开关管的控制端和所述第八开关管的控制端均与所述控制器连接。

4.如权利要求3所述的电子驻车制动系统的开关检测装置，其特征在于，所述开关电路处于自然状态时，所述控制器具体用于：

输出控制信号至所述第一开关管和所述第八开关管，以控制所述第一开关管和所述第八开关管按照第一预设时序导通和关断，经所述第一连接端子输出电源信号至所述第一开关和经所述第四连接端子输出地信号至所述第四开关，并接收经所述第二连接端子传输的对应所述电源信号的检测信号，接收经所述第三连接端子传输的对应所述地信号的检测信号，以及根据所述检测信号确定所述开关电路是否出现故障以及在出现故障时的故障模式。

5.如权利要求4所述的电子驻车制动系统的开关检测装置，其特征在于，在所述电子驻车制动系统出现故障且不能确定故障模式时，所述控制器具体还用于：

输出控制信号至所述第四开关管和所述第五开关管，以控制所述第四开关管和所述第五开关管按照第二预设时序导通和关断，经所述第三连接端子输出电源信号至所述第四开关和经所述第二连接端子输出地信号至所述第一开关，并接收经所述第四连接端子传输的对应所述电源信号的检测信号，接收经所述第一连接端子传输的对应所述地信号的检测信号，以及根据所述检测信号确定所述电子驻车制动系统的故障模式。

6.如权利要求1-5中任一项所述的电子驻车制动系统的开关检测装置，其特征在于，所述控制器还用于：

接收所述检测电路根据所述控制信号输出的回检信号，并根据所述回检信号确定所述控制信号的有效性。

7.如权利要求3-5中任一项所述的电子驻车制动系统的开关检测装置，其特征在于，所述第一开关管、所述第三开关管、所述第五开关管和所述第七开关管均为P型MOS管，所述第二开关管、所述第四开关管、所述第六开关管和所述第八开关管均为N型MOS管。

8.如权利要求3-5中任一项所述的电子驻车制动系统的开关检测装置，其特征在于，所述第一开关管、所述第三开关管、所述第五开关管和所述第七开关管均为N型MOS管，所述第二开关管、所述第四开关管、所述第六开关管和所述第八开关管均为P型MOS管。

9.一种电子驻车制动系统，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的电子驻车制动系统的开关检测装置。

10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求9所述的电子驻车制动系统。

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