CN115771493A - 电子驻车制动系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及电子驻车制动系统及其控制方法，该电子驻车制动系统包括：电子驻车制动器，该电子驻车制动器包括布置在随车辆的后轮旋转的制动盘的两侧的一对制动垫、被设置为按压所述一对制动垫的活塞、被设置为按压所述活塞的螺母构件、被设置为使所述螺母构件移动的主轴构件和被配置成使所述主轴构件旋转的马达；以及控制器，该控制器电连接到所述马达并且被配置成执行所述电子驻车制动器的驻车操作，其中所述控制器被配置成检测在所述驻车操作期间流经所述马达的浪涌电流，并基于检测到的浪涌电流识别低电压故障。

Description

电子驻车制动系统及其控制方法
技术领域
本公开涉及电子驻车制动系统及其控制方法。
背景技术
通常，电子驻车制动(EPB)系统特别是电动卡钳(MoC)型EPB系统通过减速器增加电动马达产生的扭矩，以产生卡钳内的机械系统驻车所需的夹紧力。
EPB系统通过操作安装在车轮上的EPB致动器而将制动垫按压到与车轮一体旋转的制动盘上，从而可以通过制动垫和制动盘之间的摩擦产生夹紧力。
在EPB系统中，当驻车时，电子控制单元(ECU)驱动EPB致动器的电动马达，并当马达电流达到目标电流时，识别出产生了所需的夹紧力，从而完成驻车控制。
当在驻车期间供应给EPB致动器的驱动电压低于预定水平时，EPB系统将其识别为低电压故障。
传统上，ECU的(+)端子和(-)端子之间的电压差被估算为供应给EPB致动器的驱动电压。
然而，ECU的电源端子电压(或ECU驱动电压)可能不同于EPB致动器的实际驱动电压。例如，当ECU和EPB致动器之间的电连接线束的电阻意外且异常增加时，ECU的电源端子电压为正常电压，但EPB致动器的驱动电压可能为低电压。
因此，传统上，即使当EPB致动器的驱动电压是低电压时，也不太可能检测到低电压故障。
发明内容
本公开的一个方面提供了电子驻车制动系统及其控制方法，其可以更准确且可靠地检测EPB致动器的低电压故障。
本公开的其他方面将部分地在以下描述中阐述，并且部分地将从描述中显而易见，或者可以通过本公开的实践来习得。
根据本公开的一个方面，提供了一种电子驻车制动系统，该电子驻车制动系统包括：电子驻车制动器EPB，所述EPB包括布置在随车辆的后轮旋转的制动盘的两侧的一对制动垫、被设置为按压所述一对制动垫的活塞、被设置为按压所述活塞的螺母构件、被设置为移动所述螺母构件的主轴构件和被配置成使所述主轴构件旋转的马达；以及控制器，所述控制器电连接到所述马达并被配置成执行所述EPB的驻车操作，其中，所述控制器被配置成检测在所述驻车操作期间流过所述马达的浪涌电流，并基于检测到的所述浪涌电流来识别低电压故障。
所述控制器被配置成：基于检测到的所述浪涌电流和所述控制器的驱动电压来识别所述低电压故障。
所述控制器被配置成：如果所述控制器的所述驱动电压高于预设电压并且检测到的所述浪涌电流低于最小浪涌电流，则识别为所述低电压故障。
所述控制器被配置成根据所述控制器的所述驱动电压来识别所述最小浪涌电流。
所述控制器被配置成：基于存储在存储器中的驱动电压-最小浪涌电流映射数据，根据所述控制器的所述驱动电压来识别所述最小浪涌电流。
根据本公开的一个方面，提供了一种电子驻车制动系统的控制方法，该电子驻车制动系统包括：电子驻车制动器EPB，所述EPB包括布置在随车辆的后轮旋转的制动盘的两侧的一对制动垫、被设置为按压所述一对制动垫的活塞、被设置为按压所述活塞的螺母构件、被设置为移动所述螺母构件的主轴构件和被配置成使所述主轴构件旋转的马达；以及控制器，所述控制器电连接到所述马达并被配置成执行所述EPB的驻车操作，所述控制方法包括以下步骤：检测在所述驻车操作期间流过所述马达的浪涌电流；以及基于检测到的所述浪涌电流来识别低电压故障。
识别低电压故障的步骤包括：基于检测到的所述浪涌电流和所述控制器的驱动电压来识别所述低电压故障。
识别低电压故障的步骤包括：如果所述控制器的所述驱动电压高于预设电压并且检测到的所述浪涌电流低于最小浪涌电流，则识别为所述低电压故障。
识别低电压故障的步骤包括：根据所述控制器的所述驱动电压来识别所述最小浪涌电流。
识别低电压故障的步骤包括：基于存储在存储器中的驱动电压-最小浪涌电流映射数据，根据所述控制器的所述驱动电压来识别所述最小浪涌电流。
附图说明
结合附图，从以下实施方式的描述中，本公开的这些和/或其他方面将变得显而易见并且更容易理解，在附图中：
图1例示了根据一实施方式的电子驻车制动系统的配置；
图2例示了根据一实施方式应用于电子驻车制动系统的电子驻车制动器；
图3例示了根据一实施方式的电子驻车制动系统的控制器的控制框图；
图4例示了根据一实施方式在电子驻车制动系统的驻车操作期间马达电流随时间的变化；
图5是例示了根据一实施方式用于识别低电压故障的最小浪涌电流与电子驻车制动系统的控制器的驱动电压之间的关系的曲线图；以及
图6例示了根据一实施方式的电子驻车制动系统的控制方法。
具体实施方式
在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。此外，本说明书未描述根据本公开的实施方式的所有元件，并且省略了本公开所属领域中公知的描述或重叠部分。诸如“～部分”、“～部件”、“～模块”、“～块”等术语可以指由至少一个硬件或软件处理的至少一个进程。根据实施方式，多个“～部分”、“～部件”、“～模块”，“～块”可以体现为单个元件，或者单个的“～部分”、“～部件”、“～模块”，“～块”可以包括多个元件。
应当理解，当一个元件被称为“连接”到另一个元件时，它可能是直接或间接地连接到另一元件，其中，间接连接包括经由无线通信网络的“连接”。
应当理解，当在本说明中使用术语“包括”时，说明存在所述特征、整数、步骤、运算、元素和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、运算、元素、组件和/或它们的组。
应当理解，当本说明中阐述一个构件位于另一构件“上”时，不仅一个构件可以与另一构件接触，而且两个构件之间还可能存在又一构件。
应当理解，尽管在本文中术语第一、第二等可以用于描述各种元件，但这些元件不应受到这些术语的限制。应当理解，单数形式也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确规定。
用于方法步骤的附图标记仅用于解释的方便性，而不是限制步骤的顺序。因此，除非上下文另有明确规定，否则书面顺序可以按其他方式执行。
图1例示了根据一实施方式的电子驻车制动系统的配置。
参考图1，电子驻车制动系统可以包括电子驻车制动器(EPB)10、EPB开关20、电流传感器30和控制器40。
EPB 10可以向与左后轮和右后轮中的每一个一起旋转的制动盘D提供驻车制动力。
EPB 10产生用于相对于每个后轮驻车的夹紧力。EPB 10由控制器40控制。
EPB 10由马达M操作以产生夹紧力。EPB 10通过驱动马达M而将制动垫P按压到左后轮和右后轮中的每一个的制动卡钳C中的制动盘D，从而产生夹紧力。
图2例示了根据一实施方式应用于电子驻车制动系统的EPB。
参考图2，EPB 10可以包括：托架110，一对垫板111和112沿前后方向可移动地安装在该托架上，以按压随车轮旋转的制动盘100；卡钳壳体120，其可滑动地安装在托架110上并且包括气缸123，活塞121通过制动液压沿前后方向可移动地安装在该气缸中；动力转换单元130，其被设置为按压活塞121；以及马达致动器140，其被设置为使用马达M向动力转换单元130传递旋转力。
一对垫板111和112被分为设置成与活塞121接触的内垫板111和设置成与卡钳壳体120的指状部122接触的外垫板112。该对垫板111和112安装在固定到车体的托架110上，使得该对垫板111和112可以朝向制动盘100的两侧移动。此外，制动垫113附接至这对垫板111和112中的每一个的面向制动盘100的一个表面。
卡钳壳体120可滑动地安装在托架110上。更具体地，动力转换单元130安装在卡钳壳体120的后部处，并且卡钳壳体120包括：气缸123，活塞121沿前后方向可移动地安装在该气缸中；以及指状部122，其沿向下方向弯曲以操作外垫板112。指状部122和气缸123一体形成。
活塞121被设置为圆柱形，以具有内部呈类似杯子的U形，并可滑动地插入气缸123内。活塞121通过接收马达致动器140的旋转力的动力转换单元130的轴向力将内垫板111压向制动盘100。因此，当施加动力转换单元130的轴向力时，活塞121朝向内垫板111移动，从而按压内垫板111。卡钳壳体120通过反作用力沿与活塞121相反的方向操作，从而指状部122将外垫板112压向制动盘100侧。因此，可以执行制动。
动力转换单元130可以接收来自马达致动器140的旋转力，并起到将活塞121压向内垫板111侧的作用。
动力转换单元130可以包括：设置在活塞121内部以与活塞121接触的螺母构件131；和旋紧到螺母构件131的主轴构件135。
螺母构件131在其旋转受到限制的状态下设置在活塞121内部，并旋紧到主轴构件135。
螺母构件131可以包括：头部132，其设置成与活塞121接触；和接合部133，其从头部132延伸并且在其内圆周表面上形成阴螺纹，以便旋紧到主轴构件135。
螺母构件131根据主轴构件135的旋转方向而向前或向后移动，并且可以起到按压活塞121或释放活塞121上的压力的作用。在这种情况下，向前方向可以是螺母构件131接近活塞121的移动方向。向后方向可以是螺母构件131远离活塞121的移动方向。此外，向前方向可以是活塞121接近制动垫113的移动方向。向后方向可以是活塞121远离制动垫113的移动方向。
主轴构件135可包括轴部分136和凸缘部分137，轴部分136穿过卡钳壳体120的后部并通过接收马达致动器140的旋转力而旋转，凸缘部分137从轴部分136径向延伸。轴部分136可以具有可旋转地安装并穿过气缸123的后侧的一侧，以及布置在活塞121内部的另一侧。在这种情况下，轴部分136的穿过气缸123后部的一侧连接到减速器142的输出轴，以接收马达致动器140的旋转力。
马达致动器140可以包括马达141和减速器142。
马达141通过使主轴构件135旋转而前后移动螺母构件131，从而按压活塞121或释放活塞121上的压力。
减速器142可以设置在马达141的输出侧和主轴构件135之间。
通过以上配置，当执行驻车时，EPB 10可以使用马达致动器140使主轴构件135沿一个方向旋转，从而移动螺母构件131并按压活塞121。由螺母构件131的移动按压的活塞121按压内垫板111，从而使制动垫113与制动盘100紧密接触，由此可以执行产生夹紧力的接合操作。
此外，当释放驻车时，EPB 10可以使用马达致动器140使主轴构件135沿相反方向旋转，从而向后移动被活塞121按压的螺母构件131。活塞121上的压力可以通过螺母构件131的向后移动来释放。由于活塞121上压力的释放，制动垫113可以与制动盘100间隔开，从而可以执行释放夹紧力的分离操作。
再次参考图1，EPB开关20用于接收驾驶员对EPB 10的操作意图，并且可以设置在车辆的驾驶员座椅周围。
EPB开关20由驾驶员接通或断开。
当EPB开关20接通时，与驻车操作命令(接合命令、施加命令)相对应的信号被传输到控制器40。当EPB开关20断开时，与驻车释放命令(分离命令、释放命令)相对应的信号被传输到控制器40。
电流传感器30可以检测流经马达M的电流。例如，电流传感器30可以使用分流电阻或霍尔传感器检测流经马达M的马达电流。除了分流电阻或霍尔传感器之外，可以将各种方法应用于电流传感器30以用于检测马达电流。电流传感器30可以将检测到的电流信息传输到控制器40。
控制器40可以使用从EPB开关20输入的操作信号或由电流传感器30检测到的电流信息来接合或分离EPB 10。
控制器40由电池50供电。
控制器40通过线束60电连接到马达M。线束60是用于向马达M供电的导线组件。控制器40通过线束60将从电池50提供的电力供应给马达M。
控制器40可以将从电池50提供的电力供应给EPB 10的马达M以驱动马达M，从而产生夹紧力。
图3例示了根据一实施方式的电子驻车制动系统的控制器的控制框图。
参考图3，控制器40可以包括处理器41、存储器42、电源电路43和驱动电路44。
处理器41可以控制电子驻车制动系统的整体操作。
存储器42可以存储用于处理器41的处理或控制的程序，以及用于操作电子驻车制动系统的各种数据。
存储器42可以包括：易失性存储器，例如静态随机存取存储器(S-RAM)和动态随机存取存储器(D-RAM)；以及非易失性存储器，例如闪存、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)等。
电源电路43从由电池50提供的电力产生预定的操作电压。电源电路43可以产生处理器41或驱动电路44的驱动电压。处理器41或驱动电路44可以根据由电源电路43提供的驱动电压来操作。
驱动电路44根据处理器41的控制信号向第一和第二EPB 10的马达141供应电流，并控制电流的方向以正向或反向旋转马达M 141。马达M 141的正向或反向旋转允许制动垫113朝向或远离制动盘100移动，从而产生或释放夹紧力。因此，可以接合或分离EPB 10。
如上所述，传统上，作为控制器40的驱动电压的(+)端子和(-)端子之间的电压差被估算为供应给马达M 141的驱动电压。然而，当电连接控制器40和马达M141的线束60的电阻意外且异常地增加时，即使控制器(电子控制单元，ECU)40的电源端子电压是正常电压，马达M 141的驱动电压也可能是低电压。这样，传统上，即使当马达M 141的驱动电压是低电压，也不太可能检测到低电压故障。
为了解决上述问题，根据本公开，当控制器40和马达M 141之间的线束60的电阻在驻车操作期间增加时减小的浪涌电流可以用作识别马达M 141的驱动电压的状态的指示信号。因此，可以更准确和可靠地检测马达M 141的低电压故障。
图4例示了根据一实施方式在电子驻车制动系统的驻车操作期间马达电流随时间的变化。
参考图4，当执行驻车时，控制器40通过向马达141供电来旋转马达141，然后检测马达电流。当马达电流达到与驻车所需的夹紧力相对应的目标电流I目标时，控制器40识别驻车操作完成并结束控制。
根据电流值的变化特性，驻车操作时段可以大致划分为浪涌电流时段T1、空载时段T2和负载时段T3。
浪涌电流时段T1是浪涌电流I浪涌最初快速增加的时段。当向马达141输入电流时，由于惯性，瞬间需要大量的电流以保持静止，从而导致电流最初急剧增加。
空载时段T2是其中在流过浪涌电流后马达141旋转的同时将制动垫113推向制动盘100的时段。形成了其中没有负载作用于马达141直到制动垫113与制动盘100接触的空载状态。在这种情况下，具有恒定电流值为0或更大的电流在预定时间段流经马达141。
负载时段T3是其中在制动垫113与制动盘100接触的同时产生驻车制动力直到马达电流达到目标电流的时段。
浪涌电流反映了马达141的驱动电压的变化。
当控制器40的驱动电压高时，浪涌电流就高，而当控制器40的驱动电压低时，浪涌电流就低。
即使当控制器40的驱动电压是正常电压而不是低电压时，浪涌电流也受到控制器40和马达141之间的线束60的电阻的影响。当线束60的电阻增加时，浪涌电流的电流值会低于预期电流值。在驻车期间，由于各种原因，线束60的电阻可能会意外地增加。例如，由于控制器40和马达141之间的线束60损坏、连接器中夹杂异物、断开或短路等，线束60的电阻可能会增加。
这样，当线束60的电阻增加时，浪涌电流减小。因此，通过利用上述浪涌电流的变化，可以识别在驻车期间由线束60的电阻增加引起的马达的驱动电压降低。也就是说，可以基于浪涌电流变化来识别马达141是在低电压条件下还是在正常电压条件下被驱动。
图5是例示了根据一实施方式用于识别低电压故障的最小浪涌电流与电子驻车制动系统的控制器的驱动电压之间的关系的曲线图。
参考图5，横轴表示电流，纵轴表示电压。
对于控制器40的每个正常驱动电压V正常，预先设置最小浪涌电流I最小浪涌，该最小浪涌电流是用于识别低电压故障的预设电流。可以映射每个正常驱动电压的最小浪涌电流，使得最小浪涌电流I最小浪涌随着正常驱动电压V正常的增加而增加，并且使得最小浪涌电流I最小浪涌随着正常驱动电压V正常的减小而减小。
图6例示了根据一实施方式的电子驻车制动系统的控制方法。
参考图6，根据一实施方式的电子驻车制动系统的控制方法可以包括：识别是否存在驻车操作请求(100)、识别控制器40的驱动电压(102)、识别驱动电压是否等于或大于预设电压(104)、当驱动电压小于预设电压时将其识别为低电压故障(106)、当驱动电压等于或大于预设电压时驱动马达141(108)、检测马达电流(110)、识别时段T1中的马达电流是否等于或大于最小浪涌电流(112)、当时段T1中的马达电流等于或大于最小浪涌电流时识别时段T3中的马达电流是否达到目标电流(114)、以及当时段T3中的马达电流达到目标电流时停止马达141(116)。
当从EPB开关20输入与驻车操作命令相对应的信号时，控制器40识别出存在驻车操作请求。
控制器40可以将从电源电路43提供到处理器41的电压识别为驱动电压。
当驱动电压小于预设电压时，控制器40识别出驱动电压为低电压，即低电压故障。当识别出低电压故障时，可以通过警告装置向驾驶员发出低电压故障警告。
当驱动电压等于或大于预设电压时，控制器40可以驱动马达141，然后通过电流传感器30检测马达电流。
控制器40识别马达电流在浪涌电流时段T1是否小于最小浪涌电流。在这种情况下，最小浪涌电流可以由控制器40的驱动电压来识别。基于驱动电压-最小浪涌电流映射数据，可以识别与电流驱动电压对应的最小浪涌电流。驱动电压-最小浪涌电流映射数据可以预先存储在控制器40的存储器42中。
即使当控制器40的驱动电压是正常电压而不是低电压时，浪涌电流也会受到控制器40和马达141之间的线束60的电阻的影响。因为由于控制器40和马达141之间的线束60的损坏、连接器中夹杂异物、断开或短路等而引起线束60的电阻增加，所以当控制器40的驱动电压为正常电压时，浪涌电流时段T1中的马达电流低于最小浪涌电流。
当浪涌电流时段T1中的马达电流小于最小浪涌电流时，控制器40将其识别为低电压故障。这样，当马达电流小于最小浪涌电流时，由于线束60的电阻增加，马达141的驱动电压降低到低电压，因此可以识别出发生了低电压故障。当发生低电压故障时，控制器40可以通过警告装置向驾驶员警告低电压故障。
从上述可知，根据本公开的实施方式，电子驻车制动系统及其控制方法能够更准确且可靠地检测EPB致动器的低电压故障。
同时，上述控制器和/或其组成部件可以包括至少一个处理器/微处理器，该处理器/微处理器与存储计算机可读代码/算法/软件的计算机可读记录介质相结合。处理器/微处理器可以执行存储在计算机可读记录介质中的计算机可读代码/算法/软件，以执行上述功能、操作、步骤等。
上述控制器和/或其组成部件还可以包括被实现为非临时计算机可读记录介质或临时计算机可读记录介质的存储器。存储器可以由前述控制器和/或其组成部件控制，并被配置成存储被发送到前述控制器和/或其组成部件或者从前述控制器和/或其组成部件接收的数据，或者由前述控制器及/或其组成部件处理或将要处理的数据。
本公开的实施方式可以被实现为计算机可读记录介质中的计算机可读代码/算法/软件。计算机可读记录介质可以是非临时性计算机可读记录介质，诸如能够存储由处理器/微处理器可读的数据的数据存储设备。例如，计算机可读记录介质可以是硬盘驱动器(HDD)、固态驱动器(SDD)、硅磁盘驱动器(SDD)、只读存储器(ROM)、光盘只读存储器(CD-ROM)、磁带、软盘、光学记录介质等。
相关申请的交叉参考
本申请基于2021年9月6日在韩国知识产权局提交的申请号为10-2021-0118590的韩国专利申请并要求其优先权，该韩国专利申请的公开内容通过引用结合于此。

Claims (10)

1.一种电子驻车制动系统，该电子驻车制动系统包括：
电子驻车制动器EPB，所述EPB包括布置在随车辆的后轮旋转的制动盘的两侧的一对制动垫、被设置为按压所述一对制动垫的活塞、被设置为按压所述活塞的螺母构件、被设置为使所述螺母构件移动的主轴构件以及被配置成使所述主轴构件旋转的马达；以及
控制器，所述控制器电连接到所述马达并且被配置成执行所述EPB的驻车操作，
其中，所述控制器被配置成检测在所述驻车操作期间流经所述马达的浪涌电流，并基于检测到的所述浪涌电流来识别低电压故障。
2.根据权利要求1所述的电子驻车制动系统，其中，所述控制器被配置成基于检测到的所述浪涌电流和所述控制器的驱动电压来识别所述低电压故障。
3.根据权利要求2所述的电子驻车制动系统，其中，所述控制器被配置成：如果所述控制器的所述驱动电压高于预设电压并且检测到的所述浪涌电流低于最小浪涌电流，则识别为所述低电压故障。
4.根据权利要求3所述的电子驻车制动系统，其中，所述控制器被配置成根据所述控制器的所述驱动电压来识别所述最小浪涌电流。
5.根据权利要求4所述的电子驻车制动系统，其中，所述控制器被配置成：基于存储在存储器中的驱动电压-最小浪涌电流映射数据，根据所述控制器的所述驱动电压来识别所述最小浪涌电流。
6.一种电子驻车制动系统的控制方法，该电子驻车制动系统包括：电子驻车制动器EPB，所述EPB包括布置在随车辆的后轮旋转的制动盘的两侧的一对制动垫、被设置为按压所述一对制动垫的活塞、被设置为按压所述活塞的螺母构件、被设置为使所述螺母构件移动的主轴构件和被配置成使所述主轴构件旋转的马达；以及控制器，所述控制器电连接到所述马达并被配置成执行所述EPB的驻车操作，所述控制方法包括以下步骤：
检测在所述驻车操作期间流经所述马达的浪涌电流；以及
基于检测到的所述浪涌电流来识别低电压故障。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其中，识别低电压故障的步骤包括：基于检测到的所述浪涌电流和所述控制器的驱动电压来识别所述低电压故障。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其中，识别低电压故障的步骤包括：如果所述控制器的所述驱动电压高于预设电压并且检测到的所述浪涌电流低于最小浪涌电流，则识别为所述低电压故障。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其中，识别低电压故障的步骤包括：根据所述控制器的所述驱动电压来识别所述最小浪涌电流。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其中，识别低电压故障的步骤包括：基于存储在存储器中的驱动电压-最小浪涌电流映射数据，根据所述控制器的所述驱动电压来识别所述最小浪涌电流。
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