CN204895451U - 电子手刹制动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了电子手刹制动系统，为克服变速箱P挡驻车系统在坡路停车变速杆锁死、行车过程中由于操作失误挂P挡后的变速箱损坏、纯电动汽车充电时未进行驻车车辆流坡的问题。其包括EPB按钮(10)、EPB电子控制器(5)、后左制动器(11)与后右制动器(12)；EPB按钮(10)采用信号导线SW1、SW2、SW3与SW4依次和EPB电子控制器(5)中按钮识别芯片(9)中的1、2、3与4引脚电连接，EPB电子控制器(5)的电机驱动电路(8)依次和后左电机(13)与后右电机(14)电缆连接。EPB电子控制器(5)中电源管理芯片(7)与CAN管理芯片(6)依次和车载供电电瓶(2)与整车控制器(3)电连接。

Description

电子手刹制动系统

技术领域

本实用新型涉及一种汽车制动系统，更确切地说，本实用新型涉及一种电子手刹制动系统。

背景技术

现在车辆向着电子化智能化的方向发展，电子手刹制动系统就是通过按钮来实现传统车辆的手刹功能。随着自动挡车辆的普及，装备有自动变速器的车辆都会有P挡锁，当换挡操纵手柄位置置于该挡位置时，停车锁止机构将变速器输出轴锁止，所以传动轴在变速箱内被部分锁止，在平地上不踩刹车时，车辆也有一定的制动力。但是如果车辆停止在坡路上时如果车辆只是由自动变速器中的P挡锁锁止传动轴时，这样车身的重量会直接由传动轴传递到P挡锁止机构的棘轮上，这样短期会造成下次开车时P挡挡位被机械锁止无法打开，长期会造成棘轮的损坏从而影响变速器的动作。对于安装电子手刹制动的车辆利用本实用新型的方法可以取消变速器中的P挡锁，利用电子手刹制动实现P挡锁的功能。

现在驾驶员的职业化淡化，大部分驾驶员没有足够的经验。很多驾驶习惯对于车辆的是有一定程度的损坏的，例如在有坡路的路面上驾驶员只是挂到P没有拉起手刹、在前方红灯时驾驶员停车挂N挡时误挂入P挡。取消P挡锁通过电子手刹制动系统来实现P挡锁的功能，可以简化驾驶员的驾驶复杂程度。提高变速器的寿命，同时实现车辆在各种路面上的停车制动功能。

经过相关专利文献查询，关于电子手刹制动实现变速器P挡锁功能的专利具有代表性的可以分为几种：

中国专利公布号为CN101934737A，公布日为2011年01月05日，发明名称为“一种具有AUTOHOLD功能的电子驻车制动系统及其制动方法”，申请人为芜湖伯特利汽车安全系统有限公司。该专利主要涉及具有AUTOHOLD功能的电子驻车制动系统。但是系统解决了市内驾驶员频繁的手动操作驻车/释放的问题和由制动盘温度的升降引起的制动力不足问题，但是并不能实现驾驶员将换挡杆挂P挡时使车辆驻车，驾驶员将换挡杆换到D、N挡时的解除驻车的功能。

中国专利公布号为CN102416934A，公布日为2011年10月21日，发明名称为“一种电子驻车制动系统及其驻车控制方法”，申请人为奇瑞汽车股份有限公司。该专利主要涉及在提供了一种电子驻车制动系统及其控制方法，实现了手动驻车与自动驻车功能。但是并不能实现车辆挂P挡时车辆锁止驻车，车辆换到D、N挡时的释放功能。只是简单的实现了车辆的停车、制动、起步等的后制动卡钳的夹紧与释放功能。

中国专利公布号为CN103863293A，公布日为2013年08月12日，发明名称为“一种车辆驻车制动系统及其控制方法”，申请人为中国科学院合肥物质科学研究院。该专利主要涉及在驻车制动时提供所需要的最佳制动力和行车制动系统失效后，驻车制动系统可以发挥紧急制动的功能。但是并不能实现车辆挂P挡时车辆锁止驻车，车辆换到D、N挡时的释放功能。只是实现了驻车制动时夹紧力优化的实现和依靠驻车制动系统的紧急制动实现。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服了现有技术存在变速箱P挡驻车系统在坡路停车变速杆锁死、行车过程中由于操作失误挂P挡后的变速箱损坏、纯电动汽车充电时未进行驻车车辆流坡的问题，提供了一种电子手刹制动系统。

为解决上述技术问题，本实用新型是采用如下技术方案实现的：所述的电子手刹制动系统包括EPB按钮、EPB电子控制器、后左制动器与后右制动器。

EPB按钮采用信号导线SW1、信号导线SW2、信号导线SW3与信号导线SW4依次和EPB电子控制器中的按钮识别芯片的1引脚、2引脚、3引脚与4引脚电线连接，EPB电子控制器中的电机驱动电路采用电缆依次和后左电机与后右电机连接。

技术方案中所述的EPB按钮的内部设置有a开关、b开关、c开关与d开关，其中的a开关是常开开关、b开关是常闭开关，a开关与b是联动开关，c开关与d是联动开关；EPB按钮的开关a的e端与信号导线SW1的一端和开关b的e端电连接，开关a的f端与开关c的e端和信号导线SW2的一端电连接，开关c的f端与开关d的f端和信号导线SW3的一端电连接；开关b的f端与开关d的e端和信号导线SW4的一端电连接，信号导线SW1为12V的供电线，信号导线SW2为地线，信号导线SW3与信号导线SW4为按钮状态线。

技术方案中所述的EPB电子控制器包括型号为nRF240IA的CAN管理芯片、型号为LQFP32的电源管理芯片、电机驱动电路、按钮识别芯片、型号为TLE260的控制芯片与型号为ADXL202的加速度传感器。型号为nRF240IA的CAN管理芯片上的1引脚与3引脚依次和控制芯片上的34引脚与30引脚电连接；型号为LQFP32的电源管理芯片上的1引脚、2引脚依次和控制芯片的14引脚、13引脚电连接，型号为LQFP32的电源管理芯片上的4引脚、5引脚、6引脚与7引脚依次和电机驱动电路中的左电源正极、左电源负极、右电源正极与右电源负极电连接；型号为TLE9260的控制芯片上的3号引脚、4号引脚、5号引脚与6号引脚依次和型号为TLE7181EM的按钮识别芯片上的14号引脚、13号引脚、12号引脚与11号引脚电连接，型号为TLE9260的控制芯片上的11号引脚、12号引脚依次和电机驱动电路中的左SPI通信电路与右SPI通信电路电连接，型号为TLE9260的控制芯片上的25号引脚、26号引脚依次和型号为ADXL202的纵向加速度传感器的5号引脚、4号引脚电连接，型号为TLE9260的控制芯片上的30号引脚、34号引脚依次和CAN管理芯片的3号引脚、1号引脚电连接。

技术方案中所述的电源管理芯片中的第11引脚与14引脚依次和现有的车载供电电瓶(2)的正极与负极电连接；EPB电子控制器中的CAN管理芯片通过现有的整车CAN总线(4)与现有的整车控制器电线连接。

技术方案中所述的电机驱动电路(8)包括驱动电路与电桥及采样电路；所述的驱动电路包括左驱动电路与右驱动电路；所述的左驱动电路包括左SPI通信电路、左诊断电路、左配置电路、左MOSFET控制芯片、左电荷泵、左电压监控芯片、左高边驱动电路、左低边驱动电路；所述的左SPI通信电路分别通过SPI通信电路和左诊断电路、左配置电路、左MOSFET控制芯片的c端、左电荷泵与左电压监控芯片连接，左MOSFET控制芯片的a端与左高边驱动电路的a端电连接，左MOSFET控制芯片的b端与左低边驱动电路的a端电连接。

所述的电桥及采样电路包括左电桥及采样电路与右电桥及采样电路；所述的左电桥及采样电路包括1号开关、2号开关、1号采样电阻、3号开关、4号开关、左电源正极、2号采样电阻、左电源负极、左放大器与左比较器；左高边驱动电路的b端和1号开关的a端与4号开关(37)的c电连接，左低边驱动电路的b端和2号开关的a端和3号开关的c端电连接，1号开关的b端、3号开关的a端和左电源正极电连接，1号开关的c端、2号开关的b端与1号采样电阻的a端电连接，1号采样电阻的b端与后左电机的a端电连接，后左电机的b端和3号开关的b端与4号开关的a端电连接，2号开关的c端、4号开关的b端和2号采样电阻的a端电连接，1号采样电阻的c端与左比较器的a端电连接，2号采样电阻的c端与左比较器的b端电连接，2号采样电阻的b端与左电源负极电连接，左放大器的a端与左比较器的c端电连接，左放大器的c端通过左放大信号线与左比较器的d端电连接，左放大器的b端与左SPI通信电路电连接。

技术方案中所述的右驱动电路包括右SPI通信电路、右诊断电路、右配置电路、右MOSFET控制芯片、右电荷泵、右电压监控芯片、右高边驱动电路与右低边驱动电路。所述的右电桥及采样电路包括5号开关、6号开关、3号采样电阻、7号开关、8号开关、右电源正极、右电源负极、4号采样电阻、右比较器与右放大器。右SPI通信电路分别通过SPI通讯电路和右诊断电路、右配置电路、右MOSFET控制芯片的c端、右电荷泵、右电压监控芯片电连接，右MOSFET控制芯片的a端与右高边驱动电路的a端电连接，右MOSFET控制芯片的b端与右低边驱动电路的a端电连接，右高边驱动电路的b端依次和5号开关的a端与8号开关的c电连接，右低边驱动电路的b端依次和6号开关的a端与7号开关的c端电连接，5号开关的b端、7号开关的a端和右电源正极电连接；5号开关的c端、6号开关的b端和3号采样电阻的a端电连接，3号采样电阻的b端与后右电机的a端电连接，后右电机的b端和7号开关的b端与8号开关的a端电连接，6号开关的c端、8号开关的b端和4号采样电阻的a端电连接，3号采样电阻的c端与右比较器的a端电连接，4号采样电阻的c端与右比较器的b端电连接，4号采样电阻的b端与右电源负极电连接，右放大器的a端与右比较器的c端电连接，右放大器的c端通过右放大信号线与右比较器的d端连接，右放大器的b端与右SPI通信电路电连接。

与现有技术相比本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型所述的电子手刹制动系统及其控制方法当驾驶员在坡道停车时，解决了一定要先拉手刹再挂P挡才能防止变速杆在P挡卡死的问题，利用电子驻车系统实现车辆P挡驻车可以避免变速杆卡死，简化繁琐的操作；

2.本实用新型所述的电子手刹制动系统及其控制方法当驾驶员在停车时，解决了可能在车辆运动时误挂P挡造成变速箱内P档锁止机构的损坏造成变速箱的损坏问题，利用电子手刹制动系统实现P档驻车可以避免驾驶员误操作引起的不必要的车辆变速器的损坏；

3.本实用新型所述的电子手刹制动系统及其控制方法对于纯电动车在充电时，解决了驾驶员没有拉起手刹并且没有挂入P挡车辆可能会溜车，损坏充电设备或者车辆本身的问题，利用电子手刹制动系统实现车辆P挡驻车可以提高车辆的安全性和操作性。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：

图1是本实用新型所述的电子手刹制动系统的结构组成及原理的示意框图；

图2是本实用新型所述的电子手刹制动系统中的电机驱动电路结构原理的示意图；

图3是采用本实用新型所述的电子手刹制动系统的整车结构原理示意框图；

图4是本实用新型所述的电子手刹制动系统的控制方法的功能模块构架示意框图；

图5是本实用新型所述的电子手刹制动系统的控制方法的流程框图；

图中：1.整车，2.车载供电电瓶，3.整车控制器，4.整车CAN总线，5.EPB电子控制器，6.CAN管理芯片，7.电源管理芯片，8.电机驱动电路，9.按钮识别芯片，10.EPB按钮，11.后左制动器，12.后右制动器，13.后左电机，14.后右电机，15.控制芯片，16.CAN信号线，17.纵向加速度传感器，18.后左轮速传感器，19.后右轮速传感器，20.制动踏板信号传感器，21.挡位信号传感器，22.前左轮速传感器；23.前右轮速传感器；24.诊断仪，25.左SPI通信电路，26.左诊断电路，27.左配置电路，28.左MOSFET控制芯片，29.左电荷泵，30.左电压监控芯片，31.左高边驱动电路，32.左低边驱动电路，33.1号开关，34.2号开关，35.1号采样电阻，36.3号开关，37.4号开关，38.左电源正极，39.2号采样电阻，40.左电源负极，41.左放大信号线，42.左放大器，43.左比较器，44.右SPI通信电路，45.右诊断电路，46.右配置电路，47.右MOSFET控制芯片，48.右电荷泵，49.右电压监控芯片，50.右高边驱动电路，51.右低边驱动电路，52.5号开关，53.6号开关，54.3号采样电阻，55.7号开关，56.8号开关，57.右电源正极，58.右电源负极，59.4号采样电阻；60.右比较器，61.右放大信号线，62.右放大器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细的描述：

一种电子手刹制动系统包括EPB按钮10、EPB电子控制器5、后左制动器11与后右制动器12。

所述的电子手刹制动系统使用时安装在现有车上，并需要和车上的传感器组件(后左轮速传感器18、后右轮速传感器19、前左轮速传感器22、前右轮速传感器23、制动踏板信号传感器20、挡位信号传感器21)与车载供电电瓶2分别连接，从而获取来自传感器组件的信号与来自车载供电电瓶2的电能。

所述的EPB按钮10的型号为SACP2BYD，结构为三个档位的两个联动开关，内部有a开关、b开关、c开关与d开关，其中a开关是常开开关、b开关是常闭开关，a与b是联动开关，当EPB按钮10处于正常状态的时候开关a是打开状态开关b是关闭状态，当EPB按钮10处于夹紧状态时开关a是关闭状态而开关b是打开。c与d是联动开关，当EPB按钮10处于正常状态的时候开关d是打开状态开关c是关闭状态，当EPB按钮10处于夹紧状态时开关d是关闭状态而开关c是打开。通过操作EPB按钮10来控制a、b、c、d四个开关的通断电状态,EPB按钮10内部开关a的e端与信号导线SW1的一端和开关b的e端连接，开关a的f端与开关c的e端和信号导线SW2的一端连接，开关c的f端与开关d的f端和信号导线SW3的一端连接。开关b的f端与开关d的e端和信号导线SW4的一端连接。EPB按钮10采用信号导线SW1、信号导线SW2、信号导线SW3与信号导线SW4的另一端和EPB电子控制器5中的按钮识别芯片9中的1引脚、2引脚、3引脚与4引脚电连接。其中：信号导线SW1为供电线，信号导线SW1为EPB按钮提供12V电压；信号导线SW2为地线，信号导线SW2为EPB按钮提供基准0V电压；信号导线SW3与信号导线SW4为按钮状态线。EPB按钮10有三个状态：常态、EPB按钮施夹状态与EPB按钮释放状态；按钮不操作时是常态，其中信号导线SW3、信号导线SW4上的电压都为0V；按下夹紧按钮时EPB按钮10变为夹紧状态，信号导线SW3上的电压都为12V，SW4上的电压都为0V；按下释放按钮时EPB按钮10变为释放状态，信号导线SW3、信号导线SW4上的电压都为12V。EPB电子控制器5通过其按钮识别芯片9识别1引脚、2引脚、3引脚、4引脚的电压状态来实现对EPB按钮10的状态监控。

所述的EPB电子控制器5包括型号为nRF240IA的CAN管理芯片6、型号为LQFP32的电源管理芯片7、电机驱动电路8、按钮识别芯片9、型号为TLE260的控制芯片15与型号为ADXL202的加速度传感器17。

所述的型号为nRF240IA的CAN管理芯片6上设置有24个引脚，型号为nRF240IA的CAN管理芯片6上的14引脚与16引脚采用CAN信号线16依次和整车CAN总线4的CAN接口连接，型号为nRF240IA的CAN管理芯片6上的1引脚与3引脚依次和控制芯片15上的34引脚与30引脚连接，型号为nRF240IA的CAN管理芯片6与整车CAN总线4交换制动信号、轮速信号、挡位信号等信息。

所述型号为LQFP32的电源管理芯片7上设置有32个引脚，电源管理芯片7中的第11引脚与14引脚依次和车载供电电瓶2的正极与负极电连接，可以处理由车载供电电瓶2输送过来的电压和电流。电源管理芯片7中的1引脚、2引脚依次和控制芯片15的14引脚、13引脚电连接，为控制芯片15提供电源。电源管理芯片7中的4引脚、5引脚、6引脚、7引脚依次和电机驱动电路8中的左电源正极38、左电源负极40、右电源正极57、右电源负极58连接为电机驱动电路8提供电源。电源管理芯片7可以处理车载供电电瓶2由于车辆状态引起的电压电流变化，滤波处理后使车载供电电瓶2符合整车控制器3的要求，同时为后左制动器11与后右制动器12中的后左电机13与后右电机14提供电源。

所述的电器驱动电路8包括驱动电路与电桥及采样电路。

所述的电机驱动电路8中的驱动电路包括左驱动电路与右驱动电路。所述的左驱动电路包括左SPI通信电路25、左诊断电路26、左配置电路27、左MOSFET控制芯片28、左电荷泵29、左电压监控芯片30、左高边驱动电路31、左低边驱动电路32。

所述的右驱动电路包括右SPI通信电路44、右诊断电路45、右配置电路46、右MOSFET控制芯片47、右电荷泵48、右电压监控芯片49、右高边驱动电路50、右低边驱动电路51。

电机驱动电路8中的电桥及采样电路包括左电桥及采样电路与右电桥及采样电路。

所述的左电桥及采样电路包括1号开关33、2号开关34、1号采样电阻35、3号开关36、4号开关37、左电源正极38、2号采样电阻39、左电源负极40、左放大信号线41、左放大器42与左比较器43。

所述的右电桥及采样电路包括5号开关52、6号开关53、3号采样电阻54、7号开关55、8号开关56、右电源正极57、右电源负极58、4号采样电阻59、右比较器60、右放大信号线61与右放大器62。

所述的左SPI通信电路25(选用型号为MAX232的芯片电路)的4号引脚与EPB电子控制器5中的控制芯片15中的11引脚通过SPI(一种同步串行外设接口)通信电路连接。左SPI通信电路25分别通过SPI通信电路和左诊断电路26、左配置电路27、左MOSFET控制芯片28的c端、左电荷泵29、左电压监控芯片30与左放大器42的b端连接，进行数据交换。左MOSFET控制芯片28的a端与左高边驱动电路31的a端连接并控制其通断，左MOSFET控制芯片28的b端与左低边驱动电路32的a端连接并控制其通断。左高边驱动电路31的b端与1号开关33的a端和4号开关37的c端分别连接并控制其通断，从而实现后左电机13的正转。左低边驱动电路32的b端分别与2号开关34的a端和3号开关36的c端连接并控制其通断，从而实现后左电机13的反转。1号开关33的b端、3号开关36的a端与左电源正极38连接并控制其通断。1号开关33的c端、2号开关34的b端与1号采样电阻35的a端连接。1号采样电阻35的b端与后左电机13的a端连接，后左电机13的b端与3号开关36的b端和4号开关37的a端连接。2号开关34的c端、4号开关37的b端与2号采样电阻39的a端连接，1号采样电阻35的c端与左比较器43的a端连接，可以采集通过后左电机13的电压电流。2号采样电阻39的c端与左比较器43的b端连接，可以采集通过后左电机13的电流。2号采样电阻39的b端与左电源负极40连接。左放大器42的a端与左比较器43的c端连接，左放大器42的c端通过左放大信号线41与左比较器43的d端连接，接收放大信号。

右SPI通信电路44(选用型号为MAX232的芯片电路)的4号引脚与EPB电子控制器5中的控制芯片15中的12引脚通过SPI通信电路连接。右SPI通信电路44分别通过SPI通讯电路和右诊断电路45、右配置电路46、右MOSFET控制芯片47的c端、右电荷泵48、右电压监控芯片49与右放大器62的b端连接，进行数据交换。右MOSFET控制芯片47的a端与右高边驱动电路50的a端连接，并控制其通断。右MOSFET控制芯片47的b端与右低边驱动电路51的a端连接，并控制其通断。右高边驱动电路50的b端与5号开关52的a端和8号开关56的c端分别连接，并控制其通断从而实现后右电机14的正转。右低边驱动电路51的b端分别与6号开关53的a端和7号开关55的c端连接，并控制其通断从而实现后右电机14的反转。5号开关52的b端、7号开关55的a端与右电源正极57连接。5号开关52的c端、6号开关53的b端与3号采样电阻54的a端连接。3号采样电阻54的b端与后右电机14的a端连接。后右电机14的b端与7号开关55的b端和8号开关56的a端连接。6号开关53的c端、8号开关56的b端与4号采样电阻59的a端连接，3号采样电阻54的c端(采样端)与右比较器60的a端连接，可以采集通过后右电机14的电流。4号采样电阻59的c端即采样端与右比较器60的b端连接，可以采集通过后右电机14的电流。4号采样电阻59的b端与右电源负极58连接。右放大器62的a端与右比较器60的c端连接，右放大器62的c端通过右放大信号线61与右比较器60的d端连接，接收放大信号。

所选型号为TLE7181EM的按钮识别芯片9，其外部共有16个引脚。其通过1号引脚、2号引脚、3号引脚、4号引脚与信号线SW1、信号导线SW2、信号导线SW3、信号导线SW4分别相连，可以识别信号线上的电压状态来判断EPB按钮10的状态，通过型号为TLE7181EM的按钮识别芯片9上的14号引脚、13号引脚、12号引脚、11号引脚与控制芯片15的3号引脚、4号引脚、5号引脚、6号引脚依次连接进行通讯，把EPB按钮10的状态传递到控制芯片15中。

所述的型号为TLE9260的控制芯片15上设置有48个引脚，其上的3号引脚、4号引脚、5号引脚、6号引脚依次和TLE7181EM的按钮识别芯片9上的14号引脚、13号引脚、12号引脚、11号引脚电连接用于获取EPB按钮10的状态；型号为TLE9260的控制芯片15上的11号引脚、12号引脚依次和电机驱动电路8中的左SPI通信电路25与右SPI通信电路44电连接，用来向电机驱动电路8发送电机控制的信号；型号为TLE9260的控制芯片15上的13号引脚、14号引脚依次和电源管理芯片7的1号引脚、2号引脚电连接，用于获取电源管理芯片7为控制芯片15所提供的供电电源；型号为TLE9260的控制芯片15上的25号引脚、26号引脚依次和纵向加速度传感器17的4号引脚、5号引脚连接，用于获取纵向加速度传感器17传出的加速度信号的数值；型号为TLE9260的控制芯片15上的30号引脚、34号引脚依次和CAN管理芯片6的3号引脚、1号引脚电连接，用于获取CAN管理芯片6传出的整车CAN信号。

所述的传感器组件是指BOSCH公司的型号为35310-G08的后左轮速传感器18、型号为35310-G08的后右轮速传感器19、型号为35310-G08的前左轮速传感器22、型号为35310-G08的前右轮速传感器23、型号为HR_Z_F50_Z10_CAN_C的角度位移传感器即制动踏板信号传感器20、挡位传感器21；由整车控制器3处理轮速并得到车速。

制动踏板信号传感器20与整车控制器3相连提供制动信号。挡位信号传感器21与整车控制器3相连提供挡位信号。

所述的后左电机13与后右电机14依次集成在后左卡钳与后右卡钳上的后左制动器11与后右制动器12上，其中后左制动器11、后右制动器12在传统的制动器基础上增加了后左电机13与后右电机14、减速机构和螺母丝杠结构，可以实现后左电机13与后右电机14运动带动制动器中摩擦片运动实现制动过程。其中后左制动器11后右制动器12中的后左电机13与后右电机14通过电缆与电机驱动电路8连接。

电机驱动电路8可以驱动后左制动器11与后右制动器12中的后左电机13与后右电机14，同时电机驱动电路8可以采集后左电机13与后右电机14工作时的电压和电流。

所述的电子手刹制动系统各部分结构的连接与工作原理：

EPB按钮10采用信号导线SW1、信号导线SW2、信号导线SW3、信号导线SW4和EPB电子控制器5中的按钮识别芯片9连接实现按钮的状态识别功能；制动执行机构的后左电机13与后右电机14依次集成在后左卡钳与后右卡钳中的后左制动器11与后右制动器12上，后左电机13与后右电机14采用电缆与EPB电子控制器5中的电机驱动电路8连接，完成EPB电子控制器5对后左制动器11与后右制动器12命令；后左轮速传感器18、后右轮速传感器19、前左轮速传感器22、前右轮速传感器23、制动踏板信号传感器20与整车控制器3相连接，由整车控制器3处理轮速并得到车速，制动踏板信号传感器20与整车控制器3相连接提供制动信号，挡位信号传感器21与整车控制器3相连接提供挡位信号，现有的整车控制器3通过现有的整车CAN总线4与EPB电子控制器5中的CAN管理芯片6相连接实现各传感器信号的交互。EPB工作时，EPB电子控制器5中会运行EPB的控制程序，其会对其他部件进行信息交互来完成控制的过程。EPB电子控制器5接收的信号包括：a.整车控制器3检测的挡位信号传感器21的信号、前左轮速传感器22、前右轮速传感器23、后左轮速传感器18、后右轮速传感器19的信号、制动踏板信号传感器20的信号；b.控制芯片15中的EPB的控制程序会监控EPB按钮10的状态信号。其中接收的a中信号是整车控制器3通过整车CAN总线传输到EPB电子控制器5中。其中接收的b中信号是通过按钮识别芯片9传输到EPB电子控制器5中的EPB按钮10状态信号。从而根据这些输入进行EPB是夹紧还是释放的控制。本文所述的电子手刹制动系统不只是能通过EPB按钮10实现驻车，还能通过车辆变速杆的挡位信号传感器21的挡位信息进行制动或者释放。

所述的电子手刹制动系统的结构特点：

1.电机驱动电路8中为左电机13与右电机14的供电是独立设计的。这时不能因为电源出现故障导致两个电机都不能使用，双供电设计可以提高电子手刹制动系统的可靠性。

2.电机驱动电路8对后左电机13与后右电机14的电机电流、电压是独立获取的，通过1号采样电阻35、2号采样电阻39可以对左电机13的电压电流进行采样；通过3号采样电阻54、4号采样电阻59可以对右电机电压电流进行采样。这样可以实时对后左电机13与后右电机14进行监控又不会使后左电机13与后右电机14的工作相互影响。

3.采用左MOSFET控制芯片28与右MOSFET控制芯片47控制左高边驱动电路31、左低边驱动电路32和右高边驱动电路50、右低边驱动电路51来实现H桥电路的转换从而达到后左电机13与后右电机14正反转的精确控制。从而实现车辆在制动过程中对车辆减速度的精确控制。

实现电子手刹制动系统控制方法的软件程序由四大模块组成：

模块一：程序初始状态；模块二：满足条件执行正常的P挡驻车制动；模块三：满足条件执行正常的由P挡到R/D挡的条件，执行释放过程；模块四：不满足正常的P挡驻车制动的条件，执行特殊的制动过程。

模块一，程序的初始状态。

所述的程序的初始状态是指，驾驶员在进入车辆驾驶室后通过点火过程为EPB电子控制器5正常上电后的程序的自检过程。

1.当EPB电子控制器5正常上电后，就是指车辆用钥匙点火发动后EPB电子控制器5中的电源管理芯片7的11、13引脚会分别接通车载供电电瓶2中的正极负极，同时向控制芯片15提供电能，控制芯片15中的程序会进行自动检测在控制芯片15中运行的程序是否正常。同时程序会检测CAN总线接口6与整车CAN总线4的通讯是否正常，判断整车控制器3是否正常工作。

2.检测电源管理模块7是否正常工作，检测车载供电电瓶2是否存在低于或者高于EPB电子控制器5正常工作的电压范围，低于19V高于9V的供电电压。

3.检测电机驱动电路8是否正常工作，同时后左电机13与后右电机14是否能正常工作。

4.检测按钮识别芯片9是否正常工作，同时检测EPB按钮10是否正常，是否存在按钮卡死或者内部电路破坏的情况。

5.检测纵向加速度传感器17是否正常工作，得到的数值是否是满足计算需求有没有大的零漂或者跳动。

所有的自检过程通过以后程序进入正常工作模式，同时发出信息或者声音提示：如果当前车辆处于下线检测状态请将挡位挂至N挡进行下线检测。如果在程序的初始状态出现上述任何一种错误，则程序发出相应的错误状态位并报警，其中错误状态位是指EPB电子控制器5中的控制芯片15中的EPB控制程序检测到错误并记录到软件中作为故障码的形式存在于控制芯片15中，然后通过诊断仪器就可以读取故障码来定位具体的故障；同时仪表盘中的“P”形状的报警灯会闪烁提示驾驶员系统处于错误状态。

模块二：满足条件执行正常的P挡驻车制动。

当车辆上电并且完成程序的自检状态后，电子手刹制动系统进入正常的工作过程中。如果要执行正常的P挡驻车制动需要满足以下几个条件：EPB电子控制器5通过CAN管理芯片6与整车CAN总线4进行数据交换检测车辆当前挡位信息、轮速信号信息，通过按钮识别芯片9检测EPB按钮10当前的状态。通过以上的信号检测，当信号满足：

1.车辆挡位是由其他挡位挂入P挡，且EPB按钮10状态正常，且通过整车CAN总线4检测的轮速信号小于P挡制动的门限值时EPB电子控制器5发出P挡驻车信号，通过电机驱动电路8驱动后左电机13与后右电机14进行制动。

2.如果当前的挡位信息不满足则进入模块三的控制程序。

模块三：满足条件执行正常的由P挡到R/D挡的释放过程。

如果要执行正常的P挡到R/D挡的释放需要满足以下几个条件：

EPB电子控制器5通过CAN管理芯片6与整车CAN总线4判断挡位信号、车辆发动机的点火信号、制动信号、制动器处轮缸压力信号，通过按钮识别芯片9检测EPB按钮10当前的状态。通过以上信号检测，当信号满足：

1.车辆的挡位由P挡挂入D/R挡(挡位如果是由P挡挂入R挡时，R挡信号需要经过延时一定时间发出)，且车辆发动机处于点火状态，且制动踏板信号处于制动状态大于一定的时间门限或者制动轮缸内的压力大于一定的门限值，且EPB按钮10不处于夹紧状态位置。EPB电子控制器5发出释放信号，通过电机驱动电路8驱动后左电机13与后右电机14进行释放。

2.如果从整车CAN总线4来的挡位信号不满足上述要求EPB电子控制器5不会执行释放程序。

3.如果车辆不处于点火状态EPB电子控制器5不会执行释放程序。

4.如果驾驶员没有踩制动踏板或者制动轮缸内的压力没有达到预定的门限值则EPB电子控制器5不会执行释放程序。

5.如果EPB的按钮10状态处于正常的夹紧状态EPB电子控制器5不会执行释放程序。

模块四：不满足正常的P挡驻车制动的条件，执行特殊的制动过程。

1.电子手刹制动系统的EPB电子控制器5通过CAN管理芯片6与整车CAN总线4进行信息交互检测到车辆当前状态除轮速信号外其他满足P挡驻车的要求，这时进入执行模块四。

2.当检测到轮速信号正常，当轮速信号的值大于P挡驻车门限但是不大于紧急制动门限时车辆进行固定减速度的控制策略，如果轮速大于紧急制动的门限则车辆进行紧急制动的策略。

1)定制动减速度的策略为：

当车辆的状态满足定制动减速度的策略后，EPB电子控制器5发出定减速度信号，通过电机驱动电路8驱动后左电机13与后右电机14施夹固定的一个制动力，该制动力能提供一定的减速度，但是不会使后轮抱死，直到车辆的速度降低到P挡驻车的速度门限值以下进行P挡驻车制动。

2)紧急制动策略：当车辆的速度大于紧急制动的门限值时，EPB电子控制器5发出紧急制动信号，这时EPB电子控制器5首先会通过CAN管理芯片6向整车CAN总线4发送紧急制动信号。这时整车控制器3会检测车辆中的ESP(电子稳定性控制系统)系统要求其完成紧急制动过程，如果车辆没有ESP系统或者ESP系统故障则整车控制器3会通过整车CAN总线4向EPB电子控制器5返回请求失败。这时EPB电子控制器5发出紧急制动信号，通过电机驱动电路8驱动后左电机13与后右电机14实行动态防抱死策略，直到车速降到定减速度控制的速度门限进行定减速度控制，进而减速到执行P挡驻车控制。

一种电子手刹制动系统控制方法的步骤如下：

参阅图5，电子手刹制动系统控制方法的功能可以体现为以下五个工况；车辆下线检测的工况；车辆P挡常规驻车工况；R/D挡常规释放工况；紧急制动工况；充电驻车控制工况。其中车辆下线检测的工况为汽车装车出厂时的检测工况，是必需的工况，但是车辆出厂后此功能就不会在正常使用中出现。车辆P挡常规驻车工况、R/D挡常规释放工况、紧急制动工况、充电驻车控制工况是车辆行驶过程中按照车辆的状态和驾驶员的操作来实现反复执行的工况。当检测到某种工况的识别条件满足时就执行该种工况执行完毕后进入功能条件检测。车辆P挡常规驻车工况、R/D挡常规释放工况、紧急制动工况、充电驻车控制工况之间的功能条件不存在重叠现象，所以执行任何一种工况是其他工况不会触发。

1.下线检测工况

1)下线检测是车辆出厂时的必要工况，进入下线检测的条件为：

(1)车辆处于上电状态；

(2)车辆连接诊断仪24，并通过诊断仪24向整车控制器3发送连接信号；

(3)EPB电子控制器5通过整车CAN总线4接收诊断仪24发送的信号，并提示驾驶员挂入N挡；

(4)整车控制器3接收挡位信号，确认已挂入N挡；

2)下线检测工况的步骤如下：

车辆在进入转鼓试验台并且满足上述下线检测条件。

转鼓试验台开启，转鼓试验台带动车辆的后轮转动，但是车辆的前轮处于静止状态。这时控制芯片15中的控制程序会通过与CAN管理芯片6来获得当前四个轮速的速度信号，CAN管理芯片6是通过CAN信号线16与整车CAN总线4进行交互从而获得整车控制器3对后左轮速传感器18、后右轮速传感器19、前左轮速传感器22、前右轮速传感器23四个轮速传感器的轮速信息。

驾驶员在进行下线检测时会把诊断仪24通过车辆的OBD接口连接到车辆的整车控制器3中，通过诊断仪24确定车辆处于下线检测状态。

驾驶员通过长时间的拉起EPB按钮10使EPB电子控制器5识别到EPB按钮10处于长时间的拉起状态，这使EPB控制系统处于下线检测功能，通过阶梯施加夹紧力来实现电子驻车制动系统的下线功能的检测。

2.P挡常规驻车制动

1)P挡常规驻车制动是车辆应用最频繁的工况，进入P挡常规驻车制动的条件为：

(1)车辆处于上电状态；

(2)档位信号由其它档位挂入P挡；

(3)车速小于P挡驻车最小门限为每小时3公里；

(4)判断EPB按钮10不在释放状态；

2)P挡常规驻车制动的步骤如下：

(1)进入开始状态，然后判断EPB电子控制器5是否处于上电状态即EPB电子控制器5中的电源管理芯片7能正常的接收车载供电电瓶2的电能，如果车辆未上电则电子驻车系统不进行任何操作。

(2)进入当前档位是否为P挡判断条件，当EPB电子控制器5中CAN管理芯片6接收到整车控制器3发过来的挡位信号(挡位由非P挡挂入P挡)。

(3)判断不是P挡，程序进入判断是否挂入P档，同样EPB电子控制器5接收档位信号判断是否挂入P挡；如果判断挂入P挡，则进入是否有轮速判断，EPB电子控制器5中控制芯片15的控制程序会由CAN管理芯片6通过整车CAN总线4监控整车控制器3发出的车速。

(4)判断速度小于P挡驻车时的最小门限，程序进入EPB按钮10是否在释放状态判断，如果EPB按钮10不是处于释放状态，则EPB电子控制器5会通过11、12号引脚向电机驱动电路8中的左SPI通信电路25与右SPI通信电路44发出紧急制动信号，左SPI通信电路25与右SPI通信电路44分别通过左MOSFET控制芯片28、右MOSFET控制芯片47控制左高边驱动电路31与右高边驱动电路50来实现后左电机13与后右电机14的正向转动，进行驻车制动；从而实现P挡驻车制动。

3.R/D挡常规释放

1)R/D挡常规释放是对应P挡驻车制动的释放策略，R/D挡常规释放需满足的条件为：

(1)车辆处于上电状态；

(2)档位信号由P挡挂入R/D挡；

(3)驾驶员踩制动踏板大于2秒，或者轮缸压力大于0.4MPa；

(4)EPB按钮10不是处于拉起状态；

2)R/D挡常规释放的步骤如下：

(1)进入开始状态，然后判断EPB电子控制器5是否处于上电状态即EPB电子控制器5中的电源管理芯片7能正常的接收车载供电电瓶2的电能，如果车辆未上电则电子驻车系统不进行任何操作。

(2)进入当前档位是否为P挡判断条件，当EPB电子控制器5中CAN管理芯片6接收到整车控制器3发过来的挡位信号为P挡。

(3)进入是否挂入R/D挡的判断，在档位信号没有挂入R/D挡时程序返回继续判断挡位，当挡位信号是挂入R/D后进入判断是否有制动信号并且大于2秒或者轮缸压力大于0.4MPa。

(4)满足制动条件则EPB电子控制器5会通过11、12号引脚向电机驱动电路8中的左SPI通信电路25与右SPI通信电路44发出紧急制动信号，左SPI通信电路25与右SPI通信电路44分别通过左MOSFET控制芯片28、右MOSFET控制芯片47控制左低边驱动电路32与右低边驱动电路51来实现后左电机13与后右电机14的反向转动，进行释放过程。如果不满足则返回继续监测挡位信号。

4.紧急制动控制

1)紧急制动控制是指车辆在运动时采取驻车制动时的工况，这时进入该工况的条件是：

(1)当车速处于P挡常规驻车制动控制方法的判断是否有轮速后，得到车辆有轮速，且轮速正常；

(2)轮速在大于每小时3公里但是小于每小时9公里，进入部分制动减速；

(3)轮速大于9公里每小时，进入紧急制动减速；

2)紧急制动控制的步骤如下：

(1)首先判断是否有轮速为当检测到有轮速信号且正常，当轮速信号的值大于P挡驻车门限3kph，但是不大于紧急制动门限9kph时，车辆进行定制动减速度控制，这时控制芯片15通过11引脚、12引脚向电机驱动电路8中的左SPI通信电路25，右SPI通信电路44发送恒定减速指令使后左电机13、后右电机14产生恒定的夹紧力使后左制动器11、后右制动器12为车辆提供恒定的减速度。

(2)当车辆的状态满足定减速度的策略后，EPB电子控制器5发出定减速度信号，通过电机驱动电路8驱动后左电机13与后右电机14施夹固定的一个制动力(该制动力能提供一定的减速度，但是不会使后轮抱死)，直到车辆的速度降低到P挡驻车的速度门限值以下进行P挡驻车制动。

(3)轮速大于紧急制动的门限9kph则车辆进行紧急制动，EPB电子控制器5发出紧急制动信号，这时EPB电子控制器5首先会通过CAN管理芯片6向整车CAN总线4发送紧急制动信号。

(4)整车控制器3会检测车辆中的ESP系统要求其完成紧急制动过程，如果车辆没有ESP系统或者ESP系统故障则整车控制器3会通过整车CAN总线4向EPB电子控制器5返回请求失败。

(5)EPB电子控制器5发出紧急制动信号，即EPB电子控制器5中的控制芯片15会通过11、12号引脚向电机驱动电路8中的左SPI通信电路25与右SPI通信电路44发出紧急制动信号，左SPI通信电路25与右SPI通信电路44分别通过左MOSFET控制芯片28、右MOSFET控制芯片47控制左高边驱动电路31、左低边驱动电路32与右高边驱动电路50、右低边驱动电路51来实现后左电机13与后右电机14的正反向转动，进行动态防抱死策略，直到车速降到定减速度控制的速度门限进行定减速度控制，进而减速到执行P挡驻车控制。

5.对于纯电动汽车的充电驻车控制

1)相对于油车加油有人在场对于纯电动汽车充电时基本处于无人状态，这时车辆如果运动则会造成充电电缆的损坏。这时工况的条件是：

(1)EPB电子控制器5通过整车CAN总线4接收的充电设备接入车辆的充电口。

(2)EPB电子控制器5通过整车CAN总线4监控车辆的轮速信号，确定车辆处于静止状态。

(3)EPB电子控制器5通过整车CAN总线4监控车辆的档位信号，确定车辆处于P挡状态。

2)对于纯电动汽车的充电驻车控制的步骤如下：

(1)控制芯片15中的控制程序会通过与CAN管理芯片6来获得当前四个轮速的速度信号，CAN管理芯片6是通过CAN信号线16与整车CAN总线4进行交互从而获得整车控制器3对后左轮速传感器18、后右轮速传感器19、前左轮速传感器22、前右轮速传感器23四个轮速传感器的轮速信息，通过轮速信号确定车速是静止的。

(2)控制芯片15中的控制程序会通过与CAN管理芯片6来获得当前四个轮速的速度信号，CAN管理芯片6是通过CAN信号线16与整车CAN总线4进行交互从而获得整车控制器3对挡位信号传感器21的档位信息，确定车辆时处于P档状态。

(3)当满足充电设备接入车辆的充电口的条件时，EPB电子控制器5中的控制芯片15会通过11、12号引脚向电机驱动电路8中的左SPI通信电路25与右SPI通信电路44发出紧急制动信号，左SPI通信电路25与右SPI通信电路44分别通过左MOSFET控制芯片28、右MOSFET控制芯片47控制左高边驱动电路31与右高边驱动电路50来实现后左电机13与后右电机14的正向转动，进行驻车制动。

Claims (6)

1.一种电子手刹制动系统，其特征在于，所述的电子手刹制动系统包括EPB按钮(10)、EPB电子控制器(5)、后左制动器(11)与后右制动器(12)；

EPB按钮(10)采用信号导线SW1、信号导线SW2、信号导线SW3与信号导线SW4依次和EPB电子控制器(5)中的按钮识别芯片(9)的1引脚、2引脚、3引脚与4引脚电线连接，EPB电子控制器(5)中的电机驱动电路(8)采用电缆依次和后左电机(13)与后右电机(14)连接。

2.按照权利要求1所述的电子手刹制动系统，其特征在于，所述的EPB按钮(10)的内部设置有a开关、b开关、c开关与d开关，其中的a开关是常开开关、b开关是常闭开关，a开关与b是联动开关，c开关与d是联动开关；EPB按钮(10)的开关a的e端与信号导线SW1的一端和开关b的e端电连接，开关a的f端与开关c的e端和信号导线SW2的一端电连接，开关c的f端与开关d的f端和信号导线SW3的一端电连接；开关b的f端与开关d的e端和信号导线SW4的一端电连接，信号导线SW1为12V的供电线，信号导线SW2为地线，信号导线SW3与信号导线SW4为按钮状态线。

3.按照权利要求1所述的电子手刹制动系统，其特征在于，所述的EPB电子控制器(5)包括型号为nRF240IA的CAN管理芯片(6)、型号为LQFP32的电源管理芯片(7)、电机驱动电路(8)、按钮识别芯片(9)、型号为TLE260的控制芯片(15)与型号为ADXL202的加速度传感器(17)；

型号为nRF240IA的CAN管理芯片(6)上的1引脚与3引脚依次和控制芯片(15)上的34引脚与30引脚电连接；型号为LQFP32的电源管理芯片(7)上的1引脚、2引脚依次和控制芯片(15)的14引脚、13引脚电连接，型号为LQFP32的电源管理芯片(7)上的4引脚、5引脚、6引脚与7引脚依次和电机驱动电路(8)中的左电源正极(38)、左电源负极(40)、右电源正极(57)与右电源负极(58)连接；型号为TLE9260的控制芯片(15)上的3号引脚、4号引脚、5号引脚与6号引脚依次和型号为TLE7181EM的按钮识别芯片(9)上的14号引脚、13号引脚、12号引脚与11号引脚连接，型号为TLE9260的控制芯片(15)上的11号引脚、12号引脚依次和电机驱动电路(8)中的左SPI通信电路(25)与右SPI通信电路(44)电连接，型号为TLE9260的控制芯片(15)上的25号引脚、26号引脚依次和型号为ADXL202的纵向加速度传感器(17)的5号引脚、4号引脚电连接，型号为TLE9260的控制芯片(15)上的30号引脚、34号引脚依次和CAN管理芯片(6)的3号引脚、1号引脚电连接。

4.按照权利要求3所述的电子手刹制动系统，其特征在于，所述的电源管理芯片(7)中的第11引脚与14引脚依次和现有的车载供电电瓶(2)的正极与负极电连接；EPB电子控制器(5)中的CAN管理芯片(6)通过现有的整车CAN总线(4)与现有的整车控制器(3)电线连接。

5.按照权利要求1或3所述的电子手刹制动系统，其特征在于，所述的电机驱动电路(8)包括驱动电路与电桥及采样电路；

所述的驱动电路包括左驱动电路与右驱动电路；所述的左驱动电路包括左SPI通信电路(25)、左诊断电路(26)、左配置电路(27)、左MOSFET控制芯片(28)、左电荷泵(29)、左电压监控芯片(30)、左高边驱动电路(31)、左低边驱动电路(32)；

所述的左SPI通信电路(25)分别通过SPI通信电路和左诊断电路(26)、左配置电路(27)、左MOSFET控制芯片(28)的c端、左电荷泵(29)与左电压监控芯片(30)连接，左MOSFET控制芯片(28)的a端与左高边驱动电路(31)的a端电连接，左MOSFET控制芯片(28)的b端与左低边驱动电路(32)的a端电连接；

所述的电桥及采样电路包括左电桥及采样电路与右电桥及采样电路；

所述的左电桥及采样电路包括1号开关(33)、2号开关(34)、1号采样电阻(35)、3号开关(36)、4号开关(37)、左电源正极(38)、2号采样电阻(39)、左电源负极(40)、左放大器(42)与左比较器(43)；

左高边驱动电路(31)的b端和1号开关(33)的a端与4号开关(37)的c电连接，左低边驱动电路(32)的b端和2号开关(34)的a端和3号开关(36)的c端电连接；1号开关(33)的b端、3号开关(36)的a端和左电源正极(38)电连接，1号开关(33)的c端、2号开关(34)的b端与1号采样电阻(35)的a端电连接，1号采样电阻(35)的b端与后左电机(13)的a端电连接，后左电机(13)的b端和3号开关(36)的b端与4号开关(37)的a端电连接，2号开关(34)的c端、4号开关(37)的b端和2号采样电阻(39)的a端电连接，1号采样电阻(35)的c端与左比较器(43)的a端电连接，2号采样电阻(39)的c端与左比较器(43)的b端电连接，2号采样电阻(39)的b端与左电源负极(40)电连接，左放大器(42)的a端与左比较器(43)的c端电连接，左放大器(42)的c端通过左放大信号线(41)与左比较器(43)的d端电连接，左放大器(42)的b端与左SPI通信电路(25)电连接。

6.按照权利要求5所述的电子手刹制动系统，其特征在于，所述的右驱动电路包括右SPI通信电路(44)、右诊断电路(45)、右配置电路(46)、右MOSFET控制芯片(47)、右电荷泵(48)、右电压监控芯片(49)、右高边驱动电路(50)与右低边驱动电路(51)；

所述的右电桥及采样电路包括5号开关(52)、6号开关(53)、3号采样电阻(54)、7号开关(55)、8号开关(56)、右电源正极(57)、右电源负极(58)、4号采样电阻(59)、右比较器(60)与右放大器(62)；

右SPI通信电路(44)分别通过SPI通讯电路和右诊断电路(45)、右配置电路(46)、右MOSFET控制芯片(47)的c端、右电荷泵(48)、右电压监控芯片(49)电连接，右MOSFET控制芯片(47)的a端与右高边驱动电路(50)的a端电连接，右MOSFET控制芯片(47)的b端与右低边驱动电路(51)的a端电连接，右高边驱动电路(50)的b端依次和5号开关(52)的a端与8号开关(56)的c电连接，右低边驱动电路(51)的b端依次和6号开关(53)的a端与7号开关(55)的c端电连接，5号开关(52)的b端、7号开关(55)的a端和右电源正极(57)电连接；5号开关(52)的c端、6号开关(53)的b端和3号采样电阻(54)的a端电连接，3号采样电阻(54)的b端与后右电机(14)的a端电连接，后右电机(14)的b端和7号开关(55)的b端与8号开关(56)的a端电连接，6号开关(53)的c端、8号开关(56)的b端和4号采样电阻(59)的a端电连接，3号采样电阻(54)的c端与右比较器(60)的a端电连接，4号采样电阻(59)的c端与右比较器(60)的b端电连接，4号采样电阻(59)的b端与右电源负极(58)电连接，右放大器(62)的a端与右比较器(60)的c端电连接，右放大器(62)的c端通过右放大信号线(61)与右比较器(60)的d端连接，右放大器(62)的b端与右SPI通信电路(44)电连接。